24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 1 EKOLOGIE KRAJINY RNDr. Martin Culek, Ph.D. Geografický ústav MU 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 2 Půdní substrát – chemické vlastnosti: • Kyselost x Bazicita (zásaditost) : • Živnost : • Někdy zásadně změněno : Vývojem půd, vegetací • Extrémně kyselé: Křemence, pískovce a slepence barrandienu, kvádrové pískovce, písky v Čechách, rašeliny. • Středně kyselé: Žuly, ruly, svory, fylity, migmatity, ryolity, západo- až středočeské břidlice, flyšové pískovce střední Moravy, čtvrtohorní písky a štěrky na Moravě. • Neutrální: Syenity, diority (granodiority), amfibolity, znělce; břidlice, pískovce a slepence sev. a vých. Čech, sev. a stř. Moravy (mimo flyšových); sprašové hlíny, nivní sedimenty hor a vrchovin. • Středně zásadité: Gabra, diabasy, spility, hadce(?), čediče, opuky, slíny, vápnité pískovce, většina flyše Moravy (mimo flyš. pískovců stř. Moravy), vápnité (neogenní) písky; spraše, nivní sedimenty pahorkatin a nížin; slatiny • Extrémně zásadité: Vápence, dolomity, mramory, (opuky ?), zasolené půdy. 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 3 Antropogenní faktory 1. • Vliv člověka všestranný, na: • Historie vlivu člověka na území dnešní ČR: • do 40 000 let př.n.l. (starší a střední paleolit) • 40 000 – 10 000 př. n.l. (mladší paleolit) • 10 000 – 6 000 př. n. l. (mezolit ve stř. Evropě) • 6 000 – 50 n.l. (neolit, doba bronzová, starší doba železná (halštat), mladší doba železná (latén)) T: +2-4ºC, S+70% • 50 n. l. – 600 n.l. (doba římská + stěhování národů – Germáni, Hunové, Slované) • 600 n.l. – 1200 n.l. (raný středověk) • 1200 – 1620 n.l. • 1620 – 1670 n.l. • 1670 – 1800 n.l. • 1800 – 1950 n.l. • 1950 – 1992 n.l. • 1992 – dodnes 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 4 16. stol. – pastevní lesy, rážení žaludů, krajina s prořídlými lesy kromě hor 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 5 17. a 18. stol. – lesy přetěžované, v pozadí rozsáhlá pařezina 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 6 Vývoj harmonické kulturní krajiny - stř. Čechy • Tmavozelená – lesy, světlezelená – TTP, bílá – pole, oranžová – sady, černé linie – hranice pozemků a cesty 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 7 Vývoj zemědělské krajiny - stř. Čechy • Světlezelená – TTP, bílá –pole, oranžová – sady, černé linie – hranice pozemků a cesty 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 8 Antropogenní faktory 2. • Synantropní druhy • Domestikace – samovolná (pes, kočka, holub) • – násilná • Introdukce (40% flóry!) – cílená x nechtěná • Archeofyty x neofyty (po r. 1500) – vl. mák x bolševník, netýkavky • Archeozoa: králík divoký (z Pyren. pol. od 13. stol.) Neofyty = často expanzivní druhy Neozoa = (plzák španělský) • Repatriace (reintrodukce) - ?? 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 9 Bolševník (Heracleum mantegazzianum) 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 10 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 11 Vliv pastvy je základní krajinotvorný činitel zvl. v chudších zemích 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 12 Šíření introduko- vaného druhu - ondatry 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 13 Antropogenní faktory 3. • Nepřímé vlivy: mění stanoviště • Likvidace biotopů při výstavbě • Vysušování – hl. prameniště, rašeliniště, i v lesích! • Zavlažování (+zasolování) – v ČR málo • Ochuzování půdy – hrabání, vyvětvování, pasení v lesích • Hnojení – hl. louky, rybníky (ale i okraje lesů, meze…) • Akcelerovaná eutrofizace - splach vodou – louky, rybníky, spad dusíku – NOx – lesy, znečištění vod – N, P • Uvolnění živin odumřením lesa (mineralizace humusu) • Imise – hl. jezera, smrkové a jedlové lesy • Opuštění hospodaření – u antropog. podmíněných spol. louky, pastviny (jalovec), lesní pastva (jedliny) • Zestepnění krajiny • Globální změna klimatu (kudlanka?) 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 14 Drahanská vrchovina u Petrovic po souhrnných pozemkových úpravách 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 15 Odvodňování lesů ve vrchovinách, pramenná oblast Svratky – aby se stromy nevyvracely, ale následky pro mokřadní biotu i odtok vod 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 16 Množství fosforu vede k rozvoji toxických sinic 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 17 Eutrofizace horského jezera vlivem uvolnění živin z rozkládajícího se jehličí po populačním výbuchu lýkožrouta smrkového – Plešné jezero 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 18 Životní strategie rostliny i živočichy lze přibližně rozdělit podle jejich životní strategie na dva typy: • r-stratégové („oportunisté“): Většinou drobní živočichové, pionýrské rostliny • Rychlé rozmnožování => rychlý počáteční vzestup populace (pak ale rychlý pokles) • Široká ekologická amplituda • => rychlé šíření • Krátkověkost ( efemery ) • k-stratégové („konzervativci“): Bývají větší. Většina lesních stromů, velcí živočichové. • Pomalé rozmnožování => pomalý a pozdní vzestup populace (ale pak její dominance) • Úzká ekologická amplituda • => pomalé šíření • Dlouhověkost (a tvoří klimax) 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 19 Ekosystémy • Ekosystém – označuje propojení biocenózy a jejího abiotického prostředí • Ekosystém: Obecný pojem, nevyjadřuje prostorovou velikost a hierarchii (ekosystém akvária, planety)! • Zavedl Angličan A.G. Tansley v r. 1935 • Analogie Rus A.N. Sukačev 1942 – biogeocenóza • Analogie Čech A. Zlatník – 60. léta 20. stol. – Geobiocenóza • Ekosystém – vždy otevřený systém !! • Tj. neustálá výměna látek a energie s okolím ekosystému 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 20 Schéma ekosystému tento obrázek si natrénujte, bývá u zkoušky i státnic ↑Chem. látky z hornin Únik záření do kosmu 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 21 Koloběh uhlíku a kyslíku – základních stavebních prvků organismů – ilustrace složitosti 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 22 CHOVÁNÍ EKOSYSTÉMŮ: Pojmy_1: Sukcese • Uspořádaný vývoj bioty na daném místě, kdy jedno společenstvo přechází v druhé a po staletích přechází v závěrečné stádium = klimax  Import energie = export. Suma biomasy = konstantě V ČR klimax téměř vždy tvořen lesem. 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 23 Sukcese – možné členění dle více hledisek: • Příčiny: endogenní (autogenní) – vznik nového druhu organismu, odrůstání rašeliniště, populační výbuch • exogenní (alogenní) – zásah zvenku do ekosystému – likvidace lesa, vznik nádrže, skončení s pastvou na pastvině. • Původu stanoviště: primární – na holé ploše, kde dosud nic nebylo, není zde také půda – nově vzniklý sopečný ostrov, dno opuštěného lomu • sekundární - na místě, kde před tím nějaký ekosystém byl, např. po opuštění pole. • Rychlosti: Probíhající – normální průběh vývoje • Blokovaná – buď člověk nechce vývoj, např. zarůstání pole lesem, tak zde hospodaří, nebo přirozeně – neustálé narušování vznikající půdy i vývoje společenstva erozí – např. na skalách nebo řekou na štěrkové lavici • Hospodářské hled.: žádoucí – např. zarůstání zdevastovaných ploch, vývoj kulturního lesa k pralesu v rezervaci, vývoj lesa na náplavech v deltě řeky • nežádoucí – většina situací, např. zarůstání polí, pastvin, chodníků 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 24 Endo- genní sukcese: Počáteční stadium rašeliniště Třeboňsko – Červené blato 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 25 Závěrečné stadium sukcese rašeliniště – už příliš vyrostlo, vzdálilo se podzemní vodě, rašelinné druhy větš. zmizely a začíná se šířit les Šumava – Horská Kvilda 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 26 Sukcese exogenní – vyvolaná stavbou rybníka, příklad vodního ekosystému – postupné zarůstání a přechod v les 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 27 Primární sukcese: Surtsey u Islandu r. 1964 (1963-1967) 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 28 Surtsey - 1998 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 29 Počet druhů rostlin na Surtsey v l.1965-2000 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 30 Salix phylicifolia – na Surtsey od r. 1998 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 31 Sukcese v Růženině lomu na Hádech – primární a zatím pozitivní, žádoucí, ale hustý zapojený les by vedl ke ztrátě vzácných druhů 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 32 Sukcese sekundární: dřeviny na bývalé pastvině, devastace přírodní památky zastíněním 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 33 Blokované sukcesní stádium 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 34 Žádoucí sukcese - haldy v DP Březina u Letovic 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 35 Průběh sukcese Velikost jevu tedy přibývání biomasy v ekosystému 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 36 Sekundární sukcese na úhorech (v Českém krasu). Množství biomasy na plochu. 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 37 Chování ekosystémů – pojmy • Ekologická stabilita = „zdraví“ ekosystému • Ekologická stabilita = schopnost ekosystému vyrovnávat změny způsobené vnějšími činiteli a zachovávat přirozené vlastnosti a funkce. (§5 zákona o ŽP z r. 1991). Není to stav! • Ekol. stabilita – vnitřní – např. vůči populačním výbuchům – vnější – proti narušování zvenčí • Udržovaný ekosystém (nutná dodatková energie – louka – zde sečení, u agrocenózy orba, herbicidy) • Překroční prahu odolnosti ekosystému vede k: • Zhroucení ekosystému – ale vznikne jiný, otázka je, jestli žádoucí 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 38 Vliv množství dusíku na biodiversitu tak toto si zapamatujete: byl to pokus, čím víc živiny dusíku, tím sice větší biomasa (v urč. rozmezí), ale zůstane jen pár druhů, co jim to nejvíc vyhovuje. Nikoliv naopak, jak by se dalo čekat – dopad hnojení luk do ochrany přírody. 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 39 Ekologická diversita a stabilita • Zpravidla – čím větší biodiversita, tím větší stabilita. Proč: • Klimax: (příklad: tropický prales) • Změněný ekosystém: nižší diversita, nestabilní, snaha o sukcesi, nutnost dodatkové energie, čím více změněný, tím více energie • Sekundární diversita (krajiny): Odizolování + koridory • Kostra ekologické stability krajiny: • Propojením většiny částí kostry: Územní systém ekologické stability krajiny (ÚSES) 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 40 Přizpůsobení organismů prostředí • Anabolismus - přizpůsobení si prostředí (lesní mikroklima) • Adaptace – „přizpůsobení se“ vnějším dlouhodobým podmínkám, formou vytváření odchylek a přírodního či umělého výběru, prostředí působí jen selekčně. Změny +/- skokem • Adaptace umožňuje osídlit specifická prostředí, anabolismus v menší míře také. • Formy adaptace podle klesající míry: • 1. většími změnami dědič. znaků – „náhodně“ x mutageny => trvalé – nově vzniklé druhy – nemohou se křížit 2. méně fixované modifikace (ekomorfózy) (trvalé u jedince) ekotypy, geografické rasy 3. aklimatizace – krátkodobé změny • Zdatnost (fitness) – schopnost zanechat co nejvíc potomků. 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 41 Přizpůsobení se organismů prostředí 2. • Divergence a fixace znaků (pěnkavky, šatovníci) – co může vzniknout z původního 1 páru ptáků přizpůsobením se různé potravní nabídce na nově osídleném velmi izolovaném ostrově (Galapágy, Havaj) 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 42 Horský ekotyp smrku ztepilého – úzké válcové koruny, větve krátké míří dolů kvůli zátěži sněhem – Jeseníky, Šumava 24.5.2018 Aplikovaná ekologie - sylabus 43 Použitá literatura a podklady: • Barevné fotografie (není-li uvedeno jinak): Kolektiv (1996-2003) : Edice svazků Chráněná území ČR, Agentura ochrany přírody a krajiny ČR, Praha. • Barevné kresby: Kynčl, M. (nedat.): Přednášky z aplikované ekologie. MS. Fakulta architektury VUT v Brně. Brno. • Černobílé kresby: Šeda, Z. (1982): Ekologie rostlin. Skripta UJEP Brno. Brno. Forman, T.T., Godron, M. (1993): Krajinná ekologie. Překlad z anglického jazyka. Academia, Praha 1993.