Základy ekológie
ekológia – veda o vzťahoch medzi organizmami a prostredím a medzi organizmami navzájom
podľa skupín organizmov: ekológia rastlín, eko. živočíchov, eko. baktérií… podľa úrovne eko. vzťahov:
environmentalistika – skúma životné prostredie človeka
demografia – skúma populáciu človeka
prostredie – poskytuje organizmu podmienky pre život napr. potravu, úkryt, klímu, vodu,
– biotická (živá) + abiotická (neživá) zložka
ekologická valencia – rozmedzie podmienok za ktorých je organizmus schopný prežiť
podľa šírky eko. valencie:
– euryekné (euryvalentné) – široká valencia, veľká tolerancia
adaptácia – prispôsobenie sa podmienkam prostredia
– prirodzený výber
zajace majú geneticky danú rozličnú kondičku, líšky zožerú najpomalšie zajace, zajace ktoré prežijú odovzdávajú svojmu potomstvu lepšie gény pre rýchlosť a takto sa celé zajačie generácie stávajú stále rýchlejšími
princíp trade off „jeden nemôže robiť dobre všetko“
malé telesné rozmery sú energeticky úspornejšie, ale malé organizmy sú viac vystavené náhlym zmenám prostredia, ľahšie podľahnú predátorom a konkurentom – ale nemožno byť zároveň malý a veľký – organizmus si preto „vyberie“ jeden zo spôsobov riešenia problému, vznikajú rozličné životné stratégie (napr. ryby majú veľa potomstva, ale nestarajú sa oň – nejaké potomstvo snáď len prežije, inak: cicavce investujú veľa energie do menšieho počtu kvalitnejších potomkov)
limitujúci faktor – zložka, ktorá najľahšie vybočí z eko. valencie, zánik jedinca ekologická nika „nika“ výklenok
miesto organizmu v ekosystéme, súbor všetkých podmienok života,
vytvárané neživou prírodou
90% zachytí ozónová vrstva (ozónová diera)
+ (živočíchy) tvorba vitamínu D,
rastliny: zdroj energie pre fotosyntézu
stimulácia fytohormónov (kvitnutie) živočíchy: orientácia zrakom
tvorba pigmentov denná aktivita
stimulácia hormónov (melatonín)
zdroj tepla
zdroj: slnečné žiarenie, exotermné reakcie
teplotné optimum: 15 – 30 ºC (0 ºC – mrznutie vody, 50 ºC denaturácia bielkovín) organizmy: termofilné (teplomilné) psychrofilné (chladomilné) kryofilné (na ľade a snehu) vplyv tepla: (ovplyvňuje rýchlosť biochemických reakcií)
rastliny: ovplyvňovanie fyziologických reakcií (opad lístia, zrenie plodov, klíčenie semien, jarovizácia)
adaptácie: ↑ teplota – ↑ transpirácie, odraz žiarenia lesklými listami
↓ teplota – trichómy, ↓ obsahu vody, opad listov (znižuje transpiráciu)
studenokrvné – poikilotermné – exotermné
teplota tela závisí od okolia, produkujú málo tepla, rýchlo ho strácajú
anabióza (strnulosť) pri ↓ teplotách
udržujú telesnú teplotu, produkujú teplo, termoregulácia (hypotalamus), izolácia
tajga – severský ihličnatý les je tvorený mozaikou rozlične starých porastov, akonáhle časť lesa zostarne, nahromadí sa staré drevo, ktoré ľahko podľahne požiarom, na spálenisku rýchlo začína rásť nový les.
V Yellowstonskom národnom parku v USA boli po dlhé roky veľmi účinne hasené všetky lokálne požiare. Došlo k akumulácii drevnej hmoty, a v r. 1988 vypukol rozsiahly požiar, ktorý sa nepodarilo zdolať. Od tej doby sa necháva lokálnym požiarov viac-menej voľný priebeh.
fyzikálne vlastnosti:
tlak so ↑ nadmorskou výškou ↓, živ.: problémy s dýchaním, adaptácie
rastliny: + opelenie, transport semien, plodov
chemické vlastnosti:
produkovaný rastlinami pri fotosyntéze potrebný pre aeróbne procesy
zdroj: horenie uhlíkatých látok, dýchanie organizmov význam: zdroj C vo fotosyntéze
skleníkový efekt: nadmerný obsah oxidu uhličitého bráni úniku tepla, ktoré sa naša Zem – ohrievaná Slnkom – snaží vyžiariť späť do vesmíru. Niečo podobné pozorujeme aj v skleníku alebo fóliovníku
význam: súčasť aminokyselín, stavba tiel organizmov
↑ vlhkosť sťažuje termoreguláciu, transpiráciu
± 70 % živých organizmov
rozpúšťadlo, vytvára prostredie pre fyzikálne a chemické deje, produkt metabolizmu, termoregulácia
– prúdiaca, stojatá,
pelagiál – voľná voda, obývaná planktónom bentál – dno, obývané bentos- om
salinita – sladkovodné organizmy – odstraňujú prebytočnú vodu
hustota vody – nadľahčuje – veľké telesné rozmery
teplota – limitujúci faktor vodného prostredia
Eutrofizáciou je obohacovanie vody živinami, najmä zlúčeninami dusíka a fosforu, ktoré má za následok zvýšený rast siníc, rias a vyšších rastlinných foriem, čím môže dôjsť
k nežiadúcemu zhoršovaniu biologickej rovnováhy a kvality tejto vody. vplyv vody na suchozemské organizmy – voda na súši: limitujúci faktor živočíchy:
príjem vody: pitím, potravou, metabolicky (voda ako produkt glykolýzy) výdaj vody: vydychovaním, exkréciu (močom, potom)
anamnia: zárodočný vývin viazaný na vodu
↑ vody – ↑ výdaj, nezmáčavý povrch tela
↓ vody – ↓ výdaj, suché a koncentrované výkaly, redukcia potenia
príjem: – koreňmi
výdaj: – transpirácia, gutácia
význam pôdy pre organizmy:
podľa nároku na živiny
oligotrofné (rastú na pôdach chudobných na živiny) mezotrofné (stredná hladina živín)
eutrofné (rastú na pôdach bohatých na živiny) podľa pH
acidofilné (na kyslých pôdach) neutrofilné (neutrálne pôdy) alkalofilné (na zásaditých pôdach)
„špeciálne nároky“
halofilné (vysoký obsah solí) kalcifilné (vysoký obsah Ca) kalcifóbne (nízky obsah Ca) nitrofilné (vysoký obsah dusíka)
nitrofóbne (nízky obsah dusíka, dopĺňajú ho z tiel živočíchov napr. rosička okrúhlolistá)
základ ekológie: jedinec
druh: súbor jedincov schopných vzájomne sa krížiť a vytvárať plodné potomstvo
populácia: súbor jedincov toho istého druhu (rôzneho veku) ktorý žije na určitom priestore v určitom čase, v rámci populácie: vnútrodruhové vzťahy
hustota: počet jedincov na jednotke plochy max. hustota: daná nosnou kapacitou prostredia
nim. hustota: daná minimálnym počtom jedincov potrebných na rozmnožovanie, lov
pomer pohlavia (rozhodujúci je počet samíc) sociálna štruktúra (vnútropopulačné vzťahy – etológia) veková štruktúra
podiel jedincov ktorý patria k jednotlivým vývinovým stupňom vekové pyramídy
zmeny počtu jedincov v priestore a čase pomer natality a mortality
počet nových jedincov za určité obdobie
fyziologická natalita teoreticky možná, maximálna skutočná, reálna, ekologická
počet uhynutých jedincov za určité obdobie
zdravotný stav populácie
početnosť populácie môže stúpať až po nosnú kapacitu prostredia, potom klesá (prostredie už nie je schopné poskytnúť organizmom životné podmienky)
migrácie: emigrácie, imigrácie
zmeny počtu jedincov (oscilácie populácie) ukazujú rastové krivky,
počty jedincov sú regulované spätnou väzbou (vzťahy medzi korisťou a predátormi)
klasickým príkladom oscilácie populácií dravca a koristi sú cykly rysov a zajacov belákov. Po namnožení zajacov (potrava rysa) dochádza po určitom čase k namnoženiu rysov (mali predsa dostatok potravy) zväčšená populácia rysa má však vyššie potravové nároky (zožerie viac zajacov) a preto sa po istom čase znižuje populácia zajaca, keďže takto populácii rysa došla potrava, postupne klesá aj početnosť populácie rysa. A zajkovia sa zase môžu namnožiť.
diverzita druhové bohatstvo zoocenóza spoločenstvo živočíchov fytocenóza spoločenstvo rastlín
biotop miesto, na ktorom sa biocenóza nachádza
ekoton hranice dvoch spoločenstiev (okraj lesa, okraj lúky)
určujú charakter biocenózy, väčšinou rastliny, (stromy – les, trávy – lúka)
vertikálne v priestore: rastlinné etáže (koreňová, machová, bylinná, kríková,stromová
vzťahy v spoločenstve – interakcie vnútrodruhové: konkurencia: potravová,
(niektoré rastliny produkujú látky, ktoré potláčajú rast ich potomstva, aby takto nekonkurovali materskej rastline – samozrieďovanie)
konkurencia teritoriálna
(veľké mäsožravce, levy, tigre – teritoriálne živočíchy)
„pomoc“ pri love, mláďatám,
vzájomné, prospešné, nezáväzné združovanie sojka „stráži“ v lese,
spolužitie pre jeden druh nevyhnutné, druhý nie je poškodený
epifyty – popínavé rastliny a ich opora, čističe?, hyeny – pojedajú po levoch
vzájomne prospešné, nevyhnutné, trvalé spolužitie mykoríza, lichenizmus, rak pustovník + sasanka, čističe?
jeden druh je poškodzovaný metabolitmi iného druhu
antibiotiká plesní sú baktericídne, rastliny bránia v raste konkurentom, využitie v záhradníctve (potláčanie burín)
súperenie o životné potreby (potrava, priestor), organizmy, ktoré majú podobné ekologické niky
dravec (predátor) je väčší, menej početný, korisť je početnejšia, menšia populácie predátora a koristi sú na sebe závislé
↑ korist – ↑predátor – ↓ korisť – ↓predátor (spätná väzba)
Predátor má vplyv na početnosť koristi aj v prípade, že zabíja iba malé percento jedincov. Korisť reaguje na púhu prítomnosť predátora. Bude dlhšie zotrvávať v úkryte,
využívať zdroje potravy v obmedzenom čase a na obmedzenom priestore. Aj keď počet zabitých jedincov sa touto zmenou správania nemusí znížiť, predsa jej početnosť klesne (zhorší sa zdravotný stav, klesne pôrodnosť). Pre celú populáciu by bolo možno výhodnejšie neschovávať sa, ale keďže ulovený bude ten, kto sa neschoval, budú sa schovávať všetci.
adaptácie – na získavanie koristi, – ochranné
v prírode existujú „preteky v zbrojení“, alebo „efekt červenej kráľovnej“ (Alica
v krajine zázrakov, červená kráľovná hovorí: aby si zostala na mieste, musíš bežať čo najrýchlejšie) – korisť vyvíja stále lepšie mechanizmy úniku pred predátorom a tento vyvíja stále lepšie mechanizmy k dosiahnutiu koristi – celkový stav sa takto nemení
niektoré orchidey majú extrémne dlhé trubicovité ostrohy, a tieto orchidey sú opeľované lišajmi s extrémne dlhým cuciakom. Aj keď v tomto prípade ide o symbiózu (rastlina dáva motýľovi nektár, motýľ opeľuje rastlinu) predsa sú len záujmy oboch partnerov trochu odlišné. Pre orchideu je dôležité, aby sa opeľovač otieral o jej pohlavné orgány, kým lišaj chce čo najľahšie dosiahnuť k nektáru na dne ostrohy. Zvýhodňované sú teda tie orchidey, ktoré majú dlhšiu ostrohu, lebo lišaj nemôže vysávať nektár bez kontaktu s kvetom, a zvýhodňované sú lišaje s dlhým cuciakom, pretože sa ľahšie dostanú k nektáru. Ostroha a cuciak sa stále predlžujú, ale zostáva zachovaný vzájomný vzťah – ostroha musí byť taká dlhá, aby sa lišaj musel otrieť o jej pohlavné orgány.
Je lepší konkurent, alebo predátor?
Drevokazný chrobák Dendroctonus frontalis poškodzuje borovice rastúce v lesoch na juhovýchode USA a takto napadnuté časti borovicového lesa sú náchylnejšie na požiar. Požiarom poškodené stromy potom znovu chrobák napáda. Požiare a chrobák sa vzájomne podporujú, čo by teoreticky malo viesť k likvidácii celého lesa. Opak je však pravdou. Len takto permanentne poškodzovaný les sa dokáže na danom mieste udržať.
Bez požiaru by sa na úkor borovíc rýchlo rozšírili listnaté stromy (konkurenti), ktoré ale nedokážu odolávať požiarom tak ako borovice. Predácia a disturbácie sú teda menej zhubné ako konkurencia listnatých stromov.
parazitizmus spôsob získavania potravy
parazit: menší, početnejší, poškodzuje hostiteľa, príp. spôsobuje smrť, zložité vývinové cykly
pôvodné: listnaté lesy
súčastné: jelšiny, lužné lesy, (periodické záplavy, vysoká biodiverzita) teplomilné dúbravy, dubovo-hrabové háje, bučiny, horské smrečiny,
spoločenstvá vôd a mokradí, rašeliniská, lúky a pastviny, xerotermné trávové spoločenstvá
organizmy sa vôbec neovplyvňujú
napr. morská vydra žijúca na západnom pobreží USA, ktorá sa živí ježovkami. Po vyhubení vydier došlo k rozmnoženiu ježoviek, tieto spásli porasty chalúh, ktoré boli
domovom veľkého množstva ďalších organizmov. Po nasadení vydier došlo k obnove ekosystému
strom Caesaria corymbosa ratúci v kostarickom tropickom pralese využíva 21 plodožravých vtákov, mnohé druhy sa bez neho neobídu v dobe sucha, kedy je inej potravy nedostatok, tieto vtáky rozširujú semená väčšiny ostatných druhov stromov. Vymiznutie Caesaria corymbosa by postupne viedlo k skaze celého pralesa. Semená Caesaria corymbosa však dokáže úspešne rozširovať jediný druh vtáka tyran škraboškový (Tityra semifaciata.) Na jeho prítomnosti teda stojí osud pralesa
obeh látok v ekosystéme
producenty autotrofné organizmy, fotosyntézou vytvárajú organickú hmotu
konzumenty heterotrofné org., živia sa organickou hmotou, vytvárajú novú sekundárne producenty
reducenty rozkladače, rozkladajú org. hmotu až na anorganické látky
(predátor znižuje stav svojej koristi, ale týmto zároveň reguluje aj populácie iných predátorov, ktoré sa živia tou istou korisťou,)
početnosť populácií jednotlivých článkov potravového reťazca je regulované na jednej strane prítomnosťou predátora, na druhej strane dostatkom potravy.
Prítomnosť predátora, resp. jeho početnosť vplýva na početnosť všstkých ostatných populácií potrav. reťazca. napr. ryby živiace sa zooplanktónom
znižujú jeho množstvo, a takto je umožnené namnoženie fytoplanktónu (siníc a rias).
Keď do nádrže pridáme dravé ryby, populácia planktonožravých rýb nedosiahne nosnú kapacitu prostredia
a tak sa môže namnožiť zooplanktón, ktorý potom reguluje množstvo fytoplanktónu.
rastlina → bylinožravec → drobný mäsožravec → veľký mäsožravec
↑ veľkosť tela konzumenta, ↓ počet
riasy → drobné kôrovce → drobné ryby → dravé ryby → človek strom → lykožrút → hmyzožravý vták → dravec dekompozičný – rozkladný
postupný rozklad tiel organizmov až na minerálne látky
odumretý organizmus → zdochlinožravce →saprofytický hmyz → huba → baktérie
cicavec → parazitujúci hmyz → parazit. baktérie → bakteriofág
akumulácia škodlivých látok v telách konzumentov (používanie pesticídov môže ohroziť zdravie človeka)
grafické znázornenie prenosu látok – potravová pyramída
1% slnečného žiarenia dopadajúceho na Zem sa využíva na fotosyntézu → tvorba biomasy rastlinných tiel → primárna hrubá produkcia → 50% biomasy rastlina spotrebuje na dýchanie, zvyšok tvorí primárna čistá produkcia, je potravovou základňou pre bylinožravce → 10 – 20% prim. čistej prod. skonzumujú živočíchy. → 80 – 90 % prim. čistej prod. tvorí čistú produkciu ekosystému
produktivita ekosystému – množstvo organickej hmoty vyprodukované na určitej ploche za určitý čas. ↑ pralesy ↓ púšte
prírodné bez zásahu človeka, stabilné, autoregulácia pralesy, rašeliniská, koralové útesy, tundra,
umelé vznikli zásahom, človeka, nestabilné, ľahko narušiteľné lúky, pasienky, polia, záhrady,
suchozemské
vodné sladkovodné, morské,
ekosystému (napr. požiar, vývrat, kameňolom)
→ trávy → kríky →stromy
zostali semená a výtrusy (zoraná záhrada, rúbanisko)
človek prenáša živé organizmy, ktoré mu prinášajú úžitok, ale tieto v novom prostredí konkurujú domácim druhom v získavaní potravy, ale keďže nemajú prirodzených nepriateľov, rozmnožujú sa, a devastujú pôvodný ekosystém (1850 dovezené králiky do Austrálie)
Austrália – prísne predpisy pre dovoz biologického materálu
vedie ku klimatickým zmenám. na mieste sa zvyšuje teplota, klesajú zrážky, alebo veľmi silné búrky, znižuje sa produkcia kyslíka
emisie pevné, kvapalné, plynné látky, ktoré sa dostali do ovzdušia smog emisie nad priemyselnými aglomeráciami
SO2 vzniká spaľovaním palív o obsahom S, spôsobuje kyslé dažde CO2 vzniká spaľovaním fosílnych palív,
hlavný faktor vzniku skleníkového efektu (vrstva CO2 bráni úniku tepla z povrchu Zeme)
riešenie: zníženie spotreby energie,
následky globálneho otepľovania: roztápanie ľadovcov, zvyšovanie hladiny morí, posun klimatických pásiem, zmena rastlinstva a živočíšstva jednotlivých oblastí,
hnojivá zasoľovanie pôdy
pesticídy hromadenie v telách organizmov
erózia rozrušovanie a odnos pôdy (vodou, vetrom)
ropa a ropné produkty havárie tankerov, hnojivá eutrofizácia pôdy rádioaktívne znečistenie
riešenie: čističky odpadových vôd, zníženie spotreby vody, zníženie obsahu čistiacich prostriedkov,
biologicky neodbúrateľné odpady, toxické odpady, (umelé hmoty, rádioaktívne odpady)
riešenie: recyklácia
cieľ: zachovanie biodiverzity, udržanie rovnováhy v prírode
rozsiahle územie, ekosystémy podstatne nezmenené ľudskou činnosťou ochrana prírody nadradená nad ostatné činnosti
SK: 9 NP
Malá Fatra, Muránska planina, NAPANT (NP Nízke Tatry), PIENAP (Pieninský NP), Poloniny, Slovenský raj, Slovenský kras, TANAP (Tatranský národný park), Veľká Fatra
hospodárska činnosť obmedzená, významné pre zachovanie biologickej rozmanitosti a ekologickej rovnováhy
SK: 14 CHKO
CHKO Biele Karpaty, CHKO Cerová vrchovina, CHKO Dunajské Luhy, CHKO Horná Orava, CHKO Kysuce, CHKO Latorica, CHKO Malé Karpaty, CHKO Poľana, CHKO Ponitrie, CHKO Strážovské vrchy, CHKO Štiavnické vrchy, CHKO Vihorlat, CHKO Východné Karpaty, CHKO Záhorie
chránený areál, národná prír. rezervácia, prír, rezervácia, nár. prír. pamiatka, prír. pamiatka, chránený strom