Biologie · Střední škola · kapitola 7
Ekologie
Pojem ekologie zavedl v roce 1866 Ernst Haeckel. Ekologie zkoumá vztahy organismů k prostředí a mezi sebou na úrovních jedince, populace, společenstva, ekosystému a celé biosféry – a dává vědecký základ rozhodnutím o ochraně přírody.
1Ekologické faktory a tolerance
Abiotické faktory: světlo, teplota, voda a vlhkost, složení vzduchu, pH, půda, živiny. Biotické faktory: vztahy k jiným organismům. Každý organismus snáší faktor jen v určitém rozmezí – ekologické valenci – s optimem uprostřed a minimem a maximem na okrajích. Organismy s úzkou valencí (stenoekní, např. pstruh potřebující chladnou okysličenou vodu) jsou dobré bioindikátory, organismy s širokou valencí jsou euryekní (potkan).
Liebigův zákon minima: růst omezuje ten faktor, kterého je relativně nejméně (např. fosfor v jezeře). Ekologická nika je souhrn všech nároků druhu a jeho role v ekosystému; dva druhy se stejnou nikou nemohou dlouhodobě koexistovat (princip konkurenčního vyloučení – Gause).
2Populace
Populaci charakterizuje hustota, rozmístění (náhodné, shlukovité, rovnoměrné), věková struktura (věková pyramida), poměr pohlaví, porodnost, úmrtnost a migrace.
- Exponenciální růst (křivka J) – při neomezených zdrojích se populace zdvojuje v pravidelných intervalech (bakterie, invazní druhy na novém území).
- Logistický růst (křivka S) – růst se zpomaluje a ustálí u nosné kapacity prostředí (K).
| Znak | r-stratégové | K-stratégové |
|---|---|---|
| potomstvo | mnoho malých potomků | málo velkých potomků |
| péče o mláďata | žádná nebo malá | intenzivní |
| délka života | krátká | dlouhá |
| prostředí | nestálé, nově osídlované | stabilní |
| příklady | myši, hmyz, plevele | sloni, velryby, lidoopi, duby |
Populace kolísají – klasickým příkladem jsou cykly zajíce měnivého a rysa kanadského (model dravec–kořist, Lotka–Volterra).
3Společenstva a sukcese
Společenstvo (biocenózu) charakterizuje druhové složení, dominantní druhy, patrovitost a vztahy: neutralismus, kompetice, predace, parazitismus, mutualismus, komenzálismus, amenzalismus. Klíčové druhy mají vliv mnohem větší, než odpovídá jejich početnosti – bobr přehradami vytváří mokřady, vlci v Yellowstonu regulací jelenů obnovili břehové porosty.
Sukcese je postupné střídání společenstev na jednom místě. Primární sukcese začíná na holém podkladu (láva, výsypka, ustupující ledovec): lišejníky a mechy → byliny → keře → les. Sekundární začíná po narušení s půdou (opuštěné pole, vypálený les). Konečné relativně stabilní stadium se nazývá klimax – ve většině Česka listnatý nebo smíšený les.
4Ekosystém: energie a látky
Energie protéká ekosystémem jednosměrně – od Slunce přes producenty ke konzumentům a destruentům – a nakonec se uvolní jako teplo. Na každé trofické úrovni se přenese asi 10 % energie (Lindemanovo pravidlo). Rozlišujeme potravní řetězce pastevně-kořistnické (začínají živými rostlinami) a detritové (začínají odumřelou hmotou). Bioakumulace způsobuje, že se perzistentní látky (DDT, rtuť, PCB) hromadí ve vrcholových predátorech.
Látky v ekosystému kolují (biogeochemické cykly):
- Uhlík – fotosyntéza ho váže, dýchání a rozklad uvolňují; zásobníky: atmosféra, oceány, biomasa, fosilní paliva, vápence.
- Dusík – fixace vzdušného N2 (hlízkové bakterie, sinice, Haber-Boschova syntéza), amonifikace, nitrifikace (NH4+ → NO3−), denitrifikace (návrat N2 do atmosféry).
- Fosfor – nemá plynnou fázi, koluje mezi horninami, půdou, vodou a organismy; často limituje růst ve vodách.
- Voda – výpar, transpirace, srážky, odtok, podzemní vody.
Hrubá primární produkce je celková fotosyntéza, čistá primární produkce je to, co zbude po odečtení dýchání rostlin – je k dispozici konzumentům. Nejproduktivnější jsou tropické deštné lesy, korálové útesy, mokřady a ústí řek.
5Biomy
| Biom | Podnebí | Typická vegetace |
|---|---|---|
| tropický deštný les | horko a vlhko celý rok | vždyzelené stromy v mnoha patrech, liány, epifyty; největší biodiverzita |
| savana | horko, období sucha a dešťů | trávy s roztroušenými stromy (akácie, baobab) |
| poušť | srážky pod 250 mm za rok | sukulenty, efemérní rostliny |
| tvrdolistá vegetace | suchá horká léta, mírné vlhké zimy | macchie, olivovník, korkový dub (Středomoří) |
| step a prérie | suché kontinentální | trávy, úrodné černozemě |
| opadavý les mírného pásu | čtyři roční období | buk, dub, javor, lípa (původní les Česka) |
| tajga | dlouhé chladné zimy | jehličnany (smrk, borovice, modřín) |
| tundra | krátké chladné léto, permafrost | mechy, lišejníky, zakrslé keře |
V horách se vegetace mění s nadmořskou výškou podobně jako se zeměpisnou šířkou – vegetační stupně (v Krkonoších od listnatých lesů přes smrčiny a kosodřevinu po alpínské hole).
6Biodiverzita a globální problémy
Biodiverzita je rozmanitost života na úrovni genů, druhů a ekosystémů. Popsáno je asi 2 miliony druhů, odhady skutečného počtu se pohybují od 8 milionů výše. Rychlost vymírání je dnes desítky až stovky krát vyšší než přirozená – hovoří se o šestém hromadném vymírání.
- Ničení a fragmentace biotopů – odlesňování, intenzivní zemědělství, zástavba.
- Změna klimatu – koncentrace CO2 stoupla z asi 280 ppm před průmyslovou revolucí na přes 420 ppm; průměrná teplota vzrostla asi o 1,2 °C. Následky: tání ledovců, vzestup hladiny moří, sucha, posun areálů druhů, bělení korálů.
- Znečištění – eutrofizace vod, pesticidy, mikroplasty, světelné znečištění.
- Okyselování oceánů – rozpuštěný CO2 snižuje pH a ohrožuje organismy s vápenatými schránkami.
- Invazní druhy a nadměrné využívání (rybolov, pytláctví).
- Ozonová díra – způsobená freony; díky Montrealskému protokolu (1987) se ozonová vrstva pomalu obnovuje – příklad úspěšné mezinárodní spolupráce.
Řešení: ochrana a obnova ekosystémů (národní parky, soustava Natura 2000, obnova mokřadů a přírodě blízkých lesů), snižování emisí (Pařížská dohoda, 2015), udržitelný rozvoj – uspokojovat potřeby současnosti, aniž by se ohrozily potřeby budoucích generací.