BIOGEOGRAFIE RNDr. Martin Culek, Ph.D. Geografický ústav MU, Brno Biogeografie • Biós ( život) + gé (Země, říše, vlast, krajina) + graphó (píši) • Život: • Rozšíření nenáhodné • Velmi komplexní • Objekt studia • Předmět studia • Definice: Věda o rozšíření (a vývoji) organismů a jejich společenstev v prostoru a čase. • Cíl: • Potkáváme se: Překrývání s jinými vědami stejný objekt studia, jiný předmět • BIOCENTRICKÉ VĚDY • Botanika • Zoologie • APLIKOVANÉ VĚDY • Zemědělství • Lesnictví • Ochrana přírody Studium biogeografie • BIOGEOSFÉRA • BIOGEOSFÉRA - vyjadřuje jednotu • Geografie rostlin – Geografie vegetace • Geografie živočichů – Geografie živočišných skupin – Vzájemná provázanost – Prvotnost – Orientace v biologii, Odvětví biogeografie • Geobiocenologie • Paleobiogeografie - historie vývoje krajiny na zákl. rekonstrukce geobiocenóz – • Biogeografie ostrovů • Užitá biogeografie – Organismus a prostředí • Prostředí – souhrn vnějších činitelů působících na organismus. • Ekologické podmínky a faktory • Ekologické faktory: – Abiotické – Biotické – – Antropogenní (vč. vlivu na abiotické a biotické) Ekologické faktory - vliv: • Na existenci – • Na prosperitu – • Na změny organismů • adaptace: • Morfoplastické f. • Fyzioplastické f. – fyziologie těla • Etoplastické f. Ekologická valence Příklad: Ekologická valence – obecně: Druhy euryvalentní Druhy stenovalentní Rozdíl fyziologického a ekologického optima Ekologická nika: ZAČLENĚNÍ DRUHU V PROSTŘEDÍ: • V potravních sítích • V nárocích na další zdroje • V prostorových nárocích • Požadavky na místa a období • Čím ekologické niky podobnější…. • Nika – základní – realizovaná Světlo • Hustota zářivého toku • Ozářenost • Druhy euryfotní x stenofotní • Míra světlomilnosti • Heliofilní (heliofyty) – • Fotofilní (heliosciofyty) • Sciofilní (sciofyty) • Fotofobní – živočichové, houby, bakterie • Efemeroidy Faktor Teplota • Rozhodující – sluneční záření • INFRAČERVENÉ • VIDITELNÉ – • Tělesná teplota – poikilotermní • -- homoiotermní • Eurytermní x stenotermní • Stenotermní: – termofilní – mezotermofilní, – psychrofilní (psychrofyty), oreofilní (oreofyty) – kryofilní (chionofyty, kryofyty) Teplota – u rostlin • Poikilotermní – ale: • Členění podle průměrných nároků: • Megatermy (+ 20 şC) • Mezotermy (15-20 şC) • Mikrotermy (0-14 şC) • Hekistotermy (pod 0 şC) • A. Stejnoměrná teplota: • Vysoká – • Nízká – • B. Výrazné kolísaní teplot: • Alpínské – • Polární – Teplota a výšky - Extrémy • minimální teplota: dle množství vody: • maximální teplota: 50 şC • krátkodobě vyšší (netřesk), řasy a sinice. • denní amplituda • roční amplituda • Max: supi, kondoři: • => Maximální výška – Kvetoucí byliny – chrpovníky (Saussurea) • Dřeviny – pěnišník sněžný • Evropa – Alpy (Finsterahorn v 4273 m) • Suchozemská minima bioty – Mrtvé moře • Život i na dně hlubokomořských příkopů • => Vegetační stupňovitost Teplota - živočichové • Bergmannovo pravidlo – druh v teplejší části areálu je menší, dříve dospívá i umírá • Allenovo pravidlo – druh v chladnější části areálu má tělo zavalitější, kratší výběžky těla • Glogerovo pravidlo – • Výjimky Allenovo pravidlo_1 • L. polární, l. obecná, fenek berberský z. Allenův, z. tmavoocasý, z. měnivý, z. polární Allenovo pravidlo ? moře - klanonožci Voda – zdroj pro rostliny • Většinou z půdy, • Vyšší rostliny – kořeny, • Živočichové – • Gravitační, kapilární a adsorbční voda • % vody v půdě • Půda suchá fyzicky • Organismy: euryhydrické x stenohydrické: – Hygrofilní (hygrofyty) – Mezofilní (mezofyty) – Xerofilní (xerofyty) • sukulenty • sklerofyty Součinnost s teplotou Voda – zdroj pro živočichy • Suchomilní - • Morfologicky – • Fyziologicky – štěpením tuků • Etologicky – anabióza • letní spánek (stepní, polopouštní hlodavci), noční živočichové, odpočívání na nebo pod vegetací, Aridní oblasti – periody rozmnožování • Vlhkomilní – Voda - limita • Růst ve vodě – • Proud vody – poškozování • Poškození deštěm – květy, kroupami • Poškození sněhem a námrazou • Akumulace sněhu – sněhová pole – Voda – životní prostředí • Moře, jezera, toky, prameny • V mořích přistupuje: • hloubka vody – tlak – • slanost (salinita) – osmotická rovnováha - fyziologická bariéra • V tocích přistupuje: • Proudění vody – zonace • Reofilní organismy – Vzduch – fyzikální vlivy • Teplota, hustota + tlak, proudění • Malá hustota – malá nosnost – • Tlak: v 5800 m: , nad 6000m – • Vítr – deformace korun dřevin - unášení částic zlomy a vývraty, opylující hmyz. • Hmyz a ptáci – • Zvyšování transpirace – • => Vrcholový fenomén • Přenos pylu semen pachů • Termické proudy – dravci, aeroplankton – • Oheň – udržuje urč. stadium sukcese • Pyrofyty Vzduch – chemické vlivy Nedostatek kyslíku – půda, anoxická zóna – Mokřady – aerenchym (říd. pl.), - pneumatofory –, CO[2] : 0,03%, rostliny: živočich – • SO[2] - H[2]SO[3] – kyselé deště – • H[2]S – stojaté vody - Půda – fyzikální vlivy • Soudržnost, vzduch, teplota, vedení tepla – hl. rostliny • Zrnitost - (druh) půdy: • Petrofyty • Chasmofyty • Epility – plochy • Psamofyty – byliny – • stromy – hluboké kořeny – Psamofilní živočichové – Pelofyty – často zamokřené –, chůdovité kořeny – mangrove, povrchové kořeny – Teplota – např. – Vedení tepla – půdy fyziologicky chladné, kontrastní, teplé Půda – chemické vlivy 1 • Výživa rostlin - makroelementy: • - mikroelementy: • Prvky – zákon minima: • x přebytek: • Živočichové – měkkýši – • Dle nároků na množství živin • Eutrofyty • Mezotrofofyty • Oligotrofofyty – mokřady - někdy insektivorní Půda – chemické vlivy 2 • Dusík – • Fosfor – často s dusíkem, • • Vápník – • půdy na vápencích – struktura, rychle odvádějí vodu – • Alkalické půdy – rychlá mineralizace, půdní koloidy nasyceny • Sůl – hl. NaCl, • Halofyty x Půda – chemické vlivy 2 • pH dáno H[2]CO[3] : • nízké pH – příjem živin, osmoregulace, výměna – • Druhy euryiontní x stenoiontní • aciofilní (acidofyty) – • neutrofilní (neutrofyty, mezofyty) • alkalofilní, bazifilní (bazifyty) • Bioindikace: Půda = životní prostředí • Živočichové – dočasně x trvale => • Mikrozooedafon - do 0,2mm • Mezozooedafon - 0,2-2 mm • Makrozooedafon - nad 2 mm • Megazooedafon – obratlovci • Špatný zrak, tvar těla – vrtání, barva půdy = barva těla • Na povrchu – přizpůsobení těla – Konkurence • Podobné nároky • Vzájemný • Rostliny – světlo, • Živočichové – potrava, • Konkurence interferenční x exploatační • součást – • Asymetrie konkurečního vztahu • Konkurence vnitrodruhová > mezidruhová => • vnitrodruhová < mezidruhová => • Ekologické niky – podobnost => Antropogenní faktory 1. • Vliv člověka všestranný, na: • Historie vlivu člověka: • do 40 000 let př.n.l. • 40 000 – 10 500 př. n.l. • 10 500 – 6 500 př. n. l. • 6 500 – 0 n.l. • 0 n. l. – 700 n.l. • 700 n.l. – 1250 n.l. • 1250 – 1950 n.l. • 1950 - Antropogenní faktory 2. • Synantropní druhy - • Domestikace – • Introdukce – cílená x nechtěná Archeofyty x neofyty Neofyty = často • Repatriace (reintrodukce) - ?? Antropogenní faktory 3. • Přímé vlivy: • mýcení lesa - žďáření - • Kosení – spásání – • Vypalování – mineralizace, vyplavování • Sešlap – zvířata, lidé – narušení… • Úmyslné výsevy a vysazování, rostliny - pole i lesy – živočichové – • Úmyslná likvidace rostlin i živočichů • Likvidace biotopů Antropogenní faktory 4. • Nepřímé vlivy: • Vysušování – • Zavlažování – • Hnojení – • Akcelerovaná eutrofizace - splach vodou – spad dusíku – • Ochuzování půdy – • Imise – hl. • Pesticidy – vliv i • Konkurence zavlečených druhů • Zestepnění • Opuštění hospodaření – u antrop. podmíněných spol. – • Globální změna klimatu Přizpůsobení organismů prostředí • Anabolismus - přizpůsobení • Adaptace – „přizpůsobení formou vytváření odchylek a přírodního či umělého prostředí působí Adaptace umožňuje • Formy adaptace: • - změnami dědič. znaků - modifikace (ekomorfózy) - aklimatizace – • Zdatnost (fitness) – schopnost Přizpůsobení se organismů prostředí 2. • Divergence x konvergence znaků Přizpůsobení se organismů prostředí 3. – Divergence x konvergence • Ekologická vikariace – umožněna konvergencí • Speciace – vznik druhů – • Kdy – změnou místa, • Druh, poddruh, varieta, forma, (kultivar) – Životní formy 1. • Stejné adaptativní znaky (efarmonické) • Raunkiaer – rostliny (1905): Fanerofyty, chamaefyty, hemikryptofyty, geofyty, terofyty. Životní formy v biomech • Každý biom – specifické zastoupení životních forem: • Tropické lesy – makrofanerofyty, mezofanerofyty • Savany - mikrofanerofyty, hemikryptofyty • Pouště – geofyty, terofyty • Stepi – hemikryptofyty, geofyty, terofyty • Subtropické lesy – makrofanerofyty, mezofanerofyty, mikrofanerofyty, nanofanerofyty, geofyty, terofyty • Listnaté lesy mírného pásu – makrofanerofyty, mezofanerofyty, mikrofanerofyty, nanofanerofyty, hemikryptofyty, geofyty • Tajga (jehličnatá) – makrofanerofyty, mezofanerofyty, nanofanerofyty, chamaefyty, hemikryptofyty • Tundra – chamaefyty, hemikryptofyty Ekosystémy • Ekosystém – označuje propojení • Ekosystém: Obecný pojem, nevyjadřuje • Zavedl • Analogie Rus A.N. Sukačev 1942 • Analogie Čech A. Zlatník – 60. léta 20. stol. • Ekosystém – Tj. neustálá výměna Sukcese – výklad 1. • Uspořádaný vývoj bioty na daném místě, kdy • klimax. Sukcese – typy • Sukcese: endogenní (autogenní) • exogenní (alogenní) • Sukcese: primární – • sekundární – • Sukcese: žádoucí – • nežádoucí – • Sukcese: probíhající - • blokovaná – Průběh sukcese Primární sukcese na výsypkách Sekundární sukcese na úhorech (v Českém krasu) Jedinečnost x Opakovatelnost ekosystémů (dané úhlem zkoumání) • Lze zkoumat u každého • Příklady: • => individuální x typologické