Organismus Biocenóza Prostředí Ekologické faktory Působení ekologických faktorů na organismus Organismus Teplota Vlkost Světlo Oheň Biocenóza Kompetice Proudění Znečištění Základní ekologické faktory •Členění ekologických faktorů: • •Abiotické versus Biotické •Podmínky versus Zdroje •Podle povahy jejich cykličnosti • • Členění ekologických faktorů I • Abiotické •Teplota •Vlhkost (Voda) •Světlo •Půda •Oheň •Znečištění • • Biotické •Natalita a mortalita •Populační dynamika •Hustota populace •Kompetice •Biologické interakce •Antropogenní vlivy • • Členění ekologických faktorů II • Podmínky •Teplota •Světlo •Vlhkost •Hustota •Viskozita •Proudění •Znečištění • • • Zdroje •Záření jako zdroj •Anorganické molekuly jako zdroj (CO2, H2O, O2) •Organismy jako zdroj (sezónnost, nutriční hodnota, počet samic) •Prostor jako zdroj Členění ekologických faktorů III • Podle cykličnosti: •Primárně periodické •Sekundárně periodické •Neperiodické • •Které faktory to jsou ? • •Jaké budou na ně adaptace u různých organismů ? • •Cykličnost se odvozuje od planetárních pohybů ! • •Mohou mít faktory prostředí hierarchický charakter ? • • Ekologické faktory podle cykličnosti • •Primárně periodické: •Teplota, světlo, mořské dmutí • •Sekundárně periodické: •Vlhkost, hustota, viskozita, rozpustnost plynů, potravní faktory, biologické interakce, oheň, zemědělství, • •Neperiodické: •Sopečná činnost, zemětřesení, živelné katastrofy (tsunami), katastrofy působené člověkem • Vítejte ve Vesmíru Tak jak chutná mléčná dráha ? 1) Dobré umístění (Země o 15% dále od Slunce – zamrzly by oceány; kdyby o 5% blíže - vypařila by se voda) 2) Správný typ planety (tekuté magma – průnik plynů na povrch – podmínka vzniku atmosféry) 3) Země je dvojitá planeta (Měsíc udržuje Zemi ve správném úhlu a rychlosti otáčení kolem osy – podmínky pro vznik a udržení života) 4) Správné načasování – 65 MIL extinkce dinosaurů – podmínky pro nástup savců včetně člověka Základní struktura planety Země 1)Lithosféra 2)Hydrosféra 3)Atmosféra 4)Biosféra 5) A)Zemské jádro B)Plášť C)Zemská kůra Velké vymírání v průběhu posledních 500 MIL (upraveno podle UNEP, 1995) •Doposud bylo paleontology identifikováno 5 velkých katastrof, kterými byly ukončeno velké geologické periody: • 1)Ordovik – 440 MIL, vyhynulo 80 až 85% druhů 2) 2)Devon – 365 MIL, vyhynulo 80 až 85% druhů 3) 3) Perm – 225 MIL, vyhynulo 95% druhů 4) 4)Trias – 210 MIL, vyhynulo 70 až 75% druhů 5) 5)Křída – 65 MIL, vyhynulo 70 až 75% druhů 6) 6) 6) Vývoj vesmíru a lidstva (Kurzweil, 1999) •před 10 až 15 miliardami zrod vesmíru •o 10-43 vteřiny později vzniká gravitace •1 MLD po Velké třesku - vznik galaxií •5 MLD – vznik Země •3,4 MLD – anaerobní prokaryota •1,7 MLD – jednoduchá DNA •700 MIL – mnohobuněčné R a Ž •570 MIL– kambrijská exploze •80 MIL – počátek rozvoje savců •65 MIL – vyhynutí dinosaurů •50 MIL – antropoidní primáti •15 MIL – první hominidi •5 MIL – Homo habilis – nástroje •2 MIL – Homo erectus – oheň, jazyk, zbraně •100 000 let – Homo sapiens neandrtalensis •90 000 let – vznik Homo sapiens sapiens •40 000 let – Homo s. sapiens – jediný hominid – technologie •10 000 – neolitická revoluce •6 000 v Mezopotámii první města •496-332 př.n.l. – Sokrates, Platon, Aristoteles – racionalistická filosofie •1543 – Mikuláš Koperník (heliocentrismus) •1687 – Isaac Newton – zákony pohybu a gravitace •1859 – Charles Darwin – evoluce •1900 – telegraf – celosvětově •1939 – komerční lety přes Atlantik •1961 – J. Gagarin – 1. kosmonaut •1971 – kapesní kalkulačka •1981 – na trhu první PC – IBM •1990 – vznik WWW •1997 – počítač Deep Blue poráží šachového velmistra Garry Kasparova •1998 – WWW celosvětové rozšíření • • Tok energie ze slunce na zemi Solární a termální část elektromagnetického spektra Solární energie dopadající na Zemi Pozice Slunce, Měsíce a Země ve vztahu k přílivu je zásadní Cyklus Měsíce a průměrný měsíční příliv Distribuce typů přílivů - semidiurnálního, smíšeného semidiurnálního a diurnálního Ekologické faktory a planetární pohyby •Rotace Země kolem Slunce – roční cyklus – sezónnost – teplota, fotoperioda, délka světelného dne (např. jaro, léto, podzim, zima) • •Rotace Měsíce kolem Země – měsíční cyklus – mořské dmutí (příliv a odliv) • •Rotace Země kolem své osy – denní cyklus (střídání noci a dne) Zjednodušená historie biologické evoluce Rozsah tolerance vůči faktorům prostředí Preference optimálních podmínek Ekologická valence a ekologická nika •Prostředí organismu – habitat – specifické charakteristiky: • terestrické • vodní – mořské • sladkovodní • •Pro každý druh a pro každý ekologický faktor definujeme rozsah environmentálního faktoru: • rozsah tolerance • rozsah optima • ekologická valence druhu • •Limitující faktor ! • •Změny faktorů – odpověď organismu na změnu – neevoluční změny: • • fyziologické změny – aklimatizace • behaviorální změny – u mobilních druhů • fenotypická plasticita – environmentálně indukovaná fenotypická variace • • • Aklimatizace druhu na nové podmínky Reakce organismu na změnu faktoru prostředí Fenotypická plasticita Ekologická valence organismu/druhu Optimum se může lišit v různých aspektech života organismu • 1)Fotosyntéza – optimum při 30oC 2) 2)Růst – optimum při 25oC • Reakce druhu na prostředí 1)V prostředí (1) druh vyvíjí fenotyp (1) 2) 2)V prostředí (2) druh vyvíjí fenotyp (2) Prostředí – Fenotyp - Genotyp •Rozdílné prostředí •Rozdílný genotyp Překryv nik dvou různých druhů Rozsah tolerance různých druhů organismů • Vícerozměrné pojetí ekologické niky Multidimensionální ekologická nika Fundamentální versus realizovaná nika Kompetice mezi druhy vede ke zmenšení nik • Koexistence podobných druhů antarktických tuleňů Biosféra Členění atmosféry •Troposféra • •Stratosféra • •Mesosféra • •Termosféra Vznik biosféry – 3 historické transgrese: vývojové přechody světa včetně člověka •Omegasféra (noosféra) Bio-sociologická sebeorganizace Třetí transgrese Člověkem řízená evoluce Transformace lidské přirozenosti ? •Homosféra • Homo – člověk Druhá transgrese •Biosféra • Vznik života - Evoluce První transgrese •Minerosféra • VELKÝ TŘESK – vznik vesmíru Počátek Čtyři základní principy udržitelnosti: V biosféře vše souvisí se vším ! Základní geochemické cykly biosféry Základní komponenty ekosystému Základní komponenty ekosystému Hierarchická organizace druhů podle jejich trofického stupně a prostředí Potravní řetězce vyjadřují složitost potravních vztahů v prostředí Základní komponenty potravinového řetězce Poměr hmoty Země k biomase (upraveno podle Svoboda, 2006) Základní pyramida toku energie v biosféře Ekologická stopa představuje celkovou plochu půdy nebo vody nezbytné k produkci zdrojů pro danou populaci • V roce 2002 byla ekologická stopa člověka v průměru o 39% větší než ekologická kapacita Země Občanské společnosti různých zemí mají různě velkou ekologickou stopu • Mapa světa podle hrubého domácího produktu (upraveno podle GeoHive, 2005) Globální srovnání rozvinutých a rozvojových zemí Degradace přírodního kapitálu Etická kategorizace lidských zájmů Rozšíření člověka na Zemi (upraveno podle Diamond, 1999) Fenotypická plasticita Populační exploze lidstva Děkuji za pozornost