EKOLOGIE PRO VŠECHNY

VZNIK ŽIVOTA

• staří Země: 4,5 – 5 mld. let
• 3,85 mld let nejstarší nalezené org. (uhlík) – nedochováno (nevíme jak vypadal)

TEORIE VZNIKU ŽIVOTA:

1. Chemická evoluce

• život vznikl na naší planetě -> chemická evoluce ->výsledkem látka koacervát (tzv. katalyzátor)

1. Biologická evoluce

• mono…….. původ – všechny živé formy mají stejný původ, stejnou kostru
• pokus – omyl, 10 pokusů na vytvoření funkčního života
  • předpokládá se, že vypadala jako prokariotická bakterie (bez jádra)
  • vyskytovala se vysokých teplotách (hypertermofilní), byla anaerobní (bez O₂), nefotosyntezující
• dokázán otiskem v hornině – 3,5 mld. let
• musela mít funkční DNA – nelíbí se vědcům (nemohla být vytvořena za tak krátkou dobu, jako je 1 mld. let, tak složitá struktura)

1. Panspermická teorie

• život pochází z vesmíru – mimo Zemi
• zárodek života přinesla kometa nebo mimozemšťané

• 2,5 mld. let se  objevila fotosyntéza->bez chloroplastů, jen bakteriální zeleň
• Před 1,9 mld.  let se objevila eukaryotická buňka – velká, funkční organely (do velké prokariotní se „napojovali“ malé prok. b. ->z endosymbiózy se vyvinuly právě organely
• skok k mnohobuněčným org. - ……… let (nezanechaly otisky-měkká těla)
• většina druhu vyhynula – 1. typ: Hromadná

   -  2. typ: Běžné vymírání

1. Hromadné vymírání

a) ..auna Ediakara – 1. mnohobuněčný organismus, který se neosvědčil+změny klimatu

b) v Permu (prvohory) 99% všech živých org.

c) 65 mil. Lety – vyhynutí dinosaurů – v druhohorách+zmizela 40% živých org., byla zasažena každá skupina, i rostliny-kvetoucí, ustupující kapradiny, přesličky -> klesl počet všech kvet. Rostlin na 1%

• globální charakter – jsou vidět na 1.pohled – pád meteoritu, změna osy rotace->změna klimatu, vulkanická činnost-otrávení atmosféry, oceánu, kosmické záření

2. Běžné příčiny vymírání

- lov (predace), konkurence - boj o potravu, lidská činnost, změna stanoviště – kácení pralesů, epidemie chorob

-  nejméně 2 příčiny – 1. úder a 2 dorazí

• životnost druhu je omezená (jediná jistota je, že každý zhyne)
• vymírání zvyšuje zátěž, se kterou nemá druh zkušenost

EKOLOGICKÉ  POJMY

Ekologie => zabývá se ochranou životního prostředí, zabývá vztahy

• studuje vzájemné vztahy mezi organismy a jejich biotickým a abiotickým prostředím ( žit a nežit) včetně vztahů mezi organismy navzájem

Biotop = prostředí, ve kterém působí stejné faktory s přibližně stejnou intenzitou

• bývá na něm vytvořena coenóza (společenstvo)

Faktor = jedná se o působení jednoho jevu (např. teplota vzduchu, vlhkost vzduchu, rychlost větru, množství srážek,…)

• musí být kvantifikovatelný
• př. biotop rybníka – stejná teplota, pH, obsah O₂
• biotop žumpy – vše odlišné

Prostředí = soubor veškerých faktorů, kt. na organismus působí

• zjednodušení – základní faktory

Ekotop = pouze neživé prostředí vyčleněné z biotopu

• všechny faktory netýkající se života – půdní druh, půdní typ, teplota vzduchu
• může být ovlivněn živými org.
• Př. rozdíl teplot na náměstí a v lese, kde stíní rostliny

Areál = zeměpisné rozšíření druhu

Teritorium = prostor osídlený jedincem, nebo hierarchicky sestavenou skupinou

Lokalita = geografické určení místa, kde se provádí výzkum

EKOLOGICKÉ FAKTORY - PODMÍNKY ŽIVOTA

Biotické faktory – jsou způsobené živými organismy

Vztahy mezi organismy:

• Mezi organismy jednoho druhu:

      ( konkurence: o partnera, o vodu, o potravu, hnízdní konkurence)

• Mezi org. různého druhu: - symbióza
  • Predace
  • Konkurence o potravu (lev x levhart)

Abiotické faktory – nezávisí na živých org.

• hlavní příčina těchto faktorů – Slunce
• dělení faktorů podle časové následnosti
• Stálé, neměnící se fatory prostředí:
  • pH půdy
  • chemické složení vzduchu
  • hydrostatický tlak
• Proměnlivé faktory:
  • sluneční záření
  • srážky

-> neperiodické p.f.: působí náhle, neexistuje na ně adaptace

eriodické p.f.: opakují se, vzniká adaptace

• primární faktory: (noc, den, roční období)
  • jsou vyvolány oběhem Země kolem Slunce, Země kolem své osy + pohyby Měsíce
  • př. adaptace: srst živočichů, zavírání květů přes noc
• sekundární faktory:
  • vychází z primárních
  • př. teplota vzduchu, požáry-korkový dub (silná vrstva-dostatečná ochrana před ohněm)

• faktory podle cíle působení:
  1. morfoplastické f.:
• mění tvar těla či některých orgánů
• př. delfín – hydrodynamický tvar kvůli hustotě vody (odpor)

            krtek – hrabavé končetiny (půda)

            ptáci – tvar zobáku – podle typu potravy

            zuby savců

1.     fyzioplastické f.:

• mění pochody v těle organismů
• salinita – ledviny mořských a sladkovodních ryb
• způsob ochlazování (pes-jazyk a sliny, slon-uši, kůň-pot)

1. etoplastický f.:

• sdružují se do stád -> ochrana
• vyčlenění teritoria (rodičovské, sexuální chování)
• vnímání vibrací (zemětřesení)

ABIOTICKÉ PODMÍNKY ŽIVOTA

UV ZÁŘENÍ

• většinu zachycuje ozónová vrstva a přeměňuje na teplo
• vyšší dávky škodlivé (může způsobit až oslepnutí)
• přeměňuje provitamin D na vitamin D
•      ismus rostlin – UV záření způsobuje trpasličí vzrůst

    SVĚTLO

• intenzita světla – dávka fotonů, kt. org. dostává
• kvalita světla
• délka světla

Fotoperiodismus: - adaptace na změnu délky osvětlení; ovlivňuje živ. cyklus rostlin (doba kvetení – rostliny krátkého dne (jarní aspekt-sněženka), dlouhého dne (kopretina, salát) a neutrální (smetanka lékařská, sedmikráska)

         à denní:  noční vidění

• denní druh: slepice
• soumrační druh: ježek, sovy
• noční tvorové: netopýr, kočky, činčily

         à sezónní: biorytmy živočichů

• doba říje (rozmnožování)
• výměna srsti (také se řídí světlem)
• migrace ptáků

Působení světla na:

1. Rostliny

• světlobytné (heliofyty)
  • uzpůsobené vysokým dávkám světla
  • světlé a tuhé listy (ochrana)
•    stínobytné (sciofyty)
  • mají více chloroplastů =>více chlorofylu
  • velikost listů – větší než heliofyty
  • křehký, měkký

1. Živočichy

• adaptace vidění (orientace zrakem)
• zbarvení peří
• org, kteří se vyskytují ve tmě, nemají pigment (sasanka mořská-hluboko v moři, aksolot mexický – v jeskyních

TEPLO

• Hlavním zdrojem je Slunce, geotermální teplo, teplo ze samostatných živ.
• Teplo zrychluje nebo zpomaluje biochem. reakce v tělech rostlin a živ.
• Tělesné optimum 15°-30°C
• Některé org. mají radši nižší teplotu (lední medvěd, sněženka)
• Teplomilné org.: palmy
• Extrémy – některé bakterie ( -190° až +100°C a více)
• Organismy: eurytermní org. – snáší velké rozmezí teplot (člověk, kočka, kůň)

    Stenotermní org. – jen v úzkém rozmezí teplot

Rostliny

• Regulují svoji teplotu transpirací (vypařování vody), sklápěním listů (listy se nakloní hranou ke slunci), lesklý povrch
• Pouštní sukulenty – až 80°C
• Přežití pomocí semen
• U rostliny se vyskytuje dormance semen („spánek“) => zrušení à jaronizace – dlouhé obd. Chladu; ochrana semen před předčasným vyklíčením

Živočichové

• Studenokrevní živ. (=ektotermní) – jejich teplota závisí na prostředí, kde žijí => mají nestálou tělesnou teplotu (obojživelníci, plazi
  • Produkují malé množství tepla – přijímají malé množství potravy
• méně pohyblivý
• jejich aktivitu ovlivňuje aktivita okolí
  • někdy upadají do stavu strnulosti – v případě velmi nízkých nebo vysokých teplot se zpomalí tělesné pochody (srdce přestává téměř bít, téměř přestanou dýchat)
• umožňuje přežít nepříznivé podmínky (nebezpečné – hrozí smrt)

• teplota ovlivňuje rozmnožování, teplota inkubace ovlivňuje pohlaví

• Teplokrevní živ. (=endotermní)
  • Stálá teplota
  • Výborná termoregulace
• Ochlazování: pot, rychlé dýchání u psů
• oteplování: třes svalů, husí kůže
  • Produkce velkého mn. Tepla

Ekologická pravidla:

• BERGMANOVO PRAVIDLO – jediná téhož druhu nebo příbuzní mají v teplejších částech svého areálu menší tělo
• ALLENOVO PRAVIDLO – v teplejších oblastech mají živ. větší tělní výběžky (fenek-velké uši->ochlazování;; polární liška – malé uši)

Hybernace – při chladu upadají živ. do zimního spánku (ježek, netopýr) – v případě probuzení zemřou=pravý hybernantànetopýr

Medvěd, veverka – nepraví hybernanti

Estivace = letní spánek – živ., pro kt. Je léto nepříznivé, př. Bodlín-příbuzný ježka

VZDUCH

• Fyzikální vlastnosti a jejich vliv na biosféru

• Rychlost proudění (využití: let, u rostlin: přenášení pylu větrem – větrosnubné rostliny, přenášení semen např. pampeliška)
  • Ochrana:  kořeny – dlouhé, pevné
• Tlak vzduchu
  • Adaptace: větší množství č. krvinek, rychlejší dýchání
• Hustota vzduchu => aerodynamický tvar ptáků

• Chemické složení vzduchu

• Stálý faktor
• Pro suchozemské živ. nejsou adaptace

• Množství kyslíku ve vodě – proměnlivý faktor (množství se snižuje s vyšší teplotou), dále to má vliv na množství živočichů a organismu ve znečištěné vodě
• Půdní vzduch: jednotlivé půdní složky kolísají v závislosti na pórovitosti a vlhkosti
  • Méně kyslíku =>výrazně jiné složení než v atmosférický vzduch

* hlízkovité bakterie jsou schopny vázat vzdušný dusík

VODA

• Tlak vody (stálý faktor)
  • Adaptace: např. vorvaň (celá řada adaptací vůči tlaku)
• Hustota vody – nese těla živočichů (největší vodní tvor – kolem 100 tun)
• Propustnost světla  - mění se skladba fotosyntetických barviv
  • U živočichů: ztrácí pigment, přizpůsobení smyslů

Voda a suchozemské organismy:

• Živočichové
  • Jsou schopni přijímat vodu z potravy
  • Nejméně náročné druhy na vodu, př. Hmyz
  • Významný limitní faktor
• Rostliny
  • Přijímají vodu celým povrchem těla, ale hlavně kořeny
  • 3 typy:
    • Hydrofyty – vodní rostliny (leknín)
    • Hygrofyty – rostliny vlhkomilné
    • Xerofyty – suchomilné rostliny

Hygrofyty (vlhkomilné rostliny)

• Mají pouze tenkou kutikulu, nemají trny, chlupy à jsou hladké
• Gutace – vylučování vody v kapalném stavu

Xerofyty (suchomilné rostliny)

• Silná vrstva kutikuly, mají trny, chlupy, vosky à brání výparu vody
• Existuje spoustu fyziologických adaptací – tzv. ??C4 rostliny?? – došlo k časovému rozdělení světlé a tmavé fotosyntézy – přes noc hromadí energii a dokončí se tmavé část fotosyntézy => šetří vodou (např. kukuřice)

PŮDA

• Pórovitost půdy

• udá, kolik vzduchu se dostává do půdy
• čím má půda větší póry, je sušší a lehčí – vody půdou rychle proteče, ale dobře tepelně izoluje (využívají toho zvířata na poušti)
• malá pórovitost – půda je vlhká, těžká
  • probíhají půdotvorné pochody
  • méně vhodná než lehčí půda

• sorbční vlastnosti – schopnost půdy zachytit vodu, dále ji vázat a postuoně uvolňovat

• závislá na množství humusu (čím ví, tím větší sorbční schopnosti)

• teplota půdy – je závislá na oblasti, pórovitosti, množství vody půdě
• pH půdy – je dáno množstvím iontů v půdě
  • optimální je neutrální pH +/- 1,5
  • některé rostliny rostou na kyselých půdách, které jsou vlhčí: vřes, borůvčí, mech, rašeliník
  • zásadité půdy – hlavně na vápencích (jsou spíše vysychavé)
  • pH v krajních hodnotách – nevhodné pro rostliny
• slanost (salinita)
  • rostou zde halofyty

• ukládají v listech sůl (převážně ve spodních) a pak se těchto listů zbaví
• př. Solnička přímořská

Ekologická valence

• Určuje nám rozmezí podmínek v nichž je organismus schopen existovat

Stenoektní – úzká valence     př. teplomilné rostliny                                                                                            -živočichové či rostliny mohou fungovat jako bioindikátor (Rak říční)

Euriektní – široká valence – vysoká adaptibilita                př. Moucha domácí, Smrk stepilý

Areál- zeměpisné rozšíření druhů, do jisté míry  závisí na velikosti valence

1. Kosmopolitní  - celá Země – Moucha domácí, Smetánka lékařská
2. Cirkum polární – rozšířený v jednom pásu kolem celé planety – Los, Komár 
3. Endemitní – velmi malý areál, izolovaný => podařilo se přežít některým druhům – oblasti s živoucími fosíliemi         př. Madagaskar, Nový Zéland, Lýkovec slovenský, Latimérie podivná, Kiwi, Klokan
4. Reliktní – velmi malý – zbytek po původním větším rozšíření
5. př. Žábronožka sněžní, Listonoh jarní)

Rozdělení areálů pole původu:

Původní – původní druhy           př. u nás: Dub, Buk, Habr, Jelen, Prase, Komár

Nepůvodní – druhotný – zavlečené druhy – neofyty

               ->zapadnuvší – Daněk, Muflon, Bažant, Ondatra

               ->tropící problémy – Bolševník, Akát, Norek severoamerický

Sinantropní – živočichové nebo rostliny doprovázející člověka                                                                př. Myš, Vlaštovka, Čáp, Mucha, Pýr

Ekologická nika

• Je to soubor všech abiotických a biotických faktorů prostředí, které na organismus působí, vztahy jež využívá ke svému životu – tedy způsob jakým je zapojen do fungování ekosystému.
• Dělení ekologické niky:

1. Prostorová nika – místo vhodné k obsazení určitým organismem
2. Potravní nika – veškerá potrava, nebo vše co může sloužit k obživě určitého organismu

• Určitá nika může být trvale obsazena pouze jediným druhem a po jejím vyhynutí ji může obsadit jiný druh s podobnými ekologickými  nárazy. Př.: koroptev => bažant

Populace

• soubor jedinců jednoho druhu (ve všech vývojových stádiích), kteří žijí v určitém prostoru

Hustota populace

• je to počet jedinců, resp. množství biomasy, na jednotku plochy nebo jednotky objemu
• u menších jedinců je hustota vyšší, u velkých jedinců je hustota nižšší
• u vysoké hustoty dochází ke stresové situaci př. rostliny rostou do výšky
• u nízké hustoty je problém s vyhledáváním partnerů př. rys, vlk u nás

Růst populace

• je závislý na množivosti (natalita)

množivost:       

a) fyziologická – maximální množivost – kolik by daný živočich mohl mít max. potomků v ideálních podmínkách

b)ekologická – reálná – odpovídající podmínkám

-  více potomků mají drobní živočichové, méně větší živočichové

-  je závislý na úmrtnosti (mortalita)

 úmrtnost:          

a) vysoká – ti kteří mají vysokou natalitu nebo nadprodukci vajíček

b) malá – malé množství potomků – pečují o ně př. ptáci

-    je závislý na migraci

- typy růstu:      

1) exponenciální  - chybí omezující faktory prostředí

                          - takhle rostou populace zavlečených druhů, bakterií

 2) sygmoidní – chybí omezující faktory prostředí

Oscilace – krátkodobé kolísání populace v průběhu roku

Fluktuace – delší kolísání populace v průběhu několika let, způsobuje přemnožení př. Bekyně mniška – jednou za 7 let

Vztahy mezi populacemi

1. Protokooperace – volné, vzájemně prospěšné združování    př. společná hnízdiště ptáků

2. Komenzálismus – spolustolovník – soužití je pro jeden druh nutné a druhý není poškozen      př. lvy a hyjeny, supi, orchideje, bromélie

3. Mutualizmus – soužití nezbytné pro oba dva druhy    př. houby a kořeny rostlin

4.Konkurence=kompetice=soupeření o cokoliv

a) vnitro druhové (agrese)př. boj o samičku, vůdčí postavení, žrádlo

b) mezidruhová př. lev, levhart

c) amenzálismus – jeden organismus pouští do okolí chemikálie př. penicilín- hubí bakterie, vylučuje toxiny

5.Predace- vztah kořisti a predátora

- predátorů je většinou méně a zpravidla jsou větší než kořist- predátor je masožravec, je na kořisti závislý a nezpůsobí její vyhynutí=> v přírodě platí rovnováha mezi predátorem a kořistí- predátor kořist vždy zabíjí

6. Parazitismus - vztah parazita a hostitele- parazitů je více než hostitelů přičemž parazit je menšího vzrůstu- rychlé množení a složité vývojové cykly- paraziti bývají specializovaní a hostitele nezabíjí, jen ho omezí

Evoluce parazitů – evoluce hostitele a parazita je shodná => aby hostitel žil co nejdéleEkosystém hostitele: neomezené zdroje -> dostatek potravy a místa k expanzi-> stabilita prostředí-> obranachybí mi v sešitě

Význam parazitů:

- parazitů je více, každý organismus má parazita, parazit parazita => hyperparazit hyperparazita

Parazitismus v rámci bio. systému

-parazitická DNA – podle některých nejjednodušší forma života

- viry – obligátní parazité – nemají jiný životní cyklus

- prokariota – chybí mi v sešitě

Společenstvo – biocenoza

• Je to živá část ekosystému
• Je to soubor populací různých druhů, žijících na určitém biotopu

                 Struktura společenstva

1. Fytocenoza – rostlinné společenstvo
2. Zoocenoza – živočišné společenstvo

Ráz společenstva

• Ráz určuje dominantní populace nebo více dominantních populací, mezi dominantní populace patři vždy jen rostlinné populace.

                 Stratifikace – rozvrstvení

1. Rozvrstvení v čase –sezoni změny
2. Rozvrstvení v prostoru – svislé(vertikální), vodorovné (horizontální)

ekoton- přechodné patro mezi dvěma    př. přechod mezi lesem a loukou

 Stabilita společenstva

• Schopnost odolávat zásahům a schopnost vrátit se do původního stavu
• Platí:     čím je společenstvo starší, tím je stabilnější

Čím je druhové zastoupení větší, tím je stabilnější

• Nejstabilnější – je velmi staré   př. tropické deštné lesy, lužní lesy
• Nejnestabilnější – umělé společenstvo               př. společenstva tunder, polárních pustin, pouští

                   Vývoj – Subscese společenstva

• Směřuje k vyváženému, na daném biotopu ustálenému společenstvu = tzv. klimax – poté se už nevyvíjejí. U nás př. nenajdeme, ale blíží se mu horské smrčiny, narušují ho kleče a dá se za něj považovat listnatý les

Ekosystém

• Různě velký úsek biosféry – členění shora
• Zahrnuje společenstvo + abiotické podmínky prostředí
• Dochází k výměně látek a energie

Potravní řetězce

Pastevně-kořistnický              př. jetel->sysel->káně->orel->sup->hyena->lvi

Dekompozičně-rozkladný       př. člověk->sup->hyena->mravenec

1. Fáze – humifikace – rozklad odumřelé organické hmoty s výjimkou nejhůře rozložitelných částí
2. Fáze – mineralizace – rozklad na jednoduché látky – podílí se houby, plísně, bakterie

Parazitický                                         př. člověk->komár->krvnikovka

Biosféra

 – vegetační pásy od rovníku k polu

Biomy: - velké oblasti země, zahrnující velké ekosystémy

1. Tropický deštný les      

- amazonie, Konžská pánev, Indonésie, Vých. Asie

- průměrná teplota 25°C

- srážky 2000-8000 mm ročně

- rostliny: palmy, liány, epifyty

2. Tropické opadavé a poloopadavé lesy-

- okolo deštných lesů                                                                                                                                                  - chladné období: 15-20°C, teplé období 25-30°C                                                                                                             - srážky 1500-2000 mm ročně                                                                                                                                      - rostliny: listnaté stromy – opadají v období suchu                      

3. Pouště a polopouště    

- rozdíly mezi dnem a nocí 40°C – velké výkyvy                                                          

- 11 měsíců bez srážek                                                                                                                                               - poušť kamenitá, štěrkovitá a písková 

- SZ Ameriky, S Afriky, Arabský poloostrov, Střed Asie, Austrálie, nej. Sahara

 4. Savany   

- teploty až k 0°C                                                                                                                             

-400-1000mm                                                                                                                                                              - trávy, stromy řídce (Baobab) 

- Yucatán, Austrálie, Afrika

5. Stepy – prérie, pampy, pusty

- travnatá společenstva mírného pásu

- sušší podnebí, srážky 250-650 mm

- teplota: zima 10-15°C léto 20-25°C => horká léta, chladné zimy   

- S a J Amerika, Eurasie                                                                                                                                              - rostliny: trávy bez dřevin - černozemě                                                                                                                           - živočichové: psoun, sysel, bizon, koně, loman karotka              

6. Tvrdolisté lesy

- max. Srážky v zimě: 1000mm

- suché léto, roční ampliduta 15-20°C

- kolem středozemního moře, Iránu, Kalifornie, J. Amerika, Austrálie…

- rostliny: pinie, eukalypty, cedry, machie

- živočichové: kozy, ovce, koala, klokan, krokodýl 

- pravidelné letní požáry

- horká suchá léta, mírné deštivé zimy

7. Opadavé listnaté lesy  

- nejchladnější:  -5 - 2°C, nejteplejší: 14-19°C 

- srážky 500-1500mm                                                                                                                                                  - hlavně v mírném pásmu severní polokoule

- rostliny: bučiny, doubravy, keřové patro 

- živočichové: veverka, lišky, plch, kojot, kondor, medvěd,                                                                                      srnec…

8. Boreální lesy (tajga)

roční rozdíly teplot: 30-50°, srážky: 450-600mm 

- jehličnaté lesy severní polokoule

- rostliny: limba, jedle, meruzalky, vrby                                                                                                                          - živočichové: medvěd, los, vlk obecný, rys ostrovid

9. Tundra           

- zima 9-11 měsíců v roce  

- srážky: 150-300mm

- 65°-70° s.š. 

- rostliny: vrby, zakrslé dřeviny, trávy, mechy, lišejníky 

- živočichové: sob, liška polární, medvěd lední, sobol asijský, albatros, sovice sněžná 

-S zeměkoule                                                                                                                                                               - permafrost – protože je půda zamrzlá, nepřímá vodu a tvoří se bažiny

10. Polární pustiny        

- trvale pokryty ledem a sněhem                               

- Arktida, Antarktida – rekord -80°C