Krajinná ekologie RNDr. Martin Culek, Ph.D. Geografický ústav Př. F. MU Brno Studium geografie (a ekologie) • Nic vás „nenaučíme“ (téměř), ....., ale bez přednášek …. • Geografie – věda empirická. =► • Terén, terén, znalosti, poznávání – poznání • Vše je na Internetu (není třeba se učit …) X! • Geograf – „lékař krajiny“ • Geograf je stále v práci, nemá „dovolenou“ • Stále si klade otázky ….. • Hledá minimálně 3 možné odpovědi …. Teze: Krajinná ekologie • Cíl studia – základní znalosti vhodné pro každého absolventa přírodovědecké fakulty. • Obsah studia: • Základy ekologie krajiny • Ekosystémy, jejich typizace (dle Zlatníka) • Vegetační stupně na příkladu střední Evropy • Chráněná území, historie ochrany přírody a krajiny • Územní systémy ekologické stability krajiny • Poznávání základních dřevin ČR • Terénní studium krajiny Krajina – co v ní vidím? Co o ní mohu říci? Co o její historii a ekologickém stavu? • Dá se dobře nacvičit při hledání odpovědi na otázku, odkud snímek je. Lze začít i opačně: Odkud není? Počátky ekologie Složkový přístup (17. – poč. 20. stol.). Ekologie - Ernest Haeckel (1869): oikos – domov, logos – věda, (nomos – řízení) „Ekologií rozumíme soubornou vědu o vztazích organismů k okolnímu svě-tu, kam můžeme počítat v širším smyslu všechny existenční podmínky.“ My: „Ekologie studuje vztahy organismů k okolí a k sobě navzájem“ • Ekosystém - Tansley (1935) - označuje propojení biocenózy a jejího fyzikálního prostředí Ekosystém: Dynamický systém živých organismů a jejich abiotického prostředí s koloběhem látek a energie, schopný samostatné existence. Vyznačuje se zpětnými vazbami, u vyzrálejších e. též autoregulačními. Jde o základní, prostorově vymezenou jednotku biosféry (krajinné sféry). • Krajinná ekologie - Carl Troll (1939) - německý biogeograf ( Landschaftsökologie ) = "studium komplexní struktury vztahů mezi společenstvy organismů (biocenózami) a podmínkami jejich prostředí v určitém výseku krajiny". 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 6 Příp. Environ- mentalista Nebo ekologický aktivista 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 7 Jaké problémy ekologie řeší: • Tolerance a adaptace organismů k prostředí • Ekologické podmínky rozšíření organismů na Zemi • Časoprostorové změny výskytu, početnosti a aktivity organismů • Vzájemné vztahy organismů v populacích a společenstvech, evoluce těchto vztahů • Ekosystém, jeho struktura a funkce • Produktivita ekosystémů, produkce a rozklad • Prognózování vývoje ekosystémů Pojem krajinné sféry (KS) • Krajinná sféra – připovrchová vrstva Země, kde se odehrává vše nejdůležitější pro její vzhled a funkci • Krajinná sféra – připovrchová část Země, ve které se nejvýrazněji projevují interakce všech geosfér. • Krajinnou sféru vymezujeme, chceme-li zkoumat geokomplexy, ekosystémy na Zemi. Její rozsah vymezujeme podle potřeb (měřítka) výzkumu. • Krajinnou sféru můžeme rozdělit na fyzickogeo-grafickou sféru a socioekonomickou sféru (??). – někdy ale problém. Krajinná sféra jako propojený systém • Základem celistvosti krajinné sféry: oběh látek, energie a informace, který spojuje její jednotlivé části v celek. (oběh mezi geosférami i mezi jednotlivými objekty v rámci jednotlivých geosfér). • Oběh mnoha látek se uskutečňuje téměř výlučně v rámci krajinné sféry. Jejich prapůvodním zdrojem je litosféra. • Zdrojem energie pro KS je především sluneční záření, tato energie se v KS dále transformuje a přemísťuje a s výjimkou litosféry „pohání“ všechny procesy na Zemi. • Informace – specifikum biosféry a humánní sféry, prostředek vývoje živé hmoty vč. lidské společ. – v tomto předmětu neřešíme Tedy: Horizontální diferenciace krajin souší Dána především relativně nezávislými podmínkami: • Klimatem • Velikostí a časováním přísunu energie • Velikostí a časováním přísunu vody • Stavbou povrchu Země • Chemickými a fyzikálními vlastnostmi hornin vč. vody • Georeliéfem (ve smyslu topografie) – retranslátor energie a hmot vč. vody • Autonomní vývoj bioty (bez vlivu abiot. faktorů – jen ca 5% !!) • Důležitá je délka působení jednotlivých faktorů – desetiletí až miliony let • Antropogenním působením • Typem, intenzitou – na všechny složky (sféry) vč. bioty • Časem • Důležitá je délka působení jednotlivých faktorů. Zákonitosti, co vidíme => odkud to asi je? • Rozpoznávání obrazů obecně vychází z kompozice obrazu, ale my využíváme i ekologické znalosti Odlišnosti? Jak se tyto segmenty krajiny asi vyvíjely ? Velikost „zrna krajiny“ • Velikost polygonů prvků krajiny (lesa, polí, luk, sídel, rybníků, přehradních nádrží … • Dáno: - přírodními podmínkami (jezero), - antropogenními – kulturně-historickými (pole) a - spolupůsobením obou (reliéf + ekonomické vlivy), např. (les) • Neoficiální, konvence pro ČR: • Drobné zrno … (cca: lesíky do 30 ha, rybníky do 15 ha, jednotlivá pole do 30 ha, sídla do 500 obyv.) • Středně hrubé zrno … • Hrubé zrno …(lesy nad 20 km², rybníky nad 1 km², jednotl. pole nad 80 ha, sídla nad 50 000 obyv.) • Vždy vysvětlit velikost ! Malé zrno se u kulturní krajiny považuje za ekologicky nejvhodnější – nejstabilnější ═> pozor na generalizaci na mapách! Drobné zrno Ptáčov – Přírodní park (PřP) Třebíčsko Úsečka je 200 m Střední zrno Krajina sz. od Brna – mezi Tišnovem a Kuřimí Úsečka je 1 km Hrubé zrno Hradec Králové – Pardubice – Choceň Úsečka je 5 km Vlivy na velikost zrna krajiny: 1. Vliv přírodní – zde žula na západě, rula na východě • Waldviertel, úsečka 2 km 2. Vliv sociálně- ekonomický Střed území je 62 km jz. od Brna Ale kde to je ? 5 km 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 19 Existenční možnosti organismů rozlišujeme: •Ekologické podmínky – obecné (např. poloha, georeliéf, klima), projevují se vlivem: •Ekologické faktory – konkrétní působící činitelé (minimální teploty…) – často charakter limitů. Dělíme: •Abiotické •Biotické (vč. potravních) •Antropogenní 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 20 Ekologická valence - amplituda perspektiv druhu, společenstva široká x úzká 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 21 Příklad: Závislost rozšíření rostlin na hloubce vody 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 22 Rozdíl fyziologické a ekologické amplitudy ekologická amplituda fyziologická amplituda 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 23 Ekologická nika = Rozmezí všech důležitých vlastností prostředí, v nichž mohou jedinci daného druhu přežívat, růst a rozmnožovat se. = ± „ŽIVOTNÍ PROSTOR“ 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 24 Ekologická nika musí jedinci poskytovat podmínky a zdroje: •Primární (abiotické) zdroje - (světlo, teplo, voda…) •Potravu (u živočichů) a možnost být potravou •Prostor na umístění hnízda, úkryty… •Prostor, vhodný čas a partnery na období rozmnožování. •Pouze přiměřený počet konkurentů a predátorů. •Čím ekologické niky podobnější, tím větší …. •Nika – základní (fyziologická) - ideální – realizovaná (ekologická) - vždy užší 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 25 Konkurence – vzájemný „negativní“ vztah • Podobné nároky na zdroj • Vzájemný negativní vztah • Rostliny – světlo, voda, minerální látky • Živočichové – potrava, prostor, úkryt, místo rozmnožování • Konkurence: interferenční x exploatační • Ekologické niky – podobnost => rozdělení x vytěsnění x překrývání x koexistence => • Rozšíření na lokalitě i Zemi 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 26 Voda – zdroj pro rostliny • Většinou z půdy, někdy mlhy – Atacama, dracény (7 %), mechy • Gravitační, kapilární a adsorbční voda • Adsorbční – nezískatelná ! • Půda suchá fyzicky x fyziologicky (jílovitá, slaná) • Organismy: euryhydrické x stenohydrické: • Hygrofilní (hygrofyty) • Mezofilní (mezofyty) • Xerofilní (xerofyty) - sukulenty (v ČR jen listoví - rozchodník ostrý, netřesk) - sklerofyty (máčka ladní, kostřava ovčí) • Součinnost s teplotou 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 27 Sukulent stonkový, stromový – střídavě vlhké, leč převážně suché tropy – Sokotra, Jemen. • Adenium socotranum 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 28 Naše sukulenty • Netřesk vždyživý • (Sempervivum 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 29 Eryngium campestre (česky?) – typický sklerofyt 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 30 Voda – zdroj pro živočichy • Živočichové – příjem - trávicí ústrojí • Stenohydrické suchomilné dělíme: •Suchomilní = xerofilní a xerotolerantní • Xerofilní – miluje sucho, xerotolerantní – dobře snáší sucho, ale nemusí ho mít • Morfologicky – chitinový skelet, šupiny, krunýř • Fyziologicky – štěpením tuků – velbloudi • Etologicky - anabióza (nižší bezobratlí) - letní spánek (stepní, polopouštní hlodavci) - noční živočichové - odpočívání na nebo pod vegetací - periody rozmnožování 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 31 Měkkýši na Sokotře v období sucha Spodní strana kadidlovníku 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 32 • Trochu zapršelo, měkkýši „opadali“ na zem 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 33 Sníh a led • Poškození kroupami – vše • Poškození unášenými krystalky – pupeny • Poškození sněhem a námrazou – závěs • Poškození velkou akumulací – závěje • Poškození a změny lavinami či plazením sněhu • Poškození ledem – zamrzlé nádrže – drcení vegetace • Poškození ledem – unášené kry • Podtržené má významné geografické vazby, rozšíření a důsledky, proto nás zajímá 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 34 Keprník, říjen 2008 Stromy na horní hranici stromů v horách jsou v zimě atakovány driftem sněhu, ledových krystalků – doslova obrušovány. Významné poškození, omezuje výstup stromů do vyšších výšek. „Vlajkové koruny“ stromů. 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 35 Vliv námrazy a sněhu i ve středních polohách – Blatiny, Žďárské vrchy, ca 700 m n.m. 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 36 Sněhová pole – vylučují existenci stromů, kleče (plesniví), zpožďují nástup vegetační doby až o více než měsíc Krkonoše – Labský důl, Pančavská jáma Velká Kotlina, Hrubý Jeseník 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 37 Chionofil (miluje dlouhou sněhovou pokrývku, kvete tak pozdě v létě – protěž nízká (Gnaphalium supinum) 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 38 7.-8. Vegetační stupeň - lavina Velmi důležité – uvolňují ideální stanoviště pro četné vzácné a chráněné rostliny, obnažují skály – další významná stanoviště, zvl. když jsou v nich třeba mramorové žíly – uprostřed kyselého prostředí umožní existenci kalcifytů. 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 39 Stopa laviny, Schneeberg, Rakousko 2006 Všimněte si i poškození javoru klenu v dráze laviny – omezuje ho v růstu 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 40 Teplota • Rozhodující na Zemi: Sluneční záření • Tělesná teplota – poikilotermní (= prostředí) • – homoiotermní (ptáci a savci) • Eurytermní x stenotermní • Stenotermní: • termofilní (termofyty) • mezotermofilní, (mezotermof.) mezické, (mezofyty) • psychrofilní (psychrofyty), oreofilní (oreofyty) • kryofilní (chionofyty, kryofyty) • Užívány, ale jen orientační - roční ØT, - lepší ØT teplého půlroku, - nejhorší: Quitt • Nejlepší: Délka vývoje (efektivní teplota) – dána: • Suma (efektivních) teplot: S = ∑1 n (Tx ≥ K) kde: T – průměrná denní teplota, pokud je > K K – prům. denní teplota zastavení vývoje konkrétního druhu (např. 5°, 8°, 10°C), n – počet dnů, x – konkrétní den (1 až n) • Toto je ekologický pohled, nejlepší charakteristika pro hodnocení vegetace Zjišťuje se (příkl. pro druh s Tx ≥ 8°C: • Průměrné denní teploty větší než daná teplota se načítají za celý rok. Nižší teploty ignorujeme. 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 41 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 42 Mapa sum efektivních teplot (zde ≥ 10ºC) Důležité pro zemědělce – kde co dozraje – tedy kde co pěstovat (vinná réva potřebuje sumu větší než 2700 °C). Ale i pro lesnictví. Z toho vychází i Klimatologický pohled na teplotu pro biotu – bez ohledu na konkrétní druhy, jen výběr 2 charakteristických teplot: • Mapy v Atlasech podnebí: Vegetační období – malé x velké • Je to jedna z charakteristik klimatu území • Malé (= trvá kratší dobu): Počet dní v roce s ØT ≥ 10°C (v ČR ca 30 –180) • Velké (= trvá delší dobu): Počet dní v roce s ØT ≥ 5°C (v ČR ca 80 –240) • Výhoda: Bývá často v atlasech zpracováno, dostupné mapy • Nevýhoda: Nerozlišuje dostatečně tepelný požitek pro organismy – neboť nerozlišuje velkou x malou teplot. amplitudu během dne. 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 44 Půda: Chemické vlivy_1 •Dusík – nitrofilní (nitrofyty) x nitrofobní • Fosfor – často s dusíkem, 10:1 - ideál • - eutrofizace vod: N – řasy, P – sinice (cyanobakterie) • Vápník – kalcifilní (kalcifyty) x kalcifobní • Hořčík – extrémní množství má hornina hadec – na něj vázány serpentinofyty (Mohelno) • Sůl – hl. NaCl, KCl, MgCl •Halofyty x příležitostné halofyty x halofobní org. - většina Toxické, znemožňují koupání – alergické reakce, otravy 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 46 Halofyt: Slanorožec (Salicornia) – zde z pobřeží Chorvatska, u nás neroste 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 47 Slanisko u Nesytu na jižní Moravě – u nás nejlepší – zde jitrocel přímořský a hvězdnice slanistá 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 48 Vzduch – fyzikální vlivy_2 • Oheň – udržuje urč. stadium sukcese („ohňový klimax“) – urychluje rozklad i obnovu…. • Pyrofyty: nutně potřebují oheň pro dlouhodobou existenci – u nás nejsou, typické pro savany, méně stepi, ale i makchie, některé subtropické lesy – viz dále 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 49 Sekvojovec obrovský – pro otevření šišek a vypadání semen potřebuje oheň, sám neshoří, silná borka 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 50 Půda – chemické vlivy 2 • pH dáno H2CO3 : RCO3 => H+ • nízké pH – kyselé půdy - hodně toxického Al, ztížena osmoregulace, výměna plynů, aktivita enzymů => ochuzení edafonu, bakterií => pomalý rozklad (větš. jen houbami) – omezený příjem živin • Vysoké pH - alkalické půdy – rychlá mineralizace, půdní koloidy nasyceny Na+, Ca2+, Mg 2+, těžko dostupné živiny (P, Mn, Fe) • Druhy stenoiontní: • acidofilní (acidofyty) – pH do 4,5 • neutrofilní (neutrofyty, mezofyty) – pH 4,5 - 7 • alkalofilní, bazifilní (bazifyty) – pH nad 7 • Bioindikace rostlinami (i proto se je učíme) 18.3.2020 Aplikovaná ekologie - sylabus 51 Půdní substrát (horniny) – chemické vlastnosti: • Chemické vlastnosti pro geografy - ekology důležitější než geneze hornin. • Spoluurčují, kde co může žít. • Kyselost x Bazicita (zásaditost) : pH • Živnost – něco jiného: disponibilní dusík, fosfor, draslík, v menší míře vápník atd. • Někdy zásadně změněno : Vývojem půd, vegetací • Horniny (naučte se to prosím, je to i typickým předmětem zkoušky): • Extrémně kyselé: Křemence, kvádrové pískovce, rašeliny. • Středně kyselé: Žuly, ruly, svory, fylity, migmatity, flyšové pískovce střední Moravy, čtvrtohorní písky a štěrky. • Neutrální: Syenity, diority (granodiority), amfibolity, sprašové hlíny. • Středně zásadité: Diabasy, čediče, opuky, slíny, většina flyše Moravy (mimo flyš. pískovců stř. Moravy), spraše. • Extrémně zásadité: Vápence, dolomity, mramory, zasolené půdy.