Ekologie – maturitní otázka z biologie (2)

 

Otázka:  Ekologie

Předmět: Biologie

Přidal(a): Tereza Knoblochová

 

Obsah

• Ekologie
• Ekologické pojmy
• Abiotické faktory prostředí
• Biotické faktory prostředí
• Biomy
• Člověk

 

a) Ekologie

• věda zkoumající vzájemné vztahy mezi organismy a vztahy organismů k prostředí
• využívá poznatků chemie, matematiky, fyziky
• dělení:
  • obecná – obecné principy a zákonitosti
  • speciální – specifické životní podmínky v různých typech prostředí (ekologie vod, ekologie lesa)
  • ekologie rostlin, živočichů, bakterií…
  • ekologie moří, souší, vod, lesa…
• ekologické faktory prostředí – souhrn všech podmínek existence organismu v prostředí, mění se v prostoru i čase

 

b) Ekologické pojmy

• biotop – prostor (místo), které poskytuje organismům místo pro život
• životní podmínky organismů (ekologické faktory) dělíme na:
  • biotické (životné) – působení organismů na sebe navzájem včetně potravních vztahů a působení člověka
  • abiotické – působení neživé přírody
• ekologická nika – souhrnné prostorové a funkční zařazení organismu do ekosystému (úloha organismu ve vztahu k jiným druhům a faktorů životního prostředí); zahrnuje soubor všech faktorů, které organismus využívá pro své životní funkce
• ekologická valence – rozmezí podmínek, za nichž je organismus schopen přežít, vymezena minimem a maximem (nejnižší a nejvyšší hodnota faktoru, při kterých je organismus schopen přežít); optimum – většinou střední hodnota, ideální podmínky
  • podle šíře ekologické valence známe druhy
    • stenovalentní – úzká ekologická valence – nesnesou výrazné kolísání
    • euryvalentní – široká ekologická valence – snášejí výraznější kolísání
• faktor limitující – hlavní faktor, který rozhoduje o přežití druhu (voda v půdě..)
• Liebigův zákon – žádný z faktorů nesmí překročit hranici ekologické valence
• bioindikátory – organismy, z jejichž výskytu můžeme usuzovat na vlastnosti prostředí (vřes obecný = kyselá půda)
• areál – oblasti, v nichž se na Zemi vyskytuje určitý druh
  • kosmopolitní organismy – mají široký areál, téměř po celém světě (člověk, moucha domácí)
  • endemické organismy – pouze na určitém území, jinde se nevyskytují (hatérie novozélandská)
• relikt – původně široce rozšířený druh přežívající dnes jen na určitém omezeném území, kde přírodní podmínky zůstali i v průběhu geologického vývoje prakticky nezměněny

 

c) Abiotické faktory prostředí

• soubor všech fyzikální a chemických faktorů působících na organismy

 

Sluneční záření

• hlavní zdroj energie pro život na zemi
• ultrafialové – v malých dávkách působí pozitivně (tvorba vitaminu D), vyšší dávky životu nebezpečné (mutagenní účinky), většina zachycena ozonosférou
• viditelné světlo – přímou zdroj energie pro fotosyntézu (a tím podmínkou života ostatních organismů)
  • světelný režim má periodický charakter (v průběhu dne i roku)
  • fotoperioda – délka světelné části dne, podmiňuje rytmické opakování životních projevů organismů – biorytmů (doba rozkvétání rostlin, doba pohlavní aktivity živočichů)
• infračervené záření – nejvýznamnější zdroj tepla pro organismy, u většiny organismů optimální teplota 15-30°C
  • termofilní (teplomilní) – např. korálnatci
  • psychrofilní (chladnomilní) – např. arktičtí ptáci
  • eurytermní – snášejí výkyvy teplot (organismy mírného pásma)
  • stenotermní – organismy citlivé na změny (tučňák)
• podle nároků na světlo:
  • světlomilné (fotofilní)
  • stínomilné (skiofilní)
  • temnomilné (fotofobní)

 

Teplota

• zdroj: sluneční záření, okolní prostředí, reakce metabolismu
  • eurytermní (snášejí široký rozsah teplot)
  • stenotermní (úzký rozsah teplot
  • teplobytné
  • chladnobytné
• u rostlin ovlivňuje:
  • otevírání/zavírání průduchů, fotosyntézu, kvetení, opadání listů
• adaptace rostlin na teplotu:
  • na zvýšenou – chlupy, redukce listů, lesklé listy
  • na sníženou – opadání listů
• živočichové
  • studenokrevní = exotermní, poikilotermní, teplota závisí na teplotě okolního prostředí
  • teplokrevní = endotermní, shomoiotermní, teplota řízena vnitřními procesy, nezávisí na teplotě prostředí
• adaptace živočichů: změna srsti, hledání úkrytu,…
  • adaptace teplokrevných na chlad: hibernace
  • adaptace na teplo: estivace (letní spánek)
• mechanismy výdeje tepla: pocení, vyplazený jazyk…

 

Vzduch

• organismy max. v 700 m.n.m. (pak příliš  řidký vzduch), člověk dlouhodobě max. v 5 tis.
• tlak vzduchu s nadmořskou výškou klesá → potíže s dýcháním, vyšší sterilita samců – jen krátkodobě sem zalétají dravci
• vzduch je zdrojem chemických látek nutných k životu – kyslík, oxis uhličitý
• živočichové
  • stenobarní: ptáci, savci
  • eurybarní: hmyz
  • vliv proudění vzduchu: vliv na opylování, přenos semen, migraci, eroze, ochlazování vysoušení…ale také možnost zanesení do nevhodných podmínek
• složení vzduchu:
  • 0,03 % oxid uhličitý – pokles koncentrace díky fotosyntéze, příbytek díky dýchání, rozkladu organických sloučenin, sopečné činnosti, spalování fosilních paliv; skleníkový plyn
  • 21 % kyslík – pokles koncentrace díky dýchání a hoření, nárůst díky fotosyntéze,  na souši nejsou výkyvy koncentrace,  ve vodě klesá s rostoucí teplotou; aerobní a anaerobní organismy
  • 78 % dusík  – využito bakteriemi a sinicemi
  • 1 % vodní páry, vzácné plyny, nečistoty

 

 Voda

• tvoří 2/3 povrchu Země, z toho jsou je 2% voda sladká
• 9 % vodních par dopadne z moře na pevninu
• sladká:
  • proudící
  • stojatá
• brakická voda – mísí se slaná se sladkou
• volná voda (pelegiál) – obývá jí plankton (zooplankton, fytoplankton)
• voda pro život nezbytná, je součástí těl organismů, zajišťuje transport látek v těle, účastní se všech biochemických reakcí, umožňuje tepelnou regulaci atd.
• Tvoří životní prostředí pro některé druhy
• zdrojem vody v přírodě atmosferické srážky
• život organismů ovlivňují fyzikální a chemické vlatsnosti vody: salinita, teplota, hustota, obsah kyslíku, pH, proudění, viskozita, průhlednost (v mořích do 200m, rybníky a jezera v cm)….
• vliv na souši: limitující faktor (nutno přijímat vodu), spotřeba závisí na velikosti, potravě, typu vylučovací soustavy a tělního pokryvu
• podle nárokoů na vodu dělíme rostliny na:
  • hydrofyty – vodní rostliny (leknín)
  • hygrofyty – vlhkomilné (blatouch, rákos)
  • mezofyty – mírně vlhké půdy (jetel, buk)
  • xerofyty  – na suchých půdách (kaktus)
• obrana proti nedostatku vody: rozšíření kořenového systému, redukce listů, zásobárny vosy, krycí chlupy, silnější kutikula

 

Půda

• vznik zvětráváním litosféry
• zdroj živin
• složení půdy:
  • pevná složka – úlomky zvětralých hornin a nerostů, humus
  • kapalná složka – půdní roztok (půda s rozpuštěnými látkami)
  • plynný složka – půdní vzduch (organismy žijící v půdě)
  • edafon
• neerostná složka 93 %, organická 7 % (mrtvá hmota)
• 85 % humus, 10 % kořeny rostlin, 5 % edafon (organismy – živí dekompozitoři)
• význam: zdroj živin, ukotvení rostlin, životní prostředí pro některé živočichy, úkryt
• vlastnosti ovlivňující půdu: chemické složení, pórovitost, teplota, struktura
• pórovitost ovlivňuje množství vzduchu a vody
• teplota klesá na povrchu
• chemické složení: pH, slanost, obsah  minerálních látek

 

d) Biotické faktory prostředí

 Populace

• soubor jedinců téhož druhu na určitém území, v určitém prostředí a a čase
• uplatňují se vnitrodruhové vztahy: hierarchie, sociální vztahy
• densita: počet jedinců/jednotka ploch\ – maximální densita je dán anosnou kapacitou prostředí (potravva, prostor, světlo…), minimální nejmenším počtem jedinců potřebných pro rozmnožování, lov, ochranu…
• oscilace: krátkodobé kolísání hustoty populace
• fluktuace: dlouhodobé kolísání hustoty populace
• rozpytl populace: roovnoměrné rozmístění, náhodné rozmístění, shloučení (trsy trav, stáda býložravců…)
• struktura populace: každá populace má např. svojí strukturu věkovou (dělení podle věku), sexuální (dělení podle pohlaví – určující je počet smaci – pro růst populace), sociální (ukazuje vztahy mezi jedinci)
• růst populace: rozhodující je poměr natalita/mortalita
  • natalita: počet nových jedinců/čas
    • fyziologická – maximální TEORETICKÁ možná produkce potomků za ideálníhc podmínek (potenciál populace)
    • skutečná – dána podmínkami prostředí
  • mortalita
    • minimální – idealistická, teoretická
    • ekologická – odpovídá realitě
  • faktory ovlivňující růst populace:
    • migrace: pravidelné přesouvání (např. zimní tahy ptáků)
    • emigrace: vystěhování jedinců bez návratu
    • imigrace: přistěhování nových jedinců

 

Společenstvo = biocenóza

•  soubor populací různých druhů organismů na určitém biotopu
• ve společenstvech se uplatňují mezidruhové vztahy
• nutná pestrost společenstva
• stabilní společenstvo: moře, oceán, deštný prales
• nestabilní: akvárko, zahrada
• struktura: vnitřní společenstvo
• biocenóza → dílčí společenstvo (fytocenóza, zoocenóza) → ráz určuje dominantní populace (většinou rostliny)
• rozvrstvení (stratifikace) společenstva:
  • v prostoru:
    • vertikální – rostlinná patra (kořenové → mechové → bylinné → keřové → stromové)
    • horizontální (např. moře nebo les – jinak to vypadá u kraje, a jinak uprostřed)
  • v čase:
    • během sezóny – fenologický aspekt (věda fenologie), jaro, léto…
    • během delšího období

 

Vztahy ve společenstvu (interakce):

• vnitrodruhové – boj o potravu, území, hierarchie a sociální vztahy
• mezidruhové
  • neutrální – rozdílní teritoria, neovlivňují se (čmelák, krtek)
  • pozitivní – prospěšné soužití
• protokooperace: nevázané, volné, dočasně vzájemně prospěšné vztahy (zimní hejna ptáků tůzných druhů, hnízdění ptáků na jendom místě)
• komenzalismus: komenzál x hostitel, komenzál má ze soužití prospěch, aniž by hostitele nějak ovlivňoval (hyena + lev, liána + dřeviny…)
• mutualnismus (symbióza): trvalé, nezbytné, vzájemně výhodné (rostlina + opylovač, sasanka + rak poustevníček…)
• negativní – jeden druh poškozuje durhý druh
• amenzalismus: např. trnovník akát kontaminuje půdu výměšky kořenů – ovlivnění růstu dalších rostlin
• kompetice: konkurence, vzájemné soutěžení o životní potřeby (potrava, území)
• predace: predátor + kořist (dravec + kořist), predátor bývá větší, ale početně slabší, kořist je zabita; populační hustoty predátora a kořisti jsou na sobě závislé
• parazitismus: parazit + hostitel, hostitel je nedobrovolný, není hned zabit, paraziti: ektoparaziti, endoparaziti, přiložitostní, nezbytní…

 

e) ekosystém

• přírodní celek zahrnující všechny organismy na určitém území a jejich vztahy
• ekosystém = biocenóza + biotop
• mikroorganismy, živočichové, rostliny, houby v neživé přírodě a jejich vztahy
• ekosystém je otevřená soustava – tok energií a látek
• dovnitř: světlo, teplo druhy…
• ven: dýchací plyny, teplo
• klíčový druh: závisí na něm ekosystém
• z hlediska vztahů dělíme organismy do třech skupin:
• Primární producenti: autotrofní rostliny + řasy (tvorba organické hmoty)
• Konzumenti: heterorofní organismy – živí se již vytvořenou organickou hmotou a současně svým růstem vytváří organickou hmotu
  • konzumenti 1. řádu: býložravci
  • konzumenti 2. řádu: masožravci/všežravci
  • konzumenti 3. řádu: masožravci – velké šelmy a dravci
• Reducenti: dekompozitoři, rozkladači – bakterie, houby, postupně rozkládají organickou hmotu na minerální látky

 

Potravní řetězec

• soubor organismů, které jsou na sobě potravně závislé
• 1. pastevně – kořistnický: rostlina → býložravec → masožravec → (větší masožravec)
  • velikost těla konzumentů se v rámci řetězce zvětšuje a počet klesá
• 2. dekompoziční (rozkladný, detritový): mrtvý králík → do těla naklade hmyz vajíčka + plíseň → larvy a bakterie se tím živí
  • velikost těla konzumentů se změnšuje a počet roste
• 3. parazitický: savec → na něm parazituje hmyz → hmyz nese bakterie → bakterii napadne bakteriofág
  • velikost těla se zmenšuje, počet roste
• v potravních řetězcích dochází k hromadění škodlivých látek v tělech konzumentů – nejhorší na konci řetězce

 

Potravní pyramida

• znázornění potravních vztahů v rámci ekosystému
• rostliny vytvářejí primární hrubou produkci ekosystému
• primární čistá produkce: to co zbyde z hrubé po spotřebování potřebného rostlinami (tvorba, biomasy, dýchání); pro býložravce → to co býložravci nesežerou je čistá produkce ekosystému
• produktivita ekosystému: množství organické hmoty (biomasy) vyprodukované na určitém místě za určitý čas
• nejvyšší: deštný prales, lužní les, korálový útes
• nejnižší: poušť, hluboký oceán, arktické oblasti

 

rozdělení ekosystémů:

• přírodní: prales, rašeliniště, tundra, korálový útes…druhově bohaté, složité potravní vztahy, udržena rovnováha bez zásahu člověka (jsou stabilní, schopné vývoje a samoregulace, schopné obnovy)
• umělé: vytvořené člověkem nebo zásahem člověka, dnes převažují – monokultury, parky, rybníky…. menší počet druhů, nestabilní, snadno se naruší (přemnožení škůdců, vývraty…), nejsou schopna autoregulace (nutná lidská – dodatková – energie)
• vodní: sladko/slano
• suchozemské

 

f) biosféra

• soubor všech ekosystémů na Zemi (pedosféra, hydrosféra, atmosféra)
• 3 hlavní biocykly:
  • 1. pevninský: suchozemský, druhově nejbohatší, hlavním producentem organické hmoty jsou vyšší rostliny
  • 2. slanovodní: marinní – moře, oceány, je největší (71% povrchu), méně druhově bohatý než suchozemský, producentem organické hmoty jsou řasy
  • 3. sladkovodní: limnický – kontinentální vody, producenti opět nižší rostliny
• zvláštním typem jsou brakické vody – docela druhově bohaté
• některé organismy během svého života žijí i ve dvou biocyklech
• v biosféře dochází k toku energie a koloběhu látek
• energie: sluneční → tepelná → chemická

 

látky:

• hydrologický cyklus (koloběh vody) – vlivem Slunce vypaření atd…→
• cyklus uhlíku (oxidu uhličitého) – v atmosféře → do vody a rostlin → zpracování fotosyntézou → odpad dýchání/ splování fosilních paliv/sopečná činnost/zvětrávání sedimentů → ovzduší
• cyklus dusíku – v ovzduší (z kouře, sopečné činnosti, půdy) → zpracování mikroorganismy (vzdušný) nebo rostlinami (z půdy) → sní to živočichové → v odpadních produktech (čpavek, močovina) → do půdy hnojením, rozpadem hornin
• cyklus kyslíku – do atmosféry fotosyntetickou činností → zpracování dýchání (z atmosféry do vody, půdy, organismů, rozklad na ozón…)
• cyklus fosforu – v půdě (s hnojivy, minerály), součást fosforečnanů, které zpracovávají rostliny → potrava živočichů
• cyklus síry – zapojeny mikroorganismy, součást paliv
• do všech cyklů zasahuje člověk produkcí různých látek (hnojiva, detergenty – prostě chemikálie) → mohou mít negativní vliv

 

g) ochrana a tvorba životního prostředí

Znečištění ovzduší

• emise (látky které se dostávají do ovzduší – pevné kapalné plynné)
• imise (látky vzniklé reakcí emisí se složkami vzduchu a emisí mezi sebou)
• smog (směs imisí a emisí, které se většinou drží nad aglomeracemi, průmyslovými oblastmi, jedovatý, vliv na prostředí)
• inverze – díky teplotní inverzi nedochází k promíchávání vzduchu a smog se drží dole
• znečišťují oxidy síry –  kyselé deště, oxidy dusíku – ozonová díry, oxid uhelnatý – toxický, uhlovodíky, olovo, freony, čpavek, popílek, prach, radioaktivní znečištění
• řešení omezením spalování fosilních paliv, filtry, nepotřebovat tolik energie

 

Znečištění půdy

• nadměrné hnojení (příliš dusičnanů – ty jdou do vody), pesticidy, imise (těžké kovy), eroze (vypleněné krajiny, kde nic neroste), hutnění půdy
• řešení omezením umělých hnojiv, dodržení agrotechnických postupů

 

Znečištění vody

• regulace vodních toků, znečišťování, průsak → méně pitné vody
• biologické znečištění: močůvka, siláž (krmivo pro dobytek), odpady potravinářského průmyslu
• chemické: ropa, ropné produkty, zpracování fosilních paliv, polychlorované bifenyly (PCB) z nátěrových hmot, detergenty, hnojiva, pesticicdy, těžké kovy
• fyzikální: radioaktivní znečištění, tepelné znečištění (vypouštění chladiva), odpad
• voda má do určité míry schopnost samočištění
• perspektiva řešení: čistírny vod

 

Problematika odpadů

• stoupá množství plastů, komunálního, radioaktivního odpadu → ohrožení všech předchozích
• reakce odpadů – kontaminace
• řešení: snížení odpadů, recyklace, třídění, spalovny

 

Problematiky nadměrného hluku

• člověk – letiště, průmysl, doprava, disco, párty,…
• podstatná je síla a délka
• působí stres, snížení imunity, poruchy spánku
• řešení odhlučňování

 

Ochrana přírody

• ohrožené druhy celosvětově i v jednotlivých zemích vypsány v červených knihách (ohrožené → kriticky ohrožené → vzácné)
• chráněná území – cílem ochránit celý ekosystém
• velkoplošné: NP (4), CHKO – podmínky stejné, rozdílná velikost
• maloplošné: národní přírodní rezervace, přírodní rezervace, národní přírodní památka, přírodní památka