Podmínky versus zdroje teplota záření relativní vlhkost oxid uhličitý pH půdy a vody voda salinita minerální živiny proudění kyslík jako zdroj půdní struktura a substráty organismy jako zdroj pásmovitost (zonace) prostor jako zdroj ■w «\ř j v r znečistení klasifikace zdrojů Teplota Teplota je míra tepelného stavu látky; subjektivně vnímána jako pocity mrazu, chladu, horka; objektivně měřena změnami některých fyzikálních veličin (např. objemu). Ekologická definice tepla: Sluneční energie přeměněná v energii tepelnou, jeden ze základních předpokladů životních procesů všech živočichů, včetně člověka; důležitý faktor prostředí organismů. Zdroje: - Slunce (infračervené záření) - Geotermánlní teplo (sopečná činnost, termální prameny) - Teplo antropogenního původu - Teplo uvolněné rozkladem organické hmoty Změny teploty: sezónní a denní cyklus zeměpisná šířka nadmořská výška změny s hloubkou kontinentalita mikroklimatická proměnlivost T e p 1ota prost re d í U U U u Voda Vzduch Půda Organismus T e r m o b i o 1 o g i c ké typy živočichů Poikilotermní Homoiotermní (arktické ryby) (hibernace) Ektotermní Endotermní Ektotermní organismy - jsou závislé na vnějších zdrojích tepla Endotermní organismy - regulují svou teplotu vytvářením tepla ve vlastním tele fejC«*«„*.ii .^.v^^ir:'. .->-£L^«°--<~ záření z atmosféry vyzařování Obrázek 2.3. Schematické znázornění hlavních cest výměny tepla mezi ektotermním organismem a různými fyzikálními složkami jeho prostředí (Tracy, 1976; upraveno. Hainsworth, 1981; převzato) výměna při vypařování výměna*^ "^G&a^ vyzařováním výměna vedením 2 Ektotermní organismy jsou obecně závislé (jak praví definice) na vnějších zdrojích tepla - živočich může směřovat k teplejšímu (či k chladnějšímu) místu, jen pokud zde takové místo existuje, a svou teplotu může zvýšit sluněním pouze tehdy, svítí-li skutečně slunce. 3 S tepelnou regulací jsou spojeny jisté náklady. Na vytvoření vlastností, které upravují tepelnou bilanci (např. na vytvoření reflexní kutikuly nebo na hledání vhodného místa) je třeba vynaložit určitou energii. A živočich, který se vystavuje slunečním paprskům, se současně vystavuj e i predátorům^ Pokud náklady na tepelnou regulaci v daném prostředí převýší zisky, bude 600 500 t 400 O 3 >, J 20° c Ľ. 300 100 t 1 i i / f- ŕta cr^ 10 25 30 15 20 teplota ("C) Obrázek 2.4. Spotřeba kyslíku u mandelinky bramborové, Leptinolarsa decemlineata, stoupá s teplotou {plná čára}. Po většinu teplotního rozmezí narůstá rychlost spotřeby s každými 10 °C zhruba 2,5 krát (Qln = 2,5). Přerušovaná čára znázorňuje očekávaný vývoj, pokud by hodnota Qt0 zůstala konstantní (2,5) a při vyšších teplotách neklesala. (Marzusch, 1952. Převzato z práce Schmidt-Nielsen, 1983.) 50 Regulácia tepla ektodermnými organizmami - teplo čiastočne upravujú alebo obmedzujú - vzťah teploty tela ektodermov a teploty prostredia: 1. regulačné schopnosti obmedzené 2. závislé na vonkajších zdrojoch - smerujú k zdroju iba ak existuje 3. kompromis medzi vynaloženými nákladmi na reguláciu a ziskami Teplota a rýchlosť enzýmami katalyzovaných reakcií - ektodermné živočíchy - vyššia metabolická rýchlosť u vyššej teploty - endodermné živočíchy - metabolická rýchlosť nezávislá na fluktuácii environmentálnej teploty - zvyšovanie metabolickej rýchlosti s teplotu - teplotný koeficient QiQ __ metabolická rýchlosť pri teplote tela metabolická rýchlosť pri (teplote tela -10°C) - indukuje zvýšenie reakčnej rýchlosti zapríčinenej zvýšením teploty o 10°C Fyziologický čas u ektodermálnych živočíchov - vplyv teploty na rýchlosť vývoja a rastu - fyziologický čas - kombinácia času a teploty - rýchlosť vývoja a telesná teplota - lineárny vzťah Vplyv vysokej a nízkej teploty na organizmy Termostatická produkcia tepla endodermnými organizmami - je konštantná v termoneutrálnej zóne - medzi dolnou a hornou kritickou teplotou - funkčnosť termoregulačných mechanizmov - limitovaná hornou a dolnou letálnou teplotnou hranicou Teplota a druhová diverzita - gradient zemepisnej šírky - druhová diverzita sa zvyšuje smerom k rovníku - ^ (b) (a) 28 24 -»s 20 > c (1) 16 "a ra N 12 O > ■> > 8 4 - =1= 8 _L 12 16 20 24 28 32 36 40 44 teplota (°C) c d) ra N Q) 'g -i—' • 0,06 » m/ /• • 0,03 - / n i i i 10 15 20 teplota (°C) 25 Obrázek 2.5. Vývoj vyžaduje jisté množství »fyziologického času", který je vysvětlen v textu, (a) Vývoj vajíček kobylky Austroicetes cruciata po diapauze vyžaduje 70 denních stupňu nad prahovou teplotou 16 °C. Vztah není lineární pouze při nejnižší a nejvyšší teplotě. (Davidson, 1944 ) (b) Vývoj běláska zelného (Pieris rapae) z vajíčka v kuklu vyžaduje 174 denních stupňů nad prahovou teplotou 10,5 °C, (N. Gilbert, 1984) o ~ Obrázek 2.9. Termostatická produkce o tepla endotermním organismem je j» konstantní v termoneutrální zóně, tj. "c mezi b, dolní kritickou teplotou, Ü? a c, horní kritickou teplotou. •" Produkce tepla stoupá, avšak tělesná teplota se nemění, jestliže okolní teplota klesá pod b, a to do té chvíle, dokud produkce tepla nedosáhne své maximální možné míry při nízké okolní teplotě a. Pod hodnotou a prudce klesá jak produkce tepla tak tělesná teplota. Při hodnotě vyšší než c stoupá rychlost metabolismu, produkce tepla i tělesná teplota. Tělesná teplota je tedy konstantní při teplotách okolí mezi hodnotami a a c. (Hainsworth, 1981; upraveno) Teplota a distribúcia druhov - rozdelenie biomov na zemi odráža teplotné pásma —> výšková zonácia živočíchov - geografické obmedzenie druhu teplotou - výskyt pri nízkych teplotách letálny - rozšírenie druhu súvisí s izotermou - spája lokality s rovnakou teplotou - ďalšie faktory v interakcii s teplotou zamedzujú výskyt druhu (biologické interkacie typu kompetície) - vzťah medzi teplotou a relatívnou vlhkosťou - vzťah medzi teplotou a obsahom kyslíku Aktuálne problémy - Globálne oteplovanie - Zvyšovnie C02 - možný dôsledok zvyšovanie globálnych priemerných teplot (z 1.4 na 5.8°C od 1990 do 2lt>0) - Narastajúci počet extrémnych teplotných udalostí - Zmena hlavných biomov zeme - Zvyšovanie hladiny morí a oceánov, znižovanie hranice snehu Ekologické pravidlá - založené na termogenéze homoiotermných živočíchov - Bergmanovo pravidlo - v chladnejších podmienkach väčší a hmotnější ako v teplých oblastiach (tučňák cisársky na pobreží Antarktídy, tučňák galapážský obýva Galapágy) - Allenovo pravidlo - v chladnejších oblastiach kratšie uši, ocasy, zobáky, končatiny (líška polárná vtundre, fenek berberský v púštiach) Podpravidlo strsti - v chladnejších oblastiach hustejšia srsť než v teplejších - Glogerovo pravidlo - v teplejších a vlhších oblastiach sú niektoré živočíchy tmavšie než ich príbuzné formy v suchých a chladných oblastiach (tygři na Sibiři svetlejší než z pralesa na juhu Ázie. - Jordánovo pravidlo - určuje vzťahy meristických znakov kostnatých rýb k teplej vode stupeň aktivity smrt chladem dolní hranice vitality strnu lost chladem dolní hranice aktivity maximum aktivity O' O- Of Ľn horní hranice aktivity strnulost teplem smrt teplem 2000 ISOO t 600 1400 1200 1000 SOQ 600 400 aw Fig 1 Number of coastal fish species at different latitudes. Large dots, unbroken line: Indo-Pacif.c; small dots, broken line! Atlaniic. Modified from Rohde 1978b; data from small localities not included. H 2.5 o a o ~ a Cl ut o 'o o CL 'X. = c D) O C O 2.0 1.5 1.0 0.5 PACIFIC ATLANTIC 5 10 15 20 2S Mean Annual Sea Surface Temperature {*C) Fig. 2. Relative species diversity (number of parasite species per host species) of monogenean gill parasites of teleost fish in the Pacific and Atlantic Oceans. Broken lines and open circles: total number of Monogenea species/total number of host species. Continuous lines and filled circles: species occurring in x host species counted X times. Bar: ± S.E. Modified from Rohde 1986. j_____Vlhkost (Relativní vlhkost) Voda je nezbytná pro život = chemie vody = chemie života Suchozemsti živočichové => prostředí s nižší konc.vody => ztráty vody ztráty vody_________________ochrana_______________příjem vody______ vypařování zmenšování povrchu pití vody vyměšování zkrácení doby expozice voda z potravy dýchání suché exkrementy metabolická voda anabióza penetrace přes pokožku absorpce vodních par Relativní vlhkost vzduchu = důležitá podmínka života v Cim je vyšší, tím je menší nesoulad mezi živočichem a prostředím, a čím je menší tento nesoulad, tím méně musí živočich omezovat nebo vyrovnávat svou ztrátu vody. V praxi je obtížné odlišit účinky vlhkosti od účinků teploty. Obsah vody v těle a vodní bilance živočichů Vodní živočichové % vody Suchozemsti živočichové % vod} venušin pás 99 žížaly ~~ 84-88 sasanky a medúzy 80-90 měkkýši 50-90 slávka jedlá 84 dospělý hmyz 50-90 štika obecná 80 kachna 70 pstruh obecný 75 skot domácí 52-60 pH půdy a vody Půdní pH v suchozemskem prostředí a pH vody ve volním prostředí má silný vliv na výskyt a početnost živočichů. Reakce vody (pH) je podmíněna koncentrací vodíkových iontů. pH je určováno rovnovážnými stavy mezi kyselinou uhličitou a hydrouhličitanem a uhličitanem vápenatým. Dešťová voda: pH = 5,65 Mořská voda: pH = 8,1 - 8,3 Sladká voda: pH = 3 -10 V kyselém prostředí klesá druhová rozmanitost. Zvýšená kyselost působí třemi způsoby: - znemožnění osmoregulace, aktivity enzymů nebo výměny plynů - zvýšení koncentrace toxických těžkých kovů - omezení kvality potravních zdrojů Tolerance živočichů vůči pH Euryiontní: viřník Branchiomus urcelaris: pH = 4,5 - 11 ploštěnka Planaria maculata: pH = 4,9 - 9,2 Stenoiontní: nálevník Spirostomum ambiguum: pH = 7,4 - 7,6 perloočka Bythotrephes longimanus: pH = 7,3 - 9,0 Salinita Obsah solí (salinita) vod je ovlivňován především jejich polohou a podkladem. Sladkovodní (brakické) biotopy: osmotické problémy živočichů - kolísání: 0,05 - 0,4 %; ze solí převládají uhličitany Mořské biotopy: izotonické prostředí; převládají chloridy - 35 %o ; vnitrozemská moře = 2-8 %o Sladkovodní původ mořských ryb: Moře = kolébka života (osmotické poměry bezobratlých) Cyclostomata, Elasmobranchii, Holocephali, Osteichthyes Ostracodermi = první známí obratlovci ve sladkovodních usazeninách siluru a devonu (pancířnatí praobratlovci) Fyziologie: mořské ryby jsou hypotonické = analogie terestrických živočichů (neustále ztrácejí vodu) Mořské ryby: málo hypotonické moči; pijí mořskou vodu Sladkovodní ryby: hodně hypotonické moči Salinita má vliv na rozšíření a výskyt živočichů (ústí řek do moře). Ryby tažné = cyklicky euryhalinní Ostatní ryby: euryhalinní nebo stenohalinní mořská voda soli voda A soli voda A hodně hypotonické moči malé množství slabě hypotonické moči L ■^sfe&aa^£3ife&^^ íp'ívi>f;'r;,::i ňiŕHisfeťajr ^JMgKSt 35 30 — 25 E E OJ Q. maximum minimum P-^------h===TI=í y ___________________________j_ y________________________________________]__ z^^~ 1 i Gs.T?/rrarí.>s putex GammarfJS Obrázek 2.17. Výskyt tří blízce príbuzných druhú bleŠivců v britských řekách {relativní abundance je znázorněna šířkou pásu) v závislosti na koncentraci soli ve vodě. (Spooner, 1947. Cox ef al., 1976; převzato) druhy žijící v ústí řek rostliny slaných mokřadů zabránit, anebo ji musí vyrovnávat. V mořských biotopech je většina organismů se svým okolím izotonická, takže tu není zjistitelný tok vody. Jsou zde však organismy hypotonické, z nichž voda uniká do prostředí, a ty jsou v podobné situaci jako organismy suchozemské. Pro mnoho vodních organismů je proto regulace koncentrace tělní tekutiny velmi důležitým a někdy energeticky nákladným procesem. Salinita vodního prostředí může mít významný vliv na výskyt a početnost organismů, zejména v takových místech, jako jsou ústí řek, kde je zvláště ostrý předěl mezi pravými mořskými a sladko-vodními biotopy. Na obrázku 2.17 vidíme typický výskyt tří blízce příbuzných druhů bleŠivců v britských řekách (Spooner, 1947). Cammarus locusta je druh žijící v ústích řek a vyskytuje se v místech, kde není koncentrace soli nikdy nižší než 25 promile. Gammarus zaddachi je druh mírně tolerantní vůči solím a nacházíme jej v úseku, kde jejích koncentrace vykazuje značné kolísání v důsledku přílivového cyklu; průměrná koncentrace se pohybuje mezi 10 a 20 promile. Gammarus jsulex je čistě sladkovodní druh, jenž se vyskytuje pouze v místech, kde řeka nejeví známky vlivu mořského přílivu. Salinita muže mít významný vliv na rozšíření organismů na suchozem-ských lokalitách, které hraničí s mořem, a to hlavně pokud jde o rostliny (viz Ranwell, 1972). Zejména slané mokřady (slaniska) zahrnují široké rozmezí koncentrací solí od úplné slanosti mořské vody až po vodu absolutně neslanou. Výskyt rostlin na slaniscích proto odráží rozdílnou odolnost těchto rostlin vůči těmto salinitám, tj. jejich rozdílné schopnosti zabránit, vyrovnávat nebo tolerovat příliv nežádoucích iontů, zejména iontů sodíkových (Ranwell, 1972). Slanost místa se v přímořských slaniscích samozřejmě mění dvakrát denně v závislosti na přílivu i podle sezónních cyklů, V tomto případě, tak 70 _________________Proudění_________________ li li proudění vzduchu proudění vody Proudění vzduchu (cirkulace) patří k významným a misty se i periodicky opakujícím ekologickým faktorům. Má vliv na aktivitu a rozšiřování živočichů. - velkoplošná proudění horizontálního směru = advekce - svisle cirkulující proudění vzduchu = konvekce Vítr = měříme rychlost a směr (místo a směr odkud vítr vane) (Beaufortova stupnice: m/s; km/h; ft/s; uzly/hod) Vliv vetru na orientaci živočichů Směrové a polohové reakce živočichů = anemotaxe: pozitivní vs. negativní Apterismus - vývoj hmyzu s redukovanými křídly (mikropterni formy) nebo zcela hmyzu bezkřídlého (apterní formy). (mořská pobřeží, ostrovy, rozsáhlé stepi, vysokohorské polohy) Vliv větru na rozšiřování živočichů Anemochorní transport = pasivní přenos větrem (cysty prvoku, gemule hub, statoblasty mechovek, efipia perlooček) v Sirem skudcu: Leptinotarsa decemlineata (mandelinka bramborová) Lymantria monacha (bechyně velkohlavá) Figuře 5.8 Simple convective circulation of air on a uniform, nonrotating Earth, heated at the equator and cooled at the poles, according to the scientist George Hadley in 1735. -Warm currents ■Cool currents An tar tic Circumpolar Current $p:- Figure 5.11 Main patterns of circulation of the surface currents of the oceans. In general the 8ps major circular gyres in each ocean move clockwise in the Northern Hemisphere and counters-clockwise in the Southern Hemisphere. This pattern results in warm currents along the eastern gr coasts of continents and cold currents along the western coasts. Fig. 4. Winds at sea level. The doldrums at the intertropical convergence zone (ITCZ) are shown at the geographical equator as they would be on an ideal Earth. From Ecology 2, P. Colinvaux, 1993. Reprinted with permission from John Wiley & Sons, Inc. 114 Parti! Conditions and Resources Figure 4.3 The typical influence of topography on rainfall {histogram bars) in the northern hemisphere. Moisture-1 od e n westerlies ore forced higher by a mountain range. As they rise they hecome cooler and release the moisture os rain or snow. This leaves o drier rain shadow on the eastern slopes. (After AudeiirkUudosirk,1996.) c 100 t 50 c c as 0) a; o Winds 1 ^* '..-::-W:.,< . >-,-• -■■>.,. , -y—^—. —, 5000 4000 3000 2000 1000 West East Proudění Proudění vody ^> podmínky života tekoucích vod => adaptace živočichů Charakteristický znak toků je jednosměrné proudění, které ovlivňuje nejenom fyzikální a chemické faktory vody, ale působí na všechny organismy morfoplasticky, fyzioplasticky a etoplasticky. Teplota vody versus rychlost proudění Souvisí s geologickými a topografickými podmínkami, které určují spád toku. Prameniště Horní úsek toku Střední úsek toku Dolní úsek toku nejmenší kolísání s rozpětím do 5°C roční výkyvy do 10°C roční výkyvy nad 10°C roční výkyvy nad 15°C Charakter dna versus rychlost toku Kamenité dno Štěrkovité dno Středně hrubý písek Bahnité dno - rychlost proudění asi 120cm/s - rychlost proudění asi 40cm/s - rychlost proudění asi 20cm/s - rychlost proudění asi 10cin/s Organický drift versus rekolonizační lety H 0 T) 0 0 2J > TI Ô t; m- 1 reletok řeka 1 polok {prameniště O D 1 1 r W i i m f* _____________ 1 1 z r+ . rr> 0 — cu **■ vt 1 _ 1 « "5 TJ Z T ° o 1 ° o 1 ľ! w S — c 3 O. 3 i _. 1 x- ' d 1 1 * » M W ! o -o TJ "O 1------O j o.*a "O 1 a~o -o O- ~1 ] O b. o» m- . _'qi> E o <* u< iO (A q(i a & 1 *— "irt -* •* ;£ «« ---- -*■ M 1 -1 -*- Wl o, jr 1 O3 33|S3 12.2 3 |2.S3 o 1 < ° * o ' 5o . ^r o a" ^ x- ™. 1 Ä-1 o o i *" < 1 rt>. ŕD, 1 1 m t; 0 .... 1 1 1 ■a 1 Z. X r 0 I - i S 0 1 "0 TJ I ■< * ' 0 Im 1 TJ , •< 1 C 2 ^ ' TJ | TT 5 Z \% \\ r m z 0 Q) 1 0 r* 1 Q) 0 t ^ 3 C 3" i " — -i 1 r* Q) 1 "* — (Ď ' 0) D ] - z 3 i 3 - 1 D i l B) ] Si 1 i ! i i 1 ! i Půdní struktura a substráty Půda (pedosféra) = nejsvrchnější vrstva zemské kůry ležící na mateřských horninách. Půda je velmi složitý systém abiotických a biotických složek a je výsledkem činnosti půdotvorných faktorů. Humus v půdě je tvořen organickou hmotou rostlinného a živočišného původu včetně produktů látkové výměny. Humus je důležitou složkou půdy, neboť ovlivňuje fyzikální, chemické a biochemické procesy v půdě a životní podmínky edafonu. Edafon = společenstvo všech mikroorganismů, rostlin a živočichů žijících v půdě. Rozlišujeme fytoedafon (baktérie, plísně, houby, sinice, řasy) a zooedafon (prvoci, ploštěnci, Místi, kroužkovci, stejnonožci, měkkýši, pavoukovci, vzdušnicovci, hmyz a obratlovci). Edafobionti => formy edafonu: epigeické vs. hypogeické Podle stupně vázanosti a přizpůsobení rozlišujeme: geobionty (specialisti) geofily (jen určitá stádia) geoxeny (v půdé náhodně) Podle stupne vázanosti: 1. permanetní (krtek, krtonožka, chvostoskoci) 2. temporární (larvy hmyzu: ponravy, drátovci) 3. periodičtí (nepravidelně: mnohý hmyz, obratlovci) 4. parciální (pravidelně: chrobáci, vruboun) 5. alternující (střídání genererací; žlabatky, mšice) 6. tranzitorní (v půdě inaktivní stádia: vajíčka, kukly) Zooedafon podle velikosti: mikrobiota (rasy, baktérie, houby, prvoci) mezobiota (hlísti, maloštětínatcí, hmyz) makrobiota (kořeny rostlin, hmyz, členovci, půdní obratlovci) megafauna makrolauna—-------> mezolauna------------*■ mikroíauna B rozložení ůstrojného uhlíku (250 l C na 1 ha ) \opad severský jehličnatý les tropický deštný prates Půdní struktura a substráty Půdní vzduch = těsný vztah s půdní vodou. Při vysychání půdy klesá vlhkost. Množství půdního vzduchu závisí na struktuře a objemu půdních pórů. Složení půdního vzduchu: 02: půda = 20,6 % versus atmosféra = 20,95 % C02: půda = 0,25 - 0,7% versus atmosféra = 0,03% Obsah CO2 v půdě stoupá shloubkou. Minimální a maximální vzdušná kapacita půdy: půdní typ___________________max__________min _________ ornice 40-45% lesní hrabanka 80-90% těžká jílovitá < 10% hlinitá půda 10-20% lehká písčitá půda 20-30% Teplota půdy = základní podmínka existence edafobiontů = půdní mikroklima. Tepelná kapacita půdy je menší (1,7-2,5 J/m3) než u vody (4,2 J/m3) a vzduchu (0,013 J/m ). Teplota kolísá nejvíce na povrchu půdy. Denní výkyv až do hloubky lm. Maximální kolísání teploty: - denní do hloubky 0 - 50cm. - měsíční do hloubky až 5m - roční až do hloubky 10-20m Vliv půdního typu, geografické situace, nadmořské výšky, klimatu aj. Kolísání: suché půdy versus vlhké půdy; permafrost Světlo v půdě = průnik nepatrný. speciální adaptace (např. redukce světločivných orgánů, depigmentace) afotní prostředí = troglobionti Chemismus půdy: druhy kalcifilní versus kaícifóbní (vztah k Ca) druhy acidofilní versus alkalilní (vztah k pH) druhy halobiontní versus halofilní (vztah k obsahu soli) (X - et ~) oLw*^ s**>x><*.' m*am u "O N > ^WHU-iv'í* ä J^oŕou'te'S'^ lř^s% o u rt %%'oJ^o ***** ^ e^^^- í P ) ■X* J- to f v5 J" 5 ö 1 * r T^ rt) (Z. f T, ÍL* c ÍT m f T c r« S í h. J- 5L. í" J- r i. A ft "T #> ^ r» O r i A- t Oq Pásmo vi tost (zo nace) Biotopy nejsou stejné v celém svém rozsahu => mění se: 1. zonálně 2. mozaikovitě Podél gradientu podmínek vznikají uspořádání pásové neboli zonační => zonace - zonace horizontální (břehy řek a moří) - zonace kruhové (břehy jezer, rybníků, ostrovů nebo močálů) - mozaika = mozaikovité společenstvo. Rozdíly životních podmínek v malých úsecích biotopu. Typická je malá plošná rozloha a vzájemná závislost jednotlivých částí mozaiky (rašeliniště s bulty a šlenky, pískové duny s holými vegetací porostlými plochami, parkový les). bulty — vyvýšeniny tvořené polštáři rašeliníkii, trsy ostřic nebo suchopýrň šlenky = snííeniny mezi polštáři nebo trsy vyplněné vodou Zonace versus Expozice Expozice vyjadřuje jak dlouho jednotlivé druhy vydrží v určitém prostředí (např. na vzduchu - pobřežní zonace mořského břehu) Zonace není pouze výsledek různé expozice ! - Expozice může znamenat více věcí, tj. kombinací např. vysychání, extrémních teplot, změn salinity, nadměrného osvětlení, - Expozice může podmínit biologickou interakci, aniž by sama byla limitující. - Expozice vysvětluje pouze horní hranicí výskytu. Zonace je vsak dána i dolní hranici výskytu (např. mořské biotopy). dubového lesa. Zoocenologové užívají pojem synuzie spíše ve smyslu určité taxocenózy, tj. společenstva určité taxonomickéjednotky,jako synuzie ptáků doubravy, synuzie brouků určitého typu louky. Někteří autoři (viz Schwer dtfeger, 1975) dávají synuzii synekologický význam a považují ji za přirozenou štrukturálna část biocenózy, vázanou na určité uniformní prostředí a tvořenou specificky přizpůsobeným souborem různých rostlin a živočichů. Stratifikovány jsou biocenózy a biotopy nejen terestrických, ale i všech mořských a sladkovodních ekosystémů (str. 100 a 103). Důležitou složkou biocenózy jsou tzv. biocenotické konexy. Jsou to heterogenní společenstva organismů mající velmi těsný vztah k primárním producentům (obr. 89). Např. jeden strom je stanovištěm často obrovského počtu různých druhů živočichů; na dubu např. žije kolem 100G druhů hmyzu. SMÍŠENA NEBOLI KOMPLEXNÍ SPOLEČENSTVA Taková společenstva vznikají proto, že biotopy nejsou v celém svém rozsahu stejné ve všech svých znacích a vlastnostech a že se životní podmínky od místa k místu dost podstatně mění, a to zonálně i mozaikově. V takových situacích vznikají s míšená neboli komplexní společenstva, která mají uspořádání pásové neboli zonační a označujeme je jakozonační společenstvo nebo komplex, krátce zonace. Jsou typická v horizontálním směru na březích rek, moří ve tvaru přímé linie nebo mají uspořádání kruhové, jak je tomu např. na břehu jezer, rybníků, ostrova nebo močálu. Tyto zonace vznikly následkem prostorových změn a gradientů životních podmínek na biotopu (obr. 90). Jindy drobné cenózy vznikají při změnách a rozdílech životních podmínek v malých 90. Zonace břehových společenstev jihomoravského rybníka Nesyta; šipkami označen smír toku Coodle KVĚTA) 202 i určite taxocenozy, bra vy, syn uzi e brouků synuzii synekologický ázanou na určité uni-ůzných rostlin a ži vode i všech morských '. Jsou to heterogenní oducentům (obr. 89). i druhů živočichů; na rA 91. Schéma mozaikového společenstva: O oligocroíní blato, M mezotrofni blato, E původní slatina, G organické bahno gyttja. Schéma znázorňuje zrašeliněni jezera. Slatina zarůstá rákosím, ostřicemi a olšinou, na mezotrofním blatu roste z dřevin bříza pýřítá a na vrchovíští se střídají kopečky raše-liníku (bultý) se sniženinami (šlenky; podle KLIKY) i svém rozsahu stejné >d místa k místu dost tikají smíšená neboli zonační a označujeme sou typická v horizon-i uspořádáni kruhové, Tyto zonace vznikly na biotopu (obr. 90). h podmínek v malých úsecích biotopu a podmiňují vznik mozaikových společenstev nebo komplexů, krátce označovaných jako mozaiky (obr. 91). Je pro ně charakteristická malá plošná rozloha a vzájemná závislost jednotlivých částí mozaiky. Názorným příkladem jsou rašeliniště s buky a sienky,*) pískové duny s holými a vegetací porostlými plochami nebo parkový les s rozptýlenými skupinami dřevin střídajících se s travnatými plochami. Naproti tomu nemůžeme za mozaiková společenstva pokládat dílčí cenózy na lesní půdě, např. v hrabance, mechu a vřesu. To jsou vlastně choriocenózy. PŘECHODNÁ SPOLEČENSTVA NEBOLI EKOTONY ^ Na styku různých společenstev vznikají přechodná společenstva neboli ekotony (obr. 92). Představují přechod mezi cenózami různého rádu a vytvářejí se v nich zcela zvláštní okrajové životní podmínky. Ve struktuře a funkci jsou ovlivněny oběma sousedícími společenstvy, avšak mají také vlastní specifické znaky, Např, mezi lesem a loukou vzniká vegetace v podobě pláště křovin a lemu bylin, které spolu s faunou se liší od společenstev lesa a louky, i když jsou jimi dalekosáhle ovlivňována. Ekotony lze někdy obtížně rozeznat od zonací. Ráz ekotonu může mít též uměle podmíněný okraj lesa proti louce nebo poli, jak je to běžné v intenzívně obdělávané zemědělské krajině. Ekoton má určitou šířku, která závisí v podstatě na sousedících cenózách a na plošném rozsahu náhle se měnících klimatických podmínek, např. teploty, srážek, vlhkosti. Mezi ca mi označen směr toku *) Bulry jsou vyvýSenmy tvořené polštáři rašeliníků nebo trsy ostřic nebo suchopýrůj šlenky jsou sruieniny mezi polštáři nebo trsy vyplněné vodou. 203 í DH O -Myxaphyceae -Pcrpftyra umbilicalis ^Chihamalus stelatus '- Lichma pygmaea - F. $p. F. nanus (-Patella vulgáta ÍMytitus edufts -F.V.f* iin&aris - Cailithamnion arbuscufa - Rhodymenia palmaľa -Sařawus tetanotias Obrázek 2.1S. Zonace výskytu živočichů a rostlin v Británii -Thais tap model pro sledování evoluce => genetická variabilita populací Priority sledování působení znečištění: člověk => domácí => polní => divoká => patogenní agens zvířata plodiny zvířata nemoci vektory Kategorie polutantů ve sladkých vodách: - kyselina a zásady - anionty (sulfidy, sulfáty, kyanidy) - detergenty - splašky z domácností a zemědělství - odpady z potravinářského průmyslu - plyny (chlór, amoniak) - oteplené vody („znečištění" teplem) - kovy (kadmium, zinek, olovo) - nutrienťy (fosfáty a dusičnany) - ropa a oleje - organické toxikanty (formaldehyd, fenoly) - patogenní agens - pesticidy - polychlorované bifenyly (PCB) - radionuklidy Účinek znečišťující látky: 1. snížení míry genetické heterogenity populace (přežijí pouze odolné varianty) 2. v postižené oblasti bude méně druhů, ale při mnohem větší hustotě 32 Aquatic toxicology í E" B I ľ^l a l 17 C k>4 Irreversible damage ^ 03 ^ m (* * l íl tu £ ja o Reversible / 0~ damage / repair) / f: í * * i íc r V-^-"^ Homeosrasis Compensation Failure Exposure O Fig. 2.8. Relationship between exposure to a pollutant and physiological impairment {after Fox, 1993). becomes disabled. Still higher loadings of pollutants result in physiological failure and death. The effects of toxic pollutants on the respiration of fishes and invertebrates have received widespread attention. By cannulating the blood system of fishes it is possible to measure the concentrations of oxygen, metabolites and pollutants and hence understand more fully the mode of action of toxic pollutants. Using cannulation techniques it was found that zinc reduced the oxygen level of blood leaving the gills, but zinc injected into the blood system had no effect. Zinc, therefore, reduces the efficiency of oxygen transport across the gill membrane so that the fish die of hypoxia (Skidmore, 1970). When the freshwater shrimp Macrobrachium Carduus was exposed to copper or zinc the respiration and ammonia excretion rates were reduced, resulting in a reduction in the ratio of oxygen to nitrogen in the tissues and increasing the animal's dependence on carbohydrate and fat reserves {Correa, 1987). The effects of pollutants on the water balance of fishes were examined using an indirect method whereby the urine flow rate was measured in rainbow trout fitted with a urinary catheter. The results illustrating the effects of various concentrations of ammonia on urine production are shown in Fig. 2.9. Urine flow rate increased with an increase in the external ammonia concentration and all fish died at the highest concentration of 20mgNl"1 . The urine flow rate decreased in the lower ammonia concentration after one day, suggesting that ac- r^>">*>:>.^->- ^v HiriííifJPffííi í£ ' HUH* ImP'san. s-r 3 2 Introduction explain the dramatic decline in range: the widespread introduction of a pollutant seems more likely. The 1950s saw the introduction of organoch lorine pesticides, such as DDT and dieldrin, into agriculture, while during the same period the use of polychlorinated biphenyls (PCBs) in many industrial processes was increasing exponentially. Such compounds readily enter watercourses from agricultural run-off and industrial discharges to contaminate aquatic ecosystems. Organochlorines, especially PCBs, are also transported over wide areas by wind, to be washed into waterbodies with precipitation. Fig. 1.10 provides an index of industrial output for individual European countries, based on the production of plastics for 1983/34, and also shows the prevailing winds. If Fig. 1.10 is compared with Fig 1.9b it can be seen that otters are scarce or absent both in those regions with high industrial output and downwind of such industrial centres. The most intact populations of otters are upwind of the major centres of industry. Organochlorines (pesticides and PCBs) are hydrophobic and lipid soluble, Fig. 1.10. An index of industrial output (plastics production, ! 0001 in 19S3/1984) and prevailing wind patterns over Europe. 1970 1980 1990 River classilications ■ d b m Bad Poor Fair Good Fig. 1.7. River water quality classification of the River Ebbw catchment, Wales, 1970-1990 (from data provided by the National Rivers Authority). Fig. 1.8. European otter (photograph by K. Bavinck, Ottcrstation Aqualutra, the Netherlands). (Fig. 1.9b). Otters arc now absent, for example, from much of southern and central England and most of central Europe. Even in Sweden, with its small hitman population and myriad rivers and apparently pristine lakes, the otter is almost extinct in the south and rare in the north. The best populations in Europe are closest to the Atlantic (coastal Norway, Scotland, Ireland, Portugal) and in cast and southeast Europe. Otters are largely nocturnal and occur naturally at low densities, males patrolling home ranges of up to 40 km of waterway, so that the decline went largely unnoticed (Mason and Macdonald, 1986; Macdonald and Mason, 1994). Several factors detrimental to the survival of otters, for example persecution and the destruction of waterside habitat (Mason and Macdonald, 1986), cannot Widespread/thriving c^Css <=zx> Fig. 1.9. Distribution of the otter in Europe (a) in 1950 (b) in 1992 (adapted from Macdonald and Mason, 1994).