Vybrané kapitoly z říční ekologie Jan Helešic Marie Zhai Jindřiška Bojková Náplň kurzu - Helešic • •Teorie a hypotézy popisující říční systémy • •Tropické toky • •Velké řeky – ekologie a biologie • Biodiverzita •Obecně lze diverzitu popsat jako „počet rozdílných prvků a jejich relativní frekvenci“. • •„Biologická diverzita informuje o variantách a variabilitě mezi živými organismy a ekologickými komplexy, ve kterých je možno ji nalézt. Pro biodiverzitu tedy platí, že jednotlivé prvky, o nichž je řeč, jsou organizovány na mnoha úrovních, počínaje komplexními ekosystémy a konče chemickými strukturami, které tvoří molekulární bázi dědičnosti. (Definice dle Úřadu Kongresu USA pro technologický výzkum,1987) biodiverzita1 •Vztah mezi strukturou, hierarchickým uspořádáním a funkcí v daném ekologickém systému. Podle Noss (1990), převzato z Burel and Baundry (2003). Říční ekosystémy a jejich klasifikace •Zonačně-prostorový koncept •Prostorově klinální koncept •Časový koncept •Časově prostorový koncept •“Spirální” teorie (Resource Spiralling Concept) (RSC) • Zonační teorie (Zonation Concept) • Teorie říčního kontinua (River Continuum Concept (RCC) • Stream hydraulic concept • Serial Discontinuity Concept (RDC) • Teorie povodňového pulsu (Flood Puls Concept) (FPC) • Riverine Productivity Model (RPM) • Teorie povodí (Catchment Concept) • •************** Zonačně-prostorový koncept •Zonační schéma –Rybí pásma •Frič (1872), Hawkes (1975) –Organismy •Thienemann (1921) dle pakomárů •Zelinka (1953) dle jepic –Organismy a podmínky •Ilies (1961), Ilies & Botosaneanu (1963) lotic205 lotic204 Prostorově – klinální koncept •Struktura společenstva –Objektivní klasifikace a ordinace (Townsend 1983) –Po proudový vývoj související s teplotou vody, hydraulikou atd. (Vannote & Sweeney 1980; Statzner & Higler 1986 ………….) SKMBT_C22010100614020 townsend lotic125 lotic129 lotic130 lotic126 lotic128 statznerhigler Prostorově – klinální koncept •Laterální (boční) propojení (komunikace) – –Koloběh materiálu (hmoty) v systému břeh / koryto a záplavové území (niva)/koryto (Sedell et al. 1990; Wetzel & Ward 1992) lotic141 lotic139 Prostorově – klinální koncept •Podélné propojení (komunikace) toku • –Proti/poroudový koloběh hmoty a organismů (Vannote et al 1980, Newbold 1992) lotic202 RCC a Bretschko Prostorově – klinální koncept • •Vertikální propojení – koloběh • –Hyporeal/řečiště, hyporeos/bentos –Koloběh organizmů a hmoty (Pennak&Ward 1986; Ward 1989; Triska et al 1996 ……) “Spirální” teorie - též Pohyb živin po spirále (Resource Spiralling Concept) (RSC) •navazuje na RCC. Autoři (Wallace et al. 1977; Newbold et al. 1981, 1982a,b; Elwood et al. 1983; Newbold 1992). • • Navazuje na RCC a přidává fakt postupného zpracování materiálu (ve vodním toku) z jeho okolí, což probíhá ve směru podélného kontinua řeky. Na dolním toku přidává prostorovou dimenzi (plochu) záplavového území, kam je materiál v síti ramen a vodních ploch rozprostřen. To vyúsťuje v částečně otevřené cykly, jakýsi pohyb po spirále – “spiralling” (Wallace et al. 1977; Newbold et al. 1981, 1982a,b; Elwood et al. 1983; Newbold 1992). • Vzdálenost smyček spirály (S) udává účinnost zpracování živin (vztaženo k organickému C, nebo k N). Spiralling se tak stává jak mírou transportu živin po toku dolů, tak i procesu jejich retence v toku. • biodiv6 •Látková spiralizace v tocích (původní představa podle Žadin 1940) •Látková spiralizace v tocích (francouzská úprava podle Décamp 1971) Časové modely •Průběžná redistribuce benthosu –Drift a kolonizační dynamika •Townsend & Hildrew (1976) –Proudová distribuce – časová různorodost v různých podmínkách •Vliv nově příchozích populací, interakce a vytěsňování netolerantních druhů –Hemphill & Cooper 1983 –Power & Stewart 1987 Časově – prostorové modely •Habitat templet concept –Southwood 1977, Townsend & Hildrew 1994, Statzner at al. 1994 …… •Refugia concept –Seddell et al. 1990, Townsend & Hildrew 1994 •Patch-dynamics concept –Townsend 1989, 1991 lotic149 Teorie povodňového pulsu (Flood Puls Concept) (FPC) •zavedl Junk et al. (1989). RCC předpokládá zmenšování vlivu pobřežního území od horního toku směrem dolů po toku (na živinový cyklus ve vodním toku), což platí pro velké řeky stěsnané do svého koryta (a tedy bez svého záplavového území). • FPC přidává: velké nížinné toky (=floodplain rivers) jsou však zřetelně ovlivňovány pravidelnými povodněmi směřujícími z koryta do přilehlého povodňového území. • FPC popisuje účinky záplav na koryto vodního toku i na záplavové území (teorie je platná jen pro přírodní nenarušené nížinné řeky). Záplavová území (a koryta v nich) vytvářejí vlastní živinové cykly, neboť zde panují podmínky odlišné od těch v hlavním korytě. • • • • Výměna organického C mezi záplavovým územím a hlavním korytem bude záviset na třech faktorech: •přítomnost mechanismů ukládání, jež “drží” C v záplavové pláni (zejm. sedimentace a ukládaní C v organické podobě: tj. retence pomocí vodních makrofyt a terestrickou vegetací a v živočiších —> uvolňování a hromadění živin v záplavovém území závisí na potravinové síti a vegetačním pokryvu • •trvání povodně • •„proplachování“ záplavové pláně za povodně (růstový cyklus vegetace v záplavové pláni (nakolik je zvodněna, v jakém období roku -v podmínkách mírného pásma tedy i na vegetačních cyklech) • • • • • • • 8 4 5 Teorie povodí (Catchment Concept) •Řada autorů obhajuje význam výzkumu prováděného z pozice celého povodí: • Frissel et al. (1986) předložili hierarchický rámec pro klasifikaci vodních stanovišť (biotopů), jenž zdůrazňuje vztah toku ke svému povodí, skrze rámec prostorového a časového měřítka (od celé sítě koryt, k tůním, proudům a mikrostanovištím). • ***** • • • Townsend (1996) ve svém výzkumu (studujícím hierarchické vztahy v rámci povodí) argumentuje ve prospěch integrace říčních teorií s teorií dynamiky plošek (Patch Dynamics Concept (White and Pickett 1985; Pringleet al. 1988, tj. existující stanoviště = plošky vznikají a mizí v čase). ØCo je to říční krajina? • Je komplexní ekosystém: strukturální a funkční celek, složený z řeky a všech zbývajících strukturálních složek krajiny, které byly touto řekou vytvořeny, nebo které jsou řekou alespoň podmíněny; a dále z veškerého oživení (bioty) všech neživých (tj. abiotických) složek tohoto ekosystému sensu lato (Štěrba a kol. 1999). • Prostorové vymezení říční krajiny je určeno většinou sedimenty současné řeky (aluvium), tyto sedimenty většinou kopíruje říční niva. • ØCo je to teorie ekologického kontinua? • Je to stav prostorové, časové a funkční spojitosti všech částí říční krajiny. • Pozn.: Prostorové kontinuum má svou podélnou – příčnou – vertikální dimenzi. Rozlišuje se vymezení v podélném směru (např. členění na horský, střední, nížinný úsek), z podstaty definice však vyplývá důležitost vymezení i ve směru příčném (mezi svými říčními terasami) a rovněž ve směru vertikálním („do hloubky“). • Z hlediska časového je říční krajina vymezena obdobím postglaciálním (tj. posledních cca 10 000 let, kdy získala postupně svůj dnešní vzhled i složení biocenóz (tj. živých společenstev). • Funkční vymezení je dáno řadou funkcí, které tato krajina naplňuje. • ØAntropogenní činitel kontra biodiverzita říční krajiny • Faktor ovlivňující jak běžné fungování, tak nevratné změny tohoto biologického systému, a tedy i vývoj krajiny. Antropogenní vliv snižuje ekologickou kontinuitu ř.k., což ve svých důsledcích ovlivní i její biodiverzitu. • Říční krajina sensu lato – kontinent pohoří – – – pobřeží nížina – •gradient=změna veličiny na jednotku vzdálenosti; vektor (=směrově orientovaná veličina); směr podélný-příčný-vertikální •kontinuum =spojité prostředí; podélné-příčné-vertikální k. •terasa terasa • geosféry • • 1 •vymezení říční krajiny - podélný aspekt 7 •alluvium •vymezení říční krajiny – příčný a vertikální aspekt 3 7 Louky u salaše-pohled z odb LitovelskéPomoraví listonoh Corphium echinomale dikerogammarus-villosus-killer-shrimp •Invazní blešivci - Corophium - Dikerogammarus - Echinogammarus Invazní měkkýši • Draiesena Potamogyrus Invazní rakovci • orconectes Eriocheir