Environmentální rizika biodiverzity Z5151 https://www.tiverton.bham.sch.uk/rainforest-mania/ Mgr. Karel Brabec, Ph.D. brabec@sci.muni.cz 2. Biodiverzita – teorie, charakteristiky, řídící faktory SYLABUS 1) Úvod (struktura ekosystémů, biologická diverzita, ekologické procesy) 2) Biodiverzita – teorie, charakteristiky, řídící faktory 3) Biodiverzita – časo-prostorové aspekty 4) Environmentální rizika (typologie); schéma DPSIR (Řídící faktory, Tlaky, Stavy, Dopady, Odezvy) 5) Ekologie působení stresoru 6) Biodiverzita a ekosystémové procesy 7) Vztahy biodiverzity ke klimatu 8) Scénáře změn využití krajiny 9) Změny biotopů (Natura 2000, Ochrana stanovišť) 10) Vliv chemického znečištění na biodiverzitu 11) Biologické invaze 12) Ekosystémové služby 13) Analýza rizik pro biodiverzitu BIODIVERZITA - TEORIE 1) definice 2) ekologické vztahy 3) referenční podmínky 4) řídící faktory 5) informační zdroje 6) diverzita v prostoru 7) diversita v čase 8) metody hodnocení a příklady BIODIVERZITA definice, teorie • rozmanitost života v přírodě Pojem biodiverzita (dle Úmluvy o biologické rozmanitosti) znamená rozmanitost živých organismů na Zemi, což zahrnuje rozmanitost druhů i diverzitu ekosystémů. www.veronica.cz BIODIVERZITA prostorové škály Podle Whittakera (1960) můžeme biodiverzitu dělit do tří úrovní: • Alfa diverzita (within-habitat diversity) je rozmanitost druhů lokálních společenstev, přičemž počet druhů je zaznamenáván v rámci standardizované plochy (ha, km2) nebo přirozeně na základě stanoviště. • Beta diverzita (between-habitat diversity) je změna v druhovém složení mezi lokalitami a společenstvy, např. změna druhového složení mezi jehličnatým a listnatým lesem, nebo mezi dvěma vzorkovanými plochami. • Gama diverzita je v podstatě alfa diverzita na velké škále, která odkazuje na úplnou druhovou bohatost velkých geografických celků. http://cse.fra.affrc.go.jp/yotak/tayodoE.html BIODIVERZITA základní pojmy, teorie https://www.slideshare.net/rajendrasinghthakur/33-biodiversity • Ekologická diverzita – různé biotopy/habitaty, niky, vazby mezi druhy, životní strategie, preference vůči parametrům prostředí. Druhové společenstvo žijící na určitém území a interagující s prostředím • Druhová diverzita – druhová bohatost, rozdělení abundance mezi druhy • Genetická diverzita – různé geny a jejich kombinace v populacích; umožňuje populacím reagovat na změny prostředí BIODIVERZITA Biodiverzita (genetická, populací, druhů, funkční, habitatů) Biodiverzita • relativní množství biologických prvků na dané ploše • od škály genetické po škálu krajiny • umožňuje definovat strukturu, funkce a složení našeho životního prostředí BIODIVERZITA Genetická biodiverzita • celkový počet genotypů dostupných v dané populaci • např. globální populace jeřába amerického byla redukována na 14 jedinců; zvedající se počty stále vycházejí jen z genetické informace 14 jedinců, takže genetická diverzita se obnovuje pomalu • populace s nízkou genetickou diverzitou mohou být zranitelnější vůči chorobám • genetický „bottleneck“ – ztráty vlastností (životní strategie) v populacích, které se zmenšily a následně znovu narostly BIODIVERZITA Biodiverzita populací • vypovídá o celosvětovém počtu populací daného druhu • např. anadromní losos se navrací do říčního systému ve kterém se vylíhnul; tak může dojít k situaci, že i když celkové množství lososů je stejné, při úbytku v některém říčním systému dochází k poklesu diverzity populací (např. Aljaška vs. Britská Kolumbie) Druhová diverzita • celkový počet druhů na dané ploše BIODIVERZITA Habitatová (biotopová) diverzita a ekologická biodiverzita • vyjadřuje počet různých biotopů (stanovišť) nebo ekotopů nacházejících se v daném regionu • např. lesní hospodaření vytváří jednoduchou a homogenní strukturu lesa; naproti tomu přirozené lesy jsou formovány řadou přírodních procesů (vítr, požáry, choroby, sukcese, kompetice) které vytvářejí mozaiku různých typů biotopů → vyšší ekologická diverzita DRUHOVÁ DIVERZITA • druhová bohatost (species richness) • relativní abundance jednotlivých druhů • Evenness • Rank abundance plots • Shannon’s index (H) • složení společenstva EKOLOGICKÁ NIKA • role organismu v ekosystému • x-rozměrný prostor, který jedinci druhu využívají EKOLOGICKÁ NIKA • faktory: teplota, světlo, vlhkost, pH, salinita, rozpuštěné plyny ve vodě • Grinell - nika druhu určena ekologickými faktory stanoviště, ve kterém se druh vyskytuje • Elton - jsou role a funkce, které druh v ekosystému zastává a jejichž prostřednictvím ovlivňuje ostatní druhy a spoluurčuje jejich niky (tzv. biologická interakce) - např. opylovač. • Hutchinson - matematicky definovaném pojetí je souhrn ekologických faktorů n-dimenzionálním nadprostorem, kde každý faktor představuje jednu dimenzi (rozměr). REFERENČNÍ PODMÍNKY • ekoregiony, další typologická dělení • typově-specifické referenční podmínky 1. sběr informací o společenstvech v typu 2. parametry společenstva, které reprezentují specifika stavu s minimálním antropogenním tlakem a zároveň mají prokázanou odezvu na degradaci systému (metriky, hranice úrovní/stavů) 3. alternativou je využití predikčních modelů (predikce společenstva na základě známých vazeb na faktory prostředí) BIODIVERZITA úrovně organizace systémů FUNKČNÍ BIODIVERZITA FUNKČNÍ BIODIVERZITA „SPECIES TRAITS“ • databáze autekologických informací - rostliny https://www.try-db.org/TryWeb/Home.php FUNKČNÍ BIODIVERZITA „SPECIES TRAITS“ • databáze autekologických informací – vodní organismy www.freshwaterecology.info fish macroinvertebrates macrophytes diatoms phytoplankton FUNKČNÍ BIODIVERZITA „SPECIES TRAITS“ • databáze autekologických informací – vodní organismy FUNKČNÍ BIODIVERZITA „SPECIES TRAITS“ Indikátory změn teplotního režimu FUNKČNÍ BIODIVERZITA „SPECIES TRAITS“ Archaimbault et al., 2010 BIODIVERZITA základní pojmy, teorie Funkční diverzita: podíl druhových charakteristik na abundanci a diverzitě společenstva (species traits, životní strategie, environmentální preference). Propojení mezi ekosystémovými procesy a ekologií společenstev „species traits“ • morfologické, fyziologické, chemické, fenologické charakteristiky • vztah k variabilitě prostředí • vliv na růst, reprodukci, přežití a ekosystémové procesy • vnitrodruhová variabilita, plasticita