1

SpoleSpoleččenstvaenstva

SpoleSpoleččenstvo = BIOCENenstvo = BIOCENÓÓZAZAHeterotypický soubor složený z populací různých druhůmikroorganismů, rostlin a živočichů, vzájemně spjatý složitými vztahy. různé podmínky, různá velikost a rozsah, méně

složitou organizací.

Hlavní společenstva - s dostatečnou velikostí a úplnou organizací, jsou poměrně nezávislá na vstupech a výstupech z okolních společenstev

Vedlejší společenstva – jsou více či méně závislá na okolních souborech

charakteristické znaky biocenóz

stálost (stabilita)

nezávislost

autoregulace

2

V biocenóze existují dokonalé autoregulační(homeostatické) mechanismy, které nastolují a udržují jejívnitřní rovnováhu. Tyto mechanismy se realizujíprostřednictvím interakcí uvnitř populací, mezi populacemi i mezi organismy a neživým prostředím a často fungují na principu negativní zpětné vazby.

Pokles obsahu toxických látek v

rostlině

Růst početnosti býložravce

⇑ ⇓

Růst konzumace

Pokles početnosti býložravce

Růst obsahu toxických látek v

rostlině

Sníženíkonzumace

Dělení biocenózBiocenózy lze rozdělit na:

Přirodní – společenstva vzniklá bez jakýchkoli antropických zásahů.Ve střední Evropě už takováto společenstva nejsou.

Přirozené – do jisté míry ovlivněné činnostíčlověka, ale svým složením se blíží přírodním.

Umělé (biocenoidy) – jsou vytvářeny člověkem záměrně nebo vznikají neřízeně v důsledku lidskéčinnosti. Agrocenózy, okrasné a ruderální biocenózy

Všechny živé organismy na Zemi vytvářejí obrovskémnožství biocenóz, které se dohromady skládajív biosféru. Hierarchicky lze mezi jednotlivými biocenózami rozlišit tři základní superbiocenózy: suchozemskou, sladkovodní a mořskou.

Níže v této hierarchii stojí biomy – velké biocenózy, které zaujímají velký prostor a jsou regulovány především makroklimatem – TUNDRA, TAJGA, POUŠTĚ atd.

3

Struktura biocenóz- fytocenóza, zoocenóza, mikrobiocenóza

- taxocenózy: ichtiocenóza, ornitocenóza….

- synusie – soubor druhů obývající jen část biocenózyamající určité společné ekologické rysy

VERTIKÁLNÍ – rozčlenění na patra či etáže –

- společenstva, která je osidlují STRATOCENÓZY(korunové, kmenové, keřové, bylinné, mechové, hrabankové, několik stratocenóz půdních)

HORIZONTÁLNÍ – ani horizontálně nemají společenstva stejné složení, strukturu a funkci

Biochoria – koncentrační místa, místa s určitými podmínkami, kde se koncentrují organismy s příslušnými nároky – CHORIOCENÓZY (u rybníku – dané hloubkou vody – hydrofyty, hygrofyty, mezofyty)

Merotopy –MEROCENÓZY –společenstva například květů, dutin kmenů, skulinpod kameny

EKOTONMezi společenstvy existují určité hranice -EKOTONY - různě široké přechodné zóny, kteréjsou často druhově bohatší než sousedníspolečenstva – mohou se zde vyskytovat druhy obou společenstev a navíc druhy typické pro přechodné prostředí - EKOTONEKOTONÁÁLNLNÍÍ EFEKTEFEKT

Ostrá hranice mezi dvěma společenstvy je poměrněvzácná – rozhraní mezi suchozemským a vodním prostředím, při výrazném gradientu abiotickýchpodmínek, antropogenně.

4

Druhové bohatstvíV současné době je na světěpopsáno kolem 1.7 miliónů druhůorganismů. Odhady se pohybujíod 3-50 miliónů.

Biocenóza je druhově tím bohatší, čím jsou podmínky prostředí rozmanitější a stálejší. Čím jsou podmínky extrémnější nebo odchylnější od normálu a prostředíjednodušší, tím je biocenóza druhově chudší.

Gradienty druhového bohatství

Zeměpisná šířka - druhové bohatství roste od pólů k rovníku.

-na 1 ha tropického deštného lesa připadá 40-100 druhů stromů

-na 1 ha lesa Severní Ameriky připadá 10-30 druhů stromů

-na 1 ha lesa v Kanadě připadá 1-5 druhů stromů

<

Gradienty druhového bohatství

Nadmořská výška – s rostoucí nadmořskou výškou počet druhů klesá, společenstva jsou izolovanější a většinou obývají menší území

Hloubka – méně druhů v hlubších, chladných, tmavých a na kyslík chudších vodách než v mělkých povrchových vodách

Sukcese – druhové bohatství roste v průběhu sukcese, ale nemusí být nejvyšší v klimaxu

5

PPřřííččiny riny růůznznéého poho poččtu druhtu druhůů v biocenv biocenóózeze

Evoluční doba

Mezi druhově nejbohatší patří biocenózy tropických deštných lesů – jsou značně rozsáhlé a existujídesítky miliónů let bez výrazných výkyvů podmínek prostředí.

PPřřííččiny riny růůznznéého poho poččtu druhtu druhůů v biocenv biocenóózeze

Ekologická doba

Doba za kterou dochází k rozptylu stávajících druhů, nikoliv k speciaci.

PPřřííččiny riny růůznznéého poho poččtu druhtu druhůů v biocenv biocenóózeze

Stálost klimatu

V sezónním prostředí jsou druhy specializovány na určité roční období.

V nesezónním (tropy) prostředí se vyvíjejíspecializace na potravu, která je dostupnáceloročně.

Nepředvídatelné změny klimatu pravděpodobněpůsobí jako záporný faktor.

6

PPřřííččiny riny růůznznéého poho poččtu druhtu druhůů v biocenv biocenóózeze

Různorodost biotopu

Mozaikovitá povaha prostředí umožňuje koexistencikoexistencipříbuzných druhů

Prostorově různorodější prostředí poskytuje většíspektrum mikroklimatu, více úkrytů před predátory, více hnízdních možností →→ vvííce druhce druhůů

Více půdních typů umožňuje přítomnost rozmanitějšívegetace →→ vvííce ce žživoivoččiiššných druhných druhůů

PPřřííččiny riny růůznznéého poho poččtu druhtu druhůů v biocenv biocenóózeze

Konkurence

Konkurenční vylučování probíhá pouze v nevyvážených ekosystémech.

V rovnovážné biocenóze nedochází ke konkurenci, pouze krátkodobě např. při přemnožení nebo místně a nedochází k eliminaci.

PPřřííččiny riny růůznznéého poho poččtu druhtu druhůů v biocenv biocenóózeze

Predace

Vliv predátorů a herbivorů na druhovou početnost se projevuje zejména v málo proměnlivých podmínkách.

Pokud predátor preferuje nejpočetnější potravu nebo konzumuje konkurenčně zdatný druh, omezuje konkurenci a umožňuje přežití druhů konkurenčněslabších – zvýšení druhového bohatství biocenózy.

Opačný efekt nastává, když je selektivněkonzumován konkurenčně slabý druh a ten vymizí.

7

PPřřííččiny riny růůznznéého poho poččtu druhtu druhůů v biocenv biocenóózeze

Klima

Půda

Orografie

Velikost území

Koncentrace živin a potravy

Další mezidruhové vztahy

Choriocenózy

Vertikální struktura společenstva

8

Životní formy

Fanerofyt Chamaefyt

Hem

ikryptofyt

Geofyt

Terofyt

Hydrofyt

30 cm

Ekosystém

Ekosystém- systém vzniklý propojením biocenózy s biotopem

- otevřený systém, který si vyměňuje s okolím energii, látky a informace a který se v čase vyvíjí

- uvnitř fungují autoregulační mechanismy, které udržujíjejich rovnovážný stav a mohou ovlivňovat stabilitu

EKOSYSTÉM

energieenergie

Import hmoty Export hmoty

9

Ekosystém - složky

Anorganické látky

Organické látky

Producenti

Konzumenti

Dekompozitoři

Hraboš polní

Trofické úrovněOmnivoři

Autotrofní organismyProducentiI.

Býložravci (herbivoři)Primárníkonzumenti

II.

Primární masožravci (karnivoři)

Sekundárníkonzumenti

III.

Sekundárnímasožravci

Terciárníkonzumenti

IV.

Tráva

Liška obecnáRys

I.

II.

III.IV.

Dekompozitoři

Potravní řetězcePastevně kořistnickýDetritovýParazitický

Potravní sítě

10

Pastevně kořistnický

- od producentů přes fytofágy a zoofágům

- velikost těl v jednotlivých tofických úrovních se zvětšuje, jejich populační hustota zmenšuje

Detritový- odumřeláorganická hmota, nekrofágové, saprofágové, mikroorganismy

- velikost těl se zmenšuje, populačníhustota roste

Ekosystém - procesy

Tok energie

Koloběh látek

Vývoj – sukcese

Autoregulace

11

Tok energieHlavním zdrojem energie pro všechny ekosystémy je Slunce.

Rostliny procesem zvaným fotosyntéza jsou schopny přeměnit energii slunečního záření na energii chemických vazeb.

Fotosyntéza

6 CO2 + 12 H2O -----> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O světlo

chlorofyl

Primární děje jsou bezprostřednězávislé na světle (světelná fáze) a probíhají v thylakoidníchmembránách chloroplastů; Zahrnují pohlcení světla fotosyntetickýme barvivy, redukci koenzymu (viz dále) a syntézu ATP.

Sekundární děje nejsou na světle bezprostředně závislé, tj. mohou probíhat na světle i ve tmě(temnostní fáze); Jejich podstatou jsou procesy spojené s fixací CO2 a vznikem šestiuhlíkatého cukru (glukózy). Sekundární děje probíhají mimo thylakoidy, ve stromatuchloroplastů.

12

Tok energie

Produkce- nárůst organické hmoty za jednotku času na jednotku plochy či objemu

Primární produkce - množství organickéhmoty vyprodukované producenty (rostlinami)

Hrubá primárníprodukce - Čistá primární

produkce

Energie spotřebovaná na metabolismus

dýchání 30-40 % + vylučování organických látek kořeny 30-40 %

ProdukceBiomasa vytvořená producenty je využívána konzumenty a dekompozitory a vznikáprodukce sekundární.

Obecně při přechodu energie z jedné trofickéúrovně na vyšší činí ztráty až 90 %.

13

Primární produktivita- rychlost produkce biomasy rostlinami na jednotku

plochy

Suchozemská část Země 110-120x109 t suché hmoty/rok

Mořské oblasti 50-60x109t/rok

produktivita lesů, travinných společenstev, plodin a jezer roste od pólů k rovníku – faktory teplota a záření

produktivitu moří omezuje nedostatek živin

Primárníproduktivita

Primární produktivitaOmezující faktory suchozemských společenstev

• Nedostatek vody – rychlost fotosyntézy

• Nedostatek minerálních živin

• Teplota

• Nedostatečná hloubka půdy

• Neúplný zápoj rostlin

• Nízká účinnost fotosyntézy listů

14

Koloběh látek

rostliny fytofágové predátoři I. predátoři II.

minerálníživiny dekompozitoři

paraziti I. paraziti II.

Účinnost přenosu energieRostlinyRostliny – ze 100 % globálního záření pohltí pouze 50 % (PAR), fixují 1 % (HPP) a pouze 0,5 % (CPP)

FytofFytofáágovgovéé – fixují prům. 10 % energie z rostlin (hraboš 2-5 % v CSP, hmyz až 40 % v CSP)

ZoofZoofáágovgovéé – fixují až 20 % energie kořisti

Pyramidypočetnosti

biomasy

energie

15

Cyklus uhlíku

Cyklus vody

Cyklus dusíku

16

Sukcese- dlouhodobé změny společenstva (ekosystému)

- vývoj společenstva

Příčiny vzniku sukcese:

- autoregulační mechanismy neustále nastolují v biocenóze rovnovážný stav (mezi příjmem a výdejem energie a hmoty); vychýlení z rovnovážného stavu vyvolá řetězec změn uvnitř společenstva, které vedou k opětovnému nastolení rovnováhy

- konkurenčně slabší druhy jsou vytěsňovány druhy konkurenčně silnějšími

SukceseSměřuje k:

- větší uspořádanosti biocenózy (menší entropii)

- strukturální složitosti b.

- akumulaci biomasy, energie a informací

exogenní (allogenní) X endogenní (autogenní)

primární X sekundární

Sukcese

17

Sukcese- sukcese může být kontinuální nebo může probíhat přes jednotlivá sukcesní stádia –sukcesní řady

- závěrečné stádium sukcese se nazývá KLIMAX (dosaženo rovnovážného stavu mezi biocenózou a abiotickýcm prostředím)

KLIMAX - klimatický x edafický

Rozdíly mezi ranými stádii sukcese a klimaxem

druhy malé velkékrátkověké dlouhověké

strategie r-stratégové K-strategovéčistý přírůstek biomasy malá velkávázaná energie nízká vysokávázané živiny málo mnohokoloběh látek rychlý pomalýtok energie rychlý pomalýprostorová struktura jednoduchá složitátrofická struktura jednoduchá složitádruhová diverzita nízká vysoká

Rané sukcesní stadium Klimax

BiomySpolečenstva velkých oblastí Země spolu se substrátem a makroklimatem tvoří rozsáhléekologické systémy – Biomy.

- nejvyšší jednotky používané pro tříděnísuchozemských ekosystémů- jsou určeny především klimatem a vegetacíklimatického klimaxu (společenstvo v rovnováze s podnebím dané oblasti) - vegetace odráží hlavní rysy místního klimatu a takéurčuje strukturální povahu stanoviště pro živočichy –proto tvoří vhodný podklad pro popis a třídění biomů

18

Základní skupiny biomů: travinné a lesní

Travinné - méně rozmanité než lesnívlhké arktické biomy (tundra)travinné biomy mírného pásma (step, prérie, pampa)travinné biomy tropického pásma (savana)pouštní biomy

Lesníseverský jehličnatý les (tajga)opadavý listnatý les mírného pásmalistnatý vždyzelený subtropický leschaparraly (subtropická vegetace trnitých keřů a zakrslých stromůs tuhými listy)tropický deštný lestropické opadavé listnaté lesy

TundraExistují dva hlavní tundrové biomy, které pokrývají velképlochy v arktické oblasti – severní Evropa, severní Amerika.

-mnoho druhů se vyskytuje v obou oblastech (mají cirkumpolárnírozšíření), jelikož byly obě tyto oblasti propojeny-hlavními mezními činiteli jsou nízké teploty a krátké vegetačníobdobí (asi 60 dní)-půda zůstává po celou sezónu zamrzlá až na několik cm při povrchu-vlhké arktické travinné společenstvo, kde převažují lišejníky, trávy, ostřice a zakrslé dřeviny-obratlovci – pouze homoiotermní skupiny – ptáci a savci (lumíci, sovice sněžná, řada druhů bahňáků, bělokur, sob, pižmoň………)-bezobratlí – nejhojnější jsou zástupci dvoukřídlých (komáři a muchničky)

Alpinská tundra - ve srovnání s arktickou tundrou je zde více sněhu, není zde trvale zamrzlá půda, a režim střídánísvětla a tmy je v důsledku jižnější zeměpisné polohy jiný

Tundra

19

TajgaRozsáhlé oblasti severského neopadavého lesa se táhnou jako široké pásy napříč celou severní Amerikou a Evropou, další oblasti se vyskytují v horách a to dokonce i v tropech

•typickou životní formou je zde neopadavý jehličnatý strom, především smrk, jedle a borovice•celoročně je v porostech silný stín, takže keřové a bylinné patro je velmi málo vyvinuto•přestože jsou zde polovinu roku velmi nízké teploty, je zde velmi vysokáprodukce biomasy (dřeva)•jehlice se rozkládají velmi zvolna a v •půdě se tak vytváří charakteristický podzolový profil•místy je tajga prostoupena skupinami listnáčů (osika, bříza, vrba), na kterých jsou potravně vázáni větší savci – losi, zajíci, bobři•silná sezónní periodicita – zajíc a rys, kalamitní druhy hmyzu (především v oblastech s 1-2 stromovými druhy), semenožraví ptáci

Tajga

Opadavý les mírného pásma•oblasti s o něco vyššími teplotami, se zřetelným sezónním rozdělením a rovnoměrně rozloženými srážkami a vysokou vzdušnou vlhkostí•původně pokrývaly vých. část Sev. Ameriky, celou Evropu, část Japonska, Austrálii•jednotlivé oblasti jsou od sebe výrazněji odděleny než např. tundra a tajga – výraznější rozdíly v druhovém složení•část roku jsou keře a stromy bez listí – jiné světelné podmínky – keřovéa bylinné patro dobře vyvinuté•velký počet ptáků a savců se živí semeny a plody•výrazněji se zde již uplatňují obojživelníci a plazi•tento biotop byl silně ovlivněn člověkem – omezen výskyt velkých savců(zubr, los, jelen, srnec, medvěd, rys, div. kočka, vlk)•lesy byly z větší části vykáceny – největší rozvoj civilizace bělochů –zemědělská půda, sídla, lesy často přeměněny na nepůvodní jehličnaté

20

Opadavý les mírného pásma

Vždyzelený subtropický les•ostrůvkovité rozšíření•soubor několika značně odlišných prostředí jako je středomořská macchie, americký a australský chaparral, floridský a středoamerický hammock a vždyzelené lesy Japonska•teplota vyšší, menší rozdíly mezi zimou a létem, srážky poměrně vydatné, ale mohou být soustředěny do zimního období•limitujícím faktorem může být např. chaparrelech oheń•velký počet druhů•početné sinusie ptáků•savci spíše střední velikosti (veverky, plši atp.)•hojní plazi – také stromové formy

Vždyzelený subtropický les

21

Travnaté biomy mírného pásma•rozšíření tam, kde jsou srážky příliš malé pro udržení lesa, ale vyšší než srážky vedoucí ke vzniku pouště, nebo kde je vysoká hladina podzemní voda, nebo kde požáry udržují travinná společenstva•půdy jsou bohaté na humus a živiny•bohaté sinuzie drobných savců (křečci, hraboši, sysli, svišti)•velcí kopytníci (sajgy, divocí koně, osli, lamy, klokani)

Travnaté biomy mírného pásma

Tropické savanové biomy•travnaté plochy s roztroušenými stromy či skupinami stromů•oblasti s ročním úhrnem srážek okolo 1 000 – 1 500 mm, ale dlouhým obdobím sucha•významnou součástí jsou požáry•počtem druhů jsou savany chudší než okolní biomy•vysoká produkce biomasy•největší zastoupení v Africe•synuzie velkých kopytníků a velkých šelem

22

Tropické savanové biomy

Pouštní biomy•oblasti s nižšími srážkami než 250 mm, nebo se srážkami značně nerovnoměrně rozloženými•absolutní pouště bez vegetace existují pouze v centrální Sahaře a v severní Chile•nejnižší produkce organické hmoty•3 základní formy pouštních rostlin – jednoletky(přečkávají suché období v podobě semen), sukulenty, keřovité formace (drobné lístky a tuhou a silnou pokožkou)

Pouštní biomy

23

Biomy tropického deštného lesa•velká druhová rozmanitost•srážky vyšší než 2000-2300 mm za rok, jsou rozloženy rovnoměrně•nejvyšší produkce živé hmoty ze všech suchozemských společenstev•pokrývají nížinná pásma poblíž rovníku•výkyvy teplot mezi dnem a nocí jsou větší než mezi létem a zimou3 hlavní oblasti:1) povodí Amazonky a Orinoka v J. Americe2) povodí Konga, Nigeru a Zambezi ve stř. a záp. Africe3) Borneo a N. Guinea

•patrovitost – bylinné, keřové, 3 stromová – přerůstavé stromy, korunovépatro, spodní stromové•v korunách stromů žije větší množství živočichu než při zemi•nejhojnější jsou ptáci, savci, ale i obojživelníci jsou přizpůsobeni životu na stromech•žije zde řada specializovaných druhů s úzkými ekologickými nikami

Biomytropického deštného lesa

Biomy tvrdolisté vegetace, opadavé a suché lesy

•vláhové podmínky přechodného rázu mezi pouští a savanou a deštným pralesem•nerovnoměrné rozložení srážek•trnité lesy – buš (Austrálie, Afrika), caatingav Brazílii•drobné tvrdé dřeviny s malými lístky, které v obdobísucha opadávají•tam, kde jsou srážky větší a pravidelnější – vyvinutý les (monsunové lesy v tropické Asii)

24

Biomy tvrdolisté vegetace, opadavé a suché lesy