Vztah organismu a prostředí

A)  Ekologie jako věda
B) Život a podmínky jeho existence
C)  Rozmístění organismů v přírodě
D)  Populace

A) Ekologie jako věda
-  Ekologie je nauka o vztahu mezi organismy a prostředím a mezi organismy navzájem. 1866 - ustálil Ernest Haeckel; jako samostatný obor až ve 20. století.
Dělení ekologie:
1.  autekologie - studuje vlivy působící na jedince nebo druhy
2.  synekologie - studuje skupiny organismů a jejich vztahy
3.  ekologie bakterií; rostlin; hub; člověka.........
4.  ekologie vod; lesů; půd...........
-  Ekologie zahrnuje i mnoho jiných věd, využívá jejich poznatků (biologie, geografie, chemie, klimatologie, právo, estetika.......)
 
B) Život  a podmínky jeho existence
-  Život je způsob existence vysoce organizované hmoty, vyznačuje se základními znaky: chemické složení (nukl. kys), metabolismus, dráždivost, množivost, dědičnost, vývoj (evoluce).
-  Pro existenci života je třeba zachování určitých podmínek, které jsou specifické pro různé druhy:
-  podmínky biotické (živé) - vliv jiných organizmů
-  podmínky abiotické (neživé) - světlo, voda, půda........
-  Liebigův zákon minima: základní podmínky musí platit současně, limitující je ten faktor, který je v minimu.
Ekologická nika (valence)
-  Ekologická valence je souhrn podmínek, v nichž je organismus schopen existovat. Je to vlastně šířka ekologické niky.
-  Optimum - nejideálnější podmínky, nejlépe zaručují přežití a rozmnožování.
-  Extrémy - limitující podmínky, v nichž organismus ještě přežívá.
-  “Organismy většinou žijí v optimu, ale o jejich přežití rozhodují extrémy”
-  široká ekologická valence - euryekní druhy: velká adaptabilita (v rámci jednoho druhu se vytvářejí různé ekotypy - např. smrk ztepilý - šumavský a krkonošský ekotyp
-  úzká ekologická valence - stenoekní druhy - mohou sloužit jako ekologické indikátory - bioindikátory (rak říční, kopřiva dvoudomá)
Geografické rozšíření organismů
-  Areál - oblast rozšíření, vzhledem k odlišným podmínkám prostředí se druh vyskytuje pouze v určitém území - areálu
-  kosmopolitní druhy - nemají zvláštní nároky na podmínky; velice široký areál; vyskytují se na většině kontinentů. Potkan, moucha, člověk
-  endemiti - výrazně omezená oblast, velké nároky na prostředí, areál může být omezený pouze na určitou louku nebo strom. Mnoho jich vzniká na ostrovech - jsou v izolaci, je pro ně těžké překonávat bariéry areálů (moře, hory) - např. na Madagaskaru má většina ptáků sníženou schopnost letu.
-  relikty - zvláštní případ, zbytek druhu na určitém území, kde byl původně ve větším rozšíření. Glaciální relikty - v Krkonoších, rostliny běžné v tundře (ostružiník moruška). Přečkaly dobu ledovou.
-  synyntropní druhy - zvláštní případ, doprovázejí člověka a jeho sídla - vrabec domácí, peťour maloúborný
-  Typy areálů:
-  původní - druh je zde autochtonní
-  druhotný - druh sem byl zavlečen, je zde cizí - allochtonní - mák, ondatra
-  Zakreslování areálů - bodově (přesnější) nebo pomocí hraničních linií.
Abiotické podmínky

1) Sluneční záření, světlo
-  Slunce je hlavním zdrojem energie pro život na Zemi. Na povrch dopadá záření o vlnové délce 290 - 5000 nm.
-  Nejvíce ale organismy ovlivňuje:
-  ultrafialové záření - 100 - 380 nm
-  Z 90% zachyceno ozonosférou. Působení - tvorba vitamínu D v kůži člověka. Škodlivé - může vést k rakovině kůže. Na horách - oslepnutí ovcí. Brzdí růst rostlin, mutagenní účinky. Vliv na tvorbu přízemního ozónu - žloutnutí a opadávání listí.
-  infračervené záření - nad 750 nm.
-  Zdroj tepla pro organismy - zvýšení teploty, zvýšení aktivity
-  viditelné světlo - 380 - 750 nm
-  Všechny organismy jsou ovlivňovány fotoperiodismem = přispůsobení se pravidelným změnám délky osvětlení (den a noc, roční období).
-  Vliv na rostliny:
-  zdroj k fotosyntéze ( rostliny světlobytné a stínobytné)
-  vliv na přechod do fáze kvetení - fotoperiodismus (rostliny krátkodenní - stačí méně jak 10 hod. světla - vánoční kaktus, chryzantény; rostliny dlouhodenní - víc jak 10 hod. světla - obiloviny, salát; rostliny neutrální - mohou kvést od jara do podzimu - pampeliška
-  Vliv na živočichy:
-  umožňuje orientaci zrakem
-  barevnost živočichů (noční zvířata - ztráta pigmentu a redukce zraku
-  ovlivnění aktivity, biorytmů
-  pohyby ovlivněné světlem - pozitivní fototaxe - krásnoočko
-  fotoperiodický vliv - rozmnožování, migrace, změna peří... 

2) teplo
-  Zdroje tepla: infračervené záření ze Slunce; teplo přejaté od okolí; uvolnění tepla při metabolismu.
-  Teplo urychluje či zpomaluje biochemické reakce.
-  Teplotní optimum - u většiny organismů 15 - 30o, extrémní odolnost např. bakterie, želvušky. Široké rozpětí teplot i různé řasy - na sněhu “Šlépěje Kristovy”, nebo bakterie u horkých pramenů.
-  eurytermní organismy - snesou větší výkyvy teplot (zmije, smetánky)
-  stenotermní organismy - snesou jen malé kolísání teplot (teplomilní, chladnomilní živočichové a rostliny)
-  Vliv na rostliny:
-  regulují teplo pomocí transpirace (odnímání tepla) - př. sklápění listů u šťavele, opad listů před zimou, lesklé listy (odraz záření).
-  Intenzita fotosyntézy - když je krásně, je menší (zavřou se průduchy)
-  Kolísání teplot je nutné např. pro klíčení rostlin, nebo pro kvetení (jarovizace).
-  Vliv na živočichy:
-  ektotermní (exotermní; studenokrevní; poikilotermní) ž.
-  Malý metabolismus, malá produkce tepla a velké ztráty - teplota těla závisí na okolí. Teplota ovlivňuje rozmnožování, zbarvení (nižší teploty - tmavější formy), aktivitu (zvýšení pohybu, konzumace potravy)
-  Snížení teploty - pokles aktivity, vyhledávání úkrytů, strnulost
-  endotermní (teplokrevní; homoitermní) ž.
-  Velká produkce tepla, dobrá tepelná regulace a termoizolace - teplota většinou nezávisí na okolí. Savci - 36 - 37 stupňů, ptáci 39 - 40. Tuto teplotu jsou schopni udržovat i při značném snížení teploty asi po dobu 1 hodiny - člověk bez oděvu -1o.

-  Teplota ovlivňuje: zbarvení (nízké teploty - světlejší formy); změny v chování (migrace.....)
-  Extrémní podmínky - živočichové upadají do spánku.
-  Zimní spánek = hibernace (ježek, netopýr),
-  letní spánek = estivace (bodlín, frček)
-  Závislost na teplu a světlu:
-  Glogerovo pravidlo: V teplejších a vlhčích oblastech jsou živočichové téhož druhu tmavší
-  Bergmannovo pravidlo: V teplejších oblastech mají jedinci téhož druhu menší tělo
-  Allenovo pravidlo: V teplejších oblastech mají živočichové z téhož druhu větší tělní výběžky
 
3. vzduch
-  Organismy žijí v nejnižší vrstvě atmosféry - troposféře.
-  fyzikální vlastnosti
-  tlak: klesá se stoupající nadm. výškou; některé organismy jsou ale schopny žít v oblastech s neobvykle vysokým tlakem - bakterie.
-  hustota: malá hustota ---- menší rozměry živočichů, více aktivní, větší pohyblivost
-  vítr: umožňuje opylení rostlin, přenos semen a plodů, orientaci živočichů. Může ale taky ničit porosty, vysoušet půdu......
-  chemické složení
-  kyslík: 21% vzduchu; produkují ho zelené rostliny - hlavně tropické deštné lesy a mořské řasy. Ve vodě se se snižující teplotou snižuje. V půdě závisí na pórovitosti a vlhkosti (vylézání žížal po dešti)
-  oxid uhličitý: produkce - dýchání organismů, činnost sopek, spalné procesy. Nutný pro fotosyntézu. Zvýšené množství - skleníkový efekt ------- oteplování planety - vymření některých druhů, roztání ledovců, nové choroby, nová zvířata na nových území.
-  oxidy dusíku: automobily - výfukové plyny; problém v Táboře
-  oxidy síry: spalováním nekvalitního uhlí - pyrit. Lokální topeniště - rodinné domky.----plynofikace. Kyselé deště - ničení jehličnanů (obnovují jehlice asi jednou za 4 roky). Ničení chlorofylu, opadávání. Ničení kořenů - nefungují - nedosáhnou. Pomoc - vápnění lesů; sázet sazeničky se symbiotickými houbami; vysazovat odolnější odrůdy (smrk pichlavý).
-  ozón: přeměnou z kyslíku, při elektrických výbojích, bouřkách. Ozónová vrstva - ochrana před UV paprsky. Přízemní ozón - opad rostlin. Podporuje ox. síry v působení na jehličnany.
-  CO2: nedokonalé spalování; v malém množství - ospalost, únava; víc - smrt
-  freony: halogenderiváty uhlovodíků; Cl, F. Spreje, ledničky.
-  plynné uhlovodíky: spalování, výfukové plyny. Dráždí dých. cesty, karcinogenní
-  prach: komíny vypouštějí emise (to, co jde nahoru). Transmise = pohybují se - např. z Mělnické elektrárny. Z tvaru prachových zrnek se pozná, odkud pochází. Ochrana - filtry. Ale co pak s odpadem?
-  ............hygienické limity...............
-  ox. siřičitý: nejvyšší krátkodobá koncentrace - 0,5 mg/m3
-  ox. dusíku: 0,3 mg/m3
-  ox. uhelnatý: 6 mg/m3
-  prach: 0,5 mg/m3
-  Imise = to, co spadne dolů. Snaha o snížení, nejv. znečisťovatelé Čína, Rusko, USA
 
4. Půda
-  Vzniká zvětráváním litosféry a činností organismů. Obsahuje pevnou, plynnou a kapalnou složku. Je to zdroj anorganických živin.
-  Fyzikální vlastnosti půdy:
-  sorpční schopnost: schopnost částic vázat vodu a ionty, zvyšuje jí obsah humusu
-  teplota půdy: v hloubce se nemění, v povrchových vrstvách kolísá, závisí na obsahu vody.
-  kyselost půdy: ovlivňuje obsah iontů. Kyselé půdy - vřesoviště, rašeliniště; rašeliník, vřes, borůvka, azalka. Zásadité půdy - matečnou horninou je vápenec; hlaváček jarní, třemdava; krasové oblasti, Karlštejn
-  slanost půdy: je-li velká, je omezen příjem živin a vody (zasolení půd). Velký výpar. Halofyty = rostliny, adaptované na vyšší konc. solí, slanomilné; solnička přímořská, slanorožec. U nás - oblast Mohelna.
-  Různé rostliny jsou charakteristické pro různé obsahy látek v půdě - kopřiva - dusičnany.......
 
5.  Voda
-  Fyzikální vlastnosti a vliv na organismy:
-  tlak: Přímo úměrný hloubce; v hloubkách život možný jen s velkými adaptacemi
-  hustota: mnohokrát větší než vzduch - má větší nosnost - umožňuje větší rozměry zvířat (plejtvák....), s menší pohyblivostí.
-  propustnost světla - je různá, záleží na ploše a obsahu látek. Vliv na rostliny - řasy v hloubkách mají barviva pohlcující modrou, fialovou a zelenou část spektra.
-  Voda a suchozemské organismy: významný limitující faktor.
-  Živočichové - příjem pitím, z potravy, také uvolněním při štěpení živin
-  Rostliny - příjem hlavně kořeny. Hygrofyty (vlhkomilné) - slabá kutikula, bez ochlupení (ostřice, blatouch). Xerofyty (suchomilné) - snížení transpirace kutikulou, chlupy, trny....(divizna, jehličnany), zásoba vody ve vodním pletivu, redukce listů, adaptace metabolismu - vrchol adaptace - sukulenty (kaktus, netřesk).
 
C) Rozmístění organismů v přírodě
-  lze vymezit pomocí různých pojmů: ekologická nika, biotop, stanoviště, populace
Ekologická nika
-  Souhrn podmínek nutných pro přežití a rozmnožování daného organismu a zároveň role, kterou organismus zastává ve společenstvu
-  prostorová nika: životní prostor - př. lesní komplex pro rysa
-  potravní nika: vše, co slouží k obživě určitému organismu - př. pařez pro václavku
-  Určitá nika je trvale obsazena jen jedním druhem, v případě např. vyhubení jí může částečně nebo trvale obsadit jiný druh - bobr - ondatra
Biotop
-  Určité konkrétní prostředí. Abiotická složka, kterou využívá určitá biocenóza. Př. břeh rybníka, tekoucí voda, dno rybníka...
Biocenóza
-  Souhrn organismů, žijících na daném biotopu - fytocenóza + zoocenóza
Lokalita
-  (naleziště; stanoviště)
-  biotop, který je přesně zeměpisně určen - př. pobřežní pásmo rybníka Budaře u obce Blatnice v Jižních Čechách
 
D) Populace
-  je soubor jedinců určitého druhu, žijící na určitém místě v určitém čase. (populace plovatky bahenní v rybníku Budař v září 1998)
Hustota (denzita) populace
-  se vyjadřuje buď počtem jedinců, nebo jejich biomasou na jednotku plochy či objemu. Biomasa = hmotnost jedince v daném okamžiku. Zjišťuje se sčítáním, odchytem, značkováním, sledováním stop.....
-  Velká hustota - u drobných organismů (roztoči), malá u velkých organismů (šelmy). Nízká hustota populace - problémy s vyhledáváním partnerů
-  Určení - Brown-Maketova stupnice
Růst populace
a) závisí na prostředí - nosnost prostředí (nepřátelé, dostatek potravy......)
b) přírůstek - natalita - mortalita. Natalita (množivost): velká v ideálních podmínkách prostředí, nazývá se taky biotický potenciál populace. Mortalita (úmrtnost): vysoká u druhů s vysokou množivostí, nemoci, nepřátelé....
c) další faktory
-  migrace:
-  pravá: čáp, vlaštovka - migrace za potravou
-  nepravá: přelétavost, zvonek
-  ptáci nemigrující - stálí (vrabec)
-  emigrace:
-  např. ondatra ze Sev. Ameriky k nám - 1905 na Dobříš 
-  imigrace (invaze):
-  saranče
-  ryby:
-  anadromní - losos - tře se ve sladké vodě
-  katadromní - úhoř - tře se ve slané vodě
Typy růstu populace
a) podle křivky “J” - exponenciální křivka, neustálý nárůst
(králík v Austrálii - zavlečení nových druhů)
b) tvar “S” - nejčastější, působí zde omezující faktory prostředí, rychlost se brzdí nosnou kapacitoou prostředí
Kolísání hustoty populace
-  Závisí na rozmnožování a vnějších podmínkách
-  Oscilace: krátkodobé kolísání v průběhu roku. Maximum - čas rození mláďat.
-  Fluktuace: kolísá během urč. hodnoty během několika let, často pravidelně (přemnožení bekyně mnišky každých 7 let)
Struktura populace
a) podle pohlaví
b) sociální . hierarchie jedinců
c) podle věku - věkové pyramidy:
·  v rovnováze - zvonovitý tvar
·  rostoucí - pyramidový tvar
·  vymírající - urnový tvar
Vztahy mezi populacemi
a) pozitivní - vzájemně prospěšné - mutualizmus, protokooperace, komenzálismus
b) negativní - neprospěšné - konkurence, predace, parazitismus
c) neutrální - neovlinují se
-  mutualismus: uzavřený vztah, soužití je nezbytné pro oba druhy; je to symbióza v užším slova smyslu. Houba + strom - mykorrhiza
-  protokooperace: volný vztah, vzájemně prospěšné sdružování, mohou ale existovat i samostatně. Společná hnízdiště několika druhů ptáků.
-  komenzálismus: soužití je pro 1 druh netné, druhý není poškozen. Hyeny + lvi.
-  konkurence (kompetice): vzájemné soutěžení o potravu, prostor, světlo... Vzájemně si škodí a potlačují se. Káně a poštolka. Zvláštním druhem konkurence je amenzálismus  (alelopatie) = jeden druh omezuje druhý chemickými výměšky. Akát; houby - bakterie.....
-  predace: vztah dravce a kořisti. Predátor - větší, početně slabší, kořist - menší, početnější. Důležitá je rovnováha (vyhubení predátora - přemnožení kořisti)
-  parazitismus: jeden organismus využívá druhý, vztah parazita a hostitele. Parazit menší, početnější, rychlá množivost, časté složité vývojové cykly. I několik hostitelů. Hostitele nelikviduje - je v jeho vlastním zájmu udržet si jeho urč. počet.
Životní strategie
-  r-stratégové: název podle rychlosti růstu populace; krátká doba života, velká množivost i úmrtnost, nespecializované potomstvo. Jednoletky, hmyz, myši.
-  k-stratégové: název podle nosné kapacity prostředí; množí se opakovaně, dlouhá doba života, spíš kvalita než kvantita, úzká specializace. Šelmy.