Návrat na detail prednášky / Stiahnuť prednášku / Univerzita Komenského / Prírodovedecká fakulta / Ekologia

Eko 10 (ekologia_10.doc)

Ekológia 10

Všetky spoločenstvá podliehajú zmenám v čase i priestore. Časové zmeny spoločenstiev možno rozdeliť na tri typy: periodické, náhle (disturbancie) a komplexné.

Periodické zmeny sú také zmeny spoločenstiev, ktoré sa pravidelne striedajú. Môže ísť o krátkodobé cykly čiže cirkadiánny (24-hodinový) cyklus, alebo sezónne cykly, t.j. cykly podliehajúce ročným obdobiam. Cirkadiánne zmeny sa prejavujú najmä u živočíchov, ale aj rias či siníc. Mnohé živočíchy podnikajú cirkadiánne migrácie za potravou, preto sa zloženie spoločenstva na danom mieste môže v priebehu 24-hodinového cyklu meniť.

Sezónne zmeny v spoločenstvách vyplývajúce zó striedania ročných období sa prejavujú v podobe fenologických aspektov. Fenológia je osobitný smer v ekológii zaoberajúci sa štúdiom periodicity životných prejavov v spoločenstvách v závislosti od kalendárneho času. Skúma predovšetkým fenofázy, t.j. určitý stav spoločenstva v priebehu roka. Sezónne aspekty na seba nadväzujú a niekedy je ťažké ich od seba odlíšiť. Podľa Tischlera (1955) rozoznávame v biocenózach mierneho pásma 6 sezónnych aspektov:

1. Zimný čiže hiemálny (november - marec)

2.  Predjarný čiže prevernálny (marec - apríl) medzi koncom zimných javov (koniec snehovej   pokrývky i celodenných mrazov), začiatok kvitnutia jarných efemérov

3.  Jarný čiže vernálny (máj - začiatok júna) od otvárania listových pukov po odkvitnutie

4.  Letný čiže estiválny (polovica júna - polovica júla)

5. Neskoroletný čiže serotinálny (polovica júla - polovica septembra) hranicou je koniec rastu drevín

6.  Jesenný čiže autumnálny (september - október) dozrievanie plodov, príprava na zimu, opadávanie listov, zvýšenie metabolizmu

Komplexné zmeny sú dlhodobejšie zmeny spoločenstiev, ktoré môžu mať charakter cyklických zmien, fluktuácií alebo sukcesií.

Cyklické zmeny súvisia s vekom spoločenstva a s rozdielnymi nárokmi rastlín v inom období rastu, napr. mladý porast vs. starý les.

Fluktuácie predstavujú dlhodobé kolísanie v zložení spoločenstva, ktoré nemajú cyklický charakter, spoločenstvo podliehajúce fluktuáciám nemá fixné zloženie.

Sukcesie - vývoj spoločenstva, ktorý smeruje k určitému ustálenému stavu, pričom nejde o cyklický, ale jednosmerný vývoj, ktorý dokonce vieme s istou presnosťou predvídať. Sukcesia prebieha v dôsledku zmien fyzického prostredia, pričom tieto zmeny sú vyvolané pôsobením spoločenstva ako takého. Sukcesia je kontrolovaná spoločenstvom. Biocenózy sa vyvíjajú určitým smerom k vrcholovému štádiu v daných prírodných podmienkach, klimaxu. Podľa rázu rozhodujúceho faktora vývojového procesu rozlišujeme sukcesiu autogénnu a alogénnu. Autogénnu sukcesiu vyvoláva pôsobenie organizmov na abiocén, napr. skala postupne zarastá lišajníkmi, machom, trávou a bylinami, až napokon sa uchytia stromy. Alogénnu sukcesiu vyvolávajú geomorfologické procesy a klimatické činitele, napr. preloženie koryta rieky zmení v jej okolí výšku hladiny spodnej vody a polohu inundačného pásma. Zmenený vodný režim územia zapríčiní zmeny v druhovej skladbe aj biomase suchozemskej vegetácie, čo sa následne odrazí na štruktúre zoocenózy. Alogénnu sukcesiu spoločenstiev vyvoláva i zmena pôvodnej krajiny na krajinu kultúrnu (antropogénny subklimax).

Rozlišujeme aj primárnu sukcesiu - pionierske štádiá - vyššie spomínaný príklad skaly, a sekundárnu sukcesiu - prípad, keď nové spoločenstvo vzniká na substráte, ktorý bol predtým obývaný a zlikvidovaný, napr. orbou, ťažbou a pod.

Spoločenstvá, ktoré nasledujú v sukcesii za sebou sa označujú termínom série. Rozoznávame hydrické a xérické série.

Hydrické série sa začínajú vo vode. Ak sa napríklad vybágruje štrkové jazero, séria má spravidla nasledujúcu podobu: mikroorganizmy, riasy, sinice, pri brehu rastliny - v dôsledku toho sa na dne hromadí organická hmota a jazero sa postupne zazemňuje - vodná plocha sa mení na mokraď, v ktorej sa postupne uchytia prvé dreviny - napr. vŕby a jelše. Tie spôsobujú zvýšené vyparovanie vody a vysúšanie substrátu, až napokon vznikne suchozemské prostredie.

Xérické série začínajú suchozemským prostredím.

Terminálnym štádiom ukcesie je klimax - stabilizované spoločenstvo, ktoré je teoreticky stabilizované v čase za daných klimatických podmienok. Prvky, ktoré ho tvori, sú ustálené, preto spoločenstvo už nepostupuje do nijakého ďalšieho štádia. Rozlišujeme niekoľko typov klimaxu:

Klimatický klimax - typ klimaxu, ktorý je v súlade s makroklímou.

Edafický klimax podmieňujú miestne pôdne podmienky - napríklad lužné lesy, ktoré získavajú opakovane živiny prostredníctvom záplav.

Extrazonálny klimax - typ spoločenstva v stave klimaxu, ktoré sa nachádza v inej klimatickej oblasti - napr. horské klimaxové spoločenstvá predstavujúce glaciálne relikty.

Katastrofický klimax - vzniká v oblasti s pravidelným výskytom katastrofických javov (napr. periodické požiare), čiastočne sem môžu patriť aj lužné lesy.

Disklimax - stabilizované spoločenstvá nie klimaxového charakteru, ale udržiavané človekom alebo domácimi hospodárskymi zvieratami - kosené lúky, pasienky, ázijské stepi s pastvou, sady

Ekosystém je základná ekologická jednotka, ktorú tvoria biocenózy integrované s ich neživým prostredím, biotopom. Ekosystém sa vyznačuje vnútornou usporiadanosťou, špecifickým obehom hmoty a tokom energie, čo sa prejavuje schopnosťou autoregulácie. Ekosystémy sú otvorené systémy, ktoré sa vyznačujú vlastnou štruktúrou.

TROFICKÉ ZLOŽKY EKOSYSTÉMU

Biocenóza i ekosystém pozostávajú z troch trofických zložiek, producentov, konzumentov a reducentov. Iba v afotickom prostredí chýbajú producenty, kde nedostatok svetla neumožňuje fotosyntézu (v podzemných priestoroch a vodných hlbinách), avšak aj na takýchto miestach jestvuje obmedzená primárna produkcia zásluhou chemoautotrofných baktérií. Potrebnú hmotu a energiu pre chod ekosystému dodávajú producenty. Producenty fotochemickou, resp. chemosyntetickou asimiláciou vytvárajú hmotu svojich tiel, ktorá viaže energiu v podobe makroergických fosfátových väzieb (ATP). Táto energia sa prostredníctvom potravy postupne prenáša na ďalšie články potravného reťazca -heterotrofné organizmy.

Producenty sú najmä riasy a rastliny. Energia nimi vytvorená predstavuje primárnu (hrubú) produkciu spoločenstva. Z nej producenti určitú časť spotrebujú pre vlastné životné procesy, zvyšok predstavuje čistú primárnu produkciu. Produkcia suchozemských ekosystémov je limitovaná najmä klimatickými podmienkami, v oceáne zasa prísunom živín. Najvyššie hodnoty primárnej produkcie dosahujú koralové útesy a tropické dažďové lesy. Najnižšiu produktivitu majú púšte a tundra.

Konzumenty sa živia biomasou vytvorenou producentmi. Sú to najmä živočíchy. Požierajú sa aj navzájom, čím vznikajú reťazce konzumentov sekundárnych, terciárnych atď., napr. fytofágnymi článkonožcami a ulitníkmi sa živí dravý hmyz, ten je potravou pre hmyzožravé stavovce, ktoré sa stávajú korisťou dravých stavovcov, ale aj hostiteľmi parazitov a požierajú sa navzájom. Biomasa konzumentov predstavuje sekundárnu produkciu spoločenstva.

Reducenty (dekompozítory) sa živia produktmi rozpadu organickej hmoty z tiel rastlín a živočíchov. Zdochliny požierajú nekrofágne živočíchy. Výkalmi sa živia koprofágy a hnijúce substráty sú potravou pre saprofágy (niektoré bezstavovce, huby). Organickým detritom sa živia detritofágy (dážďovky, lastúrniky ...) a mineralizáciu detritu aj ostatných rozkladných procesov završujú anaeróbne baktérie a

Ekosystém vyžaduje neprestajný prísun energie. Získava ju zo svetla prostredníctvom autotrofných organizmov, ktoré ju viažu a ukladajú v podobe ATP. Energia systémom preteká, čo znamená, že nekoluje! Naproti tomu, hmota - látky - v ekosystéme kolujú, pričom ich kolobeh je takmer uzavretý.

Množstvo prijatej energie, ktoré sa zapája do procesov v ekosystéme, sa rovná                                                              Hodnota energie viazanej v biomase nie je u všetkých organizmov rovnaká.

množstvu energie, ktorá z neho vystupuje. Pre tok energie v ekosystéme je charakteristický určitý fázový posun - istá malá časť energie zostáva prechodne v ekosystéme viazaná v biomase.

I. Každý ekosystém závisí od energie importovanej do ekosystému (slnečné žiarenie, výnimočne geotermálna energia). Ak sú nejaké ekosystémy predsa len závislé od iných typov energie, ide vždy o energiu premenenú zo slnečnej energie.

II.Procesy, ktoré sú spojené s premenou energie, nikdy neprebiehajú so 100 % účinnosťou. Pri premene energie dokádza k zvyšovaniu miery neusporiadanosti -usporiadaná forma energie sa čoraz väčšmi mení na formu neusporiadanú. Neusporiadaná forma energie je teplo. Miera neusporiadanosti sa nazýva entropia.

Potravná sieť severozápadnej časti Atlantického oceánu (podľa Lavigna 1966).

Pohyb látok v ekosystéme prebieha cez dve fázy trofických potravných reťazcov. Prvou fázou je pastevno-koristnícky (herbivorný) reťazec, kde producenty vytvárajú biomasu, v ktorej je viazaná energia. Konzumenty prevádzajú biomasu a energiu do inej podoby. Druhou fázou je rozkladný (detritový) reťazec, v ktorom reducenty zabezpečujú rozklad zvyškov z predchádzajúceho reťazca až na jednoduché minerálne látky.

Vo vyspelých ekosystémoch transformácia biomasy prebieha po zložitých prepletajúcich sa dráhach, napr. dážďovky sú detritofágne, teda patria k deštruentom. Samy sa však stávajú korisťou predátorov - chrobákov, obojživelníkov, vtákov, krtov ap. Tým sa časť ich biomasy vráti do hladiny sekundárnych konzumentov. Všežravé živočíchy - potkan, diviak, líška, človek ap. - sú súčasne primárnymi, sekundárnymi aj terciárnymi konzumentmi. Predstava priameho potravného reťazca je teda značne zjednodušená, preto je správnejšie pohyb biomasy v ekosystéme nazývať potravná sieť. Čím sú ekosystémy druhovo bohatšie, tým zložitejšie sú ich potravné siete, napr. porovnajme potravné vzťahy v prameňoch a v rybníku alebo na púšti a v pralese.

Všetky organizmy v biocenóze, bez ohľadu na ich systematickú príslušnosť, ktoré majú podobnú trofickú vzdialenosť k primárnym producentom, súborne nazývame trofická rovina, napr. rovina bylinožravcov, rovina predátorov, ich parazitov atď.

EKOLOGICKÁ PYRAMÍDA

Ak trofickú štruktúru určitého ekosystému zobrazíme pomocou plošného diagramu, dostaneme obraz ekologickej pyramídy. Medzi za sebou nasledujúcimi trofickými úrovňami sústavne klesá objem biomasy, resp. energie, najčastejšie asi o 90%, napr. z 1000 kg rastlinnej hmoty sa vyprodukuje približne 100 kg hmotnosti bylinožravcov a z nich 10 kg hmotnosti dravcov. Postupný úbytok biomasy v jednotlivých trofických úrovniach však nie je vždy v uvedenom približnom pomere 10:1. Transformačné straty môžu byť odlišné podľa povahy daného ekosystému alebo v dôsledku pôsobenia limitujúcich faktorov prostredia. Rozdiely v účinnosti energetickej premeny rôznych prírodných ekosystémov spôsobujú najmä odlišné vlastnosti producentov, napr. vo vodách býva väčšia okamžitá biomasa konzumentov ako producentov, lebo producenti sú prevažne drobné riasy, ktorých sa konzumenti ľahko zmocnia a celé ich požierajú. V suchozemských biocenózach prevládajú producenti, lebo sú odolnejší voči konzumácii, v lese dominujú v biomase stromy, podiel živočíchov je podstatne menší.