Ochrana přírody
(semestrální přednáška)
Co je biodiversita?
Dipl.-Biol. Jiří Schlaghamerský, Ph.D.
Ústav botaniky a zoologie PřF MU
MODULARIZACE VÝUKY EVOLUČNÍ A EKOLOGICKÉ BIOLOGIE
CZ.1.07/2.2.00/15.0204
hmyz
ostatní
členovci
měkkýši
ostatní
bezobratlí
obratlovci
rostliny
houby
prvoci bakterie a viry
- viz další stránka
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
hmyz
ostatní členovci
měkkýši
ostatní
bezobratlí
obratlovci
rostliny
houby
prvoci bakterie a viry
Podíl jednotlivých skupin organismů na celkovém počtu popsaných (!) druhů
Zdroj: Primack, Kindlmann, Jersáková (2001): Biologie
ochrany přírody. Portál, Praha.
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Primack, Kindlmann, Jersáková (2001): Biologie ochrany přírody. Portál, Praha.
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Terry L. Erwin:
odhad 30 milionů recentních druhů – na základě těchto úvah:
• 1200 druhů brouků zjištěno na dřevině Luehea seemanii v Panamě
• z toho 163 druhů jen na tomto druhu stromu
• v tropech existuje cca 50 000 druhů stromů
• brouci tvoří 40 % členovců
• v stromových korunách se nachází odhadem 2x tolik druhů jako při zemi
• extrapolace
canopy fogging
Střízlivější odhad: 6-9 milionů (hmyz!)
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
• První použití termínu „biological diversity“ (publikované v populárně-odborné knize):
Raymond F. Dasmann, biolog a ochranář „A different kind of country“ (1968)
• První použití termínu „biological diversity“ v odborné publikaci:
Thomas Lovejoy, tropický ekolog a ochranář, v předmluvě ke knize M. E. Soulého a
B. A. Wilcoxe „Conservation Biology: An Evolutionary-Ecological Perspective“ (1980)
• První použití termínu „biodiversity“ snad W. G. Rosenem v r. 1985 v materiálech
k připravované konferenci National Forum on Biological Diversity pořádané v r. 1986
v USA národní radou pro výzkum (National Research Council).
• První použití termínu „biodiversity“ v publikaci v r. 1988 sociobiologem Edwardem
O. Wilsonem ve sborníku (s názvem „Biodiversity“) z výše uvedené konference.
• Další rozšíření termínu např. zásluhou knihy E. O. Wilsona (1992): The
diversity of Life (česky vydáno pod názvem „Rozmanitost života“ v r. 1995).
• Průnik do širšího povědomí veřejnosti, politiky apod. Úmluvou o biologické
rozmanitosti (Convention on Biological Diversity) z United Nations Earth
Summitv r. 1992 (Rio de Janeiro).
Pojem biodiversita (biologická diversita, rozmanitost, pestrost)
Thomas Lovejoy
Obdobné pojmy: Natural Diversity (používán od 70. let, dnes prakticky vytlačen pojmem
Bio(logical) Diversity; Natural Heritage – přírodní dědictví (širší, zahrnuje i neživou přírodu!)
Edward O. Wilson
Raymond F. Dasmann
Foto: Jennifer McNulty
Viz další snímek
Které společenstvo je rozmanitější? Druhová diversita!
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Shannonův (= Shannonův-Wienerův) index diversity H’
Které společenstvo je rozmanitější? Druhová diversita!
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Příklad indexu druhové diversity (je jich daleko víc!):
Shannonův(-Wienerův) index (často, avšak chybně Shannonův-Weaverův)
Nejvíce užívaný index diversity v ekologii, původ v informační teorii.
Předpoklad (často opomíjený!): data získána náhodným sběrem
(ve statistickém významu, tj. „random sampling“).
H´= - Σ pi ln pi
S
i = 1
pi = ni / N Σ pi = 1
S
i = 1
H´= druhová diversita
S = celkový počet druhů
pi = pravděpodobnost výskytu druhu i, tj. relativní podíl i-tého druhu na celkové
počtu všech jedinců ve společenstvu, hodnoty od 0,0 do 1,0
N = celkový počet jedinců
ni = počet jedinců druhu i
Vyrovnanost (ekvitabilita, evenness): E´= H´/ H´max
H´max = - Σ 1/S ln 1/S = ln S
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Součástí druhové diversity je jak druhové bohatství, tak vyrovnanost společenstva!
Biodiversita
genetická a fenetická
diversita (úroveň jedince
a populace)
úroveň společenstva
diversita ekosystémů
(diversita krajiny –
zahrnující vícero
biotopů)
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Primack (1995): Naturschutzbiologie. Spektrum, Akad. Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford; upraveno.
Úmluva o biologické rozmanitosti /Úmluva o biodiverzitě/
(Convention on Biological Diversity) http://www.biodiv.org
Úmluva byla vystavena k podpisu v rámci UNEP na Konferenci OSN o životním
prostředí a rozvoji v Rio de Janeiru v červnu 1992.
ČR úmluvu podepsala v červnu 1993, v platnost pro ni vstoupila dnem 3.3.1994.
Cílem úmluvy je ochrana biodiverzity, tj. rozmanitosti rostlinných a živočišných druhů,
jejich genetického základu a různorodosti ekosystémů. Státy mají suverénní právo
využívat své vlastní zdroje v souladu se svou ekologickou politikou, jsou však i
odpovědné zajistit, aby svými aktivitami nepůsobily škody životnímu prostředí jiných
států nebo území za hranicemi národní působnosti.
Cíle této úmluvy, které mají být sledovány v souladu s jejími příslušnými ustanoveními,
jsou ochrana biodiverzity, trvale udržitelný způsob využívání jejích složek, a spravedlivé
a rovnocenné rozdělení přínosů, plynoucích z využívání genetických zdrojů, včetně
odpovídajícího přístupu ke genetickým zdrojům a odpovídajícího předávání příslušných
technologií při zohlednění všech práv na tyto zdroje a technologie, a včetně
odpovídajících způsobů financování.
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
„For the purposes of this Convention:
"Biological diversity" means the variability among living organisms from all sources
including, inter alia, terrestrial, marine and other aquatic ecosystems and the
ecological complexes of which they are part; this includes diversity within species,
between species and of ecosystems.“
„Pro účely této úmluvy:
“Biodiversita” znamená variabilitu všech žijících organismů včetně, mezi jinými,
suchozemských, mořských a jiných vodních ekosystémů a ekologických komplexů,
jejichž jsou součástí; zahrnuje různorodost v rámci druhů, mezi druhy a ekosystémů.“
Úmluva o biologické rozmanitosti (Úmluva o biodiversitě)
(Convention on Biological Diversity) http://www.biodiv.org
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
compositional
diversity
structural
diversity
functional
diversity
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
compositional
diversity
structural
diversity
functional
diversity
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
V kterém souboru druhů je biodiversita vyšší?!
Čtyři druhy brouků z čeledi střevlíkovitých (Carabidae)
Tři druhy živočichů – zástupci zcela
odlišných vývojových linií
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Fylogenetická diversita („taxic diversity“)
Funkční biodiversita
Příklad: ekologické skupiny žížal
epigeické endogeické anektické
Schéma rozmístění a tvaru chodeb ekologických skupin žížal
jak je definoval Bouché.
Struktura společenstva žížal na aktivní pastvině
a přilehlém vlhkém tropickém lese na aluviálním
inceptisolu v Puerto Ricu.
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Pižl (2002): Žížaly České republiky. Sborník Přírodovědného
klubu v Uherském Hradišti, Suppl. 9.
Početnost jedinců (abundance) u zjištěných druhů členovců
Ekologický význam Význam pro
ochranu druhů
Nízká ochranářská hodnota? Ekologická redundantnost?
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Keystone species
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
keystone species
Keystone = klenák
Zdroj: Primack, Kindlmann, Jersáková (2001): Biologie ochrany přírody. Portál, Praha.
Keystone species
Odstraníme-li klenák
(= keystone)…
…zhroutí se nám klenba!
keystone species
Zdroj: Primack, Kindlmann, Jersáková (2001): Biologie ochrany přírody. Portál, Praha.
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Druhová diversita bývá nejvyšší ve středních fázích sukcese
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Míchal (1992): Ekologická stabilita, Veronica pro Ministerstvo životního prostředí ČR, Brno
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Míchal (1992): Ekologická stabilita, Veronica pro Ministerstvo životního prostředí ČR, Brno
Mezi ohroženými druhy mohou být jak k-stratégové (např. dlouhověké druhy
klimaxového stádia), tak r-strategové (např. pionýrské druhy využívající přechodná
stanovište, jako např. „plevele“ či druhy dočasných nivních tůní či štěrkových lavic).
více ovlivněna populační
hustotou
méně ovlivněna populační
hustotou
mortalita
tendence k pomalému
vývoji, k nízkému rmax,
k pozdní a opakované
reprodukci (iteroparii),
k vysoké tělesné
hmotnosti, ke
vysokověkosti
tendence k rychlému
vývoji, k vysokému rmax,
k časné a jednorázové
reprodukci (semelparii),
k nízké tělesné hmotnosti,
ke krátkověkosti
životní cyklus
vyššínižšíkonkurenceschopnost
většinou intensivnějšírůzně silná, často slabávnitro- a mezidruhová
konkurence
relativně konstantní
v čase, blíže k nosné
kapacitě prostředí
proměnlivější v čase,
většinou daleko pod
nosnou kapacitou prostředí
velikost populace
přibližně konstantní a/nebo
lépe předvídatelné
proměnlivější a/nebo hůře
předvídatelné
relevantní abiotické faktory
K-selekce/strategier-selekce/strategie
Vlastnosti r- a K-stratégů a jejich prostředí:
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Begon, Harper, Townsend (1997): Ekologie: jedinci, populace a společenstva. Vydavetelství Univerzity Palackého, Olomouc.
C – competition / konkurence
S – stress / stres
R – ruderal / ruderální
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Míchal (1992): Ekologická stabilita, Veronica pro Ministerstvo životního prostředí ČR, Brno
Teorie mozaikového cyklu
- jedno z možných vysvětlení pro
paradox zalesněné evropské krajiny
bohaté na velké býložravce (tedy
přírody neovlivněné zemědělci)
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Barth: Naturschutz: Das Machbare, Parey, Hamburg, 1995, 2. vydání; upraveno
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Primack, Kindlmann, Jersáková (2001): Biologie ochrany přírody. Portál, Praha.
Vhodnost různých taxonomických skupin hmyzu jako indikátorů celkového druhového
bohatství (jako míry biodiversity)
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Duelli a Obrist (1998): In search of the best correlates for local organismal biodiversity in cultivated areas. Biodiversity and Conservation 7: 297-309; upraveno
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Současný odhad míry vymírání:
• až 50 000 druhů ročně (David Tilman, USA), tj. jeden druh každých 20 min.
• 100-10 000 x vyšší než normální („pozaďová“) míra vymírání
• míra vymírání se blíží té během posledního hromadného vymírání
před 65 miliony let, kdy vyhynuli např. dinosauři
„6. vymírání“ („the 6th extinction“)
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Primack, Kindlmann, Jersáková (2001): Biologie ochrany přírody. Portál, Praha.
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
Zdroj: Primack, Kindlmann, Jersáková (2001): Biologie ochrany přírody. Portál, Praha.
Co jsou "vzácné" druhy ?
Rozšíření
• Druhy s malým areálem
• Druhy omezené na malý počet izolovaných stanovišť
(přinejmenším v regionálním kontextu)
Vazba na určité prostředí
• Druhy s výskytem na jednom nebo málo typech stanovišť
(přinejmenším v regionálním kontextu)
Abundance (početnost jedinců, velikost populací)
• Druhy, které mají pouze malé populace
Neznalost biologie, ekologických nároků druhu - domnělá vzácnost !
• Chybná hlášení (historická) výskytu
• Nevhodná metodika sběru/pozorování/inventarizace
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?
3 spp.6 spp.pouze malé populace
14 spp.71 spp.existují velké populace
výrazná vazba na typ stanoviště
0 spp.2 spp.pouze malé populace
6 spp.58 spp.existují velké populace
malá vazba na typ stanoviště
malývelký
areálvelikost populace
Zastoupení kategorií vzácnosti při vyhodnocení 160 druhů rostlin na Britských ostrovech
(na základě geografického rozšíření, vazby na stanoviště, velikosti jednotlivých populací)
J. Schlaghamerský: Ochrana přírody - co je biodiversita?