SCHOLA HUMANITAS LITVÍNOV
Střední odborná škola pro ochranu a obnovu životního prostředí v Litvínově
Základy obecné ekologie
I
Abiotické faktory životního prostředí
(pro vnitřní potřebu školy)
Mgr. Jaromír Brožík
Litvínov 2008
OBSAH
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
2.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
2.9.
2.10.
2.11.
2.12.
2.13.
2.14.
2.15.
2.16.
2.17.
3.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
4.
5.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
5.7.
5.8.
5.9.
5.10.
5.11.
5.12.
6.
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6.8.
6.9.
6.10.
Úvod .................................................................................................................................................................................. 2
Vybrané základní pojmy užívané v ekologii...................................................................................................................... 3
Organismus a prostředí .................................................................................................................................................... 24
Charakteristika živých systémů ....................................................................................................................................... 24
Ekologické faktory abiotické a biotické .......................................................................................................................... 25
Ekologická nika a ekologická valence ............................................................................................................................. 25
Zákon tolerance, optima, minima, substituce faktorů a relativní stálosti stanoviště ........................................................ 27
Vznik a vývoj druhů ........................................................................................................................................................ 27
Divergence, konvergence a paralelní linie ....................................................................................................................... 28
Geografické rozšíření organismů ..................................................................................................................................... 29
Abiotické faktory životního prostředí a jejich vliv na organismy .................................................................................... 34
Sluneční záření ................................................................................................................................................................ 34
Rostlina a světlo .............................................................................................................................................................. 36
Živočich a světlo ............................................................................................................................................................. 38
Teplota............................................................................................................................................................................. 39
Rostlina a teplo ................................................................................................................................................................ 42
Živočich a teplo ............................................................................................................................................................... 44
Atmosféra ........................................................................................................................................................................ 46
Znečištění atmosféry ....................................................................................................................................................... 47
Vliv atmosférického tlaku na organismy ......................................................................................................................... 48
Proudění vzduchu ............................................................................................................................................................ 48
Vliv větru na rostliny ....................................................................................................................................................... 50
Vliv větru na živočichy.................................................................................................................................................... 50
Voda a vlhkost vzduchu .................................................................................................................................................. 51
Srážky .............................................................................................................................................................................. 52
Vliv vody, vzdušné vlhkosti a srážek na rostliny ............................................................................................................. 54
Vliv vody, vzdušné vlhkosti a srážek na živočichy ......................................................................................................... 56
Oheň jako ekologický činitel ........................................................................................................................................... 57
Úvod k meteorologii ........................................................................................................................................................ 59
Předpověď počasí ............................................................................................................................................................ 59
Poznámky k synoptické meteorologii .............................................................................................................................. 60
Typické povětrnostní situace nad našim územímím ........................................................................................................ 61
Místní předpověď počasí ................................................................................................................................................. 62
Podnebné pásma .............................................................................................................................................................. 62
Podnebí Evropy ............................................................................................................................................................... 63
Podnebí ČR ..................................................................................................................................................................... 63
Fenologie ......................................................................................................................................................................... 66
Půda – základna potravní pyramidy................................................................................................................................. 67
Minerály .......................................................................................................................................................................... 67
Horniny............................................................................................................................................................................ 68
Zvětrávání hornin ............................................................................................................................................................ 71
Složení půdy .................................................................................................................................................................... 72
Půdní koloidy a půdní sorpce .......................................................................................................................................... 75
Půdní vzduch a půdní voda .............................................................................................................................................. 76
Závislost rostlin na půdě .................................................................................................................................................. 78
Závislost živočichů na půdě............................................................................................................................................. 80
Struktura půdy ................................................................................................................................................................. 82
Půdní vlhkost ................................................................................................................................................................... 83
Půdní vzduch a světlo ...................................................................................................................................................... 83
Chemismus půdy ............................................................................................................................................................. 83
Hydrosféra ....................................................................................................................................................................... 84
Mořská voda .................................................................................................................................................................... 85
Sladká voda a vodní bilance stanoviště ........................................................................................................................... 85
Bilanční rovnice oběhu vody ........................................................................................................................................... 86
Voda a rostlina................................................................................................................................................................. 87
Významné abiotické faktory vodního prostředí ovlivňující život rostlin ......................................................................... 89
Voda a živočich ............................................................................................................................................................... 91
Významné abiotické faktory vodního prostředí ovlivňující život živočichů ................................................................... 92
Podmínky života ve stojatých vodách ............................................................................................................................. 95
Podmínky života v tekoucích vodách .............................................................................................................................. 96
Periodické vody ............................................................................................................................................................... 97
Použitá a doporučená literatura: ...................................................................................................................................... 99
1
Úvod
Předkládaná skripta jsou souhrnem základních informací o rozsáhlém vědním oboru ekologie (oikos – řec.
dům, obydlí). Zaměření tohoto oboru je nesmírně rozsáhlé a zvládání význačných problémů vyžaduje
komplexní znalosti mnoha dalších vědních disciplín. Přesto se zdá, že ekologii rozumí mnozí. Proto jsme
denně svědky nesprávné interpretace tohoto vědního oboru a nevhodného používání výrazu v podobě
„ekologický autobus“, „ekologický karburátor“, „ekologické uhlí“, „ekologická stavba“ apod.
Poprvé se o ekologii jako vědním oboru dovídáme v práci Ernesta Haeckela (1866) „Generele
Morphologie der Organismen“. Haeckel definuje ekologii jako „souhrnnou vědu o vztazích organismů
k okolnímu světu, kam můžeme počítat v širším smyslu všechny existenční podmínky. Ty jsou částečně
organické, částečně anorganické povahy…….“
Z historického hlediska lze předpokládat, že již první neolitičtí zemědělci a první chovatelé polodivokých
zvířat nutně aplikovali ekologické poznatky v každodenním boji o přežití. Ať již byly příčiny procesu
domestikace různé, lidé té doby byli jistě úspěšní znalci životního prostředí různých druhů, byli prvními
ekology.
Ekologické poznatky lze vyčíst ve spisech starých řeckých filosofů (Hippokrates, Aristoteles).
A.v. Leewenhoeck (18.stol.) hovoří o studiu potravních řetězců a regulaci populací.
Malthus (1798) charakterizuje ekologii jako „essay on population“.
Darwin (1860) jako současník Haeckela charakterizuje i ekologii jako „boj o život“.
Krebs (1972): „věda o interakcích, které určují distribuci a počet organismů“
Krebsův pohled je asi nejvýstižnější, neboť vystihuje podstatu tohoto vědního oboru – studium rozšíření a
hustoty organismů, a dodejme - v závislosti na abiotických a biotických faktorech prostředí. To jsou
faktory prostředí, které můžeme charakterizovat jako vlivy chemické a fyzikální (abiotické faktory) a
vlivy organismů samotných navzájem působící (biotické faktory).
Popisem přírodních procesů se stává ekologie nástrojem, který umožňuje složitým vztahům a jevům
porozumět.
S ekologií se v souvislosti s biologií člověka a jeho aktivitami v globálním měřítku prolíná nauka o
životním prostředí – environmentalistika. Ekologii a environmentalistiku nelze zaměňovat. Nauka o
životním prostředí řeší problémy, které s ekologií souvisí okrajově (problematiku pracovního nebo
obytného prostředí, technologii a technické problémy související s ochranou životního prostředí,
problematiku legislativní, územní plánování apod.)
Ekologie jako biologická disciplína je závislá na poznatcích geologie, pedologie, klimatologie,
biogeografie, morfologie, hydrobiologie, fyziologie, biochemie, genetiky. Při modelování ekologických
procesů a statistice je využívána matematika a kybernetika. Environmentální dějiny studují vzájemné
vztahy a působení mezi přírodou a společností a jejich důsledky pro přírodu a člověka. Historická
ekologie se zabývá ekologickými, v podstatě negativními důsledky působení člověka na přírodu (např.
v rámci řešení otázky existence tzv. iniciálního vypalování lesa v neolitu - požárový management).
Nazýváme je mezioborovými disciplínami.
Dělení samotné ekologie přihlíží k různým hlediskům – speciální ekologie řeší problematiku
ekologických otázek každého druhu, ekologie obecná objasňuje, třídí a shrnuje veškeré obecné
zákonitosti o ekologických systémech a jejich prostředí. Poznatky sestavuje do logické syntézy, která
tvoří nezbytný základ pro návazná specializovaná studia. Např. studiem na úrovni jedince se zabývá
autekologie, na úrovni společenstev hovoříme o synekologii. Studiem populací se zabývá demekologie.
Problematikou krajinného prostředí se zabývá krajinná ekologie.
Skripta jsou koncipována jako úvod k obecné ekologii. Měla by sloužit jako základní informace o
širokém záběru tohoto oboru.
Natura duce errare nullo modo possumus.
Mgr. Jaromír Brožík, Litvínov 2008
2
Vybrané základní pojmy užívané v ekologii
A
abaptace – (předpona -ab zdůrazňuje, že dědičné vlastnosti organismu jsou důsledkem minulých
adaptací) – samotný výraz charakterizuje proces působení evolučních sil působící na předky, a ty
předurčily dědičné vlastnosti potomků organismu. Jsou tedy důsledkem minulosti, nikoli
přítomnosti.
abiocen – (a-, an- řecká předpona vyjadřující zápor, bios - život) – označení pro neživé prostředí
biocenózy.
abiotické faktory – činitelé neživí, anorganická složka životního prostředí. Rozlišujeme biotické
faktory klimatické (světlo, teplota, vzduch a jeho složení a změny, vlhkost, tlak), faktory půdní
neboli edafické (fyzikální a chemické vlastnosti půdy a matečné horniny) a faktory hydrologické
(voda jako prostředí organismů, její teplota, salinita, tlak, průhlednost, pohyb).
abundance – (lat. abundare - mít hojnost, nadbytek) – početnost jedinců téhož druhu.
abraze – (lat. abrado - odškrábati, připravit o něco) – obrušování povrchu hornin pevnými
částicemi.
absorpce – (lat. absorbeo - vsrknout, pohltit, polykat) – vázání materiálu uvnitř systému.
abysál – (lat. abyssus - propast, peklo) – vrstva mořské vody ležící v hloubce větší jak 3000
metrů.
acidifikace – (lat. acidum - kyselina) – zvyšování kyselosti, resp. snižování pH prostředí.
acidofilní, acidofyta – organismy, které prosperují v prostředí se sníženou hodnotou pH, rostliny
rostoucí na kyselých půdách (do pH 6,7, např. kostřavy, biky, rosnatky).
adaptace – (lat. adapto - přizpůsobit, připravit) – proces přizpůsobování živého systému
prostředí, které se mění během evoluce (vlastnosti vzniklé přizpůsobením jsou morfologické,
fyziologické a etologické).
adaptační radiace – (lat. radius - paprsek) – větvení mateřské vývojové linie v několika
vývojových linií dceřiných vlivem adaptace na rozdílné životní podmínky při změně životního
prostředí. Např. proniknutí prvních organismů na souš v siluru. Důsledkem bývá vznik nových
druhů (proces trvá stovky až tisíce let).
adiabatický děj – jev, kdy se vzduch při rozpínání ochlazuje a při stlačení otepluje.
aestivace – (lat. aestivus - letní) – letní spánek, způsob přežívání nepříznivých podmínek,
především vysokých letních teplot.
aerace – (lat. aer - vzduch, mlha, oblak) – provzdušňování vody či půdy.
aerosol – plynná směs s rozptýlenými a vznášejícími se tekutými i pevnými částicemi. Může být
přírodního i antropogenního původu.
afotická zóna – spodní vrstva vody, kam již neproniká světlo.
agregát půdní – (lat. grex, gregis – stádo, hejno) – srážení půdních koloidů do shluků, vloček,
na základě přitažlivých elektrických sil opačných nábojů (výsledek koagulace).
agroekosystém – (lat. ager - obdělávaný pozemek, pole) – ekosystém zemědělského pozemku,
pole, agrocenóza (společenstvo organismů žijících na poli).
AIM – automatický imisní monitorovací systém Českého hydrometeorologického ústavu ke
sledování kvality ovzduší na území ČR.
aklimatizace (lat. clima, původně z řec. klíma - sklon slunečních paprsků vzhledem k zemi) –
přizpůsobování novému klimatickému prostředí (např. u introdukovaných druhů, nebo
zavlečených škůdců. U teplokrevných přizpůsobení termoregulační, u studenokrevných se
posunuje hranice letálních teplot).
akratopega – prostá voda, podzemní voda, která svým složením ani jinými vlastnostmi
nedosahuje kritérií pro zařazení k vodám minerálním. Její využití je především v balneologii.
akratoterma – má podobné charakteristiky jako akratopega. Tato voda má navíc zvýšenou
teplotu nad 29° C.
3
akvatický – (lat. aqua - voda) – vodní, např. druh organismu, který je dočasně nebo trvale
vázaný na vodní prostředí.
albedo – (lat. albeo - být bílý, svítat) – podíl odraženého záření ku dopadajícímu.
alelopatie – (lat. potientia - schopnost) – schopnost organismu vylučovat toxické látky, které
brzdí nebo znemožňuje růst a vývin rostlin jiného druhu. Jedná se o fytoncidy vylučované
kořenovými nebo nadzemními částmi rostlin ve formě aromatických těkavých látek působících
přímo.
alochtonní – organismy, populace nebo neživé přírodniny, které jsou nepůvodní. Vyvinuly se
nebo vznikly na jiném místě, z něhož se aktivně nebo pasivně dostaly na místa svého nynějšího
výskytu.
aluviální – území vytvořené akumulační činností říčního toku v poledové době.
amenzalismus – soubor negativních vztahů mezi populacemi dvou i více druhů, z nichž jeden je
tzv. inhibitor. Ten svými produkty působí na amenzála – brzdí jeho růst a vývoj nebo působí
letálně.
anticyklóna – oblast vysokého tlaku vzduchu.
antropický – přímý vliv člověka, týkající se lidstva a jeho existence.
antropocenóza – společenstvo organismů uměle vzniklé nebo silně ovlivňované činností
člověka.
antroposféra – prostor obydlený, ovlivňovaný a pozměňovaný člověkem.
antropogenní – stav vyvolaný aktivitou člověka.
areál – oblast zeměpisného rozšíření určitého druhu.
autekologie – část ekologie zabývající se vztahy mezi prostředím a jedincem.
autochtonní – (řec. autos - sám) – původní domácí populace, organismy nebo neživé přírodniny
vzniklé na místě svého nynějšího výskytu.
autoregulace – schopnost živých systémů řídit svoje životní procesy a přizpůsobovat se
změněným podmínkám životního prostředí. Jedná se o základní vlastnosti živé hmoty udržovat
rovnovážný stav systému, tzv. homeostázi.
autotrofní – (řec. trophé - výživa) – organismy schopné vytvářet organické látky z látek
anorganických. Jedná se o zelené rostliny schopné fotosyntézy nebo organismy chemotrofní,
které získávají energii rozkladem anorganických sloučenin. Opakem autotrofie je heterotrofie.
autumnální – (lat. autumnalis - podzimní) – podzimní.
azbestóza – zaprášení plic azbestovým prachem (asbestosis). Dlouhodobá expozice vyvolává
nádorové bujení v plicích.
B
bakteriofágové – viry, napadající bakteriální buňky.
banka genová – soubor genetických informací trvale uchovávaný pro možné použití
v budoucnosti. U rostlin nejčastěji ve formě pylu, semen, explanátů, pěstované rostliny
v botanických zahradách. U živočichů chovaní jedinci (v minimálním počtu 50 až 500 jedinců),
zoologické zahrady, podchlazená spermata.
batyál – prostředí mořského dna v hloubkách 200 – 3000 m.
batypelagiál – prostředí ve volných vodách v hloubkách 200 – 3000 m.
bentál – prostředí na dně vodních toků, nádrží a moří.
bentos – soubor organismů žijících na dně ve sladkých vodách (limnobentos), nebo v mořích
(halobentos).
biocenóza – společenstvo, soubor populací všech druhů rostlin, živočichů a mikroorganismů
obývající určitý jednotný úsek životního prostoru.
biocentrum – část krajiny, která svou zachovalostí, příhodnými podmínkami a ekologickou
rozmanitostí umožňuje výskyt přirozených biocenóz, vzácnějších druhů organismů. Vzhledem
4
k tomu, že původní biotopy se v naší krajině již nevyskytují, spokojujeme se s krajinnými
biocentry přirozenému stavu blízkými.
biocid – jedovaté látky dodávané člověkem do přírodního prostředí na potlačení nebo vyhubení
nežádoucích organismů, ohrožující hospodářské činnosti, zejména zdraví rostlin, živočichů i
člověka.
biodiverzita – rozmanitost, různorodost biologických složek v ekosystému. Biologická
rozmanitost má dvě složky: biodiverzitu v úzkém slova smyslu, což je počet druhů, a disparitu,
což je počet tělních plánů organismů a jejich rozdílnost (tělní plány znázorňují hlavní větve na
fylogenetickém stromě organismů, se kterými se setkáváme v přírodě).
biofág – živočichové konzumující živou potravu, rostlinnou (fytofágové) a živočišnou
(zoofágové).
biogeocenóza – též geobiocenóza, někdy jako synonymum pro ekosystém. Např. lesní porosty.
biogeografie – nauka o zákonitostech rozšíření organismů na zemském povrchu.
biogeochemické cykly – více nebo méně uzavřené koloběhy látek (vody, prvků, živin apod.)
probíhající v ekosystémech i v celé biosféře mezi abiotickým prostředím a organismy.
biochor – skupina biotopů podobného charakteru (starší označení pro biom).
bioindikátor – živé organismy, jejichž výskyt svědčí o přítomnosti a stupni intenzity určitého
faktoru na stanovišti (kopřiva - půdy bohaté na dusík).
bioklimatologie – nauka o vzájemných vztazích mezi organismy a klimatickým i ovzdušněným
půdním prostředím, včetně geofyzikálních a kosmických vlivů působících na biosféru.
biokoridor – lineární úsek krajiny s vyšší ekologickou bohatostí, který umožňuje migraci
organismů, spojuje biocentra a vytváří systém ekologické stability krajiny.
biologický boj – boj proti škůdcům v zemědělství a lesnictví pomocí jejich přirozených nepřátel.
Patří sem i použití geneticky modifikovaných organismů.
biom – soubor podobných ekosystémů na větší části zemského povrchu, v pásmech nebo
oblastech, s podobným charakterem rostlinného porostu i typickými živočichy (tundra, tajga,
jehličnatý les, listnatý les, savana, poušť, tropický deštný prales).
biomasa – hmota jedinců (fytomasa – rostlinná hmota, zoomasa – živočišná hmota), nebo hmota
populací na určité ploše (m2, km2) nebo v prostoru (litr, m3).
biorytmy – střídání rytmů v živých systémech, rytmy cirkadiánní za 24 hodin, lunární za měsíc
nebo mnoholeté (sekulární).
biosféra – část zemského povrchu, která je osídlena živými organismy. Její horní hranici tvoří
troposféra (asi 10 km vysoko) a dolní hranici nejhlubší části oceánu (přes 10 km hluboko).
biotechnologie – výrobní postup v zemědělské, potravinářské a jiné výrobě, kde alespoň určitá
část technologie je zajišťována živými systémy.
biotické faktory – činitelé organické přírody působící na živé systémy jako složka jejich
prostředí. Rozlišujeme biotické faktory trofické, vnitrodruhové, mezidruhové, antropogenní.
biotop – stanoviště, sídliště, místo v němž žije společenstvo organismů – biocenóza. Biotop je
charakterizován podmínkami podnebí (klimatopem), podmínkami půdního podkladu
(edafotopem) i vlivy okolních organismů. Rozlišujeme biotopy terestrické, vodní, luční, lesní,
polní, jezerní, mořské apod.
boreální druhy – druhy rostlin a živočichů pocházející a mající centrum svého rozšíření
v severní části Starého a Nového světa
C
C-3 rostliny – rostliny, u nichž v Calvinově cyklu fotosyntézy dochází k asimilaci CO2 přímo
v buňkách mezofylu (vazba na ribulózobisfosfát). Celá reakce probíhá přes tříuhlíkaté
sloučeniny, proto C-3 rostliny (pšenice, žito, vojtěška, dub, bříza apod.).
C-4 rostliny – k asimilaci CO2 dochází ve vrstvě buněk obklopující přímo cévy v listech (vazba
na fosfoenylpyruvát). Prvním produktem fixace CO2 je dikarboxylová kyselina se 4 atomy
5
uhlíku, proto C-4 rostliny (kukuřice, cukrová třtina, čeledi rostlin laskavcovitých a
merlíkovitých).
C-stratégové – (C-konkurence) – rostliny, které mají trofické a metabolické vlastnosti, které jim
zajišťují vysokou konkurenční schopnost. Nesnášejí poškozující vnější faktory (aktivitu
býložravců, patogenů, zásahy člověka, půdní erozi, oheň). Takové druhy jsou dlouhověké (buk,
dub).
CAM – (Crassulacean Acid Metabolism ) – způsob fotosyntézy, kdy průduchy rostlin jsou
otevřeny v noci a CO2 je vázán změnou kyselin C-3 na kyseliny C-4 (rostliny tučnolisté z čeledi
kosmatcovitých, pryžcovitých, liliovitých apod.).
cecidie – neboli hálky, novotvary vzniklé na různých částech rostlin působením látek
vylučovaných samicí hmyzu při kladení vajíček, nebo larvou, která se pak živí rostlinnými
pletivy novotvaru. Cecidie vytváří na rostlinných orgánech rozmanité jednoduché i složité
útvary.
cenobium – shluk, chomáč jedinců téhož druhu, nejčastěji u živočichů.
cenóza – společenstvo rostlin nebo živočichů jako součást biocenózy.
census – sčítání, zjišťování obvykle celkového počtu jedinců v populaci.
CFC – chlorofluorouhlovodíky ohrožující nebo poškozující ozónovou vrstvu Země. Jsou známé
pod obchodním názvem freony či halony.
cirkadiánní – (lat. circa - přibližně, dies - den) – celodenní rytmus dějů trvající okolo 24 hodin.
cirkatidální – (angl. tidal - mořské dmutí) – rytmus aktivity organismů na mořském pobřeží,
vyvolaný přílivem a odlivem.
cyklóna – oblast nízkého tlaku vzduchu.
cyklus hydrologický – nepřetržitý oběh vody i látek v ní obsažených nebo rozptýlených mezi
zemským povrchem a atmosférou. Rozeznáváme hydrologický cyklus velký a malý.
čistá míra reprodukce – též míra nahrazování RO – průměrný počet potomstva samičího
pohlaví dožívající se plodného věku, produkovaný jednou samicí během jejího celého života.
činitel – prvek v ekosystému, který ovlivňuje stav prvku jiného. Hovoříme o prvcích, také o
faktorech abiotických, biotických, antropických, příznivých, nepříznivých apod.
Červená kniha – původně soupis ohrožených druhů, které byly publikovány Mezinárodní unií
pro ochranu přírody a přírodních zdrojů (IUCN) v tzv. Červeném seznamu ohrožených nebo
vzácných druhů rostlina živočichů.
D
deflace – (lat. de-fluo - plynouti odněkud jinam) – větrná eroze povrchu půdy.
dekompozitoři, destruenti – rozkladači, organismy rozkládající mrtvou organickou hmotu
postupně na látky jednodušší. Rostlinné látky rozkládají houby a plísně, živočišné látky
rozkládají bakterie. Velikost rozkladačů se v potravním řetězci postupně zmenšuje a jejich
početnost se zvyšuje. Např. listovou opadanku nejprve rozmělňují svinky, berušky, brouci, larvy
much, mnohonožky, hlístice, roztoči, chvostoskoci a nakonec vířníci a další prvoci. Rozložené
zbytky jsou jejich činností promíšeny, obohaceny jejich trusem a takto zvětšený povrch je
využíván v rozkladném, dekompozičním řetězci bakteriemi, finálními rozkladači.
demekologie – ekologie populací. Studuje jejich velikost a jejich vlastnosti, vztahy populace
k prostředí a k populaci jiných druhů. Zabývá se rovněž funkcemi populace v ekosystému, její
množivostí, úmrtností, věkovou strukturou apod.
dendrotelma – drobná periodická vodní nádrž v dutině nebo rozsoše stromu.
denitrifikace – proces uvolňování dusíku denitrifikačními bakteriemi a některými houbami
redukcí dusičnanů na dusitany, dále pak na amoniak a plynný dusík (N2), který uniká zpět do
ovzduší.
denudace – odnos zvětralých částic hornin vodou.
6
denzita – abundance, hustota, početnost populace. Většinou vyjadřovaná počtem jedinců na
jednotce plochy nebo objemu.
detergenty – prací a čistící prostředky snižující povrchové napětí vody. Vytváří se pěna, která
zamezuje výměnu plynů. Pro vodní živočichy jsou toxické, dochází k odmašťování peří u ptáků,
čímž způsobují jejich hynutí.
deteriorizace krajiny – zhoršování vlastností krajiny vlivem člověka (pastva, těžba, rekreace).
dezertifikace – postup pouští.
dezertikolní – suchomilný, teplomilný organismus žijící na pouštích. Má fyziologické adaptace
sloužící k výraznému hospodaření s vodou.
detritofágní – organismy konzumující mrtvou organickou, převážně rostlinnou hmotu.
detritovorní – (lat. vorare – žráti) – požírači detritu.
detritus – směs mrtvého organického materiálu i výkaly.
devastace – (lat. vasto – pustošit) – pustošení krajiny člověkem.
diestrický – organismus s říjí dvakrát do roka.
disimilace – katabolismus - procesy látkové výměny v tělech organismů charakterizované
rozkladem organických látek na látky jednodušší za současného uvolňování energie.
disturbance – narušování, destrukce, ničení ekosystému (intenzívní pastva, eroze, oheň, záplavy,
činnost člověka, rozsáhlé invaze fytofágního hmyzu apod.).
diverzita – druhová rozmanitost, ale i obecně bohatost a množství složek v jakémkoli souboru.
dominance – ve fytocenologii vyjadřuje pokryvnost jedinců určité rostlinné populace, vyjádřený
v % nebo ve stupních pokryvnosti z celkové studované plochy. V zoocenologii d. vyjadřuje v %
početnost jedinců živočišné populace určitého druhu ze studované taxocenózy.
dormance – klidové období ve vývoji nebo v životním cyklu organismu.
dynamika populací – sledování růstu populací a analýza vztahů mezi abiotickými a biotickými
složkami životního prostředí.
dystrofní – vodní nádrže s malým obsahem minerálních látek. Jsou naopak bohaté na humusové
látky rozpuštěné v koloidním stavu, způsobující žlutohnědé zbarvení vody (horské rašelinné
vody).
E
edafický – půdní, žijící nebo působící v půdě.
edafobiont – organismus žijící v půdě.
edafon – soubor všech organismů žijících v půdě. Rostlinné organismy označujeme jako
fytoedafon, živočišné jako zooedafon. Živočichové, kteří žijí trvale v půdě, jsou geobionti, také
euedafon. Protoedafon jsou ti, kteří jsou v půdě zastiženi pouze jako vývojová stádia.
Hemiedafon označuje živočichy, kteří se v půdě vyskytují jen příležitostně, pseudoedafon jen
dočasně a tychoedafon jen náhodně.
edafotop – komplex půdních faktorů na dané lokalitě ve vztahu k určitému druhu, fytocenóze
nebo zoocenóze.
edifikátor – hlavní, dominující druh rostliny, určující strukturální i funkční povahu rostlinného
společenstva.
EECONET – European Ecological Network, Evropská ekologická síť- síť jádrových nebo
klíčových území – biocenter, biokoridorů (spojovacích, propojovacích tras, nebo přestupních
míst), zón zvýšené péče o krajinu a ochranných pásem, která jsou budována v rámci evropského
prostoru.
efekt skleníkový – jev způsobený zvýšeným množstvím především oxidu uhličitého v atmosféře,
pocházejícího nejen z přirozených procesů, ale především spalováním fosilních paliv. Sluneční
záření po odrazu od Země změní vlnovou délku na dlouhovlnné tepelné záření, které již neprojde
zpět do vesmíru. Tím se nadměrně ohřívá celá troposféra a postupné oteplování způsobuje
klimatické změny.
7
efemery – jednoleté nebo ozimé rostliny s krátkým životním cyklem.
eforace – výmolná činnost podzemních tlakových vod, které způsobují např. jeskynní roury.
ekologická krize – stav životního prostředí, které působením člověka (růst lidské populace,
znečišťování všech složek životního prostředí, nadměrné čerpání přírodních zdrojů atd.) se stává
neobyvatelným.
EIA – Environmental Impact Assessment – posuzování vlivů činností člověka na životní
prostředí.
ekologická účinnost – Lindenmanova účinnost – poměr množství asimilované energie na dané
trofické úrovni a na úrovni o jeden stupeň nižší. Ekologická účinnost je závislá na využití zdroje
energie (sluneční, chemické), na účinnosti asimilace, na poměru mezi čistou a hrubou produkcí a
na účinnosti tvorby čisté produkce. Ze 100 jednotek zářivé energie je rostlinami pohlceno na celé
Zemi v průměru méně než 50 jednotek. Z nich pouze 0,5 je uskladněno krátkodobě v podobě
hrubé produkce a 0,25 jednotky po delší dobu jako čistá produkce. Ekologická účinnost rostlin se
tedy pohybuje kolem 0,5 % vzhledem k celkové pohlcené energii. Býložravci asimilují
rostlinnou potravu s různou účinností (mladé výhonky s 60 až 70 % účinností, semena až s 80%
účinností). Asimilační činnost živočichů živících se výhradně čistou celulózou je jen 15 – 20%.
Asimilační činnost dravců je 60 – 90 %.
ekologická újma – „ztráta nebo oslabení přirozených funkcí ekosystémů vznikající poškozením
jejich složek nebo narušením vnitřních vazeb a procesů v důsledku lidské činnosti“ (§ 10 zákona
číslo 17/1992 Sb., o životním prostředí).
ekologický indikátor – fyzikální jev, chemická látka i živý organismus (bioindikátor) jehož
přítomnost, změna stavu nebo množství svědčí o změně vlastností okolního prostředí.
ekologická stopa – vychází z předpokladu, že činnost každého jednotlivce i celé lidské
společnosti lze přepočíst na plochu zemského povrchu. Např. takto lze vyjádřit, kolik hektarů
potřebuje jedinec pro svoji spotřebu. Každý tak má podle svého životního stylu určitý prostor,
který zahrnuje lesy, pole a další ekosystémy. Zároveň odkládá odpady, produkuje oxid uhličitý
apod., tedy vytváří za sebou ekologickou stopu, která se rovná ploše např. v m2 , se kterou se
musí ekosystémy vyrovnávat.
ekosystém – základní jednotka biocenózy, která představuje dynamický cirkulační systém,
charakterizovaný tokem látek, energie a informací mezi abiotickým a biotickým prostředím.
Zahrnuje čtyři základní složky – stanoviště se souhrnem abiotických faktorů, producenty,
konzumenty a dekompozitory (biotické faktory).
ekoton – přechodová, hraniční zóna mezi dvěma nebo více biocenózami. Bývá zde větší počet
druhů i kvantita jedinců.
ekotop – soubor všech biotických činitelů působících na stanovišti, kde žijí organismy.
ekotyp – morfologická nebo fyziologická varianta druhu podmíněná prostředím (klimatem,
půdou apod.), která je dědičná.
eluviace – pohyb látek v půdním profilu v důsledku promývání srážkovou vodou. To vede ke
vzniku tzv. eluviálního (o látky ochuzeného) horizontu.
emise – také exhaláty, úlety znečišťujících látek unikajících přímo ze zdroje (plynné, kapalné a
tuhé látky).
energetická návratnost – (řec. energos - činný, pracující) – jedná se o poměr energie z procesu
získané k množství energie do procesu investované. Každá část ekosystému i každý živý
organismus musí víc energie přijímat, než dokáže vydávat. Fotosyntézou musí rostlina získat ze
slunečního svitu více energie, než spotřebuje na svůj růst a reprodukci. Poměr energie musí být
větší než jedna, aby byly zajištěny podmínky pro přežití. EROEI - Energy Return on Energy
Invested).
endemit – rostlinný nebo živočišný druh, který vznikl a vyskytuje se pouze na malém omezeném
území (např. jeřáb sudetský v Krkonoších, hrabošík tatranský ve Vysokých Tatrách).
8
enkapse – (lat. capsa - pouzdro, skříňka) – skladebnost. Např. obecná ekologie je tvořena
následujícími ekologickými úrovněmi: autekologií, synekologií, ekofyziologií, demekologií,
krajinnou ekologií.
epilimnion – horní vrstva vody v rybnících, jezerech a jiných stojatých vodách. Proti spodním
vrstvám (hypolimnion) je prozářená a výrazně teplejší především v létě.
eroze – vodní, větrná, ledovcová, biologická apod. Narušování povrchů, např. půdy a odnos
erodovaných částic na jiné místo. Jedná se o přírodní proces, nejčastěji jako následek lidské
činnosti (odlesňování, intenzívní zemědělská činnost apod.).
eu –, předpona cizích slov, značící typický, vlastní, charakteristický, věrný.
eury –, předpona značící široké rozpětí určitého ekologického faktoru. Opakem je vyjádření
úzkého rozpětí předponou - steno -.
eutrofizace – obohacování vodních ekosystémů především dusičnany a fosforem (obvykle
z přehnojovaných polí). V důsledku zvýšeného přísunu živin dochází k přemnožení sinic
zelených a zelených řas (tzv. vodní květ, vegetační zákal). Po jejich hromadném úhynu dochází
k uvolňování toxinů, snižování obsahu kyslíku v důsledku rozkladných procesů a následnému
hynutí vodních živočichů. Kromě toho přestavuje eutrofizace výrazný problém v přípravě pitné
vody.
evaporace – odpařování, přechod látky ze skupenství kapalného do skupenství plynného
evapotranspirace – odpařování vody z povrchu půdy, vegetačního krytu včetně transpirace
rostlin ve formě vodní páry.
ex-situ – pěstování nebo chov organismů mimo místo jejich přirozeného výskytu. Opakem je
pojem in-situ.
F
F/C koeficient (Swingelův koeficient) – koeficient, který charakterizuje stav ichtyocenóz
v neslovitelných sladkých vodách. Vyjadřuje se jako poměr biomasy nedravých druhů (F) a
dravých druhů (C). Hodnoty F/C kolem 36 jsou považovány za optimum. Nižší hodnoty
znamenají příliš vysokou biomasu dravců, vyšší hodnoty příliš vysokou biomasu nedravých ryb.
Vysoké zastoupení biomasy nedravých vede ke zhoršení kvality vody a k jejich pomalejšímu
růstu.
FAR (PhAR) – fotosynteticky aktivní záření využívané rostlinami k fotosyntéze.
Faktor 4 – přístup k životu, který razí Římský klub: „dvojnásobný blahobyt za poloviční
spotřebu přírodních zdrojů“, což znamená, že bez snížení spotřeby přírodních zdrojů o polovinu
nejde opět dosáhnout ekologické rovnováhy a zajistit setrvalý rozvoj.
fekundita – plodivost, konkrétní počet potomků na jednu samici nebo skupinu samic určitých
vlastností, např. stejného stáří.
fén – teplý a suchý vítr sestupující z hor.
fenofáze – různá období životních projevů organismů studované v závislosti na ročním období.
Fenofáze ovlivňují tzv. fenologický aspekt – vzhled celého společenstva v době rašení,
olisťování, kvetení, zrání plodů u rostlinstva nebo přílet tažných ptáků, doba hnízdění apod.
fenologie – součást ekologie. Zabývá se studiem periodicity životních projevů organismů
v závislosti na kalendářní době. Studuje začátek, průběh i konec fenofází ve vztahu ke
konkrétnímu kalendářnímu datu. Poznatky jsou prakticky využívány například v zemědělství.
fitness – označení pro biologickou zdatnost. Původně vyjadřuje pojem schopnost jedince
produkovat plodné potomstvo ve větším počtu než ostatní zástupci populace. Neodarwinisté tuto
zdatnost přiřazují jednotlivým alelám.
fluktuace – kolísání početnosti populace jednoho druhu na příslušném stanovišti v průběhu
několika let (srovnej oscilace).
fluviální – říční, říčního původu.
9
forezie – dočasné soužití dvou druhů živočichů, z nichž jeden využívá druhého k přenosu na jiné
místo. U rostlin – chorie.
fotická vrstva – horní vrstva vody prosvětlená sluncem, což umožňuje fotosyntézu zelených
rostlin. U oceánů až do 200 m.
fytotelma – drobná vodní nádržka, vznikající periodicky po deštích na rostlinách, v úžlabí listů,
v přízemních růžicích apod. Zde může žít zooplankton, drobný hmyz a jeho vývojová stádia.
G
Gaia – (odvozeno od starořecké bohyně Gaii) – teorie, podle které Země je jeden velký celistvý
živý nadorganismus (J. Lovelock, 1973).
genofond – souhrn všech alel (variant genů) vyskytujících se u členů určité populace (genofond
populace) nebo druhu (genofond druhu).
genové inženýrství – soubor metod, jimiž je možná změna v genetické výbavě organismu
lidským zásahem, umělými prostředky. Např. přenos izolované genetické informace do
biologicky nepříbuzných organismů.
genom – soubor všech dědičných vlastností obsažených v haploidní chromozómové sádce
buněčného jádra.
gutace – vytlačování vodních kapek u rostlin zvláštními buňkami, hydatodami, na povrch listů
při zvýšené vzdušné vlhkosti prostředí.
H
heterotrofní – organismy, které metabolizují pouze organické látky. Získávají tak látky a energii
pro budování vlastního těla. Jsou to živočichové, nezelené organismy a mikroorganismy.
Opakem je autotrofie.
hiát – v ekologii mezera v souvislém areálu druhu.
hibernakulum – zimoviště
hiemální – zimní, označení ve fenologii pro zimní vzhled (aspekt) společenstva.
hladina napjatá – hladina podzemní vody vyskytující se u tzv. artéských vod, kdy je
hydrostatický tlak vyšší než by odpovídalo skutečné horní úrovni zvodnělé vrstvy
hladina volná – hladina podzemní vody, která není ve zvodnělé vrstvě pod tlakem.
homeostáze – dynamická funkční rovnováha živých systémů od jedince až po biosféru.
Představuje dynamické kolísání kolem rovnovážného stavu. Pomocí homeostatických
mechanismů se udržuje stálost vnitřního prostředí systému.
homeorhéza – trend živých systémů udržovat spontánní pohyb v daném směru. Homeorhéza
vyjadřuje evoluční stabilitu, stálost plynutí evolučního vývoje.
humus – mrtvá organická hmota rostlinného a živočišného původu včetně všech rozložených
produktů látkové výměny. To vše je činností půdních organismů promíšeno s minerálními
částicemi v jemnou měl.
hydrobiologie – (řec. hydor - voda). Věda, studující život ve vodním prostředí.
hydrologická bilance – porovnání příjmových a ztrátových složek (bilančních prvků)
hydrologického cyklu. Je podkladem k určení výše přírodních zdrojů vody a tím možnosti využití
vody v určitém území.
hydrologický cyklus – koloběh vody-nepřetržitý oběh vody a v ní rozpuštěných nebo
rozptýlených látek mezi zemským povrchem a atmosférou.
hydroponie – (řec. ponein - pěstovati). Pěstování rostlin v živných roztocích bez přítomnosti
půdní složky.
hyperabysál – mořské hlubiny kolem 10 000 m, tzv. superhlubiny.
hypoglykemický šok – onemocnění zjištěné u přemnožených populací hlodavců i zajícovců.
Nervová zátěž vyvolávající stres v boji o potravu, prostor apod. vyvolá pokles hladiny krevních
cukrů a zásob glykogenu v játrech až na kritickou hladinu. Po dalším vyčerpání
10
těchto zdrojů energie jedinci hynou v křečích hypoglykemického šoku.
chemosyntéza – způsob výživy autotrofních chemosyntetických bakterií, které vytvářejí
organické látky chemickou přeměnou anorganických látek. Energii potřebnou k syntéze
organických látek získávají oxidací anorganických látek na bázi síry, železa, dusíku a vodíku.
Jedná se o bakterie sirné, železité, sirovodíkové, metanové aj.
chráněná území – vybrané části krajiny, které jsou pro své přírodní a krajinotvorné hodnoty
prohlášeny podle zákona 114/1992 Sb., o ochraně přírody a krajiny v § 14 za: Národní parky
(NP), Chráněné krajinné oblasti (CHKO) – velkoplošná chráněná území, Národní přírodní
rezervace (NPR), Přírodní rezervace (PR), Národní přírodní památka (NPR), Přírodní památka
(PP) – maloplošná chráněná území.
chasmofyty, petrofyty – rostliny rostoucí na skalách. Zapouštějí kořeny do štěrbin a
napomáhají tak zvětrávání hornin.
I
imago – dospělec, konečné stadium individuálního vývoje jedince u hmyzu.
imigrace – přistěhování, jednosměrný pohyb do prostoru populace.
imise – spady; plynná, kapalná i pevná znečištění ovzduší, která dopadají na zem. Mají jiné
fyzikálně-chemické vlastnosti než původní emise.
inbreeding – příbuzenská plemenitba, křížení blízce příbuzných druhů, které obvykle vede ke
snížení životnosti potomstva, k poklesu genetické rozmanitosti, nebo ke vzniku jedinců
nezvyklých vlastností.
index atmosférické čistoty (IAP – Index atmospheric purity ) – je založen na citlivosti lišejníků
ke znečištění ovzduší.
index environmentální udržitelnosti (ESI – Environmental sustainable index) – vyjadřuje
snahu o nejen prosazení principu trvalé udržitelnosti (TUR), ale především metodiku, jak
environmentální udržitelnost měřit. ESI byl poprvé představen na Světovém ekonomickém fóru
v Davidu v roce 2001, kde se doporučuje sledování 67 ukazatelů šetrného chování k životnímu
prostředí. Každý z 67 ukazatelů náleží k jednomu z 22 indikátorů, které jsou soustředěny do pěti
jádrových skupin: zátěž životního prostředí, systém životního prostředí, zranitelnost lidské
společnosti, sociální a institucionální kapacita a zapojení do globálního hospodářství. Např.
v případě jádrové komponenty „zátěž životního prostředí“ to jsou indikátory snížení znečištění
ovzduší, znečištění vod, zátěž ekosystémů, odpadové hospodářství, snížení spotřebního tlaku a
populační zátěž.
insolance – oslunění, přenos tepla přímým slunečním zářením. Množství dopadajícího
slunečního záření na určitou jednotku zemského povrchu. V rovníkových oblastech je 2,4 x větší
než na pólech. Měří se v J . m-2 . s-1.
intercepce – zachycování srážek nadzemními částmi rostlin, případně na povrchu rostlin.
introdukce – záměrné i nevědomé přenesení druhu do nové oblasti.
inundace – záplavové pásmo kolem řek, nebo označení pro přechodné záplavy.
ireverzibilní – nevratný jev, probíhající jen jedním směrem a nikoliv také naopak.
irigace – umělé zavlažování, rosení.
irupce – masové nepravidelné vystěhování jednoho druhu.
IUCN – International Union for the Conservation of Nature and Resources, Světový svaz
ochrany přírody – nevládní mezinárodní organizace.
inverze – (lat. inversio - obrácení), obrat, zvrat v průběhu meteorologického děje. Typické je
obrácené uložení vzdušných nebo vodních vrstev s různou teplotou (inverzní stratifikace,
obrácené vrstvení).
infračervené záření – elektromagnetické záření o délce od 750 nm do 4000 nm. Vlnové délky
od 3000 nm neprocházejí sklem ( teplo ve skleníku), nebo atmosférou (udržování teploty na
planetě).
11
J
jarovizace – působení nízkých teplot (0° C až + 15° C) na rostlinu nebo její část za účelem
ovlivnění kvetení. Aplikace nízkých teplot trvá dny až týdny.
jezero – přirozená vodní nádrž naplněná sladkou nebo slanou vodou. Horizontálně se dělí na
zónu litorální (pobřežní) a limnetickou (volná voda). Vertikálně se dělí epilimnion (prosvětlená
vrstva), termoklinu (tzv. skočná vrstva, kde skokem klesá teplota vody) a hypolimnion (spodní
vrstva vody). Podle původu jsou jezera ledovcová, tektonická, vulkanická, pobřežní.
jesep – nánosový, mírně skloněný a vypouklý břeh říčního toku v jeho zákrutu, který postupně
roste přibýváním nánosů. Jesep vytváří jádro meandru.
juvenilní – název pro mladý organismus. Také označení pro prameny a vody vznikající
v hloubkách vulkanických pohoří.
K
kaberna – očapí, hranička – část výpusti rybníka bránící úniku ryb.
kavernikolní živočichové – organismy žijící v jeskyních (jsou často slepé a bez pigmentu).
Organismy mikrokavernikolní žijí ve štěrbinách a dutinách skal nebo v prostorách mezi
kameny.
katabolismus – proces v rámci metabolismu, kdy se energeticky bohaté látky rozkládají na
jednodušší, energeticky chudší a za současného uvolnění energie, kterou organismus využívá
k vlastním energetickým pochodům.
klimatologie – (lat. clima, climatis, řec. klíma - sklon slunečních paprsků vzhledem k Zemi).
Věda sledující dlouhodobý charakteristický režim počasí (teploty, větrů, srážek, slunečního svitu,
vlhkosti apod.) v určitém období na určitém místě či na celé zeměkouli.
klimatop – hromadné označení činitelů podnebí působících na stanovišti.
klimax – konečné stadium sukcese rostlinného společenstva v příslušné biocenóze, mající
obvykle největší druhovou diverzitu, nejvíc potravních vazeb. Klimaxový ekosystém má
vysokou stabilitu, nejekonomičtější koloběh látek a jednosměrný tok energie. Rozlišuje se klimax
klimatický určený klimatem a klimax edafický, kdy půdní vlastnosti převládají nad klimatickými.
klon – organismus vzniklý nepohlavním způsobem, z jedné zygoty; z pohlavní buňky, která
pochází z mateřského jedince. Potomstvo je potom geneticky identické s mateřským jedincem.
Hovoříme o modulech, modulárních organismech (porost rostlin, korálnatci, mechovky).
komenzalismus – příživnictví, vzájemné soužití dvou jedinců, z nichž jeden, komenzál má užitek
ze soužití s hostitelem (na těle nebo v jeho okolí), využívá zbytků jeho potravy, úkrytu nebo
ochrany, aniž by ho nepříznivě ovlivňoval.
kompetice – konkurence, soutěživost, záporný vztah mezi dvěma i více organismy, které kryjí
své potřeby ze stejných zdrojů (soutěživost o světlo a živiny u rostlin, u živočichů o potravu,
prostor, úkryt). Rozeznáváme kompetici vnitrodruhovou (intraspecifickou) a mezidruhovou
(interspecifickou).
kontaminace – znečištění složek životního prostředí (vody, ovzduší, půdy) i různých materiálů
toxickými nebo infekčními látkami.
konzumenti – organismy, jimž slouží za potravu pouze organické látky vytvořené jinými
organismy (k. primární, sekundární, terciární a další).
kostra ekologické stability – soustava ekologicky bohatších částí krajiny, které společně nebo
po dalším doplnění mohou vytvářet územní systémy ekologické stability (ÚSES), pro udržení a
šíření žádoucích organismů.
konvergence – vývojová tendence vytvářet u organismů různého původu podobné tvary a
orgány ve stejném životním prostředí (např. hydrodynamické útvary u paryb, ryb, kytovců,
ploutvonožců). Více v kapitole konvergence a divergence.
krajina – soubor ekosystémů v určitém geograficky vymezeném území, včetně všech přírodních
i lidských výtvorů a člověka samotného. Evropská úmluva o krajině definuje: „Krajina je oblast,
12
tak jak je vnímána člověkem, jejíž charakter je výsledkem činnosti a vzájemného působení
přírodních a/nebo lidských faktorů“. Millenium Ecosystem Assesment:
„Je to území složené z mozaiky přírodních ekosystémů a ekosystémů ovlivněných člověkem“.
krenal – prameniště potoků, řek a jejich nejbližší okolí.
kyselé deště – dešťové srážky obsahující rozpuštěný oxid siřičitý, sírový a dusičitý. Vytváří se
slabá kyselina siřičitá, sírová a dusičná, které okyselují půdu, vodu recipientů, působí toxicky na
organismy a poškozují konstrukci staveb, památek apod.
K-strategové, (K-nosná kapacita prostředí) – často dlouhověké druhy s menším počtem
potomstva dobře vybaveným zásobními látkami (u rostlin) či zkušenostmi a výhodným chováním
(u živočichů) umožňující snadnější přežívání. Rostou a dospívají pomaleji. Investují u svých
potomků spíše do kvality než do kvantity. Osídlování nových biotopů je pozvolné, ale trvalé.
Jejich populace je stabilní, vytěsňují konkurenční druhy a trvale žijí ve vysoké denzitě (např.
sloni, velcí kopytníci).
L
lakolit – podpovrchový útvar bochníkovitého tvaru, vytvořený vyvřelými horninami, které
utuhly nehluboko pod zemským povrchem.
lentický – (lat. lens – čočka) – ekosystém stojatých vod (rybníky, jezera, tůň, močál apod.).
letální faktory – činitelé úmrtnosti. Limitující nebo smrtící faktory.
lignivorní – též xylofágní, živočichové požírající dřevo (larvy některých tesaříků, kůrovců,
termiti aj.). Živočichové žijící přímo ve dřevě se nazývají lignikolní.
lichenismus – soužití heterotrofní houby a autotrofní řasy nebo sinice v trvalé symbióze, což
dalo vznik složenému organismu - lišejníku (někdy označované jako lichenizované houby).
lichenofágní – živočichové konzumující lišejníky (sobi, housenky některých motýlů).
limnikolní – živočichové žijící v bahně nebo na jeho povrchu.
limnický – sladkovodní, jezerní, mající vztah ke sladké vodě.
limnologie – nauka o životním prostředí a organismech ve sladkých vodách.
Lincolnův index – vzorec pro výpočet početnosti generace při opakovaném odchytu živočichů,
které je možno opatřovat značkami. Označené vypouštíme na stanoviště a po krátké době znovu
odchytíme. Početnost populace N = (M . n) : R, přičemž M je počet jedinců původně
označených, n je počet jedinců znovu ulovených, R je počet označených jedinců mezi znovu
ulovenými.
litotelma – dočasná, obvykle periodická vodní tůňka ve skalních rozsedlinách,
v prohloubeninách balvanů a skal. Často obsahuje specifickou faunu.
lokalita – naleziště, výskytiště, místo výskytu na zemském povrchu, určené zeměpisnou šířkou,
délkou a nadmořskou výškou, kde byla nalezena nějaká přírodnina, lidské sídlo a jiný objekt.
lotický – biotop a jeho prostředí v proudící sladké vodě (pramen, potok, řeka).
M
MAB – Man end Biosphere, program přijatý UNESCO v roce 1971. Studuje strukturu a
fungování biosféry a sleduje její změny vyvolané člověkem.
macchie – degradovaný les ve Středomoří, kde v porostu převládá keřové patro.
makroelementy, makronutrienty – (řec. makros - velký, předpona makro - cizích slov označue
větší objekty, větší působení činitelů, silnější jevy apod.). Zde označení pro makrobiogenní prvky
nezbytné pro stavbu a správnou funkci organismů – C,O, N, H, P,S, Ca, K, Mg. V nepatrném
množství ale pro prospívání organismů jsou nebytné tzv. mikronutrienty (řec. mikros – malý),
mikrobiogenní prvky (např. B, Cu).
makrofág – fagocytující buňka, nebo živočich požírající jiné organismy.
13
makroklima – označení pro regionální klima, podnebí velikého měřítka s horizontálním
rozměrem alespoň stovek kilometrů (klimatické pásy na pevninách a mořích). Klima vymezuje
biomy.
malakocenóza – společenstvo měkkýšů v biocenóze.
mangrove – rostlinná formace dřevin na pobřeží tropických moří a brakických vod, např.
porosty mangrovníků.
marinní – mořský
matoral – druhotné pařezové lesy po vykácení tvrdolistých lesů ve Středozemí.
meandr, meandrování – zakřivení vodního toku v rovinatém terénu.
merkurismus – onemocnění lidí způsobené deriváty rtuti v požívaném rybím mase. Také
označované jako minamata podle stejnojmenného zálivu v Japonsku, kde toto onemocnění
propuklo po konzumaci ryb s vysokým obsahem rtuti pocházející z průmyslových odpadů.
metalimnion, termoklina – skočná vrstva ve stojatých nádržích v létě.
meteorologie – (řec. meteóros - vznášející se ve výši). Komplexní vědní obor, jenž kromě jiné
na základě předpovědních metod popisuje budoucí stav atmosféry. V širším slova smyslu
zahrnuje i klimatologii.
mesos – řec. střední
měl (také mull) – humózní vrstva ve svrchním A- horizontu. Strukturu opadu lze již rozeznat jen
mikroskopicky.
moder – forma humusu, která prošla trávicím traktem živočichů a je smíchána s anorganickými
částicemi. Tvoří se v listnatých lesích a má neutrální až mírně kyselou reakci.
modulární organismy – téměř vždy větvené typy organismů, jejichž jednotlivé části, moduly,
jsou schopny po oddělení samostatné existence.
mokřad – většinou nízko položené oblasti periodicky nebo trvale zamokřené sladkou nebo
slanou vodou. Mají o třetinu vyšší primární produkci než tropický deštný prales.
mul – jemný (sladký) humus. Vzniká intenzívní činností půdních živočichů, kteří se živí
plísněmi, jejichž rozvoj omezují (úrodné lesní, zahradní a polní půdy).
mutace – změna genetické informace, která vede ke genetické proměnlivosti.
mutagen – chemický nebo fyzikální činitel, působící mutace.
mutualismus – trvalé a nezbytné soužití obvykle dvou druhů organismů, kteří mají ze soužití
prospěch a jsou na sobě závislí (podobně symbióza).
mydát – rozmělněný humus ve svrchním horizontu, promíchaný s minerálními částicemi.
mykorrhiza – nezbytné symbiotické soužití hub s kořeny vyšších rostlin.
N
nanismus – zakrnělý vzrůst organismu, trpasličí forma. U rostlin způsobený nedostatkem živin,
nebo zkrácenou vegetační dobou (horské rostliny). U živočichů a člověka např. hormonální
poruchou.
natalita – množivost, u člověka porodnost. Počet nově vzniklých nebo narozených jedinců
v populaci za jednotku času.
nekton – soubor statnějších vodních živočichů, kteří ve vodě plavou vlastním aktivním pohybem
(vodní hmyz, korýši, ryby).
neofyty – rostliny nepůvodní, zavlečené k nám až v novověku, tj. od konce 15. století
neopedon – (předpona cizích slov neo - znamená cizí). Půdy vzniklé nově buď přirozeným
způsobem (náplavy, návěje, sesuvy půdy, erupce) nebo uměle (navážky, výsypky, skládky, haldy
apod.).
neuston – drobné vodní organismy zdržující se na povrchové vodní blance nebo pod ní (do
hloubky asi 5 cm (perloočky, různý vodní hmyz, jeho larvy a kukly).
nidifugní – mláďata ptáků, která po narození ihned opouštějí hnízdo a nejsou krmena (např.
kachny).
14
nidikolní – mláďata ptáků, případně i jiných živočichů, která po narození zůstávají ve hnízdě,
kde jsou odchovávána. Také označení pro živočichy žijící dočasně nebo trvale ve hnízdech ptáků
či doupatech savců.
nika – (francouzsky niché - výklenek) – funkční postavení populace v ekosystému určované
zejména jejími vztahy k jiným organismům a abiotickým podmínkám prostředí (viz dále
v kapitole Organismus a prostředí).
nitrifikace – biochemický proces, při němž je amoniak oxidován nitrifikačními bakteriemi na
dusitany. Proces nitrifikace má počáteční fázi – nitritaci, kdy nitritační bakterie (např. rod
Nitrosomonas) oxidují NH4 uvolněný rozkladnými procesy z organické hmoty na dusitany, nitrity
– NO2, a dále v procesu nitratace na rozpustné dusičnany nitráty – NO3 v procesu nitratace (např.
bakterie rodu Nitrobacter) – konečný proces nitrifikace.
nitrofyty – nitrofilní rostliny, náročné na dostatek dusíku v půdě (kopřiva, laskavec, lebeda,
merlík). Jsou bioindikátory obsahu dusíku v půdě.
niva – ploché území v úvalech a údolích podél vodních toků, které vzniklo zpětnou vazbou mezi
krajinou a vodním tokem s jeho záplavovou (inundační) vodou.
noosféra – „sféra rozumu“ – část biosféry ve vztahu k rozumné, cílevědomé činnosti člověka
směřující k zachování a udržování biosféry vhodné k existenci člověka.
O
obnovovací koeficient – doba, během níž se celá generace, tj. všichni jedinci, obnoví.
odpadní vody – veškerá voda, která projde jakýmkoliv výrobním procesem a je vypouštěna do
povrchových nebo podzemních vod (do recipientů).
odpor prostředí – všechny vlivy prostředí, které působí na populaci negativně (brzdí její růst,
snižují životnosti jedinců, zmenšují potravní zdroje, omezují velikost životního prostoru,
zhoubně působí hromaděním vlastních odpadů apod.). Intenzita odporu prostředí se zvyšuje
růstem početnosti v závislosti na hustotě populace.
oligosaprobní – vody velmi čisté bez antropogenního znečištění (ještě dolní úsek pstruhového a
horní úsek lipanového rybího pásma).
oligotrofy – rostliny nenáročné na minerální výživu.
ombrofyty – rostliny dešťomilné, vyžadující dostatek vody ve formě vertikálních srážek.
omnivora – všežravci. Živočichové konzumující všechny druhy potravy - rostlinné, živočišné,
živé i odumřelé (škvor, šváb, prase a z ekologického hlediska i člověk).
opadanka – odumřelé části rostlin spadlé na zem, např. uschlé listy, jehličí, větvičky. Dřívější
označení hrabanka, podestýlka, stýlka. Odumřelé, ale stojící části bylinného patra se nazývají
stařina.
oportunisté – jedinci se schopností využívat příležitosti a okamžitě se přizpůsobit, např. náhlé
potravní nabídce i nezvyklé potravě a jsou schopny reagovat rychlým nárůstem početnosti.
optimum – ekologicky nejpříznivější rozsah působnosti činitele prostředí na určitý druh
organismu. Pro každý druh je specifický.
organosoly – rašelinné půdy (65 % organických látek a nejméně 50 cm mocný organický
horizont).
organozem – novější označení pro rašelinnou půdu.
ornitocenóza – soubor ptačích populací na studovaném místě, součást biocenózy.
ornitofágové – označení pro živočichy, kteří se živí ptáky.
ornitofilie – opylování květů drobnými ptáky teplých pásmech (kolibříci ve Střední a Jižní
Americe, medosavky v Asii a Austrálii, strdimilové v tropické Africe).
ornitochorie – rozšiřování semen a jiných diaspor ptáky na těle (např. na nohách a plovacích
blánách kachen); často také trusem (drozdovití).
orobiom – horský biom, společenstva vyskytující se v horských a vysokohorských oblastech až
do niválního (sněžného) stupně.
15
oscilace – obecně jakékoliv kmitavé kolísání. V ekologii kolísání populační hustoty (početnosti)
druhu na stanovišti v průběhu jedné generace nebo maximálně jednoho roku (srovnej fluktuace).
oslunění – viz insolance.
osmóza – pohyb vody polopropustnou (semipermeabilní) membránou.
ostrovní ekologie – studium ostrovních biocenóz, jejich druhového bohatství a ekologických
charakteristik s ohledem na velikost ostrova a jeho vzdálenost od pevniny nebo jiných ostrovů.
Poznatky ostrovní ekologie se využívají při zřizování národních parků, přírodních rezervací,
jiných ostrovů zachovalé přírody, okrasných parků, zelených ploch ve velkoměstech.
oteplování globální – soubor jevů vyvolaných globálními klimatickými změnami v důsledku
lidské činnosti. Kromě celkového oteplení a změn v rozložení a v množství srážek se očekává
zvýšená frekvence extrémních stavů (povodně, tajfuny apod.).
ozón – molekula složená ze tří atomů kyslíku – O3 (byl objeven C.F. Schönbienem v r. 1839). Je
to bezbarvý plyn s charakteristickým ostrým zápachem (řecky ozein - páchnouti, čichati).
Nejvíce je tohoto plynu ve stratosféře (ozonosféře), kde přirozeně vzniká fotochemickým
ozařováním molekuly kyslíku (O2) ultrafialovým zářením (UV), také účinkem elektrických
výbojů a radioaktivního záření. Je také v nepatrných koncentracích přítomen v přízemní vrstvě u
zemského povrchu (přízemní ozón). Zde může vyvolat záněty spojivek a dráždění dýchacích
cest. Maximální povolená koncentrace při dlouhodobém působení je 0,1 ppm. Jako velmi
reaktivní oxidační činidlo reaguje se všemi organickými látkami, proto má desinfekční účinky.
ozonosféra – vrstva ozónu ve výškách 10 – 50 km. Nejvyšší koncentrace ozónu jsou ve výšce
kolem 23 km.
ozónová díra – nepřesné označení pro ztenčení ozónové vrstvy v důsledku zřeďování ozónu
v určitých místech ozónosféry působením člověka.
P
pachové látky – těkavé látky rozptylované do vzduchu nebo ulpívající na substrátech, sloužící k
čichové (olfaktorické) orientaci a komunikaci suchozemských živočichů. Ti je vnímají
v naprosto mizivých koncentracích (až 10 -7 g v m3 vzduchu).
paludikolní – organismy žijící na bažinatých stanovištích.
palynologie – věda studující morfologii a šíření pylu a spor rostlin, konzervovaných ve vrstvách
rašeliny. Rozbory vrstev rašeliny s obsahem pylu slouží k rekonstrukci vegetace.
PAH – (Polycyclic aromatic hydrocarbons) – polycyklické aromatické uhlovodíky, jejichž
základní struktura je tvořena několika kondenzovanými benzenovými cykly. Představují skupinu
environmentálních polutantů, z nichž řada má karcinogenní účinky.
PAN – peroxyacetylnitrát – sekundární znečištěnina vznikající v ovzduší z prekurzorů oxidu
dusíku a uhlovodíků (nejčastěji z acetylaldehydu, především při spalování ropných produktů
v motorech automobilů) za současného působení slunečního záření (fotochemický smog).
pandemie – epidemické onemocnění postihující větší oblasti nebo celé kontinenty. Rozlišuje se
pandemie postihující lidskou populaci (epidemie), rostliny (epifytocie), živočichy (epizoocie).
pantofágové, omnivorové – všežravci. Živočichové konzumující nejrůznější druhy potravy
rostlinné i živočišné, čerstvé i odumřelé.
parazit – cizopasník. Živočichové (zooparaziti) nebo rostliny (fytoparaziti), žijící v těle
(endoparaziti) na povrchu těla (ektopaziti) jiných druhů organismů, z nichž čerpají látky potřebné
k životu.
parazitocenóza – společenstvo všech druhů organismů cizopasících u jednoho hostitele.
parazitoid – živočišný parazit, který nakonec způsobí smrt hostitele. Např. larva vosičky kutilky.
parekie – vztah mezi dvěma živočišnými druhy, kdy jeden vyhledává sousedství druhého,
z čehož má prospěch a druhému jeho přítomnost neškodí (trpěné sousedství).
partenogeneze – vývoj z neoplozených vajíček, kdy se líhnou buď jen samice (thelytokie), nebo
jen samci (arrhenotokei), nebo jedinci obou pohlaví (amfitokie).
16
parthenokarpie – u rostlin vývin semen bez opylení květu. Využívá se např. k vyšlechtění plodů
bez jader.
patrovitost fytocenózy – vertikální stratifikace (rozvrstvení) fytocenózy od povrchu půdy na
jednotlivá patra: E0 – patro mechové a lišejníkové (do výše 5 cm), E1 – patro bylinné (rostliny
s výškou 0,05 – 1m), E2 – patro keřové (křovinné rostliny s výškou 1 -3m), E3 – patro stromové
(s výškou nad 3m). Dále jsou rozlišována patra kořenová (svrchní, střední a spodní). Každé patro
má svoje specifické společenstvo organismů, kteří vytvářejí tzv. biostratum.
pauperizace – ochuzování flóry nebo fauny mizením ohrožených druhů.
pedobionti – také edafobionti. Organismy žijící v půdě.
pelagiál – životní prostor v oblasti volné vody v oceánech i v jezerech, přehradách apod.
pelity – přeměněné sedimentární horniny, které jsou tvořeny jílovitými částicemi.
penetrace vody – pronikání vody z okolního prostředí pokožkou do těla vodních živočichů.
pereny – trvalky, vytrvalé rostliny. Opakem jsou rostliny jednoleté nebo dvouleté.
perkolace – prosakování dešťové vody půdou.
permafrost – trvale zmrzlá půda.
perturbace – narušování, porucha.
perzistence – stálost, zachování v nezměněném stavu (např. dlouhodobé setrvání DDT
v životním prostředí jako tzv. perzistentní polutanty).
pesticidy – také biocidy. Jedovaté látky dodávané člověkem do životního prostředí na
potlačování nebo vyhubení nežádoucích organismů, ohrožující výsledky hospodářské činnosti,
zejména zdraví rostlin, živočichů i člověka. Podle zaměření rozlišujeme např. akaricidy,
herbicidy, fungicidy, insekticidy aj.
petrikolní – organismy trvale žijící na skalách, balvanech a v podobném prostředí.
pleuston – soubor organismů žijících na hladině, na povrchové blance vody.
podmok – metoda závlahy uskutečňována potrubím nebo kanály.
poikilotermní – studenokrevní (exotermní) živočichové. Jejich tělesná teplota se mění
v závislosti na teplotě vnějšího prostředí (všichni bezobratlí, ryby, obojživelníci, plazi).
V podstatě jsou poikilotermní i rostliny.
polder – část mořského pobřeží, které je vysušené a chráněné hrázemi proti zaplavení nebo
ohraničený prostor – suchý polder, který je za sucha zemědělsky využíván a v době povodní
slouží k zachycení části povodňové vlny.
pollivorní – pyložraví živočichové.
polutant – látka, která znečišťuje životní prostředí.
polyandrie – mnohomužství, pohlavní kontakty samice s více samci.
polyestrický – živočich, většinou savec, který má během roku více říjí (estrů). Rodí mláďata
vícekrát během roku (hlodavci). Monoestričtí jednou, diestričtí dvakrát do roka.
polyfág – také pantofágové, živočichové schopní širokého výběru potravy buďto rostlinné, nebo
živočišné (opakem je monofág, oligofág).
polygynie – mnohoženství, pohlavní kontakty samce s více samicemi.
polysaprobní – typ vodního prostředí se silným stupněm rozkladu organické hmoty a malým
množstvím nebo nepřítomností kyslíku.
potamal – sladkovodní ekosystém dolního části toku, pásmo parmové, cejnové, včetně
sladkovodní (brakické) části zóny při ústí řeky do moře.
ppm – pars per milion, miliontina ze 100 %, 1 ppm = 1 mg . l-1.
prevernální – ve fenologii označení pro předjaří.
produkce – P, množství biomasy vytvořené živým systémem (jedincem, populací, biocenózou,
ekosystémem, biosférou) na jednotce plochy nebo v objemu vody za jednotku času (den, rok).
Vyjadřuje se v jednotkách hmotnosti čerstvé biomasy, sušiny, uhlíku nebo v energetických
jednotkách (joule, dříve v kaloriích).
17
produktivita – schopnost organismů vytvářet organickou hmotu (biomasu) pro stavbu těl a
udržování životních dějů.
produkční ekologie – studuje tvorbu a produkci organické hmoty. Objasňuje, kolik živý systém
nezužitkuje (NU) z potravní nabídky, kolik konzumuje (C), kolik z tohoto množství asimiluje do
hmoty vlastního těla (A) a kolik odpadá trusem (F - faeces) a močí (U – urin).
profundál – životní prostor a podmínky nejhlubší části dna ve sladkovodních nádržích, kde
převládají rozkladné procesy v bahně.
propagule – u rostlin též diaspora. Jakákoli část organismu, produkovaná pohlavně nebo
nepohlavně, která je schopna dát vznik novému jedinci. Další význam pojmu propagule je
v označení minimálního počtu jedinců, kteří jsou schopni kolonizovat nové nebo izolované
místo.
protandrie – dřívější pohlavní dospívání samců, kteří také zaujímají místa vhodná
k rozmnožování a zaujatá teritoria aktivně brání.
protogynie – dřívější pohlavní dospívání samic. Je vzácnější.
protokooperace – nejvolnější sdružování jedinců dvou nebo více druhů živočichů, prospěšné
pro všechny zúčastněné. Jedná se o těsnější vztah (společná hnízdiště, zimoviště, zimní hejna
apod.).
psamal – písečné dno vodních toků.
psamity – drobnozrnné úlomkovité usazené horniny.
psefity – hrubozrnné úlomkovité usazené horniny.
psychrofilní – studenomilný.
pyranometr – přístroj na měření globálního záření Slunce.
R
recipient – vodní tok, kanál, nádrž, jezero, moře.
reducenti – heterotrofní konzumenti rozkládající komplexní složky odumřelé organické hmoty,
část produktů vstřebávají jako zdroj látek a energie, zbytky zůstávají jako potrava pro následné
rozkladače. Jedná se o organismy, které svou činností, způsobují rozkladné procesy, ve kterých
převládá spíše oxidace nad redukcí látek (proto je vhodnější název dekompozitoři).
refugium – útočiště, území, kam se druhy stěhují, nebo kde přečkávají působení nepříznivých
podmínek v okolním prostoru.
reintrodukce – opětovné umělé zavedení druhu do míst, kde před tím vymizel, nebo byl
vyhuben.
rekuperace – potravní využívání humusu různými nekrofágy a detritofágy, kteří vtělují různé
látky do své biomasy a znovu je tak vracejí do potravních řetězců.
resilience – pružnost ekosystému.
revitalizace – zpětné obnovení, oživení děje nebo procesu.
resinosis – výron pryskyřice.
respirace – dýchání; nezbytný životní proces, při němž organismus přijímá kyslík k oxidaci látek
ve svém těle a naopak vydává oxid uhličitý do okolí. Opakem dýchání je fotosyntéza u zelených
rostlin.
reverzibilní – vratný proces, jakákoliv změna děje, která může probíhat i opačným směrem.
rheo – ve složených slovech týkající se proudění vody.
rhitral – vodní prostředí u prameniště toku a v jeho odtoku.
ripikolní – organismy žijící ve vodních březích i na nich.
rivikolní – organismy žijící v tekoucích vodách, zejména v řekách.
reziduum – v ekologii zbytek škodlivých látek v organismech a životním prostředí.
rozvodí – část krajiny, jejíž geomorfologie vytváří rozhraní mezi povodími.
r-stratégové (r-rychlost růstu populace) – druhy organismů, u nichž přírodní výběr zvýhodňuje
jedince obvykle menšího těla, rychle se rozmnožující, kteří jsou však krátkověcí. Často se
18
přemnožují, rychle pronikají do nových míst, ale také katastrofálně rychle vymírají (především
drobní hlodavci - hraboši, lumíci, myšice).
R-stratégové – ruderální (R) stratégové – rostliny rostoucí v prostředí často silně
narušovaném. Naproti tomu nejsou adaptováni na stres. Mnoho energie vkládají do
reprodukčních orgánů, většinou jsou jednoleté a produkují mnoho drobných semen s dobrou
klíčivostí. Mají exponenciální růst početnosti (merlík, lebeda, hořčice rolní, mák).
S
S-stratégové (stres snášející stratégové) – jsou citliví na disturbance - narušování. Je pro ně
charakteristický malý energetický vklad do reprodukčních orgánů, pomalý růst, vývoj i tvorba
biomasy a dlouhý věk. Žijí na vyčerpaných půdách, rašeliništích, slaniscích a vřesovištích.
saprobie, saprobita – stupeň znečištění vody rozkládajícími se organickými látkami.
saprobionti – organismy žijící ve vodách různě znečištěných organickými látkami. Podle stupně
znečištění vody rozlišujeme v ní žijící oligosaprobní, mezosaprobní a polysaprobní organismy.
saprofágové – (lat. sapros - hnijící, tlející) – živočichové konzumující částečně rozloženou až
odumřelou organickou hmotu rostlinného (fytosaprofágové) nebo živočišného (zoosaprofágové)
původu.
saprofyty – heterotrofní organismy (rostliny) čerpající anorganické látky z rozložené nebo
odumřelé organické hmoty rostlin a živočichů. Saprofyty obligátní nejsou schopny fotosyntetické
asimilace a tzv. saprotrofie je u nich nezbytná. Saprofyty fakultativní, hemisaprofyty,
fotosyntetické asimilace schopné jsou.
sarkofágové – živočichové živící se masem jiných odumřelých živočichů.
saturace – nasycení nebo uspokojení životních potřeb.
saxikolní – organismy žijící v kamenité suti (šupinušky, chvostoskoci, pavouci, ale i ptáci a
hlodavci).
sedentární – (lat. sedeo, sessum - sedět, prodlévat) – živočichové usedlí, s menší pohybovou
aktivitou.
semivoltinní – živočichové, u nichž jedna generace žije déle než jeden rok.
serotinální aspekt – vzhled biocenózy na konci léta
skleníkový efekt – krátkovlnné záření po odrazu od povrchu změní vlnovou délku na
dlouhovlnné tepelné záření, které neprochází sklem, nebo atmosférou. Dochází tak k oteplování.
strukturální klima – meteorologické jevy v nejmenších uniformních prostředích (dutina stromu,
pařezu apod.)
stupnice Braun-Blanquetova – mezinárodně nejčastěji užívaná odhadovací sedmičlenná
stupnice pro odhad velikosti populace rostlinného druhu ve fytocenologických snímcích.
stupňovitost vegetace – výškové rozvrstvení vegetace v závislosti na průměrné roční teplotě a
nadmořské výšce.
stygobiont – organismus žijící v podzemních vodách.
subrecedentní – živočišný druh zastoupený v zoocenóze méně než 1% jedinců.
sukcese – zákonitý proces nahrazování jedné biocenózy druhou až do konečného stadia klimaxu.
sukulenty – rostliny velmi odolné vůči suchu. K tomu jsou adaptovány tvarově i fyziologicky.
suma efektivních teplot – součet účinných (efektivních) teplot ve stupních Celsia potřebných
pro vývoj poikilotermních živočichů: SET = (T - K) . d.
T = teplota v terénu nebo laboratoři
K = teplota, při níž vývoj ještě neprobíhá (nulový bod vývoje)
d = počet dnů nezbytných pro vývoj celého živočicha
symbióza – lépe mutualismus. V širším smyslu vazba, vztah nebo soužití dvou i více druhů
organismů ať prospěšné či neprospěšné (antibióza). V užším smyslu soužití prospěšné často
nezbytné pro zúčastněné druhy.
19
symfilie – druh symbiózy, kdy jeden druh živočicha je hostitelem a poskytuje jinému druhu
živočicha potravu, úkryt a ochranu. Od svého partnera dostává sladké nebo narkotické sekrety.
sympatrie – překrývání oblastí výskytu dvou druhů. Jejich výskyt na témže zeměpisném území.
Opakem je alopatie.
synantropie – výskyt druhů nebo společenstev rostlin a živočichů v těsné blízkosti člověka a
jeho sídel.
synantropizace – proces přizpůsobování organismů životu v blízkosti člověka.
synechtrie – predátoři v živočišných societách, kde se živí larvami a kuklami hostitele (v úlech,
mraveništích a termitištích).
synekie, inkvilinismus – nastěhování druhu do příbytku jiných druhů, aniž by mu škodil.
šelf kontinentální – mořské mělčiny klesající od pobřeží kontinentů do hloubky 200 m, místy až
400 m.
šlenky – sníženiny na rašeliništích.
T
tajga – boreální jehličnatý les (smrk, borovice, jedle, modřín) s příměsí malolistých dřevin (vrba,
bříza, topol, olše). Teplota nad 10° C je pouze 1 – 4 měsíce. Na většině plochy je trvale zmrzlá
půda (permafrost).
tanatóza – ochranný postoj, kdy živočich předstírá smrt.
taxe – pozitivní nebo negativní pohyb živočicha usměrněný určitým podnětem (světlem,
gravitací, chemicky).
temporální – dočasný.
terikolní – žijící v půdě.
termoklina – teplotní skočná vrstva vody v nádržích v létě.
terofyty – jednoleté byliny přezimující v semenech, nebo ozimé rostliny přezimující listovou
růžicí.
tigmotaxe – potřeba živočicha cítit tlak na hřbetní stranu.
tlak barometrický – v našich podmínkách je 1013 hPa = 1013 milibarů = 1013 mm Hg na 1cm2.
tlení – rozklad odumřelých organických látek bakteriemi a houbami, při němž nevzniká zápach.
topos – místo, vztahující se k místu výskytu, stanovišti.
topoklima – klima ovlivněné výraznými reliéfovými prvky.
totalizátor – objemový srážkoměr s kapacitou alespoň 6 měsíců.
transsaprobita – nejvyšší stupeň znečištění vod oleji, ropou, teplotou, jedy apod.
tranzitorní – formy půdních živočichů, u nichž se v půdě vyskytují jen inaktivní stadia (vajíčka,
kukly).
tremor – předsmrtný třes u obratlovců.
tropismus – orientovaný pohyb nebo růst částí rostlin ve směru nebo proti směru působení
vnějšího činitele.
tundra – biom arktické oblasti od ledových pustin po severní hranici lesa, kde nejteplejší měsíc
má teplotní průměr nižší než 10° C. Vegetační doba trvá 2 – 3 měsíce.
turbidita – zákal vody způsobený rozptýlenými částicemi.
turgescence – nasycení rostlinných buněk vodou.
tyrfobiont – živočich žijící trvale na rašeliništi. Nikde jinde není schopen přežít.
U
ubikvist – organismus se širokou ekologickou valencí.
ubichinon – skupina v tucích rozpustných derivátů benzochinonu (koenzym Q). Působí jako
redoxní systém v mitochondriálním dýchacím řetězci (oxidativní fosforylace).
úhor – po několik let záměrně neobhospodařované, opuštěné pole.
20
ukládači – rostliny skal a sutí, které svou květní stopku při zrání semen negativně heliotropně
protahují a následně tisknou ke skále. Zralá a kulatá semena se pak kutálejí po skále a zapadají
do štěrbin. Patří tak mezi autochorní rostliny, které svým vlastním přizpůsobením zabezpečují
rozšiřování semen.
uklízeči – dekompozitoři.
unitární organismy – vyvíjejí se z jedné zygoty a jejich vývin a tvar je předem určen. Opakem
jsou organismy modulární.
únosná kapacita prostředí – označení K – množství jedinců sledované populace, jež je nějaké
stanoviště schopno uživit.
úrovně ekologické – živé systémy, stupňovitě seskládané od nejjednoduššího k nejsložitějším jedinec, populace, biocenóza, ekosystém, krajina, biosféra. Mají autoregulační mechanismy,
které udržují a vyvažují tok energie, látek a informací.
ÚSES – Územní systém ekologické stability je v ČR vytvořená síť ekologicky významných
segmentů krajiny, které jsou centry vyšší ekologické diverzity. Jsou spojena biokoridory a je
snaha je nejen vytvářet ale i vhodnými úpravami doplňovat a rozšiřovat podle funkčních a
prostorových kriterií. ÚSES je obdobou vytvářené sítě EEKONET – Evropská ekologická síť.
ústojčivost půd – pufrovitost (německy der puffer - nárazník) – schopnost půd odolávat změnám
pH přísunem kyselin nebo zásad (také tlumivost půd). Je zajišťována obsahem koloidního jílu,
vápníku, hořčíku v sorpčním komplexu.
V
vagilita – toulavost, přebíhání. Vrozená schopnost živočichů k přemísťování. Závisí na množství
potravy, vody, stáří, pohlaví, pohlavní aktivitě apod.
valence ekologická – vlastnost určitého ekologického faktoru (teplota, tlak, pH, vlhkost apod.),
který působí na organismus v rozmezí minimálních a maximálních hodnot. Každý organismus
specificky a individuálně snáší rozpětí, tedy jeho šířku a intenzitu faktoru a buď toleruje jeho
působení, nebo dochází ke stresu, případně k úhynu.
vegetace – rostlinstvo, fytocenózy rostoucí na daném území. Rozlišujeme vegetaci azonální –
jedná se o přirozené fytocenologické jednotky podmíněné specifickými půdními podmínkami
(nejsou vázány na určitou klimatickou vegetační zónu. Vegetace extrazonální – stanovištní
anomálie lokality podmíní, že se vegetační jednotky vyskytnou v jižních expozicích i
v chladnějších zónách. Vegetace zonální – přirozené fytocenologické jednotky, odpovídající
současným klimatickým podmínkám většího území. Při nepřerušeném vývoji je vegetace zonální
současně vegetací klimaxovou.
vegetační období – ve střední Evropě tzv. malé vegetační období, které je vymezeno průměrně
denními teplotami nad 5° C a velké vegetační období s průměrnými denními teplotami nad 10°C.
vegetační zákal – viz eutrofizace.
vesperální – jev vázaný na večerní období.
vicini – zatoulanci.
viskozita vody – vnitřní tření vody. Odpor tekutiny vůči tělesu, které se v nich pohybuje.
vitalita – životaschopnost – schopnost organismu vzdorovat chorobám, udržovat a rozmnožovat
se v měnících se podmínkách životního prostředí.
vitaminy – důležité složky koenzymů, které rostliny samy syntetizují, ale živočichové je musí
většinou získávat potravou.
viviparie – živorodost – rození živých mláďat. Plod se vyvíjí v těle matky až do schopnosti
samostatného života. Opakem je oviparie, kdy se zárodek vyvíjí ve vajíčku mimo těla matky.
vlajkové stromy – stromy s jednostranně vyvinutými korunami, vznikající poškozováním větví a
pupenů na návětrné straně, obrušované silnými větry, sněhem, zmrzlými krupkami, případně
pískem (v horách, na pobřeží a podobných exponovaných místech).
vlhkost, humidita – obsah vodní páry ve vzduchu, nebo množství vody v půdě.
21
vlhkost půdy okamžitá – množství vody obsažené v půdě v určitém okamžiku, např. v době
odběru vzorku.
vlhkost půdy relativní – poměr skutečného obsahu vody v půdě k plné, maximální kapilární
vodní kapacitě.
vlhkost stanovištní – souhrnný výraz pro všechny druhy vlhkosti na stanovišti za dané situace.
vlhkost vzdušná absolutní – skutečné množství vodní páry v ovzduší vyjádřené v g . m-3.
vlhkost vzdušná relativní – poměr skutečného obsahu vodní páry ve vzduchu k množství
maximálně možnému za dané teploty.
vnitrodruhové vztahy – veškeré kontakty, vztahy a vazby mezi jedinci téhož druhu.
voltinismus (italsky volta – čas) – počet generací určitého druhu živočicha v průběhu jednoho
roku.
vrchoviště – obvykle horská, vypouklá rašeliniště zastoupená báchorovitými společenstvy,
borovicemi, mechorosty s dominantním rašeliníkem na kyselém, oligotrofním substrátu.
vřesoviště – rostlinná formace keříků, trav a bylin na minerálně chudých půdách (vřesy,
borůvky, kručinky, mechy, lišejníky apod. U nás se vyskytují druhotná vřesoviště na chudých
písčitých půdách.
výměšky kořenové, exudáty – organické látky stále vylučované kořeny rostlin, kde tvoří tzv.
mucingel (živný substrát pro půdní bakterie a hyfy hub - mykorrhiza).
vyrovnanost druhů v biocenóze – druhová vyrovnanost, rovnoměrné množství jedinců u druhů
tvořících biocenózu (ekvilibita).
WWF (Word Wildlife Fund) – Světový fond pro ochranu přírody.
X
xen, xenní – cizí, např. xenobióza – soužití dvou druhů mravenců, kdy jeden druh je hostem
v mraveništi druhého.
xeri, xero – ve složeninách ve vztahu k suchu.
xerikolní – žijící na suchých místech.
xylobiont – organismus žijící ve dřevě. Organismy xylofágní nebo lignivorní se přímo živí
dřevem.
Z
zákal, litometeorit – aerosol s malými tuhými částicemi (zákal solný, písečný, prachový,
průmyslový).
zákon frekvence Raunkiaerův – vyjadřuje homogenitu společenstva. Čím více druhů je ve IV.
a V. frekvenční třídě ( z pěti tříd po 20 %), tím je porost nebo společenstvo stejnorodější.
(Počet druhů v I. třídě je největší, ve II. a III. třídě je postupně menší, ve IV. třídě je stejný nebo
o něco vyšší než ve III., v V. třídě je vyšší než ve IV. třídě).
zákon konstantního konečného výnosu – při zvyšující se hustotě rostlinné populace vzrůstá
celková hmotnost biomasy na jednotku plochy jen do určité početnosti jedinců. Při dalším
zvyšování jejich počtu dochází vnitrodruhové konkurenci a zmenšování průměrné biomasy
jedince.
zákon minima, (J. von Liebig, 1848) – funkce, růst nebo vývoj organismu jsou omezeny tím
faktorem, který je na stanovišti v minimu, tj. působí v souboru všech faktorů nejmenší intenzitou.
Platí pro všechny živé systémy.
zákon reciproční biomasy – při zvyšujícím se počtu rostlin v porostu se snižuje průměrná
hmotnost jedince.
zákon relativní stálosti stanoviště, (H. Walter) – makroklimatické podmínky stanoviště mohou
být nahrazovány mikroklimatickými, takže na stanovišti se může vytvořit relativně stálá
22
kombinace podmínek, umožňující existenci druhu rostliny nebo živočicha, který patří do jiné
zóny.
zákon substituce faktorů, (H. Lundegerdh) – růst rostlin není závislý pouze faktoru v minimu,
ale také na spolupůsobení ostatních faktorů, které mohou negativní vliv minima do určité míry
upravovat a nahrazovat, substituovat.
zákon tolerance, (V. C. Shelford) – existence organismu je určena rozsahem jeho tolerance
neboli ekologickou amplitudou (mezi minimální a maximální hodnotou působícího ekologického
faktoru).
zákon třípolovinové mocniny samozřeďování – průměrná hmotnost biomasy je přímo úměrná
záporné třípolovinové mocnině hustoty porostu. To znamená, stoupne-li hustota 2x, klesne
průměrná hmotnost biomasy 3x.
zazemňování – proces přetváření otevřené vody v pevninu postupným zanášením od břehů
anorganickými sedimenty a množstvím organické hmoty zejména rostlinné, která se nestačí
rozložit.
zoocenóza – živočišná složka biocenózy.
zooedafon – soubor všech živočichů žijících trvale nebo dočasně v půdě.
zoofágové – živočichové konzumující jiné živočichy.
zoogamie – opylování rostlin živočichy.
zoochorie – přenášení rostlinných rozmnožovacích částic, také přenos drobných živočichů
jinými živočichy. Epizoochorie - přenos na povrchu těla, endozoochorie - přenos v trávicím
traktu, ornitochorie - přenos ptáky, myrmekochorie - přenos mravenci.
zoomorfóza – abnormální útvar na rostlinách způsobený okusem živočichů, sešlapáváním, nebo
působením jejich výměšků (hálky, podkopěnky, miny).
zoonózy – infekční choroby přenášené parazity z divokých nebo domácích zvířat na člověka a
naopak, též antropozoocenózy.
zooplankton – živočišná složka planktonních mikroskopických organismů.
zvrat vegetačních stupňů – následkem inverze teploty (při zemi chladno, nahoře tepleji – např.
v mrazovém údolí), roste dole chladnomilná vegetace a nad ní naopak teplomilnější.
V hlubokých údolích nebo v nižších polohách tak mohou růst přirozeně smrky a nad nimi
teplomilnější bučina.
žďáření – způsob získávání zemědělské půdy vypalováním lesních porostů (u nás ve 12. a 13.
století, v tropech je užíván dosud).
životní prostředí – ta část světa, s níž je člověk ve vzájemném působení, kterou používá,
ovlivňuje a které se sám přizpůsobuje. Jedná se o soubor všech vnějších podmínek, životných i
neživotných, které obklopují jedince, populaci nebo jiný živý systém a poskytují mu všechny
podmínky k životu.
23
1. Organismus a prostředí
1.1. Charakteristika živých systémů
Pod pojmem systém chápeme soubor prvků, které vytvářejí určitý celek.
Živý systém je celek, který projevuje znaky života – má schopnost rozmnožovat se, roste a vyvíjí
se, projevuje dráždivost a je schopen v procesu metabolismu poutat energii ze svého prostředí
pro vlastní potřebu. Živý systém je vysoce organizovaný, otevřený systém charakterizovaný
neustálou výměnou látek, energií a informací v interakci se svým prostředím.
Životní prostředí
Životní prostředí představuje soubor všech složek hmotného světa, všech podmínek nutných
k životu živých systémů. Pojem životní prostředí ve vztahu k člověku charakterizuje klasická
definice prof. Vika (konference UNESCO, 1967) „Životní prostředí je ta část světa, se kterou je
člověk ve vzájemné interakci, tj., kterou používá, ovlivňuje a které se přizpůsobuje“.
Na kvalitě okolního prostředí jsou živé systémy bezprostředně závislé. Umožňuje rozšíření
určitých druhů, ovlivňuje jejich aktivitu, růst, rozmnožování, úmrtnost a stěhování.
Život na Zemi je vázán na biosféru, která představuje globální ekosystém Země. Její rozsah je
asi 10 km nad hladinu a 10 km pod hladinou oceánů. Hranice jsou dány ekologickými
možnostmi organismů.
Podmínky prostředí se uplatňují také jako zdroje. Zdroje jsou na rozdíl od podmínek prostředí
omezené a jsou organismy spotřebovávány. Úspěšnost organismů však závisí především na
životních podmínkách prostředí, na intenzitě působení tzv. ekologických faktorů. Mezi
organismy a prostředím existují pevné vazby. Živé systémy reagují na kvalitu prostředí svou
dráždivostí. Výsledkem jsou různé změny v jejich fyziologických procesech a chování.
Organismy svými životními projevy také prostředí ovlivňují. Zeleň produkuje kyslík, vegetační
kryt mění intenzitu světla, sílu větru, odlesnění působí erozi, rybí populace ovlivňuje kvalitu
vody, zánik planktonu, pH vodního prostředí, množství oxidu uhličitého apod.
Z hlediska fyzikálně-chemických vlastností lze prostředí
planety členit na:
- litosféru, zde je život vázán na její nejsvrchnější vrstvu –
pedosféru (je osídlena organismy asi do hloubky pěti metrů).
Organismy žijící na pevné zemi označujeme jako terestrické
(lat. terra-země).
- hydrosféru, která zahrnuje oblast vod a je rozdělena na
biocyklus slanovodní (marinní) a zahrnuje moře a oceány ze
71% plochy planety, a biocyklus sladkovodní (limnický),
který tvoří 0,4%. Zde žijí organismy akvatické (lat. aquavoda). Některé druhy organismů využívají obě prostředí –
prostředí amfibické.
- atmosféru, která má čtyři základní vrstvy – troposféru
(zde probíhá většina meteorologických jevů a tvoří se zde
počasí; zasahuje do výše asi 12 km), stratosféru s
mezosférou (ve výši 12 – 80 km; její součástí je vrstva se
zvýšeným obsahem ozónu-ozonosféra s nejvyšší koncentrací
ozonu ve výšce 23 km), ionosféru (oblast s vyšší koncentrací
iontů, atomů plynů, volných elektronů a zde ve výši 80 – 800
km vzniká polární záře, a exosféru ve výši nad 800 km volně
přecházející v kosmický prostor.
24
1.2. Ekologické faktory abiotické a biotické
Kvalita životního prostředí musí krýt potřeby organismu umožňující jeho existenci a
rozmnožování. Tyto podmínky prostředí, označené jako ekologické faktory, rozdělujeme na
faktory abiotické a biotické.
Abiotické faktory
Abiotické faktory zahrnují veškeré fyzikální a chemické působení ovzduší (faktory klimatické),
půdní (faktory edafické) a vodního prostředí (faktory hydrické).
Abiotické faktory určitého místa vytvářejí souhrnně tzv. ekotop. Zahrnuje faktory klimatické,
hydrické a edafické.
Souhrn faktorů ovzduší označujeme jako klimatop, soubor faktorů vodního prostředí jako
hydrotop, faktory půdní jsou v komplexu označované jako edafotop.
Souhrnně tyto faktory rozhodují o druhu sukcese dané biocenózy. Ve svých účincích se mohou
částečně doplňovat a nahrazovat. Jednotlivé faktory mají své mezní a optimální hodnoty. Jejich
působení na organismus je v prostoru a čase. Mnohé jsou pravidelně působící, pouze kolísají
během roku. Vyvolávají např. klíčení, kvetení, zrání, rozmnožování, stěhování ptactva, estivaci
nebo hibernaci.
Biotické faktory
Pod tímto pojmem si představujeme tzv. životné faktory. Ty jsou charakterizovány vzájemnými
vztahy mezi různými druhy organismů ve společenstvech. V podstatě se jedná o vztahy
homotypické – vnitrodruhové, které se odehrávají mezi jedinci stejného druhu a vztahy
heterotypické – mezidruhové, které se odehrávají mezi populacemi různých druhů.
V rámci biotických faktorů se studují také vztahy mezi organismy a člověkem, faktory
podmíněné člověkem – faktory antropogenní. Sem patří i faktory potravní – trofické (např.
vztahy mezi rostlinou a býložravcem, predátorem a kořistí).
Vycházíme-li z periodik jejich působení, tak rozeznáváme:
 faktory periodické – v pravidelných intervalech se opakující (střídání světla a tmy ve
dne a v noci, změny teploty během roku, slapové jevy),
 faktory neperiodické – nepravidelně, neočekávaně se projevující, kdy často působí na
organismy rušivě, způsobují disturbance (záplavy, oheň, výbuchy sopek, abnormální
výkyvy teploty, silné větry, lidské zásahy). Organismy nejsou jim přizpůsobeny a jejich
účinky jsou většinou katastrofální.
Podle toho, jaký typ adaptace ekologický faktor svým působením vyvolává, rozlišujeme dále:
 faktory morfoplastické – působí vznik morfologických změn, např. utváření zobáku
ptáků podle druhu přijímané potravy,
 faktory fyzioplastické – ovlivňují fyziologické procesy, např. hospodaření s vodou u
organismů žijících trvale v extrémně suchých oblastech,
 faktory etoplastické – mají vliv na chování živočichů, např. specifické chování
živočichů žijících na pouštích související s ochranou proti přehřátí.
1.3. Ekologická nika a ekologická valence
Ekologickou niku (francouzsky niché – výklenek) si představujeme jako určité místo (výklenekpojem z architektury), kde každý rozměr představuje nějakou vlastnost prostředí (teplota,
vlhkost, množství určité živiny apod.). Každé prostředí lze charakterizovat bodem tohoto
mnohorozměrného prostoru, kde organismus nachází možnosti přežívat a rozmnožovat se. Nika
tak představuje funkční postavení druhu nebo populace v ekosystému určované zejména jejími
vztahy k abiotickému prostředí a k jiným organismům. Toto postaveni druhu či populace
v koloběhu látek, energie a informací má tři rozměry, které můžeme definovat jako:
25
niku potravní, která je charakterizována souborem všech nároků na výživu, potravu,
niku prostorovou, která je charakterizována souhrnem nároků na prostor a
niku nadprostorovou, která je charakterizována souhrnem všech biotických podmínek
(nároky na světlo, teplo, vlhkost, pH apod.).
Ekologickou niku můžeme rozlišovat ještě na niku základní (fyziologickou), která odpovídá
evolučnímu vývoji daného druhu a představuje geneticky daný předpoklad pro funkční zapojení
do ekosystému a niku realizovanou, která je vždy užší a je výsledkem konkrétní situace
v obývaném prostředí.
-
Ekologickou valencí rozumíme rozmezí podmínek, v nichž může organismus žít, kterým je
schopen přizpůsobit se. Rozsah, neboli šíři ekologické valence lze vyjádřit Gausovou křivkou,
kde dolní hranice označovaná jako minimální (m) představuje nejnevhodnější podmínky, za
nichž může daný organismus ještě přežít a horní hranice, označovaná jako maximum (M), za níž
následuje smrt organismu. Právě rozdíl mezi minimálními a maximálními podmínkami pro
existenci druhů vyjadřuje ekologická valence.
Rozsah této křivky je pro různé druhy různý. Rozeznáváme druhy, které v přizpůsobení
k určitému abiotickému faktoru mezi minimem a maximem jeho působení mají široké rozpětí.
Takové druhy označujeme jako euryvalentní. Naopak druhy s úzkým rozpětím mezi
minimálními a maximálními hodnotami ekologického faktoru označujeme jako stenovalentní.
Ekologicky nenáročné druhy, které obývají různá stanoviště (pole, lesy, louky) nazýváme
ubikvisty a jsou z hlediska ekologické valence tzv. euryekní. Opakem jsou druhy stenoekní,
vyžadující zcela specifický komplex většinou mikroklimatických podmínek vyhraněných
stanovišť.
Ekologická valence
L
S
O
L
S
euryvalentní
druh
počet jedinců
stenovalentní
druh
O – ekologické optimum
S – stresové pásmo
L – letální působení faktoru
m – minimální hodnoty e. faktoru
M – maximální hodnoty e. faktoru
m
M
rozsah ekologického faktoru
26
1.4. Zákon tolerance, optima, minima, substituce faktorů a relativní stálosti
stanoviště
Výskyt a početnost populací druhů závisí na širokém spektru abiotických podmínek prostředí.
Každý organismus má své ekologické minimum a maximum, které pro daný organismus
vymezují hranice tolerance. Nejlépe organismy prosperují v pásmu optima, kde se také bez
problémů rozmnožují. Na základě různé intenzity působení určitého ekologického faktoru lze
vypozorovat zákonitosti, které lze jako zákon také definovat.
Zákon tolerance Shelfordův (V. C. Shelford, 1913) – organismus toleruje určité rozmezí
ekologického faktoru, které může být širší nebo užší. Nejlépe prospívá v rozsahu optimálních
hodnot. K určitému faktoru může mít široký rozsah tolerance, k jinému užší rozsah tolerance.
Jestliže však nemá druh optimální podmínky vyplývající z působení jednoho faktoru, může se
rozsah tolerance u ostatních faktorů zúžit.
Zákon optima – růst organismů je závislý na tom ekologickém faktoru, který je od optima
nejvzdálenější.
Zákon minima Liebigův (J. von Liebig, 1840) – růst organismů je limitován tím prvkem, který
je jí dostupný v nejmenším množství. Organismy však mohou za určitých podmínek nahradit
látku v minimu látkou příbuznou (např. stroncium v ulitách měkkýšů v lokalitách, kde je
nedostatek vápníku).
Zákon substituce faktorů (H. Lundegardh) – růst rostlin není závislý pouze na faktoru
v minimu, ale také na spolupůsobení ostatních faktorů, které mohou negativní vliv minima do
určité míry upravovat a nahrazovat (substituovat).
Zákon relativní stálosti stanoviště (H.Walter) – makroklimatické podmínky stanoviště mohou
být nahrazovány mikroklimatickými, takže se na stanovišti vytvoří relativně stálá kombinace
podmínek, umožňující existenci druhu rostlin nebo živočicha, který patří do jiné zóny (platí pro
členovce a jiné drobné živočichy).
1.5. Vznik a vývoj druhů
Neustále se měnící podmínky na naší planetě představují dynamické změny v intenzitě
ekologických faktorů působících na živé systémy. Mutagenní faktory prostředí podmínily
realizaci širokého spektra životních forem. Postupným přírodním výběrem, evolucí se vyvíjely
nové druhy.
Přední vývojová teorie, vysvětlující vznik nových druhů, byla publikována již v roce 1859 pod
názvem „O původu druhů cestou přírodního výběru aneb zvýhodněných odrůd v boji o život“.
Autor, Charles Darwin (1809 – 1892), v ní popisuje klíčovou úlohu přirozeného výběru při
vzniku nových druhů. Moderní teorie vzniku druhů vznikla ve 30. letech 20. století v souvislosti
s rozvojem genetiky. Od té doby je tzv. „klasický darwinismus“ obohacován syntézou s objevy v
genetice a vzniká tzv. „neodarwinismus“. Tato modernější teorie vzniku druhů neboli speciace
(teorie vzniku dceřiného druhu z druhu mateřského a zmnožování počtu druhů v přírodě), je
především v práci Ernsta Mayera (1904 – 2005). Mayer upozornil na to, že speciace neprobíhá
jen v čase, ale i v prostoru.
Vznik druhů rozdělil na dva základní typy:
1. speciace sympatrická, kdy oba rozrůzňující se druhy žijí na stejném území, kde se stále více a
více od sebe diferencují. Může tak uvnitř areálu „mateřského“ vzniknout nový druh „dceřiný“.
2. speciace alopatrická, která je v přírodě patrně častější. Oba vznikající druhy mohou být na
různém území nebo na stejném území, ale z nějakých důvodů se nemohou setkávat. Ke vzniku
nového druhu dochází v populaci, která na rozdíl od předchozího typu není v přímém kontaktu
s jinými populacemi mateřského druhu. Ke kontaktům dochází jen zřídka nebo nedochází vůbec
vlivem buď vytvoření přírodních bariér (řeka, pohoří – speciace vikariantní) nebo se z mateřské
27
populace odštěpí malá populace dceřiná, která dá časem vzniknout novému druhu (speciace
peripatrická).
Podle neodarwinistů hraje při vzniku nových druhů přirozený výběr mnohem menší roli než
jakou mu přisuzoval Charles Darwin a než jakou mu zpočátku sami přisuzovali.
Poslední výsledky zkoumání evolučních biologů poukazují na to, že klasický darwinismus i
neodarwinismus, které jsou založené na vnitrodruhové soutěži jedinců o co největší biologickou
zdatnost (fittnes), jsou překonané. Ve svých úvahách vychází z teorie tzv. mezialelické
kompetice (William D. Hamilton) či její zpopularizované variantě v podobě tzv. sobeckého genu
(Richard Dawkins). Tato teorie říká, že v případě pohlavně se rozmnožujících organismů je
hnacím motorem evoluce soupeření různých variant téhož genu o předání co největšího počtu
vlastních kopií do další generace. Pouze v některých případech je toto soupeření genů provázeno
soutěží o co největší biologickou zdatnost (Dawkinsovsko-hamiltonovská teorie sobeckého
genu).
V této souvislosti jistě stojí za to připomenout práci paleontologa Nielse Eldredgeho a
evolučního biologa a popularizátora vědy Stephena Jay Gouda. Podle jejich představy evoluce
probíhá jako střídání krátkých období bouřlivých změn s dlouhými obdobími evolučního klidu.
Evoluce tedy není gradualistická (více méně pravidelná změna tvarů a funkcí a pozvolné,
plynulé přecházení starého druhu ve druh nový), ale punktuacionalistická (charakteristický je
jakoby trhavý vývoj probíhající sice občas rychle, ale za to s dlouhými přestávkami, kdy
nedochází k žádným patrným změnám). Toto chápání evoluce je nazýváno teorií
přerušovaných rovnováh.
1.6. Divergence, konvergence a paralelní linie
Faktem zůstává, že současné rozlišení životních forem na naší planetě je výsledkem dynamicky
se měnících podmínek prostředí. Paleontologická data dokazují, že některé formy organismů
nevyhnutelně vymírají (extinkce druhu), jiné se v mladších vrstvách objevují. Za vymření se
nepovažuje tzv. pseudoextinkce, což je postupná přeměna jednoho druhu v jiný (spíše však jen u
nepohlavně se množících druhů).
Z hlediska popisu vzniku takové rozrůzněnosti organismů, jaká je v současné biosféře, můžeme
popisovat jevy nazývané divergencí, konvergencí a paralelními liniemi.
Divergence – tzv. rozbíhání znaků. Vysvětluje, jak se poměrně malý rozdíl mezi jednotlivými
poddruhy neustále zvětšuje do rozdílu, kdy lze již mluvit o druhu. Dobře lze tento efekt sledovat
při šlechtění plemen domácích zvířat nebo odrůd kulturních rostlin. V přírodě lze princip
divergence sledovat z hlediska historického vývoje organismů zpětně, až k teorii obecného
předka. Klasickým příkladem je divergence forem na vzdálených ostrovech, kdy z jednoho
předka vzniká celá řada specializovaných druhů (pěnkavy na Galapágách).
K převratnému rozrůzňování forem dochází v procesu tzv. adaptivní radiace, kdy v poměrně
krátkém geologickém časovém úseku dojde k náhlým změnám v životním prostředí (devonská
radiace a vznik suchozemských obratlovců nebo přelom mezozoika a kenozoika charakterizující
vymírání dinosaurů a nástup nové fauny v podobě savců).
Konvergence – organismy, které náleží k různým vývojovým liniím a žijící ve stejném prostředí
vytvářejí pod tlakem podmínek tohoto prostředí analogické (funkčně podobné struktury) těla.
Např. křídlo netopýra a pterodaktylů, mořští savci s hydrodynamickým tvarem a ploutvovitými
končetinami apod.). V principu je konvergence funkčně opakem principu divergence, při kterém
se naopak homologické struktury (stejného původu) odlišují.
Paralelní linie – představují extrémní případ konvergentního vývoje. Typickým příkladem je
vývoj placentálních a vačnatých savců. Vačnatci osídlili Austrálii v období křídy, asi před 90 mil.
lety, kdy tady žili pouze ptakořitní savci. Evoluční radiace zde probíhala v době, kdy
k podobnému procesu docházelo i na jiných kontinentech.
28
1.7. Geografické rozšíření organismů
S životními nároky na prostředí často souvisí geografické rozšíření organismů. Jednotlivé druhy
se proto vyskytují v těch geografických areálech, kde jsou uspokojovány jejich ekologické
potřeby.
Kosmopolitní druhy se vyskytují na většině kontinentů, neboť nemají zvláštní nároky na
podmínky prostředí (potkan, orloven říční, člověk nebo kapradina hasivka orličí).
Druhy s výrazně omezenou oblastí výskytu, které vznikly a jsou rozšířeny jen v určitém
omezeném území, se nazývají druhy endemické. Geografické areály těchto druhů mohou být
omezeny jen na jedinou louku, tůň, ostrov a dokonce i jediný strom.
Ekologické nároky na prostředí nejsou však jediným faktorem podmiňujícím rozšíření druhů.
Druh může mít omezený areál výskytu z důvodů existence nepřekonatelných bariér (moře,
pohoří), které mu zabraňují se šířit na jiná místa. Mnoho endemitů proto vzniká na ostrovech.
Bariéry bývají příčinou vytvoření hranic, které vymezují na Zemi tzv. biogeografické oblasti
s určitou charakteristickou faunou a flórou. V rámci globálního ekosystému tvoří tyto bariéry
hranice kontinentů, pouště (především Sahara), vysoká pohoří, např. Alpy, Himálaje). I když
podmínky mohou být v různých biografických oblastech podobné, v každé oblasti žijí jiné druhy
organismů. Tropický deštný prales hostí na každém kontinentu úplně jiné druhy organismů a
naproti tomu např. skoro žádný živočišný druh tropického pralesa nežije na více než jednom
kontinentu.
Mnoho druhů tedy může chybět i v oblastech, kde jsou pro ně podmínky příznivé. Právě různé
bariéry jim zabránily do těchto oblastí proniknout. V této souvislosti se hovoří o neobsazených,
prázdných ekologických nikách.
Na základě výskytu typických druhů rostlin a živočichů se pevninská část Země člení na
fytogeografické a zoogeografické oblasti. Na planetě rozeznáváme šest floristický a sedm
faunistických geografických oblastí.
Floristické členění
1. Holoarktická (boreální oblast) – rozlohou je největší. Rozkládá se v mimotropické části
severní polokoule. Dominantní dřeviny jsou listnaté stromy a keře mírného pásu (vrby, břízy,
buky). Z bylin jsou charakterističtí zástupci čeledí pryskyřníkovitých, zvonkovitých
mrkvovitých, brukvovitých, růžovitých, prvosenkovitých. Hlavními biomy jsou tundra, tajga,
jehličnatý les, step, opadavý listnatý les, tvrdolistový les a křoviny, polopoušť a poušť.
29
2. Paleotropická oblast – zaujímá většinu území Afriky, tropický pás Asie, Tichomoří a Nový
Zéland. Tato oblast je nejbohatší na rostlinné druhy. Typičtí zástupci tvoří charakteristickou flóru
palem, banánovníků, morušovníků, láčkovek apod. Hlavními biomy jsou tropický deštný les,
savana, tropická poušť a polopoušť.
3. Neotropická oblast – zabírá jih Severní Ameriky, Střední Ameriku a větší část Jižní Ameriky.
Charakteristická flóra je zastoupena čeledí broméliovitých, papájovitých, lilkovitých a
kaktusovitých. Hlavními biomy jsou tropický deštný les, polopoušť a poušť.
4. Australská oblast – zabírá Austrálii a ostrovy Oceánie. Vzhledem k dlouhodobé izolaci od
ostatních pevnin je zde 86 % veškerých druhů endemických. Typické jsou blahovičníky a akácie.
Hlavními biomy jsou polopoušť a poušť, savana a tropický deštný les.
30
5. Kapská oblast – je tvořena úzkým pobřežním pruhem v jižní Africe. Charakteristické jsou
klívie, amarylky a vřesovce. Hlavními biomy jsou polopoušť, poušť a savana.
6. Antarktická oblast – je tvořena nejjižnější částí Jižní Ameriky, Nového Zélandu, dále zaujímá
plochu Antarktidy s přilehlými ostrovy. Na flóru je neobyčejně chudá, zastoupená pouze dvěma
původními druhy. Z 99 % ji kryje pevninský ledovec.
Faunistické členění
1. Palearktická oblast – nejrozsáhlejší zoogeografická oblast zajímající plochu severní Afriky,
území Evropy a většinu plochy Asie. Jako endemity zde nalézáme krtky, bobry, tetřevy, sviště,
rejsky, jezevce, norky, osly.
2. Nearktická oblast – jedná se o území Severní Ameriky od středního Mexika a Grónsko.
Charakteristickými organismy jsou endemiti jako krocan divoký, kojot, medvěd grizzly, bizon.
Při posledním propojení Severní Ameriky s Asií asi před 40 až 20 tisíci lety sem pronikla ze
Sibiře řada dalších druhů, např. sob, los, rosomák a také člověk. Po spojení Severní a Jižní
Ameriky sem z jihoamerické oblasti pronikli kolibříci, vačice, mývalové, vampíři a pumy.
3. Jihoamerická oblast (neotropická) – vázána na Jižní Ameriku a Střední Ameriku (po střední
Mexiko). Představuje obrovské bohatství především řádů hmyzu a třídy ptáků. Z důvodů
31
dlouhodobého izolovaného vývoje ve třetihorách je přítomno množství endemitů. Typičtí jsou
zástupci zajímavých skupin živočichů, kteří se jinde nevyskytují, jako jsou lenochodi,
mravenečníci, pásovci, z vačnatců vačice, dále upíři, činčily, morčata, nutrie, malpy, tučňáci
kolibříci, tukani a kormoráni. Pevninské spojení se Severní Amerikou nastalo asi před pěti
miliony lety vznikem Střední Ameriky. Ze severu sem pronikli kočkovití, psovití, medvědovití
(šelmy zde předtím nežily, jejich úlohu plnili někteří, dnes již vyhynulí vačnatci), zajíci, křečci,
veverky, tapíři, jeleni.
4. Etiopská (africká) oblast – část Afriky a Madagaskar. Pro tuto oblast jsou charakterističtí
afričtí lvi, gepardi, hyeny, šakali, ovce, zebry, žirafy, hroši. Na Madagaskaru žijí poloopice,
chameleoni, bodlíni. Asi před deseti miliony lety se spojila Afrika s Asií a z Asie sem pronikly
např. antilopy a kočkovité šelmy.
5. Indomalajská (orientální) oblast – pro ni jsou charakterističtí chobotnatci, nosorožci,
poloopice, lidoopi, jelenovití, tany a různé druhy šelem.
6. Australská oblast – zahrnuje území Austrálie, Nového Zélandu, Nové Guiney a Polynésie.
V důsledku izolace je rovněž typická zastoupením velkého množství endemických druhů, např.
z vačnatců koala, klokan a z ptakořitních ptakopysk. Do příchodu Evropanů zde kromě netopýrů
a dvou druhů krys nežili placentární savci. Placentární savci v této oblasti představují vždy
introdukované druhy. Na Novém Zélandu nežijí hadi.
7. Oblast Antarktidy – někdy bývá přičleňována k oblasti Jižní Ameriky, jindy je prezentována
samostatně. Trvale je obydlena pouze čtyřmi druhy tuleňů a několika druhy ptáků (tučňáci,
chaluhy, štítonosovití).
Členění floristických a faunistických oblastí se týká jen souše. Ve světovém oceánu je méně
překážek pro šíření druhů než na souši. Zde je limitující zeměpisná šířka, rozložení teplých a
studených mořských proudů, hloubka fotické vrstvy a tlakové podmínky. Hlavní skupiny
organismů v mořských ekosystémech lze rozčlenit na plankton (organismy pasivně se
32
vznášející), nekton (s vlastním pohyblivým aparátem a aktivně se pohybující ve vodním
prostředí) a bentos, který je představován organismy žijícími na dně.
Na závěr nutno poznamenat, že člověk svou činností, ať nevědomky či záměrně, již několik
století pozměňuje rozložení organismů (rostlin, živočichů i mikrobů) na planetě.
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
16)
17)
18)
19)
20)
Objasněte pojem biosféra a na jaká média je život vázán?
Definujte pojem životní prostředí.
Jaká je závislost organismů na prostředí a jak ovlivňují životní prostředí organismy?
Jak definujeme ekologické faktory.
Objasněte pojem ekologická nika.
Objasněte pojem ekologické valence, nakreslete a popište ekologickou valenci
v podobě Gausovy křivky.
Stručně charakterizujte abiotické a biotické faktory.
Uveďte příklady euryvalentních, euryekních a stenovalentní a stenoekních
organismů.
Objasněte význam faktorů periodických a neperiodických.
Definujte zákony tolerance, optima, minima.
Definujte zákony substituce faktorů a relativní stálosti stanoviště.
Charakterizujte divergenci ve vývoji druhů.
Charakterizujte konvergenci ve vývoji druhů.
Jaké jsou příčiny vzniku tzv. paralelních linií?
Objasněte pojem darwinismus a neodarwinismus.
Čeho se týká teorie sobeckého genu?
Posuďte, zda se ve volné přírodě mohou setkat tučňák a polární medvěd, los se
sobem, lev s pumou, orangutan se šimpanzem, a s kým s uvedených živočichů by se
mohla setkat gorila? Kde žijí lamy?
Formou referátu nebo prezentace zpracujte téma floristického a faunistického
členění Země.
Stručně vystihněte zásadní rozdíl výkladu evolučního vývoje organismů z pohledu
darwinistů, případně neodarwinistů (teorie gradualistická) a z pohledu teorie
punktuacionalistické (model přerušovaných rovnováh Eldredge a Goulda).
Objasněte pojmy plankton, bentos, nekton. Vyhledejte v literatuře a objasněte pojmy
epilimnion, metalimnion, hypolimnion.
33
2. Abiotické faktory životního prostředí a jejich vliv na organismy
2.1. Sluneční záření
Sluneční záření je donorem - zdrojem energie všech procesů souvisejících s existencí života na
Zemi. Zářivá energie Slunce vzniká uvolněním 4,2 milionů tun hmoty každou vteřinu, kdy se
přemění 600 mil. tun vodíku na 595,8 mil. tun helia. Na každý čtvereční metr atmosféry dopadá
každou vteřinu stálé množství sluneční energie ve formě elektromagnetického vlnění o hodnotě
1,367 kJ (1367 J.m-2.s -1 nebo také 1.367 kW m-2.s -1). Tato hodnota se nazývá solární konstanta
(So).
Dopadající záření je nezávislé na vlastnostech biotopu i na činnosti organismů. Pod pojmem
insolance rozumíme oslunění, ozářenost neboli hustotu zářivého toku, jeho velikost vztaženou na
jednotku kolmé plochy udávanou v J.s-1. m-2 . Hodnoty insolance se publikují v tabulkách.
Záření, které vstupuje do atmosféry, má rozsah vlnových délek od 1.10-6 do 1.105 nm. Převážně
se jedná o záření do 4.103 nm. (Jeden nanometr je 10-9 metru).
Podle dílčích vlnových rozsahů dělíme záření dopadající na atmosféru Země na záření:
- kosmické (10-6 – 10-3 nm)
- radioaktivní (10-3 – 3 nm)
- ultrafialové, UV (3 – 400 nm)
- spektrální, fotosynteticky aktivní - PhAR radiace (400 – 760 nm)
- infračervené, IR, tepelné (760 – 4000 nm)
Vlastní sluneční záření má z valné části vlnový rozsah 3. 102 – 4. 103 nm. Zahrnuje přibližně asi
9 % ultrafialového záření, 45 % viditelného a 46 % infračerveného záření.
Ultrafialové záření je ve značné části pohlceno ozonovou vrstvou. V malých dávkách je
nezbytné (např. pro tvorbu vitamínu D2 z ergosterolu - děj probíhá v kůži). Ve větších dávkách
působí negativně (morfogenní, destrukční a mutagenní účinky). Podle vlnových délek se UV
záření rozděluje na UVA (400 – 315 nm), UVB (315– 280 nm), UVC (< 280 nm).
Spektrální záření (také označované jako viditelné) umožňuje barevné vidění a podmiňuje
fotosyntézu.
Infračervené záření je pohlcováno povrchem Země a těly organismů. Způsobuje jejich
zahřívání.
Sluneční záření je částečně pohlceno atmosférou, oblaky, znečišťujícími částicemi, povrchem
Země i organismy. Částečně
se také od různých povrchů
odráží. Poměr odraženého
záření k celkovému záření
dopadajícímu se nazývá
albedo.
Albedem
se
vyjadřuje schopnost povrchu
různých hmot odrážet záření.
Hmota, která svým povrchem
odráží mnoho slunečního
záření má vysoké albedo.
Např. čerstvě napadlý sníh
má albedo 0,85 – 0,95.
34
Naopak tmavé a vlhké oraniště má nízké albedo v rozmezí 0.07 – 0,1.
To znamená, že sníh odráží až 85 - 95 % dopadajícího záření a vlhké oraniště 7 – 10 %.
Část záření směřující k naší Zemi je v 8 % odražena atmosférou. Od oblačnosti se odráží asi
25 %. Dalších 16 % je atmosférou absorbováno a přeměněno v teplo. Celkové ztráty vzhledem
k dopadu na povrch planety činí 49 %. Na povrch planety tedy dopadá 51 %. Z tohoto množství
připadá 24 % na přímé záření, 16 % na rozptýlené záření činností mraků a 11 % na difúzní záření
rozptýlené samotnou atmosférou. Z tohoto celkového množství se odrazí od Země do prostoru
asi jedna desetina. Povrch tedy pohltí asi 46 %.
Měření slunečního záření
Z meteorologického hlediska sledujeme u slunečního záření:
 Délku slunečního záření
 Intenzitu viditelného záření
 Celkovou intenzitu záření Slunce i oblohy
Délku slunečního svitu vyjadřuje v hodinách a měříme heliografem, slunoměrem (řec. Hélios –
mytologický bůh Slunce).
Princip heliografu souvisí ve vypalování
Heliograf
stopy do papírové pásky na hodinovém
strojku. Sluneční paprsky procházejí
skleněnou koulí, jejíž ohnisko je
soustředěno na papír. Otáčením
se do papíru vypaluje stopa a lze tak
zjistit dobu, po kterou bylo dané místo
osvětleno.
Intenzitu světelného záření vyjadřujeme
v luxech (lat. lux – světlo, paprsek) a
měříme luxoměrem. Princip měření
spočívá na fotoelektrickém odporu
selenových
fotočlánků.
Intenzita
v luxech se zobrazuje přímo na displeji
přístroje. V zimě je intenzita kolem 700
luxů, v létě kolem 100 000 luxů.
Hodnota sluneční intenzity kolísá v závislosti na denní a roční době, zeměpisné šířce, zastínění
oblohy i vegetačním krytu.
Celkovou intenzitu záření Slunce tedy přímé i rozptýlené záření oblohy (globální), měříme
pyranometry (řec. pyranos – oheň). Někdy je přístroj označován jako solarimetr (lat. sol –
slunce). Obvykle využívá termoelektrického jevu. Jestliže se zaznamenává doba intenzity záření,
mluvíme o registračním pyranografu.
Ultrafialové záření a ozónová vrstva stratosféry
Působení UV záření, především vlnových délek UVB a UVC je pro organismy nebezpečné až
letální. Když ještě nebyla vytvořena ozónová vrstva, byl rozvoj života na zemi nemožný. Mořské
organismy byly chráněny vodou. Teprve po vytvoření ozónové vrstvy Země ve stratosféře (12 –
80 km), která má schopnost zachycovat krátkovlnné UV záření, se mohl život udržet ve větší
míře i na pevné zemi. Ve stratosféře neustále ozón vzniká a zaniká. Po dopadu krátkovlnného
35
UV záření rozloží molekulu kyslíku (O2) na dva samostatné atomy kyslíku (O.). Volné kyslíkové
atomy O. se kombinují s molekulami kyslíků O2 za vzniku trojatomárního kyslíku - ozónu O3.
Rovnice vzniku a zániku ozónu:
O2 + UV 180 – 240 nm  O. + O.
O2 + O .  O3
O3 + UV 200 – 320 nm  O2 + O.
Nejvyšší koncentrace ozónu je ve výši asi 23 km, kde dosahuje hodnoty 4 . 10-7 g v 1 m 3 .
Celkové množství ozónu je malé. Veškerý ozón by vytvořil vrstvičku kolem planety asi 3mm
silnou. V ozonosféře se většina UV záření zachycuje a k Zemi dopadá jen jeho nepatrná část.
Ozónová vrstva je vlivem především chlorofluorouhlovodíků ničena a dochází ke zřeďování jeho
koncentrace se všemi negativními důsledky na živé systémy. Zředění se někdy nesprávně
označuje jako „ozónová díra“. Jedná se o ztenčení této vrstvy. Chlorofluorouhlovodíky,
komplexně označované jako freony, uvolňují vlivem UV záření chlor, fluor, brom. Chlór
uvolněný rozbitím molekuly chlorovaného uhlovodíku reaguje s ozónem za vzniku ClO a kyslíku
O2:
Cl + O3  ClO + O2
Sloučenina ClO je nestabilní a opět se rozpadá za vzniku O2 a chlóru, který je připraven
k destrukci dalšího ozónu:
O + ClO  Cl + O2
Atom chlóru může v této řetězové reakci rozložit tisíce molekul ozónu, protože může vstoupit do
reakce až 30 000 krát, než zmizí z ovzduší. Do podobných reakcí mohou vstupovat i jiné plyny.
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
:
Charakterizujte sluneční záření a proveďte jeho rozdělení podle vlnových délek.
Kolik procent energie ze Slunce dopadá na naší Zemi ? Co způsobuje ztráty ?
Definujte pojem albedo a uveďte příklady.
Jakými přístroji se měří sluneční záření ?
Formou referátu, případně pomocí prezentace pojednejte o přístrojích na měření
slunečního záření.
Objasněte význam ozónové vrstvy Země pro existenci života.
Vysvětlete význam opalovacích krémů a slunečních brýlí při delším pobytu na slunci.
Popište poškozování ozónové vrstvy Země, vyhledejte a charakterizujte významné
mezinárodní úmluvy na ochranu ozónové vrstvy Země.
2.2. Rostlina a světlo
Světlo má pro rostliny a autotrofní organismy vůbec základní význam. Je zdrojem energie pro
fotosyntézu, podmiňuje tvorbu chlorofylu, ovlivňuje růst a vývin, vyvolává pohybové reakce. Ve
tmě fotosyntéza neprobíhá. Světelná energie rozhoduje o výnosech jak po stránce kvality, tak i
kvantity. Pod vlivem slunečního záření se vytváří v leukoplastech chlorofyl. Chlorofyl umožňuje
přeměnu světelné energie na energii chemických vazeb. Právě zelené rostliny, které jsou schopné
vytvářet organické látky z látek anorganických, umožnily jako producenti organické hmoty
36
obrovský rozvoj života na Zemi. První autotrofové (sinice a řasy), kromě velkého množství
biomasy, začaly ve velkém produkovat kyslík, což umožnilo vytvořit ozonovou vrstvu Země ve
stratosféře.
Při nedostatku světla vytvářejí rostliny tzv. etiolizovaná pletiva, což jsou bezbarvá, křehká,
a vodnatá pletiva málo osvětlených nebo neosvětlených míst rostlin. Jakmile se obnoví zdroj
ozáření, místa opět zelenají.
Příkon energie je závislý na úhlu dopadajících paprsků do biotopu za čas. U rostlin je
nejčastějším aktivním povrchem příjmu záření list. Listy jsou místem, kde dochází k těmto
jevům:
- odrazu (reflexe) – listy odrážejí 10 až 20 % kolmo dopadajících paprsků. Nejvíce je
odráženo infračervené záření v 70 %, spektrální v 6 – 12 %, a ultrafialové jen 3 ve %.
- pohlcováni (absorpce) – je ve všech vlnových délkách vysoké. V oblasti spektrální je
absorpce závislá na obsahu pigmentů. UV záření je absorbováno v pokožkových buňkách,
které vytvářejí ochrannou vrstvu rostlinných orgánů.
- propouštění (transmise) – platí jen pro spektrální složku záření. Listy propouštějí 10 až 40 %
záření. Transmise je závislá na tloušťce listu a záření je pozměněno kvalitativně i
kvantitativně.
S průnikem záření porostem souvisí tzv. fenologický aspekt biocenózy. Např. v opadavém lese
je typický fenologický aspekt jarního lesa. Brzy na jaře, kdy ještě nejsou olistěné stromy, využívá
bylinné patro přímé osvětlení k intenzivní fotosyntéze, rychlé tvorbě květů a plodů. Rostliny s
rychlou a krátkou vegetativní a generativní fází nazýváme efemeridy. Nadzemní části rychle
odumírají (sasanky, sněženky).
Světelný režim v přírodě vyvolává rytmičnost přírodních dějů (střídání dne a noci) a
souvisejících životních cyklů (rozkvétání, točivost stonků, rozmnožování, opad listů, tvorba
klidových stadií, hibernaci).
Intenzita světla (hustota světelného toku), při které se množství vytvořené biomasy a chemicky
vázané energie (ATP) rovná ztrátám při disimilačních pochodech, označujeme jako
světelný kompenzační bod fotosyntézy.
Podle konkrétních nároků rostliny na světlo rozlišujeme:
heliofyty – rostliny sluncemilné, heliofilní (kostřava ovčí, kaktusy), které jsou dokonale
adaptovány na zcela nezastíněná osluněná stanoviště (pouště, tundra, vysoké hory apod.).
heliosciofyty – rostliny světlomilné, fotofilní (srha laločnatá, šalvěj luční, obiloviny), které jsou
tolerantní ke světlu i zastínění.
sciofyty – rostliny stínomilné, sciofilní (mechy, kapradiny, hrachory, brčál), které rostou jen na
zastíněných plochách.
Směrové pohyby organismů za zdrojem světla nebo od něj nazýváme fototaxe.
Otáčení částí těla rostliny za světlem se označuje jako fototropismus, kdežto nesměrované
pohyby rostlin vyvolané určitou intenzitou světla, např. otevírání květů či pohyby listů,
nazýváme fotonastie.
Listy se již při svém raném ontogenetickém vývoji diferencují na listy slunné a stinné.
Slunné listy mají menší plochu, více vrstev palisádového pletiva, větší hustotu drobných
průduchů, menší obsah vody a vyznačují se intenzívní fotosyntézou, respirací a transpirací.
Stinné listy mají větší plochu a vyšší obsah chlorofylu v jednovrstevném palisádovém
parenchymu.
Zajímavá je adaptace rostlin na měnící se délku dne – fotoperiodu. Na dobu osvětlení různé
délky reagují fytochromy (rostlinná barviva) v listech. U rostlin krátkodenních je kvetení
vyvoláváno krátkou nebo zkracující se délkou dne (rostliny subtropického a tropického pásma).
37
U rostlin dlouhodenních je kvetení vyvoláváno při dlouhém nebo prodlužujícím se dni (rostliny
mírného pásma).
Ve vodním prostředí působí světlo podobně jako na souši, navíc se při průchodu vodou více
uplatňuje jeho spektrální složení. Velká část záření se od vodní hladiny odrazí. Průnik do hlubiny
je ovlivněn úhlem dopadu a průhledností vody. Nejhlouběji proniká záření v oblasti modré,
zelené a žluté části spektra. Zbarvení hlouběji žijících sinic a řas je způsobeno právě obsahem
červených fotosyntetických pigmentů, které nejlépe absorbují do hloubky pronikající část
modrozeleného spektra záření. Horní, dobře osvětlená vrstva vody s intenzivněji probíhající
fotosyntézou, se nazývá eufotická zóna, spodní vrstva vody, která má nedostatek světla, se
nazývá afotická zóna. Zde převládají procesy disimilační nad asimilačními.
Umělého světla člověk využívá k „prodlužování dne“ ve sklenících, kdy svítí pozdě do noci pro
urychlení růstu pěstovaných okrasných květin. Přílišné osvětlování obytných zón člověkem
způsobuje tzv. světelné znečištění. To kromě jiného narušuje biologické rytmy, orientaci a
limituje i výskyt organismů.
Kontrolní otázky a úkoly:
Na základě popisu reakce fotosyntézy objasněte význam světla pro rostliny.
Jak vznikají etiolizovaná pletiva?
Popište fenologický aspekt jarního lesa. Jaká je životní strategie efemeroidů ?
Jakým způsobem list zpracovává světlo?
Doložte fotografiemi v rámci prezentace jiné fenologické aspekty biocenózy.
Objasněte pojem světelný kompenzační bod fotosyntézy.
Pojednejte o adaptaci rostlin na záření.
Popište směrové pohyby rostlin za světlem.
Objasněte pojmy fotoperioda, fytochromy a charakterizujte rostliny krátkodenní a
dlouhodenní.
10) Vysvětlete pojem eufotická a afotická zóna.
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
2.3. Živočich a světlo
Světlo působí na živočichy svou intenzitou, spektrálním složením, délkou působení, směrem
působení. Většina živočichů je vybavena fotoreceptory, které reagují na světlo. Mnozí
živočichové, ale také houby a bakterie, jsou naopak světloplachými (fotofóbními). Jsou to
organismy půdní (edafobionti), jeskynní (troglobionti), v dutinách (kavernikolní druhy),
v podzemních vodách (stygobionti) nebo v mořských hlubinách (abysální druhy).
Světlo je důležitý faktor při migraci.
Živočichové vytvářejí různá přizpůsobení chránící jejich těla před nadměrným ozářením. Je to
především tvorba pigmentů, osrstění, peří, pohyb apod. Organismy fotofóbní nemají zpravidla
pigmentaci a zrakové orgány jsou zakrnělé. Zajímavá jsou tzv. ochranná - kryptická zbarvení,
kdy je účelem barevně splynout s okolím (mimikry batesiánské), nebo zbarvení výstražná –
sematická (mimikry mülleriánské). Často se mění zbarvení organismů během roku (svatební šat,
zimní nebo letní zbarvení srsti). Také živočichové pod vlivem změny intenzity světla reagují tzv.
biorytmy. Jsou vyvolávány sezónní periodicitou, kdy různá délka osvětlené části dne ovlivňuje
funkci fotoreceptorů, které aktivizují příslušné hormony vyvolávající reakce a změny v aktivitě
organismů (línání, pelichání, shromažďování tuku, zimní spánek, sezónní dimorfismus a
polymorfismus, vývojové změny u hmyzu apod.).
38
Střídání dne a noci vyvolává u většiny živočichů pravidelné cirkadiánní rytmy. Mohou být
vyvolány nejen světlem, ale i změnou teploty. Během čtyřiadvaceti hodin jsou živočichové
aktivní jen určitou dobu, v jinou odpočívají.
Podle aktivity rozeznáváme druhy:
- monofázické, s jednou dobou aktivity a odpočinku během 24 hodin (denní motýli, mnozí
ptáci)
- difázické, se dvěmi fázemi aktivity (soumrační živočichové)
- polyfázické, s více fázemi aktivity a odpočinku během 24 hodin (hraboši, rejsci).
Důležité jsou tzv. lunární rytmy, které jsou vyvolány oběhem Měsíce kolem Země. Měsíc
vyvolává slapové jevy, které způsobují rytmické zvedání nebo klesání mořské hladiny. Tyto jevy
ovlivňují život organismů v přímořských oblastech.
Mnoho druhů organismů pro orientaci v prostoru využívají Slunce, Měsíce i hvězd. Určují
azimut, úhel mezi polohou nebeského tělesa a stanovenou dráhou pohybu. Tato schopnost byla
pozorována u migrujících motýlů, želv, ryb a ptáků. Směrová orientace může být také ovlivněna i
magnetickým pólem Země.
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Jak světlo ovlivňuje živočichy?
Jakým způsobem jsou živočichové chráněni před nadměrným ozářením?
Uveďte příklady ochranných a výstražných zbarvení živočichů.
Jaký význam mají biorytmy?
Jak dělíme živočichy podle jejich denní aktivity?
Objasněte tzv. slapové jevy a uveďte jejich využívání přímořskými živočichy.
Vysvětlete význam světla pro navigaci živočichů.
2.4. Teplota
Primárním donorem tepla je Slunce. Infračervené záření působí přímo jako tepelné paprsky a
nepřímo jako viditelné PhAR paprsky, které se fixují jako energie prostřednictvím fotosyntetické
asimilace a později se uvolní při disimilačních procesech. Samotné teplo se přenáší přímým
zářením - insolancí, prouděním – konvekcí a vedením – kondukcí. Ve vodě, vzduchu a v půdě se
tyto způsoby přenosu tepla uplatňují různě, proto se teplotní poměry v těchto prostředích
poněkud liší. Obrovské množství sluneční energie se akumuluje do tzv. tepelných větrů, které
vznikají evaporací (odpařováním) vody nad oceány. Toto latentní teplo výparu se uvolňuje při
dešti (k odpaření 1g vody je zapotřebí 2 244,23 J).
Teplota vzduchu
Vzduch se ohřívá od zemského povrchu (tepelné záření vychází z každé plochy, předmětu, jehož
teplo je nad hranicí absolutní nuly).
Nejteplejší vzduch je nad zemským povrchem. Do výšky teploty ubývá průměrně 0,6° C na
každých 100 m výšky – teplotní gradient.
Zajímavým přírodním jevem, kdy dochází ke zvratu teplot (při zemi je chladněji než ve vyšších
vrstvách) dochází na jaře a na podzim. Za jasných a bezvětrných nocí po západu Slunce
pokračuje vyzařování tepla povrchem země a tím dochází k jeho ochlazování. U země může být
o 2 – 6° C nižší teplota než ve výšce 2 metrů. Tento zvrat teplot se nazývá teplotní inverze.
39
Přízemní vrstva je inverzní vrstvou a výška, do které dosahuje, se nazývá inverzní hladinou.
V sevřených údolích stéká chladný vzduch z vyšších poloh, hromadí se při zemi a
teplé vrstvy jsou nad ním. Takto vznikají přízemní mrazíky v mrazových kotlinách.
Minimální teplota je těsně před východem Slunce, maximální teplota mezi 14. – 15. hodinou.
Rozdíl mezi maximální a minimální denní teplotou je teplotní amplituda. Teplota vzduchu
závisí na teplotě zemského povrchu, vlhkosti vzduchu a proudění vzduchu. Proudění může být
vertikální nebo horizontální. Rozpínáním se vzduch ochlazuje, stlačením se otepluje. Tyto změny
vzdušné teploty bez dodatkové energie se nazývají adiabatický děj.
Skleníkový efekt
Jedná se o fyzikální jev probíhající v atmosféře Země i jiných planet. Příčinou vzniku je odlišná
propustnost přítomných složek atmosféry pro různé oblasti spektra slunečního záření
procházejícího směrem k povrchu a po odražení odcházejícího do kosmického prostoru. Podstata
tohoto jevu spočívá ve snadné propustnosti krátkovlnného slunečního záření atmosférou,
v absorpci záření povrchem a jeho přímý ohřev změnou na dlouhovlnné záření tepelné a následná
nepropustnost odraženého dlouhovlnného záření zpět do vesmíru.
Intenzita skleníkového efektu je podmíněna přítomností složek atmosféry, které zabraňují
zpětnému vyzařování tepla do vesmíru. Jsou to CO2, NOx, CH4, O3 a především vodní pára,
kapičky vody, ledové krystalky, mlha a kouř. Důsledkem skleníkového efektu je postupné
zvyšování teploty povrchu planety a troposféry, což umožňuje existenci života. Bez skleníkového
efektu by průměrná teplota byla kolem – 25° C. V současnosti člověk svou činností zvyšuje
koncentrace CO2 v atmosféře a navíc ji obohacuje o další skleníkové plyny (halony, freony) a
další exhalace, které zabraňují únikům tepla do vesmíru. Nežádoucí další zvyšování globální
teploty může vyvolat přírodní katastrofy (náhlé klimatické jevy a jejich zesílený účinek, roztátí
ledovců a následný vzestup hladiny světového oceánu, rozsáhlé migrace organismů včetně
člověka do příznivějších oblastí apod.).
40
Vliv CO2 na zvyšování globální teploty od roku 1970 - 2000
Měření teploty vzduchu
Teplotu měříme teploměrem rtuťovým, lihovým nebo na principu bimetalu. Stupnice bývá
v rozsahu od -40 po + 50° C. Teploměry nazývané jako minimo-maximální (jsou rtuťové nebo
lihové) mají sloupec měrné kapaliny s kovovým indexem, který je sloupcem kapaliny posunován
do minimálních nebo maximálních hodnot, které po odečtení stáhneme magnetem.
Termograf teplotu zároveň zapisuje. Teplotu měříme v meteorologické žaluziové budce umístěné
ve výšce 2 m nad zemí.
Průměrnou denní teplotu vypočítáváme z měření prováděného třikrát denně, v 7 hod., 14 hod. a
v 21 hodin (tuto hodnotu započítáváme dvakrát).
Výpočet průměrné denní teploty td :
td 
(t7  t14  t21  t21)
4
Teplota půdy
Sluneční záření, které dopadá na zemský povrch, se přeměňuje na tepelnou energii a zahřívá
půdu. Část se odráží do okolního vzduchu (dlouhovlnné záření) a protože je půda vodivá, část
tepla putuje i do jejích hlubších vrstev. Množství tepla, které se dostává na povrch zeměkoule,
není všude stejné. Závisí na roční době, zeměpisné šířce, nadmořské výšce, expozici terénu ke
světovým stranám, oblačnosti, barvě půdy a vlhkosti půdy, denní době, vegetačním krytu apod.
Ve dne, kdy dopadají sluneční paprsky, převládá příjem nad uvolňováním. V noci půda
naakumulované teplo vyzařuje, dochází k tepelným ztrátám a půda se ochlazuje.
Tmavá půda jímá teplo lépe než světlá. Vlhké půdy se ohřívají pomaleji, holé skály se ohřívají
rychleji než půdy porostlé vegetací. Sněhová pokrývka půdu neochlazuje, neboť brání
vyzařování tepla z půdy. Na jaře při tání sněhu se vzduch ochlazuje, protože při tomto procesu je
teplo pohlcováno (1g sněhu spotřebuje k roztátí 335 joulů tepla).
Měření teploty půdy
K měření teploty půdy používáme rtuťové teploměry v hloubce 0,10 m, 0,20 m, 0,50 m a 1 m.
Výše půdní teploty se mění během dne i roku. Mluvíme proto o denním nebo ročním průběhu
půdní teploty. Minimální teplota nastává před východem slunce, maximální mezi 12. – 13.
41
hodinou. Rozdíl mezi minimální a maximální půdní teplotou nazýváme denní tepelnou
amplitudou půdy. V půdě se průběh tepelné amplitudy zpožďuje, a to na každých 10 cm o 2,5 3,5 hodiny. Povrchová teplota osluněné půdy může vystoupit až o 30° C výše oproti teplotě půdy
ve stínu. (Extrémní kolísání teplot bylo zaznamenáno na výsypkách po těžbě uhlí v Severočeské
hnědouhelné pánvi. Přes den se teploty na těchto nasypaných substrátech pohybují kolem 70° C a
v noci klesají k nule).
Denní kolísání teploty v půdě se projevuje do hloubky 1 m. Roční kolísání teploty zaznamenáme
až do 20 m.
Hloubka nemrznoucí hladiny je v našich zeměpisných šířkách 1,20 m.
Kontrolní otázky a úkoly:
1) Vysvětlete pojmy insolance, konvekce a kondukce. Jak se zahřívá půda a jak ovzduší?
2) Proč je před deštěm dusno a teplo?
3) Vytvořte prezentaci na téma inverze. Objasněte, jak tento ryze přírodní jev negativně
souvisí s lidskou činností.
4) Vysvětlete podstatu adiabatického jevu, jak k němu dochází?
5) Objasněte vznik přízemních mrazíků a jaký mají dopad na rostliny.
6) Vysvětlete podstatu skleníkového efektu. Podle samostatného studia odborné
literatury se pokuste dokázat, že přirovnání jevu akumulace tepla ve skleníku a ve
volné atmosféře je děj principiálně odlišný.
7) Objasněte pojem teplotní gradient a jaká je jeho přibližná hodnota?
8) Jak měříme teplotu ovzduší a půdy. Jak zjišťujeme průměrnou denní teplotu?
2.5. Rostlina a teplo
Rostliny nemají vlastní regulaci vnitřní teploty a jejich teplota těla je blízká teplotě okolí. Pro
všechny organismy je teplo nezbytným faktorem pro zdárný průběh fyziologických pochodů.
Nebezpečné pro život jsou jak nízké, tak i vysoké teploty. Zároveň střídání tepla a mrazu může
vyvolat popraskání dřeva a tvorbu tzv. mrazových trhlin na kmenech. Proto sadaři v předjaří
natírají kmeny stromů bílou barvou, aby předcházeli přehřátí dřevin přes den – jsou eurytermní.
Každá životní funkce rostliny má své tepelné hranice (osmotický příjem vody u většiny rostlin
probíhá od teploty +4° C). Rostliny jsou v porovnání s jinými organismy dobře adaptovány na
široký rozsah teplot. Pro zachování základních životních pochodů bývá u rostlin teplotní
amplituda od -5° C po +55° C. V době reprodukce vyžadují užší rozsah teplot (+5° C až +40° C).
Jen některé rostliny jsou stenotermní (vodní rostliny ponořené nebo rostliny teplých vřídel).
Rostliny polárních oblastí snášejí i promrznutí. Podobnou odolnost mají i některé naše rostliny
(ptačinec žabinec, maceška).
Rozeznáváme dva typy poškození nízkými teplotami - poškození chladem a poškození
zmrznutím. Poškození chladem je způsobeno tím, že voda při minusových teplotách mění své
vlastnosti (hustotu, viskozitu, ionizaci) a tyto změny vyvolávají poškození (černání banánů). Při
zmrznutí nejdříve vymrzá mimobuněčná (extracelulární) voda. Z buněk je osmoticky
odčerpávána intracelulární voda a obsah buněk se tak zahušťuje. Buněčný obsah je částečně
chráněn před tvorbou ledových krystalků, které jsou příčinou poškození membrán. Odolnost proti
mrazu zvyšují látky bránící dehydrataci – specifické peptidy, glykopeptidy a vyšší koncentrace
NaCl. Vyšší hustota buněčných roztoků snižuje bod tuhnutí (sládnutí plodů na podzim).
Bezprostřední příčinou odumírání rostlin je ztráta vody z plazmy a koagulace bílkovin. Rostliny
přečkávající zimní období svá těla částečně dehydratují.
42
Transpirací se rostliny ochlazují. Teplota rostlinného těla je až o 8° C nižší než teplota ovzduší.
Před nadbytečnou transpirací se rostliny brání zesílením pokožky, pokožkovými útvary jako jsou
trichomy (různé druhy chlupů), zapuštěním průduchů do epidermis, ztrátou listů apod.
Stenotermní druhy dělíme podle konkrétních nároků na teplotu prostředí:
- teplotně náročné – termofyty, jsou termofilní (např. koniklec)
- středně náročné – mezotermofyty, jsou mezotermofilní
- chladnomilné – psychrofyty, jsou psychrofilní
- žijící na sněhu a ledu – kryofyty, jsou kryofilní (např. sněženka)
sněženka
koniklec
Některé druhy řas žijí v horkých pramenech při teplotách 60 – 70° C. Některé sinice přežívají až
88° C. Naopak červená řasa Chlamydomonas nivalis žije na sněhu při teplotách kolem 0° C.
Pouštní rostliny snášejí teploty až 58° C, sibiřské dřeviny až -70° C. Rozšíření listnatých dřevin
lze vyjádřit izotermou nad 10° C po dobu alespoň 120 dnů. Rozšíření jehličnatých dřevin lze
vyjádřit izotermou nad 10° C po dobu 30 dnů.
Teplotní podmínky stanoviště jsou závislé na:
- postavení Země ke Slunci
- na charakteru zemského povrchu (moře, pevnina)
- na půdním pokryvu a expozici svahů
- na nadmořské výšce
- na denní době
Délkou vegetačního období vyjadřujeme počet dní, kdy průměrná teplota stanoviště neklesá pod
10° C.
Kontrolní otázky a úkoly:
1) Objasněte vznik mrazových trhlin na kmenech stromů a jak jim lze zabránit?
2) Jak se rostliny brání poškozením zmrznutím?
3) Jak rozdělujeme stenotermní organismy podle nároků na teplotu prostředí?
4) Objasněte, na čem závisí teplotní podmínky stanoviště. Definujte délku vegetačního
období.
43
2.6. Živočich a teplo
V rámci metabolismu při katabolických dějích se z přijatých živin uvolňuje teplo. Tepelná
energie se rovněž uvolňuje při činnosti příčně pruhovaného svalstva. Teplo je předpokladem
optimálních průběhů především enzymatických reakcí. Velké množství tepla se ztrácí ve styku
s okolním prostředím. Podle schopnosti zabezpečovat tepelné nároky organismu – termoregulaci
rozdělujeme organismy na dva typy:
- poikilotermní, studenokrevní (exotermní), jejichž tělesná teplota se mění v závislosti na teplotě
okolí. Produkují jen málo svého vlastního tepla a snadno je ztrácejí do okolí. Jsou velmi závislí
na teplotě vnějšího prostředí, kterou rychle z okolí přijímají (ryby, obojživelníci, plazi a v tomto
smyslu i rostliny)
- homoiotermní, teplokrevní (endotermní), živočichové udržují stále svou tělesnou teplotu na
určité výši nezávisle na změnách teploty okolního prostředí (ptáci a savci). Je zajímavé, že
menší druhy teplokrevných živočichů mají zpravidla vyšší teplotu než druhy větší.
Specializovaná forma homoiotermie je tzv. heterotermie. V podstatě teplokrevní živočichové
v době postupného ochlazování prostředí přecházejí do fyziologického útlumu, strnulosti, kdy
snížením tělesné teploty, někdy až na teplotu okolí, dovedou chladné období přežít. Teplotu těla
dovedou opět aktivně zvýšit a na patřičné úrovni ji udržet (netopýři).
Mláďata homoiotermních živočichů bývají často spíše poikilotermní a homoiotermní reakce se
uplatňují až po určité době. Zvláštní adaptací homoiotermních živočichů je hibernace – zimní
spánek. Vyznačuje se sníženým metabolismem a letargií, kdy je na minimum snížený srdeční
tep, frekvence dýchání a nervová činnost. Tito živočichové mají schopnost snižovat a zvyšovat
teplotu těla a udržovat homeostázu v podmínkách podchlazení (ježek, křeček, sysel, svišť, plch).
Existuje také tzv. nepravá hibernace, při které živočichové v letargii nesnižují tělesnou teplotu a
všechny tělesné funkce v určitém útlumu probíhají (jezevec, medvěd, rorýsi, kolibříci a lelci).
Fyziologicky podobná je estivace – letní spánek. Při vysokých teplotách a velkém suchu
v aridních oblastech dochází ke snížení teploty těla. Ve dne za těchto podmínek dochází k denní
spánkové letargii (pouštní živočichové). Tato tepelná hibernace vyvolává u živočichů přechod
k noční aktivitě.
U hmyzu hovoříme o diapauze, kdy v období nepříznivých podmínek (zimní období) je přerušen
jejich vývoj.
Zimní spánek není souvislý. Je přerušován na začátku a ke konci hibernace. Doba potřebná ke
spánku je delší, usínání je pomalé. Probuzení je naopak krátké, rychlé.
Tolerance živočichů k teplotám prostředí
Eurytermní živočichové – snáší vysoký rozsah kolísání vnější teploty (většina živočichů).
Stenotermní živočichové – mají malou toleranci k rozsahu teplot.
Při velmi nízkých teplotách dochází u poikilotermů k poškozování buněčných struktur ledovými
krystalky, k dehydrataci tkání a denaturaci bílkovin. Zpomalují se a zastavují metabolické
procesy. To vše způsobuje přechod do latentních forem, kdy živočichové vyhledávají teplotně
příznivější úkryty pro přežití.
Homoiotermové si udržují stálou teplotu, jsou na okolní teplotě do určité míry nezávislí. Při
podchlazení může dojít ke smrti následkem zastavení metabolických pochodů. U teplokrevných
živočichů dochází k zástavě srdeční činnosti. K chladu jsou ale mnozí adaptovaní. Tučňák
císařský hnízdí při teplotách -30 až -50° C, sob přežívá teploty okolo -60° C. Podchlazení těla
homoiotermů pod fyziologickou teplotu 20° C (u člověka pod 28° C) má škodlivé následky.
Reakcí na chlad je svalový třes, při kterém se uvolňuje teplo. Ochranou proti chladu jsou srst,
peří, tukové vrstvy). Termofilní živočichové vyžadují teploty vyšší, psychrofilní žíjí ve
snížených teplotních podmínkách.
44
Na základě reakcí na teplotní poměry životního prostředí se v procesu termogeneze
vytvořily zajímavé vztahy mezi velikostí těla a některých tělesných znaků homoiotermů. Tyto
souvislosti popisují ekologická pravidla:
Bergmanovo pravidlo – homoiotermní živočichové příbuzných forem (druhy, podruhy, rasy)
jsou v chladnějších oblastech větší a hmotnější než v oblastech teplejších. Např. tučňák císařský
(Aptenodytes forstei): výška 120 cm, hmotnost 34 kg, tučňák galapážský (Spheniscus
mendiculus): výška 50 cm, hmotnost 2,5 kg. Podobně pozorujeme zvětšování tělesných údajů
nejen v závislosti na zeměpisné šířce ale i na nadmořské výšce (vlci, jeleni, prasata, medvědi).
Hlavním důvodem rozdílu ve velikosti je poměr mezi povrchem a objemem těla jednotlivých
druhů. Malí jedinci mají relativně velký povrch těla a větší ztráty tepla. Velcí jedinci mají
relativně malý povrch a menší ztráty tepla.
Allenovo pravidlo – v chladnějších oblastech mají homoiotermové kratší uši, oháňky, zobáky a
končetiny než v oblastech teplejších (polární liška, zajíc; mají ale hustší srst a delší pesíky).
Glogerovo pravidlo – v teplejších a vlhčích oblastech jsou homoiotermové tmavěji zbarvení než
v oblastech sušších a chladnějších.
Teplota ovlivňuje aktivitu především poikilotermních živočichů, jsou na změny teplot citlivější
více než homoiotermové. Teplota ovlivňuje jejich denní rytmus, rychlost vývoje, počet generací,
pohlavní dospívání, určení pohlaví, střídání generací, partenogenezi apod. U teplokrevných
živočichů vyvolávají změny teploty změny fyziologické, pohlavní aktivity, migraci. Na základě
obecných charakteristik, jako je velikost těla, bazální metabolismus, izolační tělesné vrstvy,
morfologie a fyziologie je možno stanovit tzv. zónu termoneutrality.
Ta vyjadřuje optimální úroveň teploty bez vedlejšího výdaje energie, což je důležité pro
rentabilitu hospodářských chovů. Pod hodnotou neutrální teplotní zóny musí zvíře zvýšit svou
produkci metabolického tepla např. svalovým třesem. Nad hranicí termoneutrální zóny musí
naopak energii vydávat, aby se teplota těla snížila (pocení, zvýšená frekvence dýchání –
polypnoe, apod.). Optimální teplotní podmínky pro chov zvířat jsou značně omezené. Mimo
oblast optimální zóny musí být regulace tepla hrazena stále vyššími dávkami potravy. Zajištění a
udržení optimálních podmínek mikroklimatu je stejně významné v živočišné výrobě jako
v rostlinné produkci.
Mláďata savců nesnášejí prochlazení, kdežto mláďata ptáků jej po určitou dobu snesou.
liška polární (Alopex lagopus)
liška obecná (Vulpes vulpes)
fenek (Vulpes zerda)
medvěd lední (Thalarctos maritimus)
medvěd hnědý (Ursus arctos)
medvěd pyskatý (Melursus ursinus)
45
Kontrolní otázky a úkoly:
1) Objasněte biologický význam tepla pro živočichy.
2) Popište rozdělení živočichů podle schopnosti termoregulace.
3) Charakterizujte hibernaci.
4) Vysvětlete pojmy estivace, diapauza, eurytermní, stenotermní.
5) Popište ekologická pravidla pro homoiotermní živočichy a doložte příklady.
6) Jak ovlivňuje teplota aktivitu živočichů?
7) Jaký je význam respektování zóny termoneutrality.
2.7. Atmosféra
Atmosféra neboli ovzduší je vzdušný obal Země ( řec. atmos – pára, shaira – koule), dosahuje
do výše 30 až 40 tisíc km. Absorbuje i rozptyluje sluneční záření a sama je zdrojem
dlouhovlnného záření. Při odrazu a lomu světla kapkami, ledovými krystalky i prachovými
částicemi dochází v atmosféře k nejrůznějším optickým jevům. Vyznačuje se elektrickým polem
a hustotními vlnami, které přenášejí v ovzduší zvuk. Atmosféra je směsí plynů dusíku (78,08%),
kyslíku (21%), argonu (0,93%), CO2 ( 0,03%) a dalších ve stopách se vyskytujících vzácných
plynů (He, Ne, Kr, Xe a jiných plynů přirozeného i antropogenního původu - NOx, H2, CO, NH3,
J, CH4, CFC, apod.). Velmi proměnlivé může být však množství znečisťujících látek –
skleníkových plynů (CH4, NOx, CFC, O3), které patří mezi stopové prvky v atmosféře, tj.
vyskytují se v množství menším než 100 ppm.
Před 3 miliardami lety, než vznikl na Zemi život, měla atmosféra jiné složení. Obsahovala N2,
NH3, CO2, CH4, Cl2, H2S a vodní páry. Složení tehdejší atmosféry bylo pro život jedovaté. Zcela
chyběl kyslík, chyběla přirozeně i ozónová vrstva, protože trojatomární kyslík vzniká aktivací
UV záření na molekulu kyslíku. První ozón vznikal z kyslíku uvolněného při rozkladu vody
aktivovaného UV zářením, které bez překážky dopadalo na Zemi. Vznikající ozón pohlcoval
nebezpečné spektrum UV záření a to umožňovalo postupný rozvoj života na souši. První
organismy se živily rozkladem organických látek, které vznikly dlouhodobým chemickým
vývojem z látek anorganických. Chemickými syntézami podporovanými přírodními zdroji
energie (sluneční záření, blesky, teplo sopek, radioaktivní záření) postupně vznikaly složité
molekuly organických látek (cukry, tuky, bílkoviny, nukleové kyseliny). To byly základní
podmínky pro vznik supramolekulárních komplexů a prvních primitivních forem života.
Současný obsah kyslíku v ovzduší je produktem fotosyntézy a jeho koncentrace je výsledkem
dynamické rovnováhy mezi jeho nepřetržitým obnovováním a spotřebou. Vývoj atmosféry je
úzce spjat s vývojem živých organismů. Ovzduší jako ekologický činitel ovlivňuje živé systémy
svojí hustotou, tlakem, viskozitou, prouděním, teplotou a složením.
Normální tlak atmosféry je 1013 hPa, s výkyvy kolem 140 hPa. Živé systémy jsou na změny
tlaku adaptovány. Největší význam pro život na Zemi mají v ovzduší kyslík, a oxid uhličitý.
Kyslík – objemový obsah v atmosféře je 21%. V ovzduší je pozoruhodná homeostáza: ztráty
kyslíku dýcháním, hořením, spalováním, jsou nahrazovány kyslíkem uvolněným fotosyntézou.
V půdě je méně kyslíku a více oxidu uhličitého, protože spotřeba kyslíku mikroorganismů a
kořenů rostlin je značná. Vzduch v půdě je v recipročním vztahu s vodou (vodou je vytěsňován)
a kořeny často trpí snížením obsahu kyslíku – hypoxií. Jedná-li se o trvalý nedostatek kyslíku
v půdě, hovoříme o anoxii. Rostliny jsou po určitou dobu schopny přežít v prostředí s
nedostatkem kyslíku (pod vodou při záplavách) pomocí tzv. anaerobního dýchání. Cukr je
46
štěpen na toxický ethylalkohol a oxid uhličitý za uvolnění menšího množství energie využitelné
pro zachování základních životních funkcí.
C6H12O6  2 C2H5OH + 2 CO2 + energie
Období anoxie nesmí být příliš dlouhé, protože alkohol je pro buňky toxický.
Rostliny žijící v trvale zaplavovaných půdách nebo ve vodě vytvářejí zvláštní adaptace pro
přežití v hypoxickém prostředí:
- povrchové kořeny – jsou nad vodní hladinou (borovice blatka)
- dýchací a chůdové kořeny – rostou opačným směrem nad zaplavovanou hladinou (Monstera,
mangrové porosty)
- aerenchymatická pletiva – pletiva vodních rostlin se zásobami vzduchu (lotos, leknín,
ostřice)
- adaptace enzymatických systémů – alkoholové dýchání u rostlin přeplavovaných vodou.
Oxid uhličitý – objemový obsah v atmosféře je 0,033%. Poměr kyslíku a oxidu uhličitého je
výsledkem činnosti živých organismů. Fotosyntetické organismy fixují do svých těl CO2, který je
jediným zdrojem uhlíku pro tvorbu biomasy. Odpadem z reakce fotosyntetické asimilace je
kyslík.
Oxid uhličitý vzniká půdním dýcháním mikroorganismů a kořeny rostlin (30 až 50%), dýcháním
rostlin a živočichů, sopečnými výbuchy, jako produkt hoření (různé požáry), spalováním
fosilních paliv v různých technologických procesech. V současné době stoupá množství CO2 asi
o 0,00007% ročně. Množství CO2 kolísá během roku (zimní dormance fotosyntetizujících rostlin)
i během dne (v noci vzrůstá). Oxid uhličitý je významným skleníkovým plynem, který propouští
UV záření na Zem a zadržuje od povrchu odražené dlouhovlnné a tepelné záření. Stoupající
teplota ohrožuje globální ekosystém (viz. str. 36).
2.8. Znečištění atmosféry
Nejrozmanitější látky, které se dostávají do ovzduší, jsou povahy plynné, kapalné a tuhé. Ty
látky, které zaznamenáváme přímo u zdroje znečištění, nazýváme emise. V atmosféře prodělávají
fyzikálně chemické změny, jsou přenášeny a posléze klesají a dostávají se do styku se zemským
povrchem a organismy. Dále je již nazýváme imisemi.
Tuhé emise u nás činí takřka 50 % spadu (prach, popílek, saze, pyl a těžké prvky jako jsou Pb,
As, Cu, Hg, Cd a další). Velmi nebezpečný je polétavý prach submikroskopických rozměrů,
který dlouhou dobu setrvává v dýchací zóně troposféry a při respiraci se dostává do plicních
alveolů.
Plynné emise jsou tvořeny SO2, H2S, SO3, CO2, CO, NOx, NH3, Cl2, HF, aldehydy, ketony,
fenoly, benzenem, páry olejů, pohonných hmot, oxidy kovů.
Kapalné emise, aerosoly škodlivých sloučenin.
Kyselinotvorné oxidy jsou příčinou tzv. kyselých dešťů (pH 3 – 4,5).
Atmosférický tlak
Vzduch, který obklopuje zeměkouli, působí svou tíží na zemský povrch. První měření
atmosférického tlaku provedl Toricelli pomocí trubice tvaru U naplněné rtutí. Tak zvaným
normálním tlakem rozumíme průměrnou hodnotu tlaku na celé zeměkouli, při hladině moře na
45° zeměpisné šířky při teplotě 0° C. Jeho hodnota je 1 013,25 hPa. (1 hPA = 0,75 mm Hg,
a v soustavě SI jednotek je 1 Pa = N . m2).
Tlak vzduchu je značně proměnlivá meteorologická hodnota. Je závislý:
- na nadmořské výšce a zeměpisné šířce (na každých sto metrů výše klesá tlak asi o 1,07 kPa –
tlakový gradient)
47
- na teplotě a vlhkosti vzduchu (na rovníku je nižší tlak vzduchu)
- na povětrnostní situaci (v souvislosti s počasím a podnebím, v závislosti na
tlakových útvarech, např. za slunného počasí je tlak vyšší)
- na složitém denním a nočním chodu pod vlivem rotace Země, slapových
sil Slunce a Měsíce
Měření atmosférického tlaku
Klasickým přístrojem na měření tlaku vzduchu je poměrně přesný rtuťový
tlakoměr.
K běžnému měření tlaku vzduchu se používá kovový aneroid. Pracuje na
principu deformace kovového plíšku pod vlivem měnící se tlakové síly
vzdušných mas. Jestliže přístroj zároveň hodnoty tlaku zaznamenává, jedná
se o barograf.
ručička tlakoměru
šroubovitý
převod
Aneroid
pákový
převod
Rtuťový
tlakoměr
vakuum
2.9. Vliv atmosférického tlaku na organismy
Život rostlin není změnami tlaku ovlivňován přímo. Změny tlaku ovlivňují
proudění vzduchu, na které rostliny reagují intenzitou transpirace, mění se
rychlost vysýchání půdy a výměna půdního vzduchu.
Významnější vlivy změn tlaku jsou pozorované u živočichů včetně člověka. S přibývající
nadmořskou výškou klesá tlak a současně se snižuje parciální zastoupení kyslíku. Poikilotermní
živočichové obvykle snášejí lépe kolísání tlaku než homoiotermové, z nichž nejcitlivější na jeho
změny jsou ptáci a savci. Právě vertikální rozmístění homoiotermů je omezeno nadmořskou
výškou. Člověku je nebezpečný pokles množství kyslíku na 7 – 8 % (na vrcholku nejvyšší hory
světa Mount Everestu je při tlaku 105 hPa obsah kyslíku 8 %).
Mezi savci a ptáky převládají druhy stenobarní. Nesnášejí kolísání tlaku a jsou proto svým
výskytem vázáni na určitou nadmořskou výšku. Kolísání tlaku dosahuje hodnot kolem 100 hPa.
Tyto změny mohou značně ovlivňovat sexuální potenci samců, potravní aktivitu, migraci. U
člověka jsou citliví na změnu tlaku vzduchu děti, nemocní a staří lidé, kdy je ovlivňován
především kardiovaskulární systém a pohybový aparát kostry.
Eurybarní druhy dobře snášejí kolísání tlaku vzduchu. Snížení tlaku může kladně ovlivnit
líhnutí vajíček, zvyšuje aktivitu savého hmyzu a další životní projevy. Některé druhy
bezobratlých snesou pokles tlaku až k vakuu.
2.10. Proudění vzduchu
Nerovnoměrné zahřívání zemského povrchu slunečním zářením způsobuje přesuny vzdušných
hmot k vyrovnání rozdílu v horizontálním směru – advekce, nebo se přemísťují různě teplé
vzduchové masy ve vertikálním směru – konvekce.
48
Proudění vzduchu je výrazně ovlivňované členitostí, různorodostí zemského povrchu, otáčením
Země kolem osy a měnícím se postavením Země ke Slunci. Mezi rovníkem a pólem jsou tři
výrazná pásma s navzájem souvisejícími koloběhy vzduchu. Pásmo od rovníku po 30° severní
šířky, pásmo od 30° s.š. po 65° s.š. a pásmo od 65° s.š. po severní pól. Na základě uvedených
skutečností o závislosti cirkulace vzduchu na planetě vznikají v různých oblastech Země např.
teplé pasáty (v rovníkové oblasti severní polokoule severovýchodní až východní větry) a
v jihovýchodní Asii monzuny. V létě vane vítr z oceánu na pevninu (období dešťů), v zimě je
proudění obrácené – z pevniny na oceán (suchá a mrazivá zima).
V rámci místních klimatických podmínek vznikají v souvislosti s cirkulací ovzduší druhy tzv.
místních větrů:
- pobřežní vánky (ve dne vanou z moře na pevninu a v noci opačně),
- horské údolní větry (jižní svahy hor se přes den ohřívají, teplý vzduch stoupá a v noci se
při zemi rychleji ochladí a studený vzduch proudí do údolí),
- fén (teplý vysušující vítr vanoucí z hor na jejich závětrné straně, kde bývá málo srážek),
- bora (prudký studený vítr vanoucí údolím a průsmyky z hor a přináší rychlé ochlazení).
Měření větru
Při měření se sleduje jeho směr, rychlost a nárazovost.
 Směr větru – zjišťujeme pomocí větrné korouhvičky a sledujeme jeho orientaci ke
světovým stranám, odkud přichází.
 Rychlost větru – měříme anemometrem, který udává rychlost v m . s-1 nebo v km . h-1.
 Nárazovost větru – zjišťujeme anemografem, což je registrační přístroj, který plynule
zaznamenává změny rychlosti a směru větru (větrné poryvy).
Anemometr
49
2.11. Vliv větru na rostliny
Vítr je často příčinou různých pohybových reakcí rostlin. Mírný vítr je příznivý pro podporu
zakořeňování, způsobuje opad listů a suchých větví. Vzdušné proudy roznášejí pyl mnoha druhů
větrosnubných rostlin – anemofilie, umožňují i rozšiřování semen od mateřských větroplodých
rostlin – anemochorie. Silný vítr škodí tím, že zvyšuje ztráty vody transpirací a odparem z půdy,
způsobuje odnos půdy (eolická eroze), bývá příčinou vývratů, polomů, zlámání větví, poléhání
porostů a různých dalších poranění rostlin.
Na převládající směr větru, např. v horách nebo při mořském pobřeží, reaguje vegetace změnami
tvaru (habitu) – anemomorfózami. Typické jsou například tzv. vlajkové formy stromů v horách.
Anemomorfóza – vlajkové formy stromů
2.12. Vliv větru na živočichy
Směrové pohyby živočichů mohou být intenzivně využívány (vzlétávání, plachtění, unášení
větrem). Organismy se tak dostávají na jiná místa – anemotaxe. Anemotaxi rozlišujeme
pozitivní a negativní. Mnozí motýli a některé druhy hmyzu jsou vynášeny teplým vzduchem –
hypotaxe, a soustřeďují se na vrcholcích kopců k rozmnožování. Podobně jako rostliny využívají
živočichové, kteří jsou neschopni letu anebo jsou malých rozměrů, proudění vzduchu.
Anemochorně jsou přenášena klidová stádia prvoků a drobní bezobratlí živočichové. Silnější vítr
může přenášet i větší živočichy. Významný je vliv větru pro transport rostlinných škůdců i těžší
hmotnosti ( např. mandelinka bramborová využívá směru větru k přeletu na bramborová pole),.
mandelinka bramborová (Leptinotarsa decemlineata)
50
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
Jak vznikla atmosféra na Zemi?
Pojednejte o současném složení atmosféry.
Vysvětlete příčinu atmosférického tlaku.
Pojednejte o znečištění atmosféry.
Definujte pojem normální tlak
Jak vznikají kyselé deště?
Vysvětlete pojmy anemofilie, anemochorie, anemomorfózy, anemotaxe, hypotaxe.
Objasněte pojmy advekce a konvekce.
Popište anemotaxi mandelinky bramborové.
Jakým způsobem se měří rychlost větru?
V odborné literatuře vyhledejte zástupce eurybarních organismů.
Jaká tíha působí na 1 dm2 povrchu těla v hloubce 10 m?
2.13. Voda a vlhkost vzduchu
Vodní prostředí je nejrozsáhlejší medium zemské biosféry. Moře a oceány představují 70,8 %
zemského povrchu. Voda je základní předpoklad existence života. Ve vzduchu se vyskytuje voda
ve skupenství plynném (vlhkost), kapalném (déšť) a pevném (sníh, kroupy).
Vzdušná vlhkost vzniká vypařováním z povrchu půdy, z vodních ploch, transpirací rostlin,
výparem z povrchu živočišných těl. Nejprve se nasytí přízemní vrstvy vzduchu a odtud se
prouděním vzduchu vlhkost dostává do vyšších vrstev ovzduší a vytváří vzdušnou vlhkost.
Čím vyšší je teplota vzduchu, tím více vodních par může vzduch udržet, tím větší je jeho
kapacita pro vodní páry.
Pro vyjádření vlhkosti vzduchu používáme:
Maximální vlhkost vzduchu (E) – teoretický údaj, který udává kolik vodních par je vzduch při
určité teplotě schopen udržet. Čím vyšší je teplota, tím více par může vzduch udržet, aniž by
došlo ke kondenzaci vody v kapalné srážky.
Tato vlastnost vzduch se vyjadřuje napětím (tenzí) nasycené vodní páry v pascalech nebo
obsahem vody v gramech v jednom m3 (g .m-3). Např. při teplotě vzduchu -15° C je maximální
vlhkost vzduchu E = 186 Pa, při teplotě 0° C je E = 613 Pa, při teplotě +32° C je E = 4760 Pa.
Absolutní vlhkost vzduchu (e) – vyjadřuje skutečnou vlhkost vzduchu. Udává okamžité
množství vodních par v g .m-3 nebo jejich napětí ve vzduchu v Pa.
Relativní vlhkost vzduchu (r) – je v procentech vyjádřený poměr mezi absolutní a maximální
vlhkostí při určité teplotě vzduchu.
r =
e
------------
x
100 (%)
E
Relativní vlhkost zjišťujeme hygrometry – vlhkoměry.
Pokud známe relativní vlhkost a teplotu vzduchu, můžeme vypočítat absolutní vlhkost vzduchu.
E x r
e = -----------100
(Pa)
Maximální vlhkost (E) při určité teplotě zjistíme v tabulce.
51
Sytostní doplněk je rozdíl mezi maximální a absolutní vlhkostí vzduchu (E – e) při dané teplotě.
Udává, kolik páry je nutno dodat, aby se vzduch zcela nasytil.
Rosný bod je teplota, při které je vzduch úplně nasycený vodní párou. Při teplotě rosného bodu
je absolutní vlhkost rovna maximální vlhkosti a relativní vlhkost je 100 %. Rosný bod lze určit
z vypočítané absolutní vlhkosti tak, že k její hodnotě vyhledáme v tabulce maximální vlhkosti
vzduchu příslušnou teplotní hodnotu, při které se absolutní vlhkost stane maximální.
Určením rosného bodu lze předpovídat minimální noční teploty v brzkém jaru.
Měření vlhkosti vzduchu
Hygrometr – vlasový vlhkoměr, který měří relativní vzdušnou vlhkost. Je založen na principu
zkracování organického vlákna (dříve odmaštěný lidský vlas) při změnách okolní vlhkosti
vzduchu. Změna délky vlákna se přenáší pákovým mechanismem na stupnici.
Hygrograf – hodnoty změn tlaku jsou zapisovány na týdenní pásce.
Psychrometr – nejpřesněji zaznamenává relativní vlhkost vzduchu. Jedná se o kombinaci dvou
teploměrů – tzv. vlhkého a suchého. Mušelínový obal vlhkého teploměru vlivem zvýšeného
odparu ukazuje nižší teplotu než suchý teploměr. Z rozdílů teplot lze podle tabulky vypočítat
přesnou hodnotu relativní vzdušné vlhkosti. Čím menší je rozdíl teplot, tím větší je relativní
vlhkost. Pokud jsou hodnoty na obou teploměrech stejné, je relativní vlhkost 100 %.
Augustův hygrometr
Hygrometr
2.14. Srážky
Jakmile klesne teplota vzduchu pod teplotu rosného bodu, přebytečné vodní páry se vysráží na
okolních předmětech – v tzv. kondenzačních jádrech ve formě kapek. Vodní kapičky vytvářejí
podle místa vzniku rosu – vznikly dotykem s půdou nebo porostem, mlhu – vznikly na
kondenzačních jádrech v nižších vrstvách vzduchu nebo vytvoří oblak ve vyšších vrstvách.
Příčinou ochlazování vzduchu a následné kondenzace vodních par v ovzduší je proudění vzduchu
do výše při současném rozpínání a ochlazování vzdušných mas. Toto tzv. adiabatické rozpínání
umožňuje postupné ochlazování vzduchu na hodnotu rosného bodu a níže, kdy dojde ke
kondenzaci. Při velmi nízkých teplotách vznikají ledové krystalky. Ve výši 5 km nad zemí jsou
ledové krystalky běžné, neboť je zde teplota pod 0° C. Podle výskytu oblak ve výšce obecně
rozdělujeme oblaka nízká (do 2 km), oblaka výškového vývoje (mezi 2 až 6 km) a oblaka vysoká
(6 až 11 km).
52
Kombinací výšky a tvaru vznikají různé druhy oblaků, např. řasy, kupy, slohy, řasové kupy,
řasové slohy, slohové kupy aj.
Oblaka jsou zdrojem srážek. Podle jejich vývoje, výšky, tvaru a zbarvení lze předpovídat počasí
pro nejbližší hodiny. Sleduje se také tzv. oblačnost, tj. hodnota zakrytí oblohy oblaky
v procentech.
Rozeznáváme:
Vertikální srážky – vznikají tehdy, když vodní kapičky nebo krystalky dosáhnou hmotnosti, kdy
mohou padat k zemi proti vzestupným proudům vzduchu. Vertikální srážky mohou být ve formě
deště (kapky velikosti od 1mm až 8 mm), sněhu (krystalky ve tvaru vloček), krup (kusy ledu
různého tvaru i velikosti).
Horizontální srážky – také označované jako kondenzační, tedy takové, které vznikají
kondenzací vodní páry za určité teploty na různých předmětech a v případě páry na
kondenzačních jádrech při zemi, když teplota vzduchu klesne k teplotě rosného bodu.
Rozeznáváme:
- mlhu – ta se tvoří ve vzduchu na kondenzačních jádrech
- rosu – ke kondenzaci dochází na povrchu rostlin a půdy
- jinovatku – ta se tvoří za mrazu na povrchu rostlin a půdy
- námrazu – ta se tvoří na předmětech, jejichž teplota je pod 0° C. Námrazu tvoří
směs krystalků vody a amorfního ledu.
V našich podmínkách mají vertikální (kondenzační) srážky poměrně malý význam. V chladných,
aridních oblastech je jejich význam podstatný především pro flóru. Jsou jediným pravidelným
zdrojem vody a jejich celkové množství může za rok dosáhnout až k 50 mm.
Měření srážek
Vodní srážky měříme ombrometrem (srážkoměrem).
Jeden milimetr naměřených srážek představuje v přepočtu jeden litr spadlé vody na jeden metr
čtvereční nebo 10 m3 . 1 ha-1.
Ombrometr má záchytnou plochu 0,005 m2 (50 cm2) a množství zachycené vody se měří
kalibrovaným válcem s přesností na 0,1 mm. V zimě zachytáváme sníh v ombrometru bez
nálevky a odečítáme vodu po rozehřátí. Odměrnou latí měříme sněhovou pokrývku i postupně po
slehávání (v odborných pracích se v popisu abiotických faktorů sledované oblasti uvádí také
celková doba sněhové pokrývky).
Ombrograf je registrační přístroj na měření srážek. Zapisuje celkové množství srážek,
dobu jejich trvání a jejich intenzitu.
Langův dešťový faktor – vyjadřuje vlhkostní podmínky oblasti. Jedná se o hodnotu
vyjádřenou poměrem průměrných ročních srážek ku průměrné roční teplotě. Je-li Langův deštný
faktor menší než 70, trpí sledovaná oblast nedostatkem srážek.
53
MLHA
Základní typy mraků
Ombrometr
Ombrograf
2.15. Vliv vody, vzdušné vlhkosti a srážek na rostliny
Voda je nepostradatelnou podmínkou pro růst rostlin. V ekologickém smyslu je nezbytná pro
veškerou živou hmotu – protoplazmu. Je limitujícím činitelem v suchozemském prostředí nebo
ve vodním prostředí s kolísající vodní hladinou a vodním prostředí s vysokou salinitou, která na
základě osmotických jevů vyvolává ztráty vody z intracelulárních a extracelulárních prostorů.
Pro rostliny je důležité rovnoměrné rozložení srážek během vegetačního období. Krátkodobý
nedostatek vody rostlina přežívá. Pozastavuje růst, snižuje listovou plochu, vydává vodu z vakuol
a tím klesá buněčné napětí – turgor. Projevují se všechny znaky vadnutí. Dlouhodobý nedostatek
vody rostlinu zahubí. Na období sucha jsou některé rostliny adaptovány tvorbou klidových stadií
a jejich specifické části (cibule, oddenek, hlízy, semena) přežívají v anabióze.
54
Transpirační koeficient vyjadřuje specifický požadavek rostlin na množství přijaté vody.
Udává, kolik gramů vody rostlina vytranspiruje při tvorbě jednoho gramu sušiny.
Toto množství se obvykle pohybuje od 300 do 1 200 g. Největší nároky na vodu v době růstu
mají nadzemní zelené orgány. V době květu a po odkvětu spotřeba vody klesá.
Hlavním dodavatelem vláhy jsou dešťové a sněhové srážky. Množství srážek je určováno
zeměpisnou polohou a nadmořskou
výškou. V ČR je rozsah úhrnu ročních
srážek od 440 mm (Žatecko - ve
srážkovém stínu Krušných hor, od Kadaně
až po Libochovice), až přes 2 000 mm
(Beskydy). V průměru dosahují u nás
srážky mezi 500 – 600 mm ročně.
Množství srážek je determinováno
reliéfem terénu, orientací ke světovým
stranám, úhlem sklonu stanoviště a
nadmořskou výškou.
Kolik vláhy je schopna půda zadržet pro potřeby rostlin a tedy postupně uvolňovat, rozhodují
fyzikální a chemické vlastnosti půdy a charakter matečné horniny. Celkovou dotaci vody pro
stanoviště ovlivňuje i samotný vegetační kryt. Rostlinný pokryv vždy zachytí určitou část srážek
na nadzemních orgánech. Koruny jehličnanů zachycují až 50 % srážkové vody, koruny listnatých
dřevin jen 20 – 30 %. Čím má rostlinné společenstvo více pater (stratifikace fytocenózy) a čím je
hustší olistění (pokryvnost, zápoj), je větší biomasa porostu, která se podílí na převážném
zachycení srážkové vody. Ta se často z těchto ploch ztrácí zpět výparem do ovzduší.
Dešťová voda smývá z povrchu listů prach a jiné nečistoty. Vlivem emisí v ovzduší dochází ke
zvyšováním přirozené acidity dešťových srážek. Kyselé deště se stávají celosvětovým, globálním
problémem.
Plné uplatnění mají srážky mírné, déle trvající, které se pozvolna dobře zasakují do půdy. Prudké
srážky způsobují vodní (fluviální) erozi. Vlivem nevhodného hospodaření je často decimována
půdní fauna, nerespektuje se střídání plodin a půda trpí nadměrným zhutňováním. Člověk tak
podporuje časté záplavy, kdy půda není schopna přijmout větší příděly vertikálních srážek. Půda
zachytí jen část srážek, většina odtéká povrchovým odtokem do vodotečí, často s velkým
podílem půdních částic. Prudké srážky mohou rostliny i mechanicky poškodit.
Mezi vlhkomilné – hygrofilní rostliny, tzv. hygrofyty řadíme např. blatouch bahenní (Caltha
palustris), rdesno hadí kořen (Bistorta major) a suchopýr pochvatý (Eriophorum vaginatum).
Tyto rostliny mají často aerenchymatická pletiva, která jsou zásobárnou vzduchu při stálém
nadbytku vody. Střední nároky na vlhkost mají rostliny mezofilní, mezofyty. Rostliny
suchomilné označujeme jako xerofilní, neboli xerofyty (pelyněk, sinokvět, kostřava). Mají
zesílenou kutikulu, voskové povlaky a trichomy, odlišné hospodaření s vodou provázené
omezením transpirace a vylučování vody. Mají rozvinuté parenchymatické pletivo zásobené
vodou (rostliny sukulentní) nebo vytvářejí tvrdá kolenchymatická a sklerenchymatická pletiva
(rostliny označované jako sklerofyta), která mají schopnost vyrábět vlastní metabolickou vodu.
Sukulenty u nás zastupují rostliny z čeledi tučnolistých, např. rozchodník žlutokvětý
(Hylotelephium maximum) a netřesk horský (Sempervivum montanum). Mezi sklerofyty patří
např. máčka ladní (Eryngium campestre) a pupava obecná (Carlina vulgaris).
55
blatouch bahenní
(Caltha palustris)
pelyněk pravý
(Artemisia absinthium)
A) kostřava ovčí
B) kostřava červená
(Festuca ovina)
(Festuca rubra)
pupava obecná
(Carlina vulgaris)
Vliv sněhu
Sněhové srážky jsou omezeny na období, kdy teplota klesá pod bod mrazu. Množství těchto
srážek je také určováno expozicí a sklonem terénu. Na závětrných místech může docházet
k hromadění sněhu, na návětrných místech je sněhová pokrývka nízká nebo dokonce chybí.
Význam sněhové pokrývky pro rostliny spočívá nejen v tom, že je na jaře po roztátí zdrojem
první vláhy, ale také tepelným izolátorem, protože sníh je špatným vodičem tepla a pod
sněhovou pokrývkou neklesají teploty pod bod mrazu a v prostorách nad půdou se udržuje i
vysoká relativní vzdušná vlhkost. To jsou významné podmínky pro pěstování ozimých obilovin
tzv. jarovizace (působení nízkých teplot ovlivňující pozdější vývoj rostliny).
Pravidelný výskyt nebo absence sněhové pokrývky způsobuje diferenciaci rostlinných
společenstev. Na místech bez sněhové pokrývky vznikají společenstva druhů odolných proti
mrazu – chinofóbní (sněhobojná). Opakem jsou společenstva chinofilní (sněhomilná).
Sníh může rostliny mechanicky poškozovat (zmrzlý sníh hnaný silným větrem, polomy nebo
rozlomení koruny způsobené značnou hmotností mokré sněhové pokrývky, v horách jsou
nebezpečné laviny. Námraza trvající delší dobu absorbuje oxidy síry a dusíku. Delší dobu trvající
námraza po následném roztátí značně okyselí půdu pod korunou a negativně ovlivňuje
chemismus živin (mobilizace Al), což je jedna z příčin úhynu stromů (např. břízy v Krušných
horách).
2.16. Vliv vody, vzdušné vlhkosti a srážek na živočichy
Nadbytek vody v prostředí způsobuje záplavy a nadměrné promokření půdy. Často se dostavuje
náhle a o přežití živočichů v zatopených biotopech rozhoduje rychlost povodňové vlny, možnost
úniku na nezatopená místa, teplota vody i vzduchu, přístup k potravě.
Proti dešťové vodě jsou živočichové chráněni pokožkou a pokožkovými deriváty (srstí, peřím,
krustou, výpotky). Instinktivně o tyto povrchy pečují (čištění, pročesávání, maštění). Nadměrná
vlhkost vzduchu, časté a hojné srážky snižují u mnohých živočichů vitalitu. Organismy žijící
v půdě a přízemní vrstvě bývají zaplaveni a usmrceni. Mohou mít ale i zařízení chránící proti
nadbytku vody nebo různé adaptace proti vyschnutí.
56
V zimním období sněhové srážky ztěžují dostupnost potravy a dlouho trvající zimní období
živočichy vysiluje a oslabuje.
Podle tolerance k vlhkosti rozlišujeme druhy stenohydrické – nesnášejí přílišné kolísání vlhkosti
a druhy euryhydrické – na vlhkostní podmínky jsou nenáročné. Podobně jako u rostlin
rozlišujeme i živočichy podle nároků vlhkosti v životním prostředí na: hygrofilní druhy
(obojživelníci a půdní živočichové), kteří vyžadují vlhká až mokrá stanoviště a jsou tělními
pokryvy adaptovány na nestálou přítomnost vody a vlhka, mezofilní druhy (savci, ptáci)
vyžadují střední vlhkost a xerofilní druhy (plazi, hmyz-stepník rudý, tesařík kozlíček písečný,
kudlanka nábožná). Jsou přizpůsobeny suchému a teplému vzduchu.
Hranice mezi uvedenými druhy nejsou ostré a existuje řada přechodných forem. Zajímavé
adaptace jsou u škvora. Samička klade vajíčka do vlhkých míst a zde také přezimuje, ačkoli patří
mezi xerofilní druhy.
Vlhkost vzduchu ovlivňuje rojení hmyzu, pohlavní aktivitu (plži), intenzitu žíru housenek,
kladení vajíček. Zvýšená vlhkost prostředí může urychlovat vývoj larev některých brouků.
Nedostatečná vlhkost v prostředí může být naopak příčinou sterility.
2.17. Oheň jako ekologický činitel
Vliv ohně se považuje za limitující ekologický faktor. Nezávisí na tom, zda je původu
přirozeného nebo byl založen člověkem. Ovlivňuje řadu především lesních, křovinatých a
travnatých společenstev v subtropech a tropech. Působí-li oheň
v těchto oblastech střídavě v různých místech, brání dosažení
klimatického klimaxu – tzv. ohnivý klimax. Zvyšuje se celková
diverzita, protože vliv ohně zabraňuje nastolení velkoplošné
homogenity společenstva. Oheň urychluje rozkladné procesy, tok
energie a koloběhy látek. Značně se uplatňuje při zmlazování
porostů některých jehličnanů a vřesovišť. Nebezpečné jsou tzv.
vysoké požáry, které zpravidla zničí většinu organismů. Tzv. nízké
požáry působí na druhovou skladbu společenstev výběrově, kdy
hynou nelétaví bezobratlí a drobní savci. Vypálená plocha bývá
menší a postižené druhy mohou požářiště osídlit z nezasažených
míst.
Zajímavé adaptace na působení ohně mají některé sekvoje, žár
ohně umožňuje uvolňování semen ze šišek. Severoamerická Pinus
Pinus australis
australis má tlustou borku odolávající ohni a semenáčky mají krytý
terminální pupen nehořlavými jehlicemi. Tyto jehličnany lépe odolávají ohni a udržují si tak
zastoupení v konkurenci s méně odolnými listnatými dřevinami. Tyto adaptace na oheň jsou
charakteristické pro rostliny, které označujeme jako pyrofyty. Požáry v těchto oblastech
ovlivňují příznivě výskyt zvěře. Po působení ohně se daří především bobovitým rostlinám, které
tvoří jejich potravinovou základnu.
V této souvislosti je nutno zmínit problematiku tzv. řízeného vypalování. To bylo
navrhováno a částečně i praktikováno ve středoevropských podmínkách jako způsob boje proti
nežádoucímu zarůstání vybraných ploch v chráněném území. Jedná se většinou o malé plochy a
jejich ostrůvkovité rozšíření a prostorová izolace obvykle ztěžují nebo přímo zabraňují
doplňování druhů. Vypalováním tak dochází k trvalému snižování populačních hustot a vymírání
některých druhů a tím k podstatným snižováním druhové diverzity. Současně se mění druhové
složení fytocenózy a v návaznosti i zastoupení specializovaných fytofágních živočichů. Z těchto
důvodů považujeme řízené vypalování v našich podmínkách za zcela nevhodné. Eliminace
nevhodných druhů (např. ve stepních společenstvech CHKO České středohoří) je nutno řešit
pastvou chovaných druhů zvířat a jinými, i když nákladnějšími a pracnějšími prostředky.
57
Primární sukcese
Sekundární sukcese
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
16)
Vysvětlete, jak vzniká vlhkost vzduchu.
Objasněte pojem maximální vlhkosti vzduchu. Na jakém hlavním faktoru je závislá ?
Objasněte pojmy absolutní a relativní vlhkost vzduchu.
Popište rosný bod a jeho praktický význam.
Charakterizujte jednotlivé přístroje na měření vzdušné vlhkosti.
Jak vznikají atmosférické srážky a jaké druhy srážek rozlišujeme. Jaké pH vykazují
dešťové srážky?
Jakými přístroji měříme množství a intenzitu srážek?
Popište tzv. adiabatické rozpínání a jeho vliv v ovzduší.
Objasněte Langův dešťový faktor.
Připravte prezentaci na téma druhy mraků a jejich charakteristika.
Objasněte pojem transpirační koeficient.
Vysvětlete pojmy: organismy hygrofilní, mezofilní, hydrofilní.
Pojednejte o významu sněhu pro organismy.
Jaké se vyvinuly adaptace k vlhkosti u živočichů?
Pojednejte o ohni jako ekologickém činiteli.
Objasněte nevhodnost řízeného vypalování při udržování některých chráněných území.
Navrhněte pro tato území vhodná opatření k zachování původních druhů.
58
3. Úvod k meteorologii
Dlouhodobý průběh počasí i jeho momentální stav má často zásadní vliv na životní projevy
organismů včetně zdraví a činnosti člověka. Základní informace o počasí získáváme
z meteorologických stanic. Řada lidských aktivit je na přesných informacích o stavu a vývoji
počasí prakticky závislá (letecká, námořní i automobilová
Meteorologická stanice na Lysé hoře v Beskydech
doprava, zemědělství, zdravotnictví aj.). Hydrometeorologický
ústav v Praze-Komořanech je meteorologická centrála pro ČR.
Základní vybavení meteorologické stanice: meteorologická
budka, staniční teploměr, maximo-minimální teploměr nebo
termograf, vlasový vlhkoměr, ombrometr, barograf. Stanice
může být doplněna dalšími přístroji, např. heliografem,
aerometrem, suchým a mokrým teploměrem, výparoměrem
atd.). Meteorologická stanice musí být umístěna ve volném prostoru bez omezujících bariér.
Měla by být zabezpečena před poškozením na kontrolovaném pozemku. Stromy a budovy
nesmějí být blíže, než je jejich dvojnásobná výška. Odečítání dat a zápis do protokolu se provádí
třikrát denně – v 7, 14 a v 21 hodin. Svodky protokolů se odesílají do Hydrometeorologického
ústavu v Praze, kde se dále zpracovávají do přehledů (týdenních, měsíčních, ročních atd.)
3.1. Předpověď počasí
Nerovnoměrné zahřívání zemského povrchu v důsledku otáčení planety je jednou z příčin
cirkulace ovzduší. Pevniny se ve dne a v létě zahřívají rychleji a více než oceány. V noci a
v zimě se však také rychleji a více ochlazují. Stepi a pouště se ohřívají i ochlazují rychleji než
oblasti porostlé bujnou vegetací. Největší množství tepla zachycuje Země v oblastech mezi
rovníkem a obratníky, kde sluneční paprsky dopadají na povrch pod úhly blížící se 90°. Nejméně
energie získává Země od Slunce v polárních oblastech. Kolem 60 - 65° s.š. se střetávají dvě
rozdílné vzduchové masy. Teplá přichází z jihu a studená ze severu. Styčná plocha mezi dvěma
rozdílnými vzduchovými masami se nazývá polární fronta.
Polární fronta není statická, přesunuje se daleko na jih nebo ustupuje na sever. Základní vliv na
její vznik nebo rozpad má proudění vzduchu mezi sousedními tlakovými útvary, tedy mezi
tlakovou výší a tlakovou níží.
Tlaková níže – cyklona – je oblast nízkého tlaku
vzduchu. Do jejího středu neustále proudí vzduch
z míst vyššího tlaku vzduchu spirálovitě proti
chodu hodinových ručiček. Přicházející vzduch je
zpravidla vlhký. Proto na místech tlakové níže
jsou časté deště.
Tlaková výše – anticyklona – je oblast vysokého
tlaku vzduchu. V jejím středu je nejvyšší tlak a
proto z něj neustále proudí vzduch do míst nižšího
tlaku, a to spirálně ve směru hodinových ručiček.
V místech tlakové výše bývá zpravidla v létě
pěkné počasí a v zimě silné mrazy.
59
Jednotlivé fronty dělíme na teplé, studené a okluzní:
 Teplá fronta – vzniká, když se teplý vzduch dostává na místo ustupujícího studeného
vzduchu. Jelikož teplý vzduch je lehčí, vystupuje pozvolna šikmo nad studený vzduch.
Ochlazuje se, dochází ke kondenzaci vodních par, vytvářejí se srážky. Převládají vytrvalé
deště s přibývající a ubývající oblačností. Po přechodu teplé fronty dochází k oteplení.
 Studená fronta – vzniká, když se studený vzduch dostává na místo ustupujícího teplého
vzduchu, protože studený vzduch je těžší a pohybuje se rychleji než teplý vzduch. Vniká
klínovitě pod teplý vzduch, který tím prudce stoupá, ochlazuje se a dochází ke
kondenzaci vodních par. Vznikají krátkodobé prudké srážky. Přechod studené fronty je
rychlý, srážek ubývá se zvyšující se oblačností. Po přechodu fronty dochází k náhlému
ochlazení, bývá polojasno, kupovitá oblačnost, bouřkové přeháňky.
 Okluzní fronta – vzniká, když se rychle postupující studená fronta spojí s pomaleji
postupující teplou frontou. Sektor teplého vzduchu se u zemského povrchu pomalu
likviduje a je vytlačován studeným vzduchem do vyšších výšek. Vertikální mohutnost
cyklony roste. Převládá velká oblačnost a delší dešťové srážky.
3.2. Poznámky k synoptické meteorologii
Synoptická meteorologie sleduje pohyby vzdušných hmot a ostatních rozhodujících činitelů
vývoje počasí a po vyhodnocení těchto dat předpokládá jejich další vývoj. Na základě získaných
informací vydává zprávu o vývoji počasí. Dlouhodobým sledováním bylo zjištěno, že tlakové
výše a tlakové níže se pohybují po relativně stálých trasách. Jejich pohyb je možno předpovídat a
tím předpovídat i vývoj počasí. Vlastní předpověď vzniká na základě pozorování a zpracování
údajů, dnes převážně na základě informací z meteorologických satelitů a radarů. Analýzou
současného stavu se vypracovávají až osmkrát denně synoptické mapy a stanoví se předpověď
počasí. Vlastní předpověď počasí je buď krátkodobá, stanovená na dobu 24 – 36 hodin.
Meteorolog sleduje směr polárních hmot (frontologická metoda); určuje jejich charakter (teplotu
vzduchu, směr a sílu větru, oblačnost apod.) a odhaduje dobu jejich přechodu přes sledované
území. Obtížně se předpovídají srážky, neboť jejich rozsah a množství ovlivňuje terén. Nad
naším územím je nejčastější vzduchovou hmotou polární vzduch, méně vzduch arktický a
nejméně vzduch tropický.
60
3.3. Typické povětrnostní situace nad našim územím
1. Západní situace – je nad naším územím nejčastější.
Typická je především na jaře, kdy způsobuje přeháňkové
počasí. Jednotlivé tlakové níže a s nimi spojené frontální
systémy pronikají s převládajícími západními větry na
pevninu a přinášejí déšť. Zlepšení zajistí až výběžek
tlakové výše, který po přechodu studené fronty zasáhne až
na naše území.
2. Východní situace – u nás je častá v zimě. Od východu
k nám proudí studený kontinentální vítr. Po jeho utišení
nastanou silné mrazy. Někdy může být tato masa
zachycena Karpaty.
3. Severní situace – je také typická pro zimní období.
Vlivem tlakové výše nad Atlantikem a tlakové níže nad
Baltem k nám proniká mořský arktický vzduch. Způsobuje
další mírné ochlazení s výskytem hustých přízemních mlh.
4. Jižní situace – je typická pro letní období. Teplý
kontinentální vzduch proudí ze severní Afriky do Evropy.
Situace trvá jen krátce. Za několik dnů bývá vystřídána
severozápadním prouděním a přílivem chladného vzduchu
ze severozápadu.
61
5. Cyklona po dráze Vb – teplotně asymetrická cyklóna
po klasické dráze Vb (podle typizace van Bebbera), která
obsahuje velké množství vlhkého vzduchu. Vytváří se nad
severní Itálií, postupně se prohlubuje a postupuje
severovýchodním směrem i přes naše území. Teplý
mořský vzduch po její přední straně vyvolává rozsáhlou
oblast dlouhodobě trvajících srážek (Medard). Tento typ
atmosférické cirkulace („povodňové cyklony“) může
způsobit povodně na rozsáhlém území republiky.
3.4. Místní předpověď počasí
Při vypracování místní předpovědi vycházíme ze zpráv o povětrnostní
Hydrometeorologického ústavu. Vyhodnocujeme tyto meteorologické jevy:



situaci
Vítr – v zimě severní a východní větry předpovídají příchod suchého mrazivého vzduchu.
Nízké teploty vrcholí po utišení větru a vyjasnění oblohy. Západní a jihozápadní větry
v zimě předpovídají oteplení a oblevu. V letním období předznamenává toto proudění
ochlazení doprovázené dešti a bouřkami. Změny směru větru pozorujeme podle směru
pohybu mraků. Když např. v létě převládá teplé sluneční počasí s východním prouděním,
ale ve výšce pozorujeme proudění oblaků západním směrem, lze předpokládat, že se
změní směr větru i při zemi a tím se změní i ráz počasí.
Oblačnost – přibývání vysoké oblačnosti a řas je příznakem nastupující tlakové níže.
Houstnou-li oblaka, mění se ve slohy a snižují se. Blíží se teplá fronta. Jestliže se
kupovitá oblačnost večer rozpadá, lze očekávat pěkné počasí. Mohutní-li kupovitá
oblačnost, je to předzvěst bouřek.
Změny tlaku vzduchu – signalizují blížící se změny počasí. Delší tlakový pokles a
zesílení větru předznamenává zhoršení počasí. Delší stoupání tlaku vzduchu
předznamenává zlepšení počasí a jeho stálost.
Při stanovení místní předpovědi se uplatňují dlouhodobé zkušenosti (lidové pranostiky vycházejí
ze zkušeností mnohých předchozích generací). Rostliny a zvířata mají schopnost reagovat na
nepatrné změny meteorologických prvků (zavírání a otevírání květů v reakci na vlhkost vzduchu,
létání vlaštovek při zemi před deštěm aj.). Sledováním globální atmosféry pomocí
meteorologických satelitů se předpověď počasí stává přesnější. Přesto dlouhodobé předpovědi
nepřesahují 60% pravděpodobnost.
3.5. Podnební pásma
Na naší planetě rozlišujeme tato podnební pásma:

Tropické pásmo – rozkládá se mezi obratníky Raka a Kozoroha. Je charakteristické
vysokými teplotami a srážkami. Teplota nejchladnějšího měsíce neklesá pod 20° C.
Denní i roční tepelná amplitudy jsou nízké. Roční úhrn srážek převyšuje 1 000 mm.
Charakteristická jsou dvě období dešťů a dvě vegetační období. Toto horké pásmo dělíme
na pásmo rovníkové a dvě pásma okrajová. Typickým biomem je tropický deštný les
s velkým množstvím srážek rovnoměrně rozložených na celý rok.
62

Mírné pásmo – rozkládá se od obratníků k polárním kruhům. Má dvě samostatná pásma:
o Subtropické pásmo - které navazuje na pásmo tropické. Charakteristické biomy
jsou savany a pouště. Průměrná teplota nejchladnějšího měsíce je vyšší než 8° C.
o Vlastní mírné pásmo – rozkládá se od 40° zeměpisné šířky k polárnímu kruhu.
Průměrná teplota nejteplejšího měsíce je vyšší než 10° C. Srážky jsou po dobu
celého roku. Charakteristická jsou čtyři roční období – jaro, léto, podzim a zima.
Typickým
biomem
je
temperátní listnatý les. V mírně
chladném (boreálním) klimatu
severní Evropy je typickým
biomem tajga.

Polární pásmo – zasahuje od polárního
kruhu
k pólu.
Průměrná
teplota
nejteplejšího měsíce zde nedosahuje
10°C. Vegetační období je krátké.
Nedostatek
tepla
je
částečně
kompenzován dlouhou dobou slunečního
svitu. Typickým biomem je tundra.
3.6. Podnebí Evropy
Na počasí západních přímořských zemí má vliv teplý Golfský proud. Převládající západní a
severozápadní proudění je charakterizováno vlivem Severního ledového a především Atlantského
oceánu. Vzdušné masy přicházející z východu jsou charakterizovány vlivem rozsáhlého
asijského kontinentu. Chod počasí také ovlivňuje hráz Alp, Karpat a Pyrenejí.
Podle podnebních podmínek lze Evropu rozdělit na pět klimatických oblastí: středomořskou,
atlantskou, přechodnou středoevropskou, kontinentální východoevropskou a polární
severoevropskou.
V blízkosti oceánů převládá přímořské klima humidní (vlhké, teplejší). Směrem na východ
s větší vzdáleností od moře se klima postupně mění na klima kontinentální (sušší, s velkými
rozdíly mezi zimní a letní teplotou).
3.7. Podnebí ČR
V ČR převládá přechodně středoevropské podnebí (středoevropská provincie eurosibiřské
podoblasti Holarktidy).
Rozeznáváme zde tři základní oblasti:
Termofytikum – teplé oblasti s více než 50 dny v roce, které mají teplotu přes 25 °C a zaujímají
nížiny a pahorkatiny. Na území termofytika žijí teplomilné druhy flóry a fauny. Pěstuje se zde
vojtěška, kukuřice, zelenina, meruňky, broskve, réva, tabák, meloun.
Mezofytikum – méně než 50 dnů v roce s průměrnou teplotou přes 25 °C, ale průměrná teplota
v měsíci srpnu je vyšší než 15 °C. Jedná se o oblasti středních výškových poloh, které jsou u nás
nejrozšířenější. Pěstuje se pšenice, ječmen, cukrovka, zelenina a ovoce. Typický je listnatý
opadavý les zastoupený hlavně bučinami.
Oreofytikum – chladné oblasti, kde průměrná teplota v měsíci červenci je nižší než 15 °C.
Typická je úplná absence teplomilných zástupců flóry a fauny. Jedná se o území Českomoravské
vrchoviny, severních Čech, severní Moravy a Šumavy. Pěstují se obiloviny a brambory. Typické
jsou pastviny a vegetační dominantou jsou jehličnaté stromy.
63
Z praktického hlediska se v klimatologii a meteorologii rozlišují pojmy pro vyjádření
meteorologických prvků ovlivňujících biotu v prostoru a čase. Jedná se o tzv. globální klima,
makroklima, mezoklima a mikroklima.
Globální klima – jedná se o jevy pozorované a zkoumané v celém vzdušném obalu horizontálně
a vertikálně v řádu desítek tisíc kilometrů. Vyhodnocují se informace z období trvajících stovky
let.
Makroklima – zahrnuje prostor celé troposféry, kde je prováděno pozorování a vyhodnocování
atmosférických jevů v řádu stovek až tisíců kilometrů (např. sledování tlakových níží a výší). K
zobecňování zákonitosti jevů jsou nutné studie v řádech desítek let.
Mezoklima – také místní klima, lokální, terénní nebo topoklima. Sleduje děje, které probíhají do
výše 1 až 1,5 km v tzv. mezní vrstvě ovzduší. V rámci mezoklimatu se vyhodnocují povětrnostní
útvary menších rozměrů v prostoru desítek až stovek kilometrů (oblačné systémy, silné bouřky,
klima velkoměst nebo imisních oblastí apod.). Při studiu mezoklimatických jevů se používají
údaje z průběhu hodin až dnů.
Mikroklima – hodnotí klima přízemní vrstvy vzduchu spolu s aktivním povrchem - tvar terénu
významně ovlivňuje přírodní podmínky stanoviště. Hovoříme o mikroklimatu reliéfovém,
svahovém, půdním, dolinovém, vrcholovém. Mikroklima stejně tak ovlivňuje druh porostu,
půdy, koruny stromů, podrostu, ekotonu. Z praktického hlediska rozlišujeme mikroklima pouště,
skály, sněhové pokrývky, vodní hladiny, mokřadu, louky, chmelnice, ale také urbánních ploch,
jako jsou zastavěné plochy a komunikace. Významné časové změny probíhají v řádu minut až
hodin na malém prostoru nepřesahující desítky metrů.
Kryptoklima – řecky kryptos znamená skrytý. Jedná se tedy o klima uzavřených prostorů
izolovaných od venkovního prostředí (stáje, skleníky, sklady, doly, dopravní prostředky, obytné
a pracovní prostředí). Specielní kryptoklima vytváří člověk řízenou atmosférou, kdy uměle
udržuje vlhkost, teplotu, množství O2, případně CO2 podle provozních podmínek např. v líhních,
mrazírnách skladech pro ovoce. V těchto prostorách je i důležitý faktor osvětlení, střídání světla
a tmy, případně barevná teplota zdroje.
64
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
16)
17)
18)
Jaký význam má meteorologie?
Připravte prezentaci k vybavení meteorologické stanice. Popište funkci a význam
jednotlivých přístrojů.
Charakterizujte polární frontu.
Definujte cyklonu. Jaké počasí bývá v oblasti cyklony?
Definujte anticyklonu. Jaké počasí bývá v oblasti anticyklony?
Popište vznik teplé fronty. Jaké počasí přináší?
Popište vznik studené fronty. Jaké počasí přináší?
Jak vzniká okluzní fronta. Jaké počasí je pro ni charakteristické?
Jaké úkoly řeší synoptická meteorologie?
Charakterizujte typické povětrnostní situace nad naším územím.
V souvislosti s cyklonou po dráze Vb objasněte lidovou pranostiku „Medardova kápě
čtyřicet dní kape“.
Z jakých meteorologických údajů vycházíme při místní předpovědi počasí?
Stručně charakterizujte podnební pásma na Zemi.
Objasněte pojem globální klima.
Objasněte pojem makroklima.
Objasněte pojem mezoklima.
Objasněte pojem mikroklima.
Objasněte pojem kryptoklima.
65
4. Fenologie
Průběh životních projevů organismů je vždy v těsné korelaci s povětrnostními podmínkami
stanoviště. Klima ovlivňuje vztahy mezi organismy a prostředím i vztahy mezi organismy
navzájem. Fenologie jako věda studuje reakce a změny v chování organismů v závislosti na
měnících se klimatických podmínkách. V severních zeměpisných šířkách, kde se střídají roční
období, rozlišuje fenologie pět období:
1. Období prevernální – fenologické předjaří. Začíná táním sněhu a ledu. Kvetou některé
druhy stromů a keřů, poprvé vylétají včely a sledujeme přílet prvních tažných ptáků. Podle
stavu vlhkosti půdy se zahajují první jarní práce.
2. Období vernální – fenologické jaro. Lze je rozdělit na jarní období časné,
charakterizované květem ovocných stromů a jejich olisťováním a období plné,
charakteristické např. květem šeříku.
3. Období estivální – fenologické léto. Lze je rozdělit na období časné, plné a pozdní.
Časné léto začíná květem žita, plné začíná květem líp a počátkem žní, kdy dozrávají ozimé
ječmeny. Pozdní léto je typické sklizní chmele, kvetením ocúnů a dozráváním švestek.
4. Období autumnální – fenologický podzim. Začíná žloutnutím listů stromů a keřů,
odletem tažných ptáků. Průměrné denní teploty klesají pod 10 °C. Je charakteristický
podzimními sklizňovými pracemi, opadem listů a příchodem prvních ranních mrazíků.
5. Období hiemální – fenologická zima. Je období vegetačního klidu, mrazu a sněhu.
Pozoruje se přílet severských druhů ptáků, hnízdění křivek a počátek květu lísky obecné.
Studiem fenologických údajů získáme údaje pro dokonalejší hodnocení vztahů mezi organismy a
prostředím, a proto se nahromaděné fenologické údaje spolu s údaji o podnebí zpracovávají do
fenologických a klimatických map, které mají význam při celkovém posuzování krajiny.
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
Charakterizujte obor fenologie.
Pořiďte fotografie vybraných ekosystémů v různém vegetačním období a připravte
prezentaci s popisem vzhledu biocenózy (fenologického aspektu).
66
5. Půda – základna potravní pyramidy
Půda je svrchní porézní vrstva zemské kůry, složená z minerálních částic, organických látek
v různém stupni rozkladu a syntetických přeměn. Součástí půdy je množství půdních organismů
– pedoflóry a pedofauny. Je prostoupena vodou a vzduchem a vytváří složitý, dynamický,
heterogenní, polydisperzní třífázový přírodní útvar. Tvoří pevnou základnu pro rostliny a
živočichy suchozemské (terestrické), pobřežní (litorální) a dna vod (bentické).
Její základní vlastností je úrodnost - schopnost poskytovat výživu autotrofním organismům.
V zemědělství je základním výrobním prostředkem.
Půda vzniká zvětráváním tzv. matečné horniny, postupně se diferencuje v genetické půdní
horizonty v závislosti na dalších půdotvorných činitelích, tedy faktorech abiotických i biotických
(klima, reliéf terénu, organismy i člověk a čas).
Zemská kůra
Zemská kůra – litosféra – procesem zvětrávání vytváří anorganický základ budoucích půd. Je
složena z hornin a minerálů. Horniny jsou zpravidla složeny z více minerálů a minerály jsou
stejnorodou sloučeninou chemických prvků. Prvky ve formě iontů rozpuštěné v půdních
roztocích jsou důležitou složkou výživy rostlin.
5.1. Minerály
 Křemičitany uvolňují v procesech zvětrávání K+ , Na+ , Fe3+, Ca2+, Mg2+, Al3+ aj.
Nejznámější jsou živce (živec draselný ortoklas K (Al Si3O8), živec sodnovápenatý
plagioklas, který se vyskytuje ve dvou podobách – živec sodný, albit Na(AlSi3O8) a živec
vápenatý, anortit Ca (Al2Si2O8). Název živce proto, že při jejich rozkladu se do půdy
uvolňují ve větší míře živiny (K, Ca, Mg). Snadno zvětrává především ortoklas účinkem
kyseliny uhličité a do půdy uvolňuje draslík a současně vznikají druhotné jílovité
minerály a křemen.
 Oxidy jsou nejvíce rozšířeny (17 %) a jejich nejvýznamnější nerosty jsou křemen (SiO2),
opál (SiO2 . nH2O), hematit- krevel (Fe2O3), limonit- hnědel (Fe2O3 . nH2O). Hnědel je
konečným produktem zvětrávání všech minerálů obsahující železo. Půdy barví do
žlutohněda.
 Sulfidy (sirníky) jsou složeny ze síry a kovů. Příkladem může být pyrit (FeS2), galenit
(PbS), sfalerit (ZnS).
 Uhličitany jsou významným zdrojem vápníku, který je obsažen především v kalcitu
(CaCO3) a zdrojem hořčíku, který je obsažen v dolomitu CaMg(CO3)2.
 Fosforečnany neboli fosfáty, jsou nerosty, které obsahují pro rostliny velmi důležitý
makrobiogenní prvek fosfor. K fosfátům patří apatit (fosforečnan vápenatý s podílem
fluóru nebo chlóru – Ca5(PO4)3 (F, Cl) a chemickým složením příbuzný fosforit.
 Sulfáty (sírany) – pedologicky významný je sádrovec (CaSO4 . 2H2O).
 Halogenidy jako sloučeniny kovů s halogeny tvoří samostatná rozsáhlá ložiska, kde
nejsou složkami hornin. Jedná se o sůl kamennou (NaCl), sylvín (KCl), kainit (trihydrát
chloridu draselného a síranu hořečnatého) a karnalit (hexahydrát chloridu draselného).
 Prvky mající jen nepatrný horninotvorný význam (uhlík, síra, zlato, stříbro, rtuť aj.).
67
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Charakterizujte půdu. Pojednejte o jejím složení.
Definujte pojem minerál a hornina. Které nerosty bývají složkami hornin?
Objasněte význam živců pro úrodnost půd a popište jejich zvětrávání.
Jaké znáte formy uhličitanů a jak je od sebe rozeznáte?
Jaké minerály zbarvují půdu do žlutohněda ?
Jaký význam pro úrodnost půd mají fosforečnany a halogenidy?
5.2. Horniny
Podle způsobu vzniku se uvádí jejich dělení na horniny:
A) VYVŘELÉ (eruptivní) – vznikaly utuhnutím magmatu.
1. hlubinné (intruzivní) s rovnoměrnou hrubou zrnitostí a krystalickým uspořádáním nerostů.
Dále je můžeme rozlišit podle podílu SiO2 na:
a) kyselé (více jak 65 % SiO2)
– žula (křemen – 71,5 % SiO2 , živce, muskovit, biotit, amfibol - převažující světlé nerosty
ji zbarvují šedě)
b) neutrální (52 – 60 % SiO2)
– syenit (58,8 % SiO2, ortoklas, biotit, amfibol - spíše tmavšího zbarvení), diorit (54,3%
SiO2 , plagioklas s příměsí amfibolu - je černošedého až černozeleného zbarvení)
c) zásadité (obsah SiO2 je méně než 52 %)
– gabra (při sníženém obsahu draslíku jsou označovány jako gabrodiority (49,4% SiO2 ,
obsahují pyroxeny, amfiboly, olivín, biotit - jsou tmavého zbarvení).
2. rozlité (efuzivní) starší, jejichž struktura je charakterizována jemnozrnnou celistvou hmotou.
Tyto horniny vznikaly v době předtřetihorní. Lze je podobně dělit na:
a) kyselé
– křemitý porfyr (křemen – 73,9 % SiO2, ortoklas - žlutavé načervenalé až šedé barvy)
– křemitý porfyrit (69,9 % SiO2, podobného složení barvy načervenalé nebo nazelenalé),
b) neutrální
– porfyry (59,7 % SiO2)
– porfyrity (55,8 % SiO2 – plagioklasy, amfiboly, pyroxeny)
d) zásadité
– diabasy (46,5 % SiO2 – plagioklasy, pyroxeny, chlority – barva je tmavá, nazelenalá se
světlejšími skvrnami plagioklasů)
– melafyr (49,3 % SiO2, plagioklas, pyroxen nebo chlority a příměs limonitu – základní
barva je tmavá s nádechem do hnědočervena).
3. rozlité (efuzivní) mladší, jejichž struktura je charakterizována jemnozrnností až sklovitostí.
Tyto horniny vznikaly v době třetihorní a čtvrtohorní. Dělíme je na:
a) kyselé
– ryolity svým složením odpovídá žule (74,5 % SiO2, vyrostlice křemene, živce, amfibolu,
pyroxenu – barvy šedé, zelené, červené)
– trachyty (59,9 % SiO2 – podobného složení, ale neobsahují křemen, hlavní součástí je
sanidin, odrůda ortoklasu AlSi308 – jsou barvy světlé s drsným povrchem),
b) neutrální
– znělce (fonolit) - (54,9 % SiO2 , obsahuje sanidin – barva zelenošedá s mastným leskem)
68
c) zásadité
– čediče (39 - 44 % SiO2 , mají různé nerostné složení. Pyroxeny a amfiboly způsobují
jejich černou barvu).
Tufy a tufity vznikly účinkem sopečných výbuchů. Jsou tvořeny
vulkanickými kameny, štěrkem, pískem, prachem a popelem. Tufy vznikly
explozí na souši, tufity jsou produktem výbuchů pod vodní hladinou.
ŽULA
SYENIT
DIORIT
B) USAZENÉ (sedimentární) – vznikaly usazováním různého materiálu, často ve vodním
prostředí. Podle způsobu usazování se rozdělují na sedimenty úlomkovité (mechanické),
chemické, biogenní a smíšené.
1. Mechanické sedimenty – mohou být:
a. úlomkovité
b. nezpevněné
c. zpevněné (spojené tmelem)
Mezi hrubozrnné – psefity (zrna nad 2 mm) – řadíme kamennou suť (ostrohranné úlomky na
úpatí příkrých skal), brekcie (podobný materiál, ale zpevněný tmelem), štěrk (zaoblené úlomky
vlivem proudící vody), slepence (stmelení zaoblených úlomků štěrkového materiálu).
Mezi jemnozrnné – psamity (zrna 2 – 0,05 mm) – řadíme písek (říční, jezerní, mořské, glaciální
- zrnka křemene, muskovitu s jinými nerosty odolnými proti zvětrávání). Stmelením vzniká
pískovec (je vrstevnatý), křemenec (s obsahem křemitého tmelu) nebo arkóza (pískovec s větším
obsahem ortoklasu), droby (vznikají stmelením hranatých zrnek křemene a jiných minerál i
hornin).
Mezi velmi jemnozrnné – pelity (zrna 0,05 – 0,01 mm) řadíme jíl (nezpevněná směs různých
jílovitých nerostů), jílovec (je částečně zpevněný jíl - lupek), jílovitá břidlice (zpevněný
břidlicově štěpný jíl), slín (vyšší obsah - 25 – 75 % CaCO3 nebo Ca Mg(CO3)2, opuka (písčitý
slínovec obsahem Ca CO3), hlína (jílové minerály, zrnka křemene, šupinky slídy a další
minerály), spraš (63,9 % SiO2, 11,4 % Al2O3, 4,0 % Fe2O3, 0,35 % FeO, 7,5 % CaO, 1,8 % K2O,
1,5 % MgO, 0,21 % P2O5, 0,85 % Na2O. Vznikly ve starších čtvrtohorách, v jednotlivých
střídajících se ledových dobách, kdy po vyschnutí říčních náplavů koncem léta byly vyváty
převládajícími západními větry).
2. Chemické a organogenní sedimenty
69
Vápenec (obsahuje převážně kalcit s příměsí křemene a jílu, vznikl usazováním vápenatých
zbytků organismů), dolomit (nejméně 25 % MgCO3, tento uhličitan hořečnatovápenatý vznikl
z vápenců, kterými protékaly vody obohacené hořčíkem procesem dolomitizace – z vápenců
náhradou vápníku hořčíkem z mořské vody - dolomitický vápenec má pod 25 % MgCO3, dále
travertin (vzniká vysrážením vod s vysokým obsahem kalcitu a zvápenatělých zbytků rostlin, je
našedlé barvy, silně porézní, s většími dutinami).
PÍSKOVEC
SLEPENEC
VÁPENEC
C) PŘEMĚNĚNÉ (metamorfované)
Vznikly přeměnou všech typů hornin účinkem vysokých teplot a tlaků. Typická je jejich
rovnoběžná vrstevnatost, břidličnatost. Proto jsou také nazývané krystalické břidlice.
Ruly (ortorula 70,8 % SiO2,vzniká přeměnou žuly nebo granodioritu a pararula (vzniká
přeměnou jílovitých břidlic, tedy usazených hornin), svory (69,3 % SiO2, vzniká přeměnou
jílových břidlic, obsahuje muskovit, který způsobuje stříbrošedou barvu a perleťový lesk svoru),
fylit (55 % SiO2, podobný svoru, ale šupinky slídy jsou jemnější), chloritická břidlice (45,1 %
SiO2, pro obsah jemně šupinkatých chloritů je zbarvena do zelena), serpentinity (hadce) (41,7% SiO2, pocházejí z ultrabazických olivinických vyvřelin. Má velice nízký obsah vápníku,
dusíku a fosforu).
SVOR
SERPENTINIT
PARARULA
Vliv hornin na vlastnosti půd
70
Hlavním půdotvorným činitelem je matečná hornina, která bezprostředně ovlivňuje budoucí
vlastnosti půdy. Podmiňuje její zrnitost, hloubku půdního profilu, pH, vodní poměry, úrodnost
obsahem uvolňovaných minerálů.
 Žuly dávají vznik chudším, písčitým půdám. K povrchu se žula dostává po odstranění
nadložních vrstev.
 Syenity jsou neutrální horniny a dávají vznik úrodným hlinitým až jílovitým půdám.
 Diority jsou matečnou horninou pro úrodné půdy.
 Gabra jsou matečnou horninou pro půdy hlinité až hlinitopísečné s vysokým obsahem
vápníku a hořčíku, ale s malým obsahem draslíku.
 Křemité porfyry a křemité porfyrity jsou horninami kyselými, jejich rozpadem
vznikají chudé písčité půdy.
 Diabasy jsou zásaditými horninami a dávají vznik půdám hlinitým.
 Melafyry jsou horninami zásaditými a dávají vznik úrodným půdám hlinitým až
jílovitohlinitým.
 Čediče mohou poskytovat i hlubší půdy hlinité a jílovitohlinité. Jejich zvětráváním
vzniká bentonit.
 Ruly zvětrávají na hlinitopísčité půdy bohaté draslíkem, ale chudé na vápník.
 Svory dávají půdy hlinitopísčité až hlinité.
 Fylity dávají vzniknout půdám průměrně úrodným hlinitým až hlinitopísčitým.
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Jak rozdělujeme horniny podle jejich vzniku?
Jak rozdělujeme horniny podle obsahu SiO2 ?
Podle odkryté geologické mapy vyhledejte zástupce intruzívních, efuzívních a
sedimentárních hornin.
Pojednejte o složení vápence, dolomitu, dolomitického vápence, travertinu a spraše.
Objasněte jejich význam pro minerální výživu rostlin.
Jak horniny ovlivňují budoucí vlastnosti půd?
Podle odkryté geologické mapy a pedologické mapy ČR porovnejte vliv matečné horniny
na výskyt určitého genetického typu půdy.
5.3. Zvětrávání hornin
Vlivem různých fyzikálních, chemických a biologických procesů dochází k rozpadu matečné
horniny. Z horniny vzniká zvětralina – půdotvorný substrát, který je anorganickým základem
nově vznikající půdy. Matečná hornina má rozhodující vliv na vlastnosti půdotvorných substrátů
a vývoj konkrétního půdního druhu a genetického půdního typu. Zvětralina není ještě schopná
zásobovat rostliny vodou a živinami. Na jejím povrchu se postupně zachytávají mikroorganismy,
které umožňují další rozklad substrátu, sami odumírají a tvoří organickou složku. Uvolňuje se
stále více živin a vznikají mladé půdy. Tento proces, při kterém vzniká nová půda, se nazývá
pedogeneze. Různorodost půdních substrátů, diverzita půdy, do značné míry ovlivňuje diverzitu
druhů a celkovou ekologickou stabilitu ekosystémů a krajiny.
Po prvních jednoduchých společenstvech přicházejí další, složitější, různorodější a jednosměrně
nastupuje proces sukcese, která v delším časovém období přechází do stabilního konečného
stavu vývoje společenstev označovaného jako klimax.
Sukcesí rozumíme nesezónní, směrovaný a spojitý proces kolonizace a zániku populací
jednotlivých druhů v určitém místě. Sukcese je výsledkem změn abiotického prostředí. To určuje
71
povahu, rychlost změny a hranici, kam až může vývoj dojít. Pozorujeme sled měnících se
společenstev, které se v prostoru a čase jednosměrně postupně nahrazují. Mluvíme o tzv.
sukcesních řadách. Konkrétní jednotlivé společenstvo zastižené v daném čase představuje
sukcesní (vývojové) stádium. Jednotlivá sukcesí stadia ovlivňují a mění abiotické prostředí.
Sukcese je tedy společenstvy ovládána a předchozí společenstvo připravuje podmínky pro nástup
jiných populací. Postupně dochází k vytváření rovnováhy mezi abiotickou a biotickou složkou
prostředí. Sukcese směřuje k dosažení homeostáze, která zabezpečuje ochranu před rušivými
abiotickými vlivy. Sukcese primární se rozvíjí na stanovištích, kde nikdy před tím živé systémy
nežily (nově vyvřelý ostrov v oceánu, výsypky povrchových dolů, odvaly po hlubinné těžbě).
Sukcese sekundární znovu nastupuje na místech, kde došlo nějakou disturbancí k poškození
životních podmínek a život byl zlikvidován (lesní požár). Přežívají oddenky nebo diaspory
ukryté v půdě před působením žáru.
Klimaxem rozumíme konečné stádium vývoje ekosystému, který je charakterizován ustálením
dynamických změn mezi fyzikálním prostředím a biotou. Mladé ekosystémy mají zvýšenou
produktivitu, rychle rostou, jsou poměrně jednoduché. Zralé ekosystémy postupně snižují
produktivitu, jsou kvalitní, komplexní, heterogenní, s vysokým stupněm odolnosti proti rušivým
vlivům.
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
Jak stručně charakterizujte proces pedogeneze.
Definujte sukcesi a sukcesní řady.
Rozlište sukcesi primární a sukcesi sekundární. Uveďte příklady.
Charakterizujte klimaxové stadium ekosystému.
5.4. Složení půdy
Vlastní půdní hmota je tvořena látkami ve skupenství tuhém, kapalném a plynném.
Tuhá fáze je tvořena pevnými látkami minerálního a organického původu (minerální podíl činí
95 – 99 %). Organický podíl (1 – 5 %) je tvořen zbytky odumřelých rostlin a živočichů a
organismy žijícími v půdě.
Kapalná fáze je tvořena půdní vodou, která jako srážky prosakuje půdou. Vytváří půdní roztoky.
Plynná fáze je tvořena půdním vzduchem. Ve srovnání s atmosférickým vzduchem obsahuje
méně kyslíku a více oxidu uhličitého.
Poměr fáze tuhé ke kapalné a plynné je 50 : 30 : 20.
Půda je disperzní systém, to znamená, že jednotlivé fáze jsou vzájemně promíchané, rozptýlené
jedna ve druhé. Rozeznáváme disperzi hrubou – částečky jsou větší než 0, 001 mm, koloidní –
částečky jsou v rozpětí od 0,001 mm – 1 nm a molekulární částečky jsou menší jak 0,1 nm
(ionty a molekuly vodou vyluhované z půdy). 1nm (nanometr) = 10-9 m.
Anorganické látky
Hlavním dodavatelem prvků a sloučenin je matečná hornina. Složení půdy nemusí však vždy
odpovídat chemickému složení matečné horniny. Značnou měrou se na konečném typu půdy
může podílet proces odvápnění účinkem kyselin, eroze a především druh vegetačního krytu.
Např. za stejných podmínek na stejné matečné hornině se mohou vlivem různého složení
vegetace vyvinout dva zcela odlišné genetické typy půd: na matečném půdní substrátu sprašovém
společenstva travin podmiňují vývin černozemě a listnatý les vznik hnědozemě.
72
Lesy ovlivňují chemické složení půdy: listnaté lesy opadem obohacují půdu o Ca2+, Mg2+, K+.
Jehličnaté lesy zanechávají naopak méně kationů a obohacují půdu o anionty. Chemická skladba
půdy je ovlivňována i srážkovou vodou, kyselými dešti, výluhy z humusu (humusové kyseliny),
výměšky edafonu, splachy z povrchu vegetace a smytými epifytickými organismy.
Organické látky v půdě
Jsou tvořeny odpadem producentů, exkrementy a mrtvými těly rostlin a živočichů v různém
stupni rozkladu. Tuto mrtvou organickou hmotu nazýváme detritem. Je zdrojem energie pro
půdní organismy, které tvoří tzv. detritový potravní řetězec. Jeho hlavními články jsou:
- dekompozitoři (desturuenti) – rozkladači mrtvé organické hmoty, která je pro ně zdrojem
výživy (jsou tedy heterotrofní). Zástupci tvoří především bakterie, houby, aktinomycety
(mikrokonzumenti).
- mikrozooedafon – půdní mikrofauna zastoupena živočichy velikosti do 0,1 mm. Nálevníci,
bezbarví bičíkovci, vířníci, kořenonožci. Detritem se přímo živí (detritovoři).
- mezozooedafon – půdní mezofauna, živočichové o délce těla 0,1 – 2 mm. Členovci, roztoči,
hlístice, chvostoskoci. Živí se půdní mikroflórou nebo polorozloženými organickými zbytky
(saprofágové).
- makrozooedafon – půdní makrofauna o délce těla 2 – 20 mm. Větší členovci, drobní
červi, roupice, měkkýši.
- megazooedafon – půdní živočichové délce těla 20 – 200 mm. Stínky, mnohonožky, žížaly,
drobní savci apod.
Jejich exkrementy slepují detrit a obohacují ho o živiny. Důležití jsou také živočichové, kteří
mrtvou organickou hmotu rozmělňují a tak umožňují činnost mikrofauny, která se touto
hmotou živí.
Významná role žížal
Michael Begon et al. (1990) v publikaci Ekologie, jedinci, populace a společenstva uvádějí
pozorování Ch. Darwina, který „odhadoval, že žížaly vytvořily na loukách poblíž jeho domu
v průběhu třiceti let novou vrstvu půdy 18 cm hlubokou a při tom každý rok vynesly na povrch
50 tun výkalů na jeden hektar“. Dále uvádí, že tyto údaje byly od té doby při různých
příležitostech mnohokrát potvrzeny. Z pastvin v západní Nigérii máme dokonce ještě vyšší údaje:
170 tun na 1 ha, a to vše v období dešťů, které trvá 2 – 6 měsíců (Madle, 1969). Navíc ne
všechny druhy žížal vynášejí hlínu na zemský povrch, takže celkový objem půdy a organického
materiálu, který přesunou, může být ještě mnohem větší. Tam, kde je hodně žížal, zahrabávají
odpad, mísí ho s půdou (a tak jej vystavují působením jiných rozkladačů a detritovorů), vytvářejí
chodbičky (tím zvyšují provětrávání půdy a její drenáž) a zanechávají za sebou výkaly bohaté na
organickou hmotu.
Begon et al. dále uvádějí pozoruhodné bohatství druhů půdní fauny ve všech typech
suchozemských ekosystémů. Např. na jeden metr čtvereční lesní půdy v mírném pásmu může žít
na tisíc živočišných druhů. Populace hlístů a prvoků mají více než 10 milionů jedinců, je zde asi
100 000 chvostoskoků (Collembola) a půdních roztočů (Acari) a okolo 50 000 ostatních
bezobratlých (Anderson, 1978).
Význam půdního edafonu je rovněž oceňován v souvislostech s povodněmi. Jejich vysoká
diverzita v půdě posiluje retenční schopnost půdního profilu především v době přívalových
dešťů. Půda vodu zdrží a zabraňuje náhlému naplnění koryt řek. Na pozemcích zhutnělých nebo
zbavených půdního edafonu bylo ihned po deštích pozorováno přemokření a tvorba stojaté vody.
Činností dekompozitorů probíhá humifikace – proces rozkladu rostlinného opadu a živočišných
zbytků v horních vrstvách půdy. Organické zbytky v různém stupni rozkladu jsou dále postupně
rozkládány a promíchávány s minerálními částicemi za vzniku humusu. Humus je tedy
73
organominerální komplex. Je tvořen organominerálními koloidy. Obsahuje humusové látky
(fulvokyseliny a jejich soli, huminové kyseliny a jejich soli - huminy).
Tvorba humusu je biologickým procesem jako výsledek metabolismu dekompozitorů. Je vázána
na jejich enzymatickou výbavu.
Bakterie a houby jsou tzv. ranými kolonizátory. Jsou všudypřítomné ve vzduchu i ve vodě a mají
přístup ke zdroji obvykle jako první. Využívají volně rozpustné látky, zejména aminokyseliny a
cukry. Při jejich zpracování se uvolňuje energie a CO2.
Tvorba huminových látek z meziproduktů rozkladu je procesem fyzikálně chemickým. Probíhá
v podobě kondenzací a polymerací na povrchu půdních částic. Konečným produktem rozkladu
jsou minerální látky jako jednoduché sloučeniny uhlíku jako meziprodukt a CO2 jako konečný
produkt.
Základní formy humusu
Nejsvrchnější vrstva půdy obsahuje opad listů, větviček, plodů, uschlé části rostlin, uhynulé
živočichy včetně všech rozložených produktů látkové výměny organismů (trus, moč, peří,
chlupy, části pokožky apod.).
 Surový humus – vzniká na kyselých půdách s nedostatkem Ca, N a P a reakce je kyselá.
Organické zbytky jsou dobře patrné a okem rozlišitelné. Jako dekompozitoři převládají
houby.
 Tandelová forma humusu – vzniká na vápencích, reakce je zásaditá. Organické zbytky
jsou ještě patrné, v obsahu převládá trus žížal. Jako dekompozitoři převládají bakterie.
 Moder – tvoří se především v listnatých lesích, má neutrální až slabě kyselou reakci.
Obsahuje velký počet organismů. Organické zbytky jsou nerozlišitelné, neboť již prošly
trávicím ústrojím živočichů. Moder je sypký, protože organické zbytky včetně
převládajících exkrementů jsou smíchány s jemnými minerálními částicemi.
 Mul – vzniká intenzivní činností mikroorganismů z lehce rozložitelného opadu ve
vlhkém a teplém klimatu. Organické zbytky lze identifikovat jen chemickou analýzou.
Bývá charakterizován neutrální až slabě kyselou hodnotou pH. Je součástí černozemí,
zahradní půdy, kvalitních polních půd a úrodných půd lesních.
 Humolit – je produktem hromadění nerozkládajícího se detritu za přebytku vody a
nedostatku vzduchu. Mikroorganismy se málo uplatňují a převládají redukční procesy.
Tyto podmínky jsou v rašeliništích, kde reakce půd je kyselá, nebo ve slatinách, kde
reakce půd je zásaditá.
Humus lze dále rozdělit podle stupně dokončené humifikace na humus nestabilní (zůstávají
ještě glycidy, pektiny, bílkoviny) a humus stabilní (je tvořen již huminovými látkami,
huminovými kyselinami, fulvokyselinami, huminy aj.). Stabilní humus výrazně zbarvuje půdu do
tmavých barev a je odolný proti dalšímu rozkladu.
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Objasněte pojem polydispersní systém půdy.
Jak ovlivňuje porost konečný půdní typ?
Popište podrobně detritový potravní řetězec.
Jaký je význam žížal v půdě?
Charakterizujte humus.
Jaký je rozdíl mezi humusem stabilním a nestabilním?
74
5.5. Půdní koloidy a půdní sorpce
Pevné částečky koloidní fáze (velikost 0,001 až 1 nm) tvoří nepravé koloidní roztoky – soly.
Částečky nesou různý elektrický náboj. Náboj vzniká v roztoku s disociovanými ionty a
náboj jádra koloidů přitahuje na svůj povrch kationty nebo anionty v závislosti na charakteru
jejich náboje. Kladně nabité jádro koloidní částečky přitahuje aniony se záporným nábojem a
záporně nabité koloidní jádro přitahuje kationty s kladným nábojem. Souhrnně vytvářejí koloidy
v půdě velkou plochu, která představuje aktivní povrch, na kterém probíhají důležité dynamické
procesy v půdě. Tato plocha je charakterizovaná silami přitažlivými, silami povrchového napětí a
silami elektrickými.
Koloidy mají schopnost přijímat velké množství vody – bobtnat. Některé jsou schopné na svém
povrchu poutat silný vodní obal – hydrofilní koloidy. Jiné naopak vodu odpuzují a jsou bez
vodního obalu - hydrofobní koloidy.
Koloidy se rozdělují na:
anorganické - koloidní jíl se slabým el. záporným nábojem. V půdách většinou převažuje.
- koloidní kyselina křemičitá se slabým záporným nábojem,
- koloidní Fe (OH)3 s kladným nábojem (zbarvuje půdy),
- koloidní Al (OH)3 s kladným nábojem (nemá barvící účinky).
organické
- jedná se o složky humusu, huminové kyseliny se slabým el. nábojem.
V půdách převládají koloidy se záporným nábojem.
Schopnost koloidů poutat na svém povrchu ionty určitého náboje se nazývá půdní sorpce.
Uvedené koloidy vytvářejí komplexy organominerální, humusojílovité, které na svém povrchu
nejčastěji poutají kationty Ca2+, Mg2+, K+ , Na + , NH4+ , H+. Z anionů jsou nejčastěji poutány
NO2 - , NO3 - , PO43 - . Takto vzniká v půdě tzv. organominerální, humusojílovitý sorpční
komplex.
Důležitou vlastností půd je schopnost poutat prostřednictvím sorpčního komplexu minerální
živiny, které využívají rostliny. Tato schopnost se nazývá sorpční kapacita půdy a je
vyjadřována množstvím poutaných iontů ve 100 gramech suché zeminy. Obvykle to bývá 5 – 60
milimolů na 100 gramů půdy. Sorpční kapacita je důležitou vlastností půd, která svou výší
ovlivňuje vyluhování živin. Jílnaté půdy mají sorpční kapacitu větší než půdy písčité.
Rozeznáváme půdy sorpčně nasycené – převládají zásadotvorné kationty nad kyselinotvorným
kationtem H+ (sorpční komplex nasycený). U půd sorpčně nenasycených je tomu naopak
(sorpční komplex nenasycený).
Rozptýlené koloidy se za určitých podmínek mohou shlukovat, srážet se do vloček a
umožňovat tvorbu půdních agregátů. Proces se nazývá koagulace a ze zemědělského hlediska je
významným předpokladem úrodnosti půd. Koagulaci vyvolávají koagulátory, které ruší
odpudivé síly souhlasně nabitých koloidů. Nejúčinnějšími koagulátory jsou ionty Ca2+ , Mg2+ a
také mráz. Koagulační účinek mrazu můžeme pozorovat na poli po zimě, kdy hroudy jsou
rozpadlé na drobné, hrudkovité agregáty. Koagulací se mění roztok sol ve sraženinu zvanou gel.
Opačný proces je rozptyl vloček, tzv. peptizace. Z hlediska zemědělského se jedná o jev
nežádoucí, neboť dochází k rozptýlení poutaných živin. Je založena na zvýšení elektrického
potenciálu nad hranici, při které ustává koagulace. Vzniká za přítomnosti peptizátorů, prvků
s nižším mocenstvím, ale vysokým elektrickým nábojem, jako jsou Na+ a K+.
75
5.6. Půdní vzduch a půdní voda
Plynnou fází v půdě je půdní vzduch a kapalnou fázi v půdě tvoří půdní voda. Obě fáze jsou ve
vztahu reciprocity. Čím více je v půdním tělese vody, tím méně je vzduchu a naopak.
Půdní vzduch zabezpečuje možnost dýchání půdních organismů a podmiňuje oxidační procesy.
Většina organismů žijících v půdě je aerobních. Půdní vzduch je ve srovnání s atmosférickým
vzduchem chudší na kyslík (10 – 16 %), ale bohatší na CO2 (0,3 %). Vyšší hladina oxidu
uhličitého je způsobena intenzivní činností destruentů, dýcháním pedofauny, pedoflóry a
výměnou plynů kořeny nadzemních rostlin. Oxid uhličitý vytváří v půdě s vodou slabou kyselinu
uhličitou. Zvýšení hladiny CO2 nad 1 % je již toxické.
Dalším významným plynem v půdě je dusík. Bývá ho stejné množství jako v atmosféře, kolem
80 %. V půdním vzduchu jsou ještě další plynné zplodiny rozkladu – H2S, CH4, SO2, H2 a jiné.
Výměna plynů se realizuje nekapilárními póry, není-li půda příliš zhutnělá. Při zpracování půdy
v zemědělství se válcováním utužuje její povrch a tím se kromě jiného omezují ztráty vodní páry,
která je rovněž důležitou složkou půdního vzduchu.
Hlavním zdrojem půdní vody jsou atmosférické srážky. Voda se vsakuje nekapilárními póry a
pohybuje se ve směru zemské gravitace. Kapilárními póry se pohybuje proti směru gravitace a do
stran. Voda se zdržuje v půdních pórech, váže se na koloidy i těla organismů. Podílí se na tvorbě
půdní vlhkosti.
Vodu v půdě je možno rozlišit na:
- volnou půdní vodu – gravitací klesá v nekapilárních pórech do hloubky půdního tělesa,
- podzemní vodu – vzniká z vody gravitační, když narazí na nepropustné vrstvy a hromadí se
nebo odtéká do stran,
- kapilární vodu – vlivem kapilarity stoupá v kapilárních pórech proti gravitaci (až do dvou
metrů) i do stran,
- obalovou vodu, vázanou – vnější nebo vnitřní podle toho, zda je vázána na povrchu půdních
částic, nebo v molekulách, v obalech koloidů či v tělech
organismů.
Voda je nezbytnou podmínkou existence všech organismů. Je univerzálním rozpouštědlem a
umožňuje zvětrávání matečné horniny. Zajišťuje transport látek a roztoků pro výživu rostlin, je
tepelným regulátorem, ovlivňuje soudržnost a přilnavost půdních agregátů.
76
Chemické vlastnosti půdy
Nezbytnou podmínkou pro chemické procesy v půdě je přítomnost půdní vody, půdního vzduchu
a koloidů. Voda působí hydrolyticky – disociací na ionty H+ a OH- způsobuje změny
v chemických vlastnostech půdy. Půdní voda s rozpuštěnými a disociovanými látkami vytváří
půdní roztok, ve kterém jsou živiny přijímané rostlinami. Voda působí také hydratačně –
kdy tvoří tzv. hydráty tím, že molekuly vody obalují molekuly jiných sloučenin, iontů a koloidů.
Půdní roztok působí na humusojílovitý sorpční komplex a způsobuje tzv. výměnné reakce, které
rozhodující měrou ovlivňují minerální výživu rostlin. V sorpčním roztoku jsou nejvíce sorbovány
kationty Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH4+, H+ . Z aniontů jsou přítomny HCO3- , NO3-, Cl-, SO42 -,
H2PO4-, HPO42 -. Vlivem změny v půdní vlhkosti, zvětráváním nerostů, rozkladem organické
hmoty, cíleným hnojením nebo naopak odčerpáváním živin rostlinami se koncentrace půdního
roztoku neustále mění. Při nižších koncentracích je v půdním roztoku více jednomocných kationů
než dvojmocných. Kationty půdního roztoku se vyměňují za kationy sorpčního komplexu a
stávají se tak přístupnými pro rostliny. Výměnné reakce mají pro vývoj půdy a pro minerální
výživu rostlin rozhodující význam. Látky vázané na sorpční komplex ovlivňují reakci půdy. Ta
není stálá a její hodnota závisí na probíhajícím půdotvorném procesu, odběru živin rostlinami a
různými agromelioračními opatřeními člověka na zemědělské půdě nebo pozemcích určených
pro funkci lesa (hnojení, vápnění, závlahy). Významným biogenním prvkem a nepostradatelnou
živinou je vápník. Působí příznivě na fyzikální, chemické i biologické vlastnosti půdy. Vápník
tvoří v půdě s organickými kyselinami, zejména s kyselinami humusovými tzv. humáty a pomáhá
vytvářet sorpčně nasycený humus. Má význam při tvorbě půdní struktury a zvyšuje biologickou
činnost půdy. Při jeho nedostatku vzniká v půdě kyselá reakce a tím se snižuje přirozená
úrodnost půdy. Vápněním pozemků se kyselé půdy neutralizují.
V půdě se nachází vápník ve formě uhličitanů, méně již ve formě síranů, fosforečnanů, chloridů,
křemičitanů a v organických vazbách. Z půdy se snadno vyplavuje. Příčinou je přeměna
uhličitanu vápenatého CaCO3 na kyselou vápenatou sůl kyseliny uhličité, hydrogenuhličitan
vápenatý Ca(HCO3)2 :
CaCO3 + H2O + CO2  Ca (HCO3)2
Orientační zkouškou lze přibližně stanovit obsah uhličitanů v půdě. Na vysušený půdní vzorek
působíme zředěnou kyselinou chlorovodíkovou a pozorujeme tvorbu bublinek a šumění. Podle
intenzity šumění usuzujeme o množství uhličitanů v půdě:
CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + CO2 + H2O
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Objasněte pojem půdní koloidy.
Jaká je podstata elektrických vlastností koloidů?
Vysvětlete příčiny koagulace a peptizace koloidů.
Proveďte rozdělení půdních koloidů.
Popište humusojílovitý sorpční komplex. Jaký je jeho význam v půdě?
Pohovořte o půdním vzduchu a půdní vodě.
Pojednejte o hydrolytickém a hydratačním účinku vody.
Jaký význam má v půdě vápník a jakým způsobem lze dokázat jeho přítomnost v půdním
vzorku?
77
5.7. Závislost rostlin na půdě
Půda tvoří základ potravní pyramidy. Pro rostliny je zdrojem anorganických látek. Ve formě
roztoků jsou rostlinami přijímány, zabudovány do jejich těl a v procesu fotosyntetické asimilace
jsou vytvářeny z látek anorganických látky organické. Minerální výživa rostlin je závislá na
charakteru matečné horniny a charakteru půdy. V půdním roztoku je rozpuštěno méně než 0,2%
zásob živin v půdě. Kolem 98 % živin je vázáno pevně v těžko rozpustných formách, které
rostliny nedovedou přijmout. Na půdní koloidy se sorbují 2 % živin.
Po odumření rostlinných těl se většina těchto látek opět dostává do prostředí. Chemické
sloučeniny tak cirkulují mezi abiotickým a biotickým prostředím.
Chemické a fyzikální vlastnosti půdy jsou výsledkem vlivu matečné horniny a z ní vznikajícího
půdotvorného substrátu. Na vyvinutých a hlubokých půdách je již vliv substrátu malý. Na málo
vyvinutých a mělkých půdách rostou jen druhy rostlin přizpůsobené chemických vlastnostem
substrátu a životním podmínkách tohoto stanoviště. Ty rostlinné druhy, které jsou bezprostředně
závislé na přítomnosti určitých prvků a abiotických vlastnostech stanoviště nazýváme
fytoindikátory.
Plně na matečné hornině jsou závislé petrofyty. Pro upřednostňování skalnatého prostředí jim
říkáme skalničky.
Z půdního roztoku se ionty solí s vodou dostávají do parenchymu kořenové kůry difúzí. Rostlina
má schopnost hromadit ionty v buněčné šťávě, především stopové prvky.
Rostlina přijímá i prvky, které nepotřebuje. Při průchodu semipermeabilní membránou nedovede
oddělit tzv. balastní ionty, které nevyužívá a které mohou být i škodlivé.
Většina rostlin je citlivá na půdní reakci, jejíž hodnota je opět rozhodující měrou určována
matečnou horninou. Hodnoty pH půdy výrazně ovlivňuje i vegetační kryt. Jehličí, vřes,
borůvkové porosty a jejich detrit zvyšují kyselost půdy. Jiné rostliny svým působením udržují
reakci neutrální až zásaditou (buk, lípa, javor i ostatní listnaté stromy). Na půdní kyselost má
také vliv pH atmosférických srážek nebo posypové soli při zimní údržbě vozovek. V příliš
kyselých půdách je zpomalován rozklad detritu, protože činnost půdního edafonu je kyselostí
inhibována.
Podle vztahu rostlin k hodnotám půdní kyselosti rozlišujeme:
acidofyty – žijí v půdách s nižší koncentrací pH než 6,7 (rosnatka, suchopýr)
neutrofyty – pH 6,7 – 7,2 (většina kulturních rostlin)
alkalofyty – pH půdy je větší než 7,2 (ostřice, třemdava).
Rostliny vyžadující vyšší obsah vápníku v půdě nazýváme kalcifyty (lomikámen, pěchava).
Naopak rostliny nesnášející vápník v půdě jsou tzv. kalcifobní, vápnobojné (vřes, rosnatka).
Stanoviště s vyššími koncentracemi solí osídlují adaptované rostliny halofytní (slanobýl, jitrocel
přímořský, solnička apod.). Většina rostlin však vyšší koncentrace solí v půdním roztoku nesnáší
– jsou halofobní, slanostřežné. Nemají schopnost, na rozdíl od halofytů, vyrovnávat vyšší
koncentrace solí přijímané z půdních roztoků ve svých buněčných prostorech. Se vzrůstající
koncentrací solí se úměrně zvyšuje i příjem vody. Halofyty mají adaptace k vylučování
přebytečných solí z těla.
Slaniska jsou osidlována specifickou flórou, která je předmětem ochrany. Mnoho takových
lokalit bylo antropogenními vlivy poškozeno, např. v sedmdesátých letech minulého století bylo
zničeno významné slanisko u Bylan na Mostecku). Mnoho halofytů u nás vymizelo (slanorožec
rozprostřený, slanobýl obecný).
Také tzv. těžké kovy (lépe těžké prvky) způsobují fyziologické poruchy v rostlinném těle (ve
stopových koncentracích jsou pro rostliny důležitými živinami). Ve stoupajícím množství však
narušují průběh výměny plynů, otevírání průduchů, snižují intenzitu fotosyntézy, inhibují
účinnost enzymů, vyvolávají nanismus (zakrnělost vzrůstu) aj. Do rostlinných těl se dostávají
jednak z půdy, kde se mohou vyskytovat ve zvýšeném množství v přirozených přírodních
78
podmínkách (Zn, Pb, Ni, Co, Cr, Cu, Mo, Mn, Cd, Se) nebo z ovzduší v imisním spadu (Hg, Cd,
Pb, Cu, Zn, Mn). Výfukovými plyny se do půdy dostávalo olovo, z průmyslových hnojiv
kadmium a arzen. Rostliny se zpravidla nedovedou s vyššími koncentracemi těžkých prvků
v prostředí vyrovnat a v rostlinných tělech dochází k jejich hromadění. V následných trofických
úrovních dochází k násobení jejich kumulace a ke zvyšování toxicity pro následné konzumenty.
Některé rostlinné druhy přímo vyžadují zvýšenou hladinu kovů v půdě. Jsou to tzv. metalofyty.
Tyto druhy mohou sloužit k bioindikaci těžkých kovů v půdě. Vyšší hladině těžkých kovů jsou
přizpůsobeny jitrocel kopinatý (Plantago lanceolata), silenka obecná (Silene vulgaris), psineček
obecný (Agrostis vulgaris). Bioindikátorem zinku je violka (Viola calaminaria).
Na písčitých půdách rostou společenstva psamofilních rostlin. Pro tyto lokality je
charakteristický nedostatek vody a živin, nízká tepelná vodivost, písky se v povrchové vrstvě
pohybují (váté písky) a poskytují horší možnosti zakořenění.
Psamofyty jsou zpravidla nízkého vzrůstu a mají vysokou schopnost vegetativního rozmnožování
(mateřídouška, violka psí, kostřavy). Vhledem k vlhkosti půdy rozeznáváme rostliny hygrofilní
(vlhkomilné), mezofilní (se středními nároky na vlhkost) a xerofilní (suchomilné).
Důležitým makrobiogenním prvkem pro rostliny je dusík. Do půdy se dostává ze vzduchu,
v půdě se hromadí rozkladem organické hmoty a v zemědělství se do půdy vpravují dusík
obsahující statková hnojiva a hnojiva průmyslová, koncentrovaná. Rostlinami je dusík přijímán
jako nitrát NO3- , nebo jako amonný iont NH4+. Dusík je rostlinami přijímán jen v této iontové
formě. Rozhoduje tedy forma, nikoliv množství přítomného dusíku v půdě.
Matečná hornina v případě dusíku není nikdy jeho zdrojem. Do půdy se dostává:
1. Mineralizací odumřelé organické hmoty – po smrti organismů dochází k
procesu postupnému rozkladu mrtvého materiálu. Dusík z organických vazeb postupně vstupuje
do vazeb anorganických. Tento převod dusíku se označuje jako mineralizace. Každý stupeň
mineralizace realizuje jiná skupina dekompozitorů. Bakterie amonizační uvolňují v procesu
amonizace z organické hmoty amoniak. Tato forma dusíku je v podobě amonných iontů NH4+.
Tyto ionty mohou přijímat jen některé rostliny (oves, brambor, tabák). Amoniak je dále oxidován
v procesu nitrifikace bakteriemi nitritačními na dusitany-nitrity (NO2-). V dalším stupni oxidace
bakteriemi nitratačními jsou vytvářeny dusičnany-nitráty (NO3-).
2. Činností mikroorganismů – dusík z ovzduší se do půdy dostává působením nitrogenních
bakterií. Nitrogenní bakterie žijí v půdě jako volné organismy nebo žijící v symbiotickém vztahu
s bobovitými rostlinami (čeleď Fabaceae). Volně žijící jsou v půdě zastoupeny druhy
Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, sinice rodu Nostoc aj. Symbioticky žijící
v hlízkách bobovitých rostlin jsou anaerobní bakterie rodu Rhizobium leguminosarum. Činností
nitrogenních bakterií se do půdy dostává ročně 40 – 120 kg čistého dusíku na hektar.
3. Za bouřek při dešti – kdy energie elektrického výboje vyvolá slučivost inertního plynného
dusíku s vodou. Vzdušný dusík reaguje za vzniku kyseliny dusičné nebo dusité, která se dostává
do půdy. Ročně se tak půda obohacuje přibližně o 5 kg na hektar.
4. Hnojením průmyslovými hnojivy, kdy člověk dodává do obhospodařovaných pozemků
dusík v přijatelných formách a v regulovaném množství.
Zcela opačnou roli sledujeme u bakterií denitrifikačních. Ty v procesu denitrifikace
redukují v anaerobním prostředí dusičnany a dusitany (nitráty a nitrity) až na plynný dusík, který
se uvolňuje zpět do atmosféry.
V půdách, kde je dusíku dostatek, rostou nitrofilní společenstva zastoupena nitrofyty. Mezi
nitrofyty řadíme kopřivu, merlík, pýr, laskavec, kakost, česnáček, šťovík, kontryhel aj. Obecně
dusík jako makrobiogenní prvek umožňuje nárůst zelené hmoty.
79
Půdy s nedostatkem dusíku bývají často půdy kyselé a rostou zde rostliny nitrofobní (rojovník
bahenní). Objevení se dusíku v těchto lokalitách nitrofobní rostliny v jejich vývoji a růstu
inhibuje.
V biotopech s chronickým nedostatkem dusíku (pískovny, rašeliniště) se setkáváme s rostlinami
„masožravými“, které mají zvláštní fyziologické přizpůsobení. Nedostatek vhodných forem
dusíku v půdním prostředí doplňují dusíkatými organickými látkami, které získávají
ze živočichů, které se zachytí na jejich povrchu. Např. rosnatky mají na listech tzv. tentakule,
které obsahují proteolytické enzymy. Přilepený hmyz po uzavření listu je rozložen a organický
dusík využit v rostlinném metabolismu.
5.8. Závislost živočichů na půdě
Společenstvo všech organismů žijících v půdě nazýváme edafon. Edafon dělíma na fytoedafon
(bakterie, sinice, plísně, houby a řasy) a zooedafon (prvoci, vířníci, roztoči, chvostoskoci,
kroužkovci, měkkýši, členovci, obratlovci). Praktické je třídění edafonu také podle velikosti:
mikroedafon (organismy menší než 0,2 mm – bakterie, aktinomycety, sinice, řasy, houby
a prvoci)
- mezoedafon (organismy velikosti 0,2 – 2 mm – hlístice, chvostoskoci, roztoči)
-
-
makroedafon (organismy velikosti 2 – 20 mm – roupice, pavoukovci, stejnonožky, hmyz,
měkkýši)
megaedaqfon (organismy větší než 20 mm – žížaly, obratlovci).
Obrázek na následující straně zobrazuje zástupce půdní mikroflóry a mikrofauny, mezofauny,
makrofauny a megafauny.
80
81
Zooedafon může být stálý permanentní (v půdě žijí všechna vývojová stadia - krtonožka),
temporální (v půdě žijí jen některá vývojová stadia - chroust), periodický (jen dočasně, kdy
v půdě vyhledává ochranu či úkryt - hmyz, obratlovci), parciální (jen příležitostně - chrobák),
alternující (jedna nebo více generací v půdě, jiné generace na povrchu - žlabatky, mšice),
tranzitorní (v půdě se vyskytují jen nepohyblivá stadia - vajíčka, nebo kukly).
Kontrolní otázky a úkoly:
Zdůvodněte závislost rostlin na půdě.
Jak ovlivňuje matečná hornina výživu rostlin ?
Jakým způsobem lze využít rostlinné fytoindikátory ?
Popište příjem živin rostlinami.
Jak pH půdy ovlivňuje složení rostlinného společenstva ?
Které rostliny řadíme mezi halofyta a jaký mají metabolismus ?
Popište společenstvo psamofilních rostlin a vysvětlete jejich adaptace k prostředí.
Objasněte příjem dusíku rostlinami.
Pojednejte o významu bakterií amonizačních, nitrogenních a nitrifikačních.
Jakým způsobem se v půdě projevuje činnost bakterií denitrifikačních ?
Objasněte pojem petrofyt, acidofyt, neutrofyt, alkalofyt.
Formou prezentace připravte fotografie a komentář k zástupcům halofyt, metalofyt,
kalcyfyt, psamofyt a nitrofyt.
13) Jak rozdělujeme společenstva živočichů v půdě? Podle obrázku na str. 72 stručně
vysvětlete ekologický význam vybraných druhů edafonu.
14) Objasněte pojmy permanentní, temporální, periodický, parciální, alternující a
tranzitorní výskyt edafonu.
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
5.9. Struktura půdy
Pro půdní živočichy je důležitá struktura půdy. Mohou žít jen v prostorech mezi půdními
částicemi, které jsou vyplněny vzduchem nebo vodou. Strukturu půdy ovlivňuje klima, porost,
organismy včetně člověka. Vzniklé půdní agregáty vytvářejí půdní strukturu (spojení půdních
částic kořenovými systémy, hlenovými produkty mikroorganismů, houbovým myceliem). Půdní
agregáty a zrnitost půdních částic vytvářejí v půdním tělese póry, které lze rozdělit na póry
kapilární (s průměrem menším než 2 mm) a póry nekapilární (s průměrem větším než 2 mm).
Z vědeckého hlediska je nutno se zmínit i o existenci tzv. nanopórů, jejichž submikroskopická
velikost neumožňuje uvolnit vodu s živinami pro organismus. Biodosažitelnost (funkce chemické
látky dostupná pro rostliny) je z nanopórů nulová. Kapilární póry umožňují stoupat vodě proti
gravitaci a do stran. V nekapilárních pórech proudí voda ve směru gravitace a umožňují vstup
vzduchu do půdního tělesa (aeraci). Čím jsou půdy lehčí a čím jsou strukturnější, tím vyšší je
jejich pórovitost a provzdušnění. Struktura půdy se neustále mění, je výsledkem tvorby a zániku
pórů.
Mechanické vlastnosti půdy vyvolávají u živočichů četné adaptace. Vznikly tak typy hrabavé,
rýpající, lezoucí, plazivé, plovoucí. Menší živočichové žijící přímo v půdních pórech se nazývají
půdní freaton.
82
5.10. Půdní vlhkost
Hlavním zdrojem půdní vlhkosti jsou atmosférické srážky, místně povrchový nebo podzemní
přítok. Část této vody se z povrchu půdy odpaří (evaporace), část jí odteče do recipientů a
zbývající se vsakuje (infiltruje) až na nepropustnou vrstvu. V půdě se setkáváme s těmito druhy
vod:
- gravitační – proniká póry ve směru gravitace
- kapilární – vzlíná proti gravitaci a do stran
- podzemní – gravitační voda shromážděná ve spodní části půdního profilu nad nepropustnou
vrstvou. Často bývá zdrojem pitné vody.
- adsorpční – hygroskopická voda a voda osmoticky vázaná.
Podle tolerance k vlhkosti dělíme půdní živočichy na druhy euryhydrické a stenohydrické.
Podle specifických nároků na stupeň půdní vlhkosti rozeznáváme edafon hygrobiontní
(vyžadující vodu - prvoci, vířníci, hlístice), hygrofilní (vyžadující vysokou půdní vlhkost, ale
dýchající vzdušný kyslík – většina půdních živočichů) a xerofilní (vyžadující sušší půdy –
pavouci, hmyz).
Teplota půdy
Teplota je jednou z podmínek života. Ovlivňuje půdní mikroklima. Průběh denních teplot se
projevuje se zpožděním do hloubky 30 – 60 cm. Průběh roční teploty lze v našich klimatických
podmínkách sledovat do hloubky 2 m.
Tepelná kapacita půdy je 1,7 – 2,5 J . cm-2 , vody 4,2 J . cm-2 , vzduchu 0,013 J . cm-2 . Půda se
poměrně rychle zahřívá, ale také poměrně rychle teplo ztrácí. Nejvíce teplota kolísá v půdách
písčitých, suchých a jižně exponovaných (na pouštích je denní amplituda až 52° C – denní
maximum je 43° C, před svítáním -9° C). Sníh značně snižuje promrzání půdy. Nemrznoucí
hladina půdy v našich podmínkách je 1,2 m. V oblastech s kontinentálním klimatem promrzá
půda do 18 až 50 m. V takovýchto podmínkách fauna zpravidla chybí.
5.11. Půdní vzduch a světlo
V půdě probíhá neustálé proudění vzduchu. Složení půdního vzduchu se liší od vzduchu
atmosférického. Klesá obsah kyslíku a stoupá obsah oxidu uhličitého. Druhy žijící ve větší
hloubce půdy jsou na nižší obsah kyslíku adaptovány.
Světlo nemá v půdě podstatný význam. U geobiontů, geofilů, troglobiontů (jeskynní druhy)
dochází k zakrnění nebo úplné ztrátě zraku.
5.12. Chemismus půdy
Význam chemického složení půdy je pro živočichy méně důležitý. Významná je přítomnost
vápníku, protože mnozí živočichové jsou vápnomilní – plži, mnohonožky. Jiní zástupci edafonu
jsou naopak vápnobojní. Zooedafon lze rozdělit na acidofilní i alkalofilní. Nejznámější půdní
živočich, žížala obecná, žije v rozpětí pH 5,5 – 8,0. Je tedy schopna prosperovat v kyselém i
zásaditém půdním prostředím.
Význam zooedafonu spočívá v urychlování rozkladu organických látek a tvorbě humusu. Svou
činností zvyšuje aeraci půdy, je potravou pro vyšší organismy a odumřelá těla zooedafonu jsou
důležitou organickou součástí humusu.
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
Jak ovlivňuje struktura půdy zastoupení edafonu?
Jak ovlivňuje edafon půdní vlhkost?
Pojednejte o významu teploty, půdního vzduchu, světla a chemismu pro půdní
organismy.
Objasněte význam žížal v půdě.
83
6. Hydrosféra
Hledáme-li existenci života ve vesmíru, sledujeme především přítomnost vody. Voda je základní
předpoklad existence života, základní životní faktor. Je součástí potravních řetězců a veškerých
metabolických procesů. Rostlinná těla obsahují 80 – 95 % vody, živočišná těla 45 – 99 % vody.
Mnoho organismů žije přímo ve vodním prostředí, suchozemské formy jsou závislé na její
dostupnosti na stanovišti. Člověkem je voda nejdéle využívaným zdrojem. Její potřeba zasahuje
do všech odvětví života. Voda je potravinou, surovinou, zdrojem energie, využívá se v dopravě,
k rekreaci. Je nezbytnou podmínkou civilizačního a kulturního rozvoje společnosti.
Světový oceán má plochu 361 300 000 km2 a objem této vody je 1 338 000 000 km3. Toto
množství slané vody představuje 96,54 % podílu celkových zásob vody na Zemi.
Sladká voda představuje plochu 148 800 000 km2 a její objem představuje 35 119 610 km3.
Deponované vody v mořích a oceánech je 97 %, zbývající 3 % tvoří vodu sladkou ve všech třech
skupenstvích.
Veškerá voda pokrývá 70,8 % zemského povrchu. Voda na souši představuje 2 %.
Na Zemi probíhá nepřetržitě oběh vody v tzv. velkém hydrologickém cyklu, ve kterém cirkuluje
asi 525 tisíc km3 vody. Energii pohybu vodních mas dodává zářivá energie sluneční. Sluneční
záření vyvolává vypařování vody z hladin oceánů a moří i z povrchu souše. Vodní páry jsou pak
přenášeny na velké vzdálenosti. Za určitých podmínek páry v ovzduší kondenzují a ve formě
atmosférických srážek (deště a sněhu) padají působením gravitace k zemskému povrchu. Při
kondenzaci se uvolňuje tepelná energie, která byla dodána Sluncem k přeměně kapalného
skupenství mořské i sladké vody ve skupenství plynné. Převážná část vody vypařené nad oceány
spadne zpět na jejich hladinu. Jen menší část (8,3 %) se dostane nad kontinenty. Na kontinentech
se srážková voda stává součástí povrchové a podpovrchové vody, která stéká zpět do oceánu.
Oběh mezi oceány a světadíly se nazývá velký oběh vody. Cirkulace vody jen nad oceánem,
nebo v rámci pevniny se nazývají malými oběhy vody.
toky řek
Koloběh vody v přírodě
84
6.1. Mořská voda
V mořích vznikl život. Mořská voda je ve svých fyzikálních a chemických vlastnostech velmi
stálé medium. Nejvýraznější vlastností mořské vody je její slanost. Je dána přítomností chloridů
(88,8 %), síranů (10,8 %), a uhličitanů (0,3 %). (Ve sladkých vodách, na rozdíl od mořské vody,
převládají uhličitany - 79,9 %). Slanost se vyjadřuje v promile. V 1 kg mořské vody je 35 g solí.
Průměrná slanost světového oceánu je tedy 35 promile. Většina mořských organismů má ve
svých buňkách stejnou osmotickou hodnotu jakou má mořská voda, je fyziologickým roztokem.
Oceány produkují dvě třetiny z celkového množství kyslíku. Biomasa světového oceánu
představuje 550 miliard tun fytoplanktonu a 50 miliard tun zooplanktonu. V mořích žije 20 000
druhů rostlin a 180 000 druhů živočichů. Teplá moře mají vysokou druhovou diverzitu, ale
studená moře jsou výrazně bohatší na počty jedinců patřící k jednomu druhu. Větší množství
organismů ve studených mořích je způsobeno vyšším obsahem kyslíku a dostatečným přísunem
slunečního záření pro fotosyntézu. Tyto optimální podmínky umožňují růst většího množství
mořských producentů (chaluhy a další řasy), které jsou základnou dalších potravních řetězců.
6.2. Sladká voda a vodní bilance stanoviště
Z celkového množství vody představuje sladká voda pouze 2,5 %. Již delší dobu se jeví jako
globální problém přístupnost lidí k hygienicky nezávadné vodě. Trvalým nedostatkem vody trpí
jedna třetina zemského povrchu. Voda se stává strategickou surovinou, se kterou se člověk musí
naučit hospodařit.
Celkové množství sladké vody na Zemi je 35 milionů km3. Člověk má ročně k dispozici 42 tisíc
km3 vody, což je množství, které přinášejí každoročně řeky do moří. Ve vyspělých zemích se
pohybuje spotřeba vody na osobu mezi 500 – 800 litry na den. V rozvojových zemích je to jen 50
– 150 litrů na osobu a den. Z celkového množství spotřeby vody na Zemi připadá 70 % na
zemědělství, 20 % na průmysl, a 10 % na ostatní účely. Důležitou otázkou je také kvalita vody.
Využíváním vody dochází k jejímu znečišťování fyzikálnímu, chemickému, organickému a
biologickému (mikrobiálnímu). Podle výsledků se voda přiřazuje k pěti jakostním třídám, kdy
první třída představuje vody neznečištěné, čisté a pátá velmi silně znečištěné.
Vodní bilance stanoviště
Soubor vlhkostních poměrů určitého stanoviště je stanovištní vlhkost. Hodnotíme změny
vlhkosti na stanovišti, které probíhají v čase.
Ws = Sv + Sh - I – Es - T - Op - Oz
Ws
Sv
Sh
I
Es
T
Op
Oz
- změna zásob v půdě
- srážky vertikální
- srážky horizontální
- intercepce (zachycení vertikálních srážek na povrchu vegetace)
- půdní výpar (evaporace)
- transpirace rostlin
- povrchový odtok vody
- podpovrchový odtok vody
85
Zdrojem vody pro ekosystémy jsou pouze atmosférické srážky vertikální (déšť, sníh nebo
kroupy) a srážky horizontální (mlha, rosa). Jejich množství je určováno zeměpisnou polohou a
nadmořskou výškou. To způsobuje, že distribuce srážek na zemském povrchu je nerovnoměrně
rozložena. Pro život je důležitý nejenom úhrn srážek, ale i jejich rozdělení.
Z celkového objemu vody má nejkratší dobu zdržení atmosféra (několik hodin nebo dnů).
Nejdelší retenční schopnost mají ledovce (tisíce let). V současné době pozoruje rychlejší
uvolňování vody z ledovců do oběhu vlivem působení globálního oteplování.
6.3. Bilanční rovnice oběhu vody
Naše republika je zcela závislá na srážkové vodě. Na plochu ČR spadne ročně asi 50 miliard m3
vodních srážek. Bilanci lze vyjádřit rovnicí:
Hs = Ho + Hv + Hr
Hs - veškerá srážková voda za dané období
Ho - voda odteklá povrchovým nebo podpovrchovým odtokem
Hv - voda retenční
Hr - voda vypařená
Na jednoho obyvatele našeho státu lze počítat s množstvím 2 100 m3 (v USA na jednoho
obyvatele připadá 9 000 m3 vody). S vodou je nutno hospodařit. Nápravou vodního režimu
krajiny podporuje Vládní usnesení č. 373/1992 Sb., o programu revitalizace říčních systémů
(PRŘS). Cílem programu je podporovat a zvyšovat retenční schopnost krajiny. To prakticky
znamená zvyšovat podíl drnového fondu, zpomalovat povrchový i podzemní odtok, zvyšovat
infiltrační vlastnosti a retenční schopnosti půdního profilu, zachycovat vodu v rybnících,
mokřadech a malých nádržích, což povede ke zvýšení okamžitého objemu výskytu vody v území.
Dále je třeba napravovat negativní důsledky v minulosti nevhodně provedených pozemkových
úprav, nevhodných způsobů obhospodařování půdy a velkoplošného odvodnění, obnovovat
přirozené funkce vodních toků a jejich koryt včetně doprovodných porostů a ochranných pásů,
odstraňovat nevhodné úpravy toků, zvyšovat přírodním prostředky odolnost břehů a koryt proti
erozi a jejich stabilitu při povodních. Členitostí dna i břehů podporovat samočisticí schopnost
vody, stabilizovat hladiny, zajistit minimální průtoky a podmínky pro přirozené biologické
oživení toků.
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Stručně zhodnoťte význam vody v ekosystému.
Jaké jsou zásoby vody na Zemi?
Objasněte pojem velký a malý oběh vody.
Pojednejte o významu mořské vody.
Pojednejte o významu sladké vody.
Jaké nároky klademe na kvantitu a kvalitu sladké vody?
Charakterizujte vodní bilanci stanoviště.
Jaký je cíl a význam vládního usnesení č. 373/1992 Sb., o programu revitalizace
říčních systémů (PRŘS)? Formou prezentace připravte podrobnější seznámení
s tímto programem.
86
6.4. Voda a rostlina
Pro rostliny nikdy nemůže být voda faktorem v minimu. Její význam pro život rostlin je
prvořadý. Umožňuje příjem minerálních látek v roztoku, zabezpečuje veškeré metabolické
pochody, fotosyntézu, růst a vývoj. Průměrný obsah vody v rostlinných pletivech se pohybuje
kolem 70 – 80 %. Obsah vody v rostlině představuje značně proměnlivou veličinu. Zralá semena
obsahují pouze 5 – 15 % vody.
Vodní bilance rostlin (Wr) je určována rozdílem mezi množstvím vody přijaté, absorbované (A)
a vody vydané, transpirované (T):
Wr = A - T
Vodní bilance je vyrovnaná, když A = T. To však nebývá často. Zpravidla během dne má rostlina
výdej vyšší než v noci. Dochází k vodnímu deficitu, jehož projevem je vadnutí. Stupeň
nedostatku vody v rostlině vyjadřuje vodní sytostní deficit (VSD):
W max - W akt
VSD = ---------------------W max
x
100 %
Wmax - obsah vody při 100% nasycení
Wakt - skutečný obsah vody v rostlině
Mírný deficit vody je vždy
prospěšný, protože se udržuje aktivní
transpirační
proud,
kterým
je
realizováno zásobení rostliny vodou a
živinami. Vodní bilance se mění během
dne i během roku. Neustálý pohyb vody
v rostlině se děje na základě spádu
vodního potenciálu v systému půda –
rostlina – atmosféra. Vodní potenciál
vyjadřuje sníženou dostupnost vody pro
různé chemické reakce a rozpouštění
dalších látek. Čistá voda má nejvyšší
vodní potenciál (0 Pa). Vlivem látek
rozpuštěných v buněčné šťávě jsou
hodnoty vodního potenciálu v rostlině
záporné. (1 MPa = 106 Pa).
Dlouhotrvající sucho je pro rostliny
nebezpečné. V rámci vodního oběhu
v rostlině je důležitý výpar především
pro tepelnou regulaci. Při nedostatku
87
přijímané vody z prostředí uvolňuje rostlina vodu z vakuol, ze šťávy buněčné. Tím ztrácí
buněčné napětí, turgor a vadne.
Příjem vody rostlinou
Bezcévné rostliny přijímají vodu celým povrchem těla. Nemají ochranná opatření proti
vysychání, proto žijí trvale ve vodě. Cévnaté rostliny přijímají vodu kořeny. U některých se
vyvinula adaptace na příjem vodní páry. Hlavním zdrojem živin jsou půdní roztoky. Voda
chladnější než 4° C nebývá přijímána (u rostlin žijících v tundře probíhá příjem vody až do
teploty 0° C). Voda absorpční a hygroskopická nemůže být rostlinami přijímána.
Voda, kterou rostliny přijímají je vodou gravitační, zásobní nebo kapilární. Voda v půdě i
v rostlině se pohybuje z místa vyššího potenciálu na místa nižšího potenciálu. Při transpiraci
klesá vodní potenciál postupně. V listech je nejnižší.
Důležitou vlastností kořenů je jejich rychlost růstu. Druhy rostlin s rychle rostoucími kořeny jsou
zvýhodněny při nedostatku vody v půdě. Snadněji ji vyhledávají a je rychleji dostupná.
Rozeznáváme kořeny hygrotropické, vyhledávající vlhčí místa v půdě a hydrotropické, které
rostou přímo k vodě.
Intenzívní kořenový systém je takový, který má velké množství krátkých kořenů. To umožňuje
intenzivně využívat půdní prostor. Typický je pro stepní rostliny, trávy. Žito má v 1 dm3 půdy 7
m2 kořenové plochy. Povrch kořenů převyšuje až o 80 % povrch nadzemních částí rostliny.
Extenzivní kořenový systém má kořen hlavní a z něho vybíhají kořeny postranní. Prokořeňují
relativně velký objem půdy vzhledem k malému povrchu aktivních kořenů (jasan, topol osika, ale
i pýr a bršlice).
Povrchový kořenový systém je koncentrován jen do povrchové vrstvy, kde se jako velmi hustý
systém rozprostírá do šíře. Vodu čerpá převážně z vodních srážek (kaktusy, rozchodníky, mechy,
ale také smrk).
Výdej vody rostlinou
Výdej nebo příjem vody rostlinou závisí na tenzi vodních par v okolí. Do vzduchu nasyceného
vodní párou rostlina vodu nevydává. Nižší rostliny vypařují vodu celým povrchem těla. Obsah
vody v jejich tělech se přizpůsobuje atmosférickému tlaku. Takové rostliny nazýváme
hydrolabilní. Vyšší rostliny, které do určité míry transpiraci ovlivňují, řadíme mezi hydrostabilní.
Výpar vody probíhá pokožkou – kutikulární transpirace nebo průduchy – stomatární
transpirace.
Rychlost transpirace závisí na teplotě vzduchu, vlhkosti ovzduší, pohybu vzduchu, regulaci
výparu, na denní době, množství vody v rostlinném těle a anatomickém vybavení rostliny.
Zvláštním způsobem transpirace je gutace. Vytvořila se u rostlin trvale žijících ve vlhku,
v ovzduší s vysokým nasycením vodními párami, kde by normální transpirace nebyla možná
(kala, kontryhel). Listy těchto rostlin bývají zakončeny hrotem - odkapávací špičkou. Rychlost
transpirace se vyjadřuje v gramech vody odpařené z metru čtverečního rostlinné plochy za jednu
hodinu. U dřevin se pohybuje od 40 g – 80 g H2O . m-2 . hod-1 , u bylin od 100 g – 200 g H2O .
m-2 . . hod-1.
Požadavky rostlin na vodu lze vyjádřit transpiračním koeficientem, který udává, kolik gramů
vody rostlina spotřebuje na tvorbu 1g sušiny. Tzv. produktivita transpirace udává, jaké
množství sušiny vyprodukuje rostlina při výparu 1000 g vody.
Transpirační koeficient pšenice je 450 – 500 g, brambor 300 – 600 g, hrachu 400 – 800 g vody.
Denní výkon transpirace břízy asi třicetileté je 140 litrů, třicetiletého smrku 27 litrů vody.
Podle nároků na vodu rozeznáváme rostliny hydrofylní, hygrofylní, mezofylní, xerofylní – viz
str. 55. Rostliny psamofylní rostou přímo na suchých písčitých půdách.
Morfologické a fyziologické přizpůsobení rostlin k nedostatku vody v půdě:
88
- zvětšení kořenového systému
- zvýšení savé síly kořenů snížením vodního potenciálu kořenů
- xeromorfní stavba listů a stonků (silná kutikula, voskový výpotek, postavení průduchů,
trichomy, jehlicovité listy)
- snížení transpirační plochy (opad listů, stáčení listů, bezlisté rostliny)
- vzrůst poměru podzemní biomasy k nadzemní
- úpravou metabolismu (zavírání průduchů sukulentů během dne
- přetrvávání období sucha v klidovém stavu, tzv. dormance (semeno, cibule, oddenek)
- schopnost snášet přechodné vyschnutí protoplazmy (kapradiny, lišejníky)
- tvorba vodnatých zásobních pletiv u sukulentů, zvýšený podíl tvrdých kolenchymů a
sklerenchymů v pletivech např. u sklerofyt – máčka ladní, pupava bezlodyžná
Mnohé rostliny žijí ve vodách sladkých, slaných i brakických.
6.5. Významné abiotické faktory vodního prostředí ovlivňující život rostlin
Již bylo uvedeno, že voda nemůže být pro rostliny faktorem minima.
Teplota – vodní prostředí je poměrně tepelně stabilní. Tepelné změny probíhají mnohem
pomaleji než na souši, neboť voda má vyšší měrné skupenské teplo (4,187 J . cm3 . 1° C).
Vysoké je i latentní teplo výparu – jeden gram vody přeměněný na páru vyžaduje 2 244,23 J.
Také při přeměně ledu ve vodu je nutné dodat mnoho tepla – na 1g ledu k roztátí je třeba 334,96
J. Naopak při změně vody na led se totéž množství energie uvolní.
Hustota světelného záření – značná část světelného záření se odráží od hladiny. Při nízké
poloze Slunce nad obzorem dochází k úplnému odrazu paprsků. Osvětlení klesá s přibývající
hloubkou. Průnikem paprsků vodou se mění nejenom hustota záření, ale i spektrální složení.
Pohlcené záření se mění v teplo. S přibývající hloubkou ubývá červená část spektra a převládá
část spektra kratších vlnových délek v oblasti zelené až modré. Hloubka, kam až pronikne
světelné záření, se nazývá fotická zóna. Pod hranicí světelného minima žijí již jen organismy
heterotrofní a chemotrofní.
Koncentrace O2 a CO2 – především poměr těchto plynů je rozhodující pro vodní organismy
včetně rostlin. Ve vzduchu je 21 % O2 a 0,03 % CO2. Ve vodě je kyslíku 33x méně. Kyslík je
produktem fotosyntézy a obohacuje vodu. Oxid uhličitý se ve vodě částečně rozpouští, je
rozpustnější než kyslík a ve vodě je obsažen ve větším množství. Chemicky se slučuje na
kyselinu uhličitou, která reaguje s dostupnými kationy. Obsah kyslíku ve vodě klesá se stoupající
teplotou a vzrůstá, když teplota vody klesá. V létě bývá koncentrace kyslíku poloviční než
v zimě. Koncentrace plynů rozpuštěných ve vodě je také závislá na barometrickém tlaku.
Poklesem tlaku klesá i rozpustnost plynů ve vodě.
Poměry plynů ve vodním prostředí jsou závislé i na osídlení vody organismy. Fotosyntetickou
asimilací je voda obohacována kyslíkem a obsah oxidu uhličitého je snižován. V procesu dýchání
se spotřebovává kyslík a zvyšuje se podíl oxidu uhličitého. Hraniční hodnotou života je obsah 0,3
– 0,35 ml rozpuštěného kyslíku ve vodě.
Obsah minerálních živin – bývá většinou v dostatečném množství. Limitující je obsah a poměr
dusíku a fosforu. Naopak nadbytek těchto živin v letním období může způsobovat tzv.
eutrofizaci vody. Velká množství dusíku a fosforu se do vody dostávají výluhy z půdy, splachy
průmyslových hnojiv z přehnojovaných pozemků, imisemi oxidů dusíku odpadními vodami
s vysokým obsahem organických látek a saponátů (antropogenní eutrofizace). Vlivem vysoké
koncentrace živin dochází k přemnožení řas a sinic. Jejich nadměrný výskyt zbarvuje vodu
především do zelena (vodní květ). Odumíráním velkého množství těchto organismů začínají
převládat anaerobní procesy, kdy je vyčerpáván z vodního prostředí kyslík. Zároveň ze sinic se
po jejich odumření uvolňují toxiny (neurotoxiny, hepatotoxiny, dermatotoxiny a další). V takové
vodě dochází k masovému úhynu všech živočichů závislých na dostatečném množství
rozpuštěného kyslíku ve vodě. Vody s vysokým obsahem živin označuje jako vody eutrofní.
89
Vody s nízkým obsahem živin označujeme jako vody oligotrofní. Nádrže označované jako
dystrofní se vyznačují vyšším obsahem huminových látek a nedostatkem minerálních živin.
pH vody – u vod na pevnině značně kolísá. Nízké pH mají rašeliniště - pH 3, stojaté vody na
vápencovém podloží až pH 10. Hodnota pH může ovlivnit druhové složení porostů.
Zvýšená koncentrace solí je přirozenou vlastností mořské vody. Průměrná slanost moří je
3,5 %. Mrtvé moře má koncentraci solí 25 %. V mořské vodě jsou rozpuštěny především aniony
Cl - , SO4 2- , HCO3 - , Br - , F - a kationty Na+ , Mg 2+ , Ca 2+, K +, Sr 2+ . Alkalické prostředí
mořské vody má hodnotu pH 8,2. Mořské rostliny jsou přizpůsobeny vyššímu osmotickému tlaku
vody.
Mísení vody – je neustálé u tekoucích vod (lotické vodní ekosystémy). U stojatých vod (lentické
vodní ekosystémy) dochází k mísení vody a distribuci živin vlivem teplotní stratifikace. Tekoucí
vody jsou bohatší na kyslík, neboť se voda při neustálém pohybu čeří a provzdušňuje. Pro výskyt
rostlin i živočichů je důležitá i rychlost proudící vody a výše kolísání hladiny.
Hydrostatický tlak – se vzrůstající hloubkou vzrůstá i hydrostatický tlak, kterému musí být
rostliny přizpůsobeny.
Adaptace rostlin na vodní prostředí
Rostliny rostou převážně v pobřežním – litorálním pásmu. Litorál je biochor vodních organismů
a dna mělčin. Je obvykle zarostlé vyššími vodními rostlinami a břehovou vegetací hydrofyt. Jeho
hranice je podmíněna morfologií pobřeží, kolísáním vodní hladiny a hloubkou vody prosvětlené
slunečním zářením. Tato pobřežní část vodních nádrží je asi do hloubky 10 metrů. Dělí se na :
-
epilitorál – půda je zde občas přeplavovaná vodou, pásmo s vysokou hladinou spodní
vody v půdě, která závisí na výšce hladiny v nádrži. Dochází zde k přechodnému
zaplavení. Rostou zde hygrofyty a mezofyty.
-
eulitorál – příbřežní pásmo, kde dochází již k velkému kolísání vodní hladiny během
roku. Zde rostou většinou rostliny vynořené.
-
sublitorál – spodní část litorálu, vymezená nízkou hladinou letní vody. V hlubší vodě
rostou rostliny ponořené, vzplývavé a v mělčí vodě rostliny vynořené. Sublitorál
odpovídá metalimnionu.
Vodní rostliny můžeme také dělit podle velikosti rostlinného těla na:
- mikrofyty – tvoří fytoplankton. Jedná se o řasy, sinice, bičíkovce, rozsivky. Ve vodních
ekosystémech to jsou důležití producenti fytomasy – primární producenti. Zachycují
energii slunečního záření a spoluurčují energetickou úroveň dalších trofických stupňů.
-
makrofyty – jsou to vyšší rostliny. Jedná se o mechy, parožnatky, chaluhy.
Dále je dělíme na:
- emerzní - vynořené – rostou při okraji vod v příbřežním pásmu (eulitorálu). Nadzemní
části rostoucí nad vodou mají anatomickou stavbu shodnou se suchozemskými rostlinami.
Mají značnou adaptaci ke kolísání vodní hladiny. V zemi mají mohutný kořenový systém,
často i vytrvalý oddenek (rákos, orobinec, puškvorec, chrastice, zblochan, šípatka).
Přirozené okraje vodních nádrží přecházejí pozvolna do terestrického biotopu.
- natantní – vzplývavé – zakořeňují ve dně nádrže, někdy jen na přechodnou dobu
(okřehek, řezan, rdest). Listy mají vzplývavé na vodní hladině, nedělené, kruhovité, plně
ozařované slunečním zářením. Mají aerenchymatické pletivo. Průduchy jsou umístěny na
svrchní straně listu. Listy nesnášejí vodní deficit. Častá je heterofylie (různolistost), kdy
90
-
listy nad vodní hladinou jsou jiného tvaru, než listy pod hladinou (lakušník). Hustá
pokryvnost listů na hladině podstatně omezuje prozáření (leknín, stulík). Rozmnožování
těchto rostlin je generativní i vegetativní.
submerzní – ponořené – jsou zcela adaptované k životu ve vodě. Fotosyntéza probíhá pod
hladinou ve fotické zóně vody. Některé rostliny se vznášejí (bublinatka), jiné zakořeňují
(vodní mor kanadský). Cévní svazky mají redukovány nebo zcela chybějí. Příjem živin
může probíhat celým povrchem těla. V listech i ve stonku jsou velké intercelulární
prostory a aerenchymatické pletivo. To umožňuje zásobovat rostlinu plyny a nadnášení
nad vodou. Chybí jim průduchy, které jsou u některých nahrazeny tzv. hydropoty (místa
bez průduchů, ostrůvky buněk s intenzívní látkovou výměnou, vystavených na plochách
ve styku s atmosférou). Ponořené rostliny nesnášejí náhlé změny vodního prostředí.
Kontrolní otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
16)
17)
18)
Pojednejte o významu vody pro rostliny.
Popište vodní bilanci rostlin a charakterizujte vodní sytostní deficit.
Vysvětlete způsoby příjmu vody rostlinami.
Jaké kořenové systémy rostliny vytvářejí?
Vysvětlete rozdíl mezi kořeny hygrotropickými a hydrotropickými.
Popište výdej vody rostlinami.
Vysvětlete pojmy gutace, transpirační koeficient a produktivita transpirace.
Jak rozdělujeme rostliny podle jejich nároků na vodu?
Popište morfologická a anatomická přizpůsobení rostlin k nedostatku vody.
Vysvětlete pojem tepelná stabilita vodního prostředí.
Popište významné biotické faktory vodního prostředí, které ovlivňují život rostlin
vázaných na vodu.
Jaké změny pH lze očekávat ve vodě za jasného letního dne?
Jaká je koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého ve vodě? Který z těchto plynů má větší
rozpustnost ve vodě?
Objasněte pojmy vody eutrofní, oligotrofní a dystrofní.
Pojednejte o složení a vlastnostech mořské vody.
Jak se člení litorální pásmo?
Pojednejte o rostlinách emerzních, natantních a submerzních.
Nakreslete a popište histologickou stavbu aerenchymatického pletiva.
6.6. Voda a živočich
Vlastnosti vody jsou dány dynamickou, fyzikální a chemickou stavbou její molekuly.
Nejdůležitějšími vlastnostmi vody jsou elektrická asymetrie a schopnost tvořit vodíkové
vazby. Vlivem elektrické asymetrie se molekuly vody chovají jako elektrické dipóly. Dipólový
charakter a vodíková vazba molekuly vody umožňují sdružování ve větší celky a vytváření
různých sloučenin. Schopnost tvořit vodíkové vazby podmiňuje i rozpustnost. Voda rozpouští i
takové organické látky, které neobsahují elektricky nabité skupiny, ale mají skupiny schopné
tvořit vodíkové vazby (např. cukry).
Zonální změny hustoty a oběhu vody při změně teploty jsou příčinou teplotního vrstvení a
vyrovnávacího proudění. Značné povrchové napětí, tepelná kapacita a další vlastnosti vody
ovlivňují biochemické procesy a biologické poměry ve vodním prostředí.
Pro vodní organismy je voda naprosto nezbytná k fyziologickým procesům a vodní prostředí je
jim oporou a zdrojem metabolicky nutných látek. Voda odplavuje odpadní produkty organismů a
91
působí jako transportér při jejich rozšiřování. Pouze vodní prostředí umožňuje existenci vodních
živočichů, kteří by vzhledem ke svému uzpůsobení nemohli žít na souši.
Tolerance živočichů vůči ztrátám určitého množství vody odparem, dýchacími orgány, močí a
exkrementy může být zvýšena adaptací. Někteří živočichové období sucha přečkávají v anabióze
spojené s dehydratací těla a snížením všech tělesných funkcí na minimum (měňavky, larvy
pakomára). Ztrácejí až 90 % tělesné vody a jsou schopni v tomto stavu přežívat i několik let.
6.7. Významné abiotické faktory vodního prostředí ovlivňující život živočichů
Salinita vody – obsah solí (salinita) ve sladkých vodách je ovlivněna geologickým podkladem.
Obvykle se pohybuje mezi 0,05 – 0,4 %. V blízkosti moří se sladká voda mísí s vodou mořskou
ve vodu brakickou. Ryby, které táhnou na tření do sladkých vod nebo naopak, musí snášet
vysoký rozsah salinity. Přechod musí být pozvolný, neboť by jinak došlo k prudkému porušení
osmotické rovnováhy a následné smrti. Vnitřní prostředí sladkovodních živočichů je vůči
vnějšímu prostředí sladké vody hypertonické. Sladkovodní živočichové aktivně odstraňují vodu
ze svého těla, která proniká do jejich těl z vnějšího prostředí. Existuje jen málo druhů, které jsou
schopny žít ve vodě sladké, brakické i slané (losos, jeseter). Většina mořských bezobratlých
živočichů má osmotický tlak svých tělesných tekutin shodný s vnějším prostředím. Jejich vnitřní
osmotický tlak ku vnějšímu prostředí jsou v rovnováze – vnější prostředí je pro ně izotonické.
Hustota vody – ovlivňuje tvar, stavbu těla a pohybových orgánů. Hustota vody je 775 x vyšší
než hustota vzduchu. Je blízká hustotě protoplazmy. Terestričtí živočichové musí mít pevnou
kostru, která by váhu těla unesla. Jejich růst je proto omezený. U živočichů žijících ve vodním
prostředí je tělo váhou vytlačené vody nadnášeno, proto jim stačí k zajištění opory a pohybu
méně výkonné orgány. Vodní živočichové narůstají do mnohem větších rozměrů (velryba 30 m
délky a hmotnosti 100 t, slon africký 2,3 m výšky a hmotnosti kolem 16 t.
Hustota vody se mění a je ovlivněna teplotou a obsahem rozpuštěných solí. Nejvyšší hustota je
při teplotě + 4° C . Se snižující nebo zvyšující se teplotou hustota klesá.
Některé druhy ryb musí snášet vysoký rozdíl salinity (jak takové, které žijí ve vodě sladké, tak i
ty, které žijí ve vodě slané). Náhlý přechod do osmoticky rozdílného prostředí může vyvolat
poruchu osmotické rovnováhy a smrt. Brakická voda, při ústí řek do moře, poskytuje některým
migrujícím rybám pozvolnou adaptaci na jiné osmotické prostředí.
V mořské vodě převládají chloridy, ve sladké vodě uhličitany.
Viskozita vody
Viskozitu charakterizujeme jako vnitřní tření kapaliny. Je 100x větší než viskozita vzduchu. Se
vzrůstající teplotou viskozita vody klesá. Při teplotě 0° C je viskozita vody 2x větší než při
teplotě 25° C. Snížení viskozity vyvolává u některých živočichů tvarové sezónní změny (např. u
hrotnatky).
Povrchové napětí
Na rozhraní vodní hladiny a vzduchu vzniká na vodní hladině napětí, které propůjčuje této vrstvě
určitou pevnost. To umožňuje některým živočichům se pohybovat po hladině (bruslařka), klást
vajíčka na hladinu (komár), nebo se na povrchovou blanku zavěšovat ze spodu (znakoplavka).
Hydrostatický tlak
Tlak vody roste s hloubkou - na každých 10 m o 1 kPa. Se zvyšujícím se tlakem vzrůstá i
rozpustnost oxidu uhličitého a vápníku. Proto v hloubkách právě nedostatkem vápníku je
limitována tvorba kostry. Hlubinné ryby mají kostru redukovanou, chrupavčitou.
92
V hloubkách je vnější tlak vyrovnáván tlakem vnitřním. Voda i tělesné tekutiny jsou téměř
nestlačitelné. Nebezpečné jsou pouze náhlé změny tlaku. Měňavky snášejí zvýšení tlaku až na
250 kPa. Rostliny, které mají aerenchymatická pletiva nemohou osídlovat hlubiny. V nejhlubších
místech oceánů žijí živočichové bez podobných tkání.
Při potápění se vzduch v plicích nebo plynovém měchýři živočichů stlačuje (v 10 m na polovinu,
ve 40 m až na pětinu původního objemu u hladiny). Zvyšování tlaku způsobuje změnu tenze
plynů rozpuštěných v tělních tekutinách. Při náhlém snížení tlaku (při rychlém vynoření),
dochází k uvolnění rozpuštěných plynů a vzniklé bublinky způsobují plicní embolii, tzv.
kesonovou nemoc.
Druhy stenobatické mají plynový měchýř, nesnášejí větší a náhlé změny tlaku.
Druhy eurybatické jsou bez plynových měchýřů, tělní dutiny mají vyplněny kapalinou a snášejí
široké rozpětí působení tlaku. Mohou žít v hloubkách 200 – 600 m (rakovci). Vorvaň se potápí až
do hloubek kolem 1000 m.
Světelný režim
Světelný režim vykazuje změny během dne i během roku. V našich podmínkách činí odraz světla
od vodní hladiny v létě 2 % a v zimě až 14 %. Kvalita světla se mění s přibývající hloubkou.
Nejhlouběji proniká záření o středních vlnových délkách. Zelené řasy v povrchové vrstvě
využívají červené složky spektra. Červené řasy ve větších hloubkách využívají modrozeleného
spektra. Největší intenzita fotosyntézy neprobíhá přímo u hladiny, ale hlouběji. V oceánech může
světlo pronikat až do hloubky 200 m (fotická zóna). Litorální pásmo, kde bývá nejvyšší
produktivita vodních ekosystémů, je vymezena hloubkou 40 m.
Průhlednost a barva vody
Významnou vlastností vody je i její průhlednost. Průnik světelného záření snižují zákaly, deště,
splachy, vlnobití a různá lidská činnost. Zákaly způsobené anorganickými látkami, jílovitými
částicemi do určité míry omezují živočichům schopnost orientace a způsobují zanášení
filtračního aparátu žáber. Vegetativní zákaly způsobené masovým výskytem planktonu a detritu,
mohou být zdrojem potravy, ale ve větším množství jsou nebezpečné. Vyvolávají eutrofizaci
vod, při níž dochází ke kritické ztrátě kyslíku a uvolňování toxinů do vodního prostředí.
Čistá voda má zbarvení modré. Se stoupajícím množstvím huminových látek se zbarvení mění
přes zelenou do odstínů hnědi. Eutrofizované vody mají zelenou barvu, převažují-li v planktonu
sinice, může být barva vody různá (žlutozelená, modrá, hnědočervená až červená – „vodní
květ“). Hnědé zbarvení vod na jaře nebo na podzim způsobuje také přemnožení rozsivek
(jednobuněčné hnědé řasy s křemitými schránkami).
Teplota vody
Teplota je jedním z limitujících abiotických faktorů života ve vodě. Teplotní tolerance organismů
není konstantní, může být upravena adaptabilitou nebo aklimatizací. U poikilotermních živočichů
je jejich tělesná teplota závislá na teplotě prostředí.
Organismy eurytermní se vyznačují velkou tepelnou tolerancí.
Organismy stenotermní žijí většinou v mořích. Denní kolísání teploty moře dosahuje při hladině
jen 0,2 – 0,3° C, roční amplituda je 3 – 18° C. Tomuto kolísání podléhají jen povrchové vrstvy.
V hloubkách je teplota konstantní, 2 – 2,5° C.
Také teploty vysokohorských jezer, ponorných řek a pramenů jsou teplotně konstantní, proto zde
žije stenotermní fauna a flóra.
Příjem a ztráty tepla jsou pro světový oceán jako celek vyrovnány. Příjem tvoří přímé sluneční
záření a difúzní záření oblohy. Ztráty vznikají odrazem, vyzařováním, výparem a přenosem tepla
93
do atmosféry. K těmto výměnám tepla dochází jen při hladině vody. Hladina moří a oceánů je
jedna z nejdůležitějších hraničních ploch pro tepelný režim celé biosféry Země.
Velké množství energie je spotřebováno na odpar vody z hladiny oceánů. Množství tepelné
energie nutné k odpaření 1g vody je 2 511 J. V podobě páry je tato tepelná energie ukryta
v atmosféře a při pozdější kondenzaci vodních par se uvolňuje. Takto se z oceánů ztrácí 63 %
tepelné energie.
Ve vodních nádržích dochází k teplotní stratifikaci a cirkulaci. Nejteplejší voda je při hladině, do
hloubky teploty rychle ubývá. Večer a v noci se svrchní vrstva ochlazuje vyzařováním tepla a
odparem mnohem silněji než v hlubších vrstvách. Hustota vody se mění ochlazováním. Chladná
voda klesá až na místa se stejnou hustotou. Teplejší voda s nižší hustotou naopak stoupá
k hladině. Tak dochází k vertikálnímu proudění vody. K vertikálnímu proudění dochází jen do
určité hloubky, ve které již proudění nemůže porušit tepelnou stabilitu studených vrstev.
Teplotní stratifikací jsou rozděleny vodní masy jezer, nádrží a hlubokých rybníků v letním
období na horní epilimnion a spodní hypolimnion. Na podzim se teplotní rozdíly vyrovnávají a
při teplotě 4° C dochází k úplnému promíchání vody.
Reakce vody
Dešťová voda neobsahuje kromě rozpuštěných plynů žádné příměsi. Reaguje kysele, pH 3 - 5,6.
Mořská voda vykazuje poměrně stálou reakci, mírně alkalickou, pH 8,1 – 8,3.
Sladké vody jsou charakterizovány značnou kolísavostí od pH 3 na rašeliništích po pH 10 na
vápencích. Reakce vody ovlivňuje druhové složení vodních toků a nádrží. Druhy euryiontní žijí
v rozmezí pH 4,5 – 11 (vířníci). Druhy stenoiontní snášejí jen malé výkyvy pH ve vodě
(nálevníci pH 7,4 – 7,6, perloočky pH 7,3 – 9). Také ryby, hlavně v období rozmnožování, jsou
citlivé na hodnoty pH vodního prostředí. Podle nároků na pH prostředí dělíme druhy vodních
organismů na acidofilní, neutrální a alkalifilní.
Kyslík ve vodě
Obsah kyslíku ve vodě je proměnlivý. Ve vodě je kyslík rozpustný a jeho obsah klesá
s přibývající teplotou. Voda o teplotě 0° C obsahuje 14,16 mg kyslíku v jednom litru, 15° C teplá
voda obsahuje 9,76 mg kyslíku v litru vody a voda o teplotě 30° C má v jednom litru rozpuštěno
pouze 7,53 mg kyslíku. Také do hloubky množství kyslíku ubývá. Obsah rozpuštěného kyslíku
ve vodě podstatně limituje druhové složení vodních zoocenóz a je limitujícím faktorem existence
řady druhů. Ve vodních nádržích, kde během roku dochází k výraznému deficitu kyslíku,
můžeme chovat jen druhy euryoxybiontní, schopné žít i v prostředí s malou koncentrací kyslíku.
Naopak druhy stenooxybiontní jsou vodní živočichové obývající proudící vody. Žijí v úsecích,
kde se proudící voda intenzivně okysličuje a její teplota během roku kolísá jen nepatrně.
V mořích nedochází k výraznému poklesu kyslíku, protože zde voda neustále proudí.
Důležitá je i přítomnost oxidu uhličitého a sirovodíku. Oxid uhličitý je ve vodách vždy přítomen
a je v určitém protikladu ke kyslíku. Oba plyny se podílejí na chemických procesech a koloběhu
látek. Spotřeba oxidu uhličitého ve vodě vzrůstá při probíhající fotosyntéze a zároveň stoupá
obsah kyslíku. V hlubších vrstvách ubývá kyslíku a vzrůstá zde množství oxidu uhličitého
vlivem rozkladných procesů, které zde probíhají.
Sulfan (H2S) se objevuje všude tam, kde je spotřebováván kyslík a kde anaerobní bakterie
rozkládají organickou hmotu za nepřístupu dalšího kyslíku. Sulfan je jedovatý plyn pro všechny
organismy. V mořích se sulfan nevyskytuje.
94
6.8. Podmínky života ve stojatých vodách
Vodní nádrže představují systém s uzavřeným koloběhem látek. Označujeme je jako lentické
ekosystémy.
Životní prostor každé nádrže dělíme na:
1. litorál – příbřežní pásmo, které tvoří přechod mezi vodou a souší. Zde rostou rostliny
adaptované na vodní prostředí a vysokou vlhkost. Převládá fotosyntetická asimilace.
Spodní část litorálu se označuje jako sublitorál.
2. pelagiál – volná povrchová vrstva vody, kde převládají asimilační děje nad disimilačními
(fotosyntéza nad dýcháním). Pelagiál se dělí podle světelných a teplotních podmínek a
probíhajících životních pochodů na epilimnion (eufotická vrstva, zde probíhá produkce
organické hmoty, proto také označovaná jako vrstva trofogenní), hypolimnion
(minimální světelné podmínky, kde převládají rozkladné procesy, proto je označena jako
vrstva trofolytická). Mezi těmito vrstvami je tzv. metalimnion.
3. bentál – prostor dna, kde převládají pochody disimilační. Neosvětlené dno bentálu se
označuje jako profundál.
Pelagiál poskytuje životní prostředí planktonu, což jsou drobní vodní živočichové a rostliny
(zooplankton a fytoplankton), kteří jsou pasivně vodou unášení a nektonu, což jsou živočichové
s pohybovým aparátem, který jim umožňuje aktivní pohyb ve vodě (především ryby).
Společenstvo dna se nazývá bentos. Neuston je společenstvo organismů žijící v povrchové
blance vody (prvoci, vířníci). Pleuston je společenstvo žijící na hladině vody (vodoměrky,
bruslařky apod.).
Za určitých vhodných podmínek se ve vodních nádržích stává, že se některý druh planktonu
přechodně přemnoží. Tento jev pak do značné míry ovlivňuje koloběh látek ve vodním
ekosystému. Produkci organické hmoty zajišťuje fytoplankton nebo vyšší rostliny, které jsou
závislé na množství živin, především fosforu a dusíku. Podle produkce organické hmoty
rozdělujeme vodní nádrže:
oligotrofní – mají nízkou produkci organické hmoty (některá jezera a údolní nádrže)
eutrofní – s velkou produkcí organické hmoty. Za určitých podmínek zde dochází k procesu
eutrofizace.
dystrofní – s vysokým obsahem huminových látek. Kyselá reakce vody a nedostatek kyslíku
výrazně snižuje druhovou diverzitu nádrže (rašeliniště).
95
6.8. Podmínky života v tekoucích vodách
V proudících vodách na rozdíl od vodních nádrží dochází k neustálému přísunu anorganických a
organických látek. Zároveň probíhá jejich stálý odsun zapříčiněný odtokem. Tekoucí vody jsou
součástí říčních systémů, které umožňují rozšiřování jednotlivých druhů nebo i celých biocenóz.
Charakteristickým znakem těchto lotických ekosystémů je jednosměrné proudění vody. Teplota
vody a rychlost proudění souvisí s topografickými a geologickými podmínkami. Nejmenší
kolísání teploty během roku vykazuje prameniště a jeho odtokovou část nazýváme krenal. Zde
kolísání průměrné roční teploty nepřesahuje amplitudu 5° C. V horním toku nepřesahují roční
výkyvy 10° C, na středním toku jsou výkyvy nad 10° C.
Charakter dna závisí na rychlosti proudění. V horních úsecích toků, kde je kamenité dno,
dosahuje proud vody rychlosti až 1,20 m . s-1. Ve štěrkovitém úseku řeky je proudění kolem 0,40
m . s-1. Níže, kde je již ukládán písek, se rychlost zpomaluje na 0,20 m . s-1 a v místech
s bahnitým dnem je proudění pomalé – 0,10 m . s-1.
Horní a část středního toku nazýváme rhitral. Rhitral je bohatý kyslíkem, vyznačuje se rychlým
prouděním vody, průměrnými teplotami pod 20° C a kamenitým nebo štěrkovitým, jen místy
písčitým charakterem dna. Je osídlen živočichy chladnomilnými, s velkými nároky na kyslík a
přizpůsobenými k životu v proudu (larvy jepic, pošvatek, chrostíků, z ryb vranka, pstruh).
Potamal je pásmo toku, ve kterém průměrná měsíční teplota již přesahuje 20° C. Zde může
docházet k přechodnému deficitu kyslíku. Proudění je mírné, koryto toku písčité nebo bahnité.
Podzemní vody představují více než 98 % objemu všech pevninských typů vod, kromě vody
vázané v ledovcích. Jsou propojeny s vodami povrchovými, přičemž dochází k oboustranné
výměně. Vyznačují se konstantní teplotou a naprostým nedostatkem světla. Živočichové žijící
trvale ve tmě mají zakrnělý zrakový orgán, bez pigmentace a jsou bezkřídlí. Zdroje potravy jsou
značně redukované a omezené jen na připlavené organické látky. Zcela chybějí autotrofní
organismy. Fauna podzemních vod má reliktní charakter, to znamená, že z povrchových vod
daného území již vymizely. Např. korýš bezkrunýřka slepá (Bathynella natans) objevená F.
Vejdovským ve studních na Kampě v Praze nebo beruška (Asellus aquaticus). Hojné jsou
buchanky, blešivci a máloštětinatci. Známý je macarát jeskynní a další.
96
Rašeliniště jsou důležité mokřadní biotopy zadržující vodu. Rozeznáváme rašeliniště
vrchovištní, přechodná a slatiny. Vrchoviště zachycují převážně srážkovou vodu, slatiny vznikly
zazeměním jezer a jsou zásobárnou podzemní vody.
Voda rašelinišť má vysoký obsah huminových látek. Je chudá na kyslík a vykazuje kyselou
reakci (pH 3,5 – 5,5). Druhové zastoupení je vzhledem ke specifickým biotickým podmínkám
omezené na malé množství přizpůsobených druhů. Vytváří se specifická fauna a flóra rašelinišť,
často chráněných druhů. V bezkyslíkatém prostředí rašelinišť a díky chemicky odolné vnější
vrstvě pylových zrn, tzv. exině, se zachovávají zrna po tisíce let v nezměněném stavu. Pylovými
analýzami ve vrstvách rašeliny lze tedy poměrně přesně sledovat historický vývoj jednotlivých
sukcesních řad. Podle množství pylu a jeho příslušnosti k různým rostlinným druhům lze tak
rekonstruovat flóru od posledních ledových dob (jedná se o tzv. palynologii).
6.9. Periodické vody
jsou vody dočasné, krátkodobé. Vznikají po tání sněhu, při zvýšené hladině spodní vody nebo po
vydatných deštích. Bývají také krátkodobě osídleny živočichy. Jedná se většinou o druhy
s krátkým generačním cyklem (perloočky, vířníci, hlístice). Období po vyschnutí přežívají
v anabióze, diapauze. Tato krátce trvající biotopy vyhledávají i někteří brouci a obojživelníci
(např. lesní tůňky na jaře po roztátí sněhu slouží k rozmnožení skokanu hnědému a mloku
skvrnitému).
97
Otázky a úkoly:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
16)
17)
18)
19)
20)
Popište základní vlastnosti vody.
Jaký má voda význam pro živočichy?
Popište základní osmotické jevy. Jaké se vytvořily u vodních živočichů adaptace
k osmoticky odlišnému životnímu prostředí?
Charakterizujte brakické vody. Jaký mají význam při migraci vybraných druhů
mořských a sladkovodních ryb?
Jak se projevuje hustota vody na velikosti vodních organismů?
Definujte viskozitu vodního prostředí a na čem závisí?
Objasněte povrchové napětí vody a jaký má význam pro vybrané druhy vodních
živočichů?
Vysvětlete závislost tlaku vody na hloubce. Pojednejte o adaptaci živočichů na
hloubku.
Charakterizujte kesonovou nemoc, vysvětlete její příčiny a objasněte možnosti léčení.
Jaký je rozdíl mezi živočichy stenobatickými a eurybatickými?
Na jakých faktorech závisí průnik světla do hloubky?
Jaký je význam oceánů pro tepelnou bilanci planety?
Porovnejte a vysvětlete pH vody dešťové, pevninské vody sladké a vody moří, oceánů.
Pojednejte o významu kyslíku ve vodě. Jak rozdělujeme živočichy podle nároků na
obsah kyslíku ve vodě?
Popište abiotické podmínky v lentických ekosystémech.
Jak rozdělujeme vodní nádrže vzhledem k produkci organické hmoty?
Popište život organismů v tekoucí vodě. Připravte prezentaci k rozdělení tekoucích
z hlediska výskytu charakteristických druhů ryb (rybí pásma řeky).
Jaké adaptace pozorujeme u živočichů obývajících jeskyně a podzemní vody?
Objasněte limitující faktory ve vodách rašelinišť.
Vysvětlete vznik periodických vod a objasněte jejich význam.
98
Použitá a doporučená literatura:
Begon, M., Harper J. L., Townsend, C. R. (1997): Ekologie: jedinci, populace, společenstva.
Nakladatelství University Palackého, Olomouc.
Berger, J. (1999): Ekologie. Učebnice pro gymnázia a střední odborné školy. Vydavatelství
Kopp, České Budějovice.
Bumerl, J. (1994): Ekologie: abiotické faktory-atmosféra, pedosféra, hydrosféra. Skripta SOŠ pro
ochranu a tvorbu životního prostředí. SOŠ, Veselí nad Lužnicí.
Duvigneaud, P. (1988): Ekologická syntéza. Academia, Praha.
Flegr, J. (2006): Zamrzlá evoluce aneb je to jinak, pane Darwin. Nakladatelství Academia
Středisko společných činností AV ČR, Praha.
Jaklová, J., Pelikán, J. (1999): Ekologický slovník terminologický a výkladový. Nakladatelství
Fortuna, Praha
Laštůvka, Z., Krejčová, P. (2000): Ekologie. Nakladatelství Konvoj, Brno
Losos, B. (1984): Ekologie živočichů. SPN,Praha
Odum, E. P. (1977): Základy ekologie. Academia, Praha.
Slavíková, J. (1986): Ekologie rostlin. SPN, Praha.
Storch, D., Mihulka, S. (1997): Ekologie. Biologická olympiáda 1997 – 1998, 32. ročník,
přípravný text pro kategorie A, B. Vydal Institut dětí a mládeže MŠMT ČR, Praha.
Štulc, M, Příhoda, P., Srbová, H. (1995): Přírodní obraz Země. Pro 1. ročník gymnázia.
Nakladatelství Fortuna, Praha.
99
Download

abiotické faktory