Ekosystémy, biomy, člověk a prostředí

Ekosystémy, biomy, člověk a prostředí

Ekosystém = cenóza + biotop + vztahy mezi organismy + tok energie + koloběh živin

Velikost ekosystému Malý (rybník, kaluž, pařez)

Velký (moře)

-ekosystém je otevřená soustava, vyměňuje látky a energii s okolí

=> vstup do soustavy – sluneční záření (světlo, teplo), voda, organismy, kyslík, živiny

=> výstup ze soustavy – při fotosyntéze vzniká oxid uhličitý -> dýchání, teplo z živočichů, odpadní látky,

organismy

Klíčový druh

– Organismus, na kterém je závislá celá řada organismů, pokud vymře, vymřou i organismy na něm závislé

– při pokácení lesa -> vymře fíkovník -> vymře zoborožec

– panda -> bambus

– koala -> eukalyptus

Rozdělení organismů z hlediska ekosystémů:

1. Primární producent – provádí fotosyntézu, potravně soběstačný, autotrof – řasa, rostliny

2. Konzumenti – heterotrofní organismy – potravně navazují na primárního producenta – požírá

primárního producenta

Konzumenti mají 3 řády 1. řádu – herbivoři – býložravci, králík, kopytníci…

2. řádu – všežravci – drobné šelmy

3. řádu – masožravci – velké šelmy

3. Reducenti – rozkladači – živí se odumřelými těly rostlin a živočichů, exkrementy -> hyena, hrobařík,

bakterie, plísně, houby – z organických látek vytvářejí anorganické

Potravní řetězce

– posloupnost organismů potravně závislých, kdy jeden článek požírá předcházející a současně je potravou

následujícího

– tráva – zajíc – člověk

– tráva – saranče – žába – had – káně

– plankton – malá ryba – dravá ryba – velryba

1) Potravně-kořistnický řetězec

– rostlina – býložravec – drobný masožravec – velký masožravec

– strom – lýkožrout – datel

-> velikost těla konzumenta se zvětšuje, ale jejich početnost se zmenšuje

2) Dekompoziční potravní řetězec

-mineralizace látek – rozklad odumřelé houby

– uhynulý organismus – saprofytický hmyz – houba – bakterie

– uhynulý jezevec – hmyz

-> velikost těla rozkladače se zmenšuje, ale jeho početnost se zvětšuje

3) Parazitický řetězec

-velký hostitel – malý parazit, který početně převládá a nezabije hostitele hned

1

Maturitní otázka č. 26

Potravní pyramida

Tok energie

Rostliny využívají slunce pro fotosyntézu -> 1% záření, zbylých 99% je nevyužitá energie

PHP- primární hrubá produkce

PČP – primární čistá produkce – tělo rostliny = potrava pro býložravce

Sekundární produkce – biomasa živočicha – prodýchaná část

DŘ – dýchací řetězec

Čistá produkce – nezkonzumovaná biomasa – „co zbylo“

Produktivita ekosystémů

– množství biomasy vyprodukované na určité ploše za jednotku času

– nejvyšší produktivita – TDP, korálové útesy, lužní lesy, zahrady (nutno dodat E->práce, závlaha, plení, hnojení)

– střední produktivita – pole, louky, rybníky, smíšené lesy

– nejnižší produktivita – pouště, polopouště, tundra, hluboké oceány

Dělení ekosystémů

a) Přírodní ekosystémy

– málo nebo vůbec nezasažené člověkem – pralesy, rašeliniště

– druhově velice bohaté, stabilní, jsou schopné autoregulace, schopné vývoje a obnovy

– čisté produkce je málo, ale hrubé primární produkce je hodně -> hodně producentů

b) Umělé ekosystémy

-vybudované člověkem

-akvárium, klec s křečkem, sad, zahrada, rybník, monokultury, pole, louky, přehrady

2

Maturitní otázka č. 26

-nestabilní, druhově chudé, snadno narušitelné, neschopné autoregulace, vyžadují velké množství

dodatkové energie

Vývoj ekosystémů

-pozvolná průběžná druhová výměna, která je zakončená vrcholovým stádiem – klimaxem, jehož druhové

zastoupení je v rovnováze s geologickou polohou a podnebím

Stádia vývoje:

1) Zmlazení ekosystému – tím začíná vývoj, nastává po zhroucení původního ekosystému po změně

podmínek, nastupují nové druhy, které obsazují volné niky, druhy málo specializované, porodnost i

úmrtnost velká

2) Vyzrávání ekosystému – přibývá počet druhů, potravní vztahy se začínají komplikovat, přibývá také

specializovaných druhů

3) Klimax – udrží se i bez dodatkové energie, nejstabilnější, dominují zde specifické druhy

BIOMY

Soubor všech podobných ekosystémů, je určen hlavně abiotickými faktory

A: vegetační pásma

-sledují změny od rovníku k pólům

1.) Tropický deštný prales

– ž 8000mm srážek/rok, 25-28°C průměrná roční teplota, nestřídají se roční období, stromy netvoří

letokruhy, v korunách stromů se drží epifyty (orchideje,…ne paraziti), velká druhová rozmanitost,

endemity, velký hmyz

2.) Tropické opadavé a poloopadavé lesy

– menší srážky, indo-malajská oblast, S-Amerika, střídá se chladnější a teplejší období, srážky jsou

nerovnoměrné, v období sucha stromy v horních patrech opadají kvůli snížení výparu

3.) Savany

– na jižní polokouli, střídá se teplejší vlhčí a chladnější a sušší období, rozdíly mezi teplotou ve dne a

v noci, trávy + rozptýlené stromy

– baobab, akácie, zebra, antilopa, pštros, hyena, lev, pakůň

4.) Tropické pouště a polopouště

– Sahara, Gobi, Atacama, rozídly teplot až 40°C mezi dnem a nocí, chudé srážky, aridní oblasti,

nesouvislá vegetace

– sukulenty, kaktusy, fenek, agama, tarbík

5.) Tvrdolistý les

– dlouhé, suché léto, deštivý podzim a zima, 15-20°C průměrná roční teplota, 1000mm srážek/rok

– pinie, blahovičník, cikáda, vavřín, cedr, korkový dub, želva řecká, kozy, ovce, osli

6.) Opadavý listnatý les

– Naše pásmo, S.polokoule, střídání 4 ročních období, průměrná roční teplota 10°C, 1500mm/rok

– Doubravy, bučiny, jezevec, skunk, veverka, liška

7.) Step

– Travnaté společenstva Evropy, Asie, J. Amerika = PAMPA, S. Amerika = PRÉRIE, Austrálie = BUSH

– Velké rozdíly mezi létem a zimou, srážky do 600mm/rok

– Kavyl Ivanův, sysel, hlodavci, skřivan, zajíc, káně, bizon

8.) Lesy s vlhkým teplým klimatem

– Čína, Japonsko, Kanárské ostrovy

3

Maturitní otázka č. 26

– Průměrná teplota 16°C, 2800mm/rok

– Magnolie, panda, bambus

9.) Tajga – boreální jehličnatý les

– Nejsouvislejší pás jehličnatých lesů

– Smrk, borovice, břízy, medvěd, los, polární liška

10.) Tundra

– S. polokoule, zima 9-10 měsíců, permafrost, 300mm/rok

– Přízemní zakrslé rostliny – vrba bylinná, ostružiníky,sob, sovice sněžná, zajíc bělák, tuleň, lední

medvěd, polární liška

B: Vegetační stupně

– Členění biomů ve vertikálním směru (nížiny až velehory)

– se stoupající výškou se zvyšuje počet srážek, klesá obsah kyslíku, vzrůstá síla větru

– souvislost s horizontálním členěním, podobnost při cestě od rovníku k pólům

1. Nížinný stupeň – do 200m, průměr 10°C, lužní lesy

2. Pahorkatiny – 250-500m, průměr 7°C, Českomoravská vrchovina, brambory

3. Podhorský stupeň (submontánní) – 500-1000m, průměr 4-7°C, bučiny

4. Horský stupeň (montánní) – 1000-1400m, průměr 1-4°C, bučina, smrčina

5. Klečový (subalpinský) stupeň – 1200-1600m, průměr 0-2°C, kosodřeviny

6. Alpinský stupeň – 1600+ m, průměr 0-4°C

Problémy stavu životního prostředí

– globální problémy – populační exploze, surovinová a energet. krize, problematika války a míru,

konflikt člověka se životním prostředím

– řešení konfliktu ze životním prostředím

1) respektovat limitované možnosti planety => netradiční zdroje výživy, regulace porodnosti

2) omezení spotřeby neobnovitelných surovin – recyklace

3) využívat zdrojů energie méně zatěžujících ŽP

4) respektovat ekol. zákonitosti ve všech oblastech lids. činnosti – ekologie jako

dlouhodobá ekonomika

– ekologické katastrofy : havárie ropných tankerů, havárie Černobylu, kácení trop. dešt. pralesů

Hlavní znečišťující faktory

Ovzduší

– emise = látky, které se dostávají do ovzduší

– pevné (saze, prach), kapalné i plynné

– imise = látky vzniklé reakcemi emisí mezi sebou a se složkami vzduchu

– smog = směs emisí a imisí

a) kyselý – londýnský typ

– zdrojem je hlavně spalování fosilních paliv

– obsahuje SO2, popílek s kovy (Be, As, Mo)

b) fotochemický – los-angelesský typ

– zdrojem hlavně výfukové plyny

– obsahuje oxidy N, uhlovodíky, ozón

c) kombinovaný – v Praze

– inverze = situace, za níž se zvyšuje koncentrace emisí

4

Maturitní otázka č. 26

– obrácené rozvrstvení teplých a studených vrstev vzduchu (v údolních oblastech)

– nedochází k promíchávání vzduchu, smog zůstává při zemi

Plynné emise

SO2 – vzniká spalováním fosil. paliv s vysokým obsahem síry (hnědé uhlí)

– reaguje s kyslíkem a vodou => kyselé deště (dnes pH 4 – 4,5, může dosáhnout i 2.)

– toxický – člověk – poškození sliznice dých. ústrojí, snížení imunity

– rostliny – rozklad chlorofylu, odumírání lesů

– půda – pH se mění do kysela, změna chem. vlastností (vyluhování Al)

– podporuje korozi kovů, naleptávání staveb z vápence

– nejvyšší přípustná koncentrace 150 mg / m3

NOx

– vznikají při spalování fosilních paliv, toxické

– podílí se na vzniku kysel. dešťů a fotochem. smogu, na ubývání ozonosféry

– nejvyšší přípustná koncentrace 100 mg / m3

CO2 – uvolňuje se při všech spalovacích procesech

– není nebezpečný pro organismy

– zvyšující se množství (brání unikání tepla do atm.) => oteplování = skleníkový efekt

– výfukové plyny – spálením benzínu vzniká CO, uhlovodíky, NOX, SO2

– CO – vznik nedokonalým spalováním, blokuje část krevního barviva při přenosu O2

– uhlovodíky – spalováním fosil. paliv, podílí se na skleníkovém efektu, karcinogenní

– olovo – enzymatický jed, poškození nerv. a rozmn. soustavy, nebezpečí genet. poškození

– tetraetylolovo je v benzínu nahrazováno jinými, ale také škodlivými látkami

– freony – z hnacích plynů ve sprejích, z prům. zdrojů (chladírenství, výr. plastů)

– narušují ozonosféru filtrující ultrafialové záření (=> zvýš. rak. kůže)

– jiné plynné látky – fluor, chlor, amoniak (z chladírenských zařízení, toxický), sulfan, metan

Pevné emise

– vznikají při spalovacích procesech, těžbě a některých výrobách (cementárny, vápenky)

=> mech. znečištění – vrstva popílku, ucpání průduchů rostlin

chem. působení – obsah toxických kovů a sloučenin

– Cd – dříve ve fosforečnatých hnojivech, dnes spalov. uhlí

– ukládá se v játrech a ledvinách, má karcinogenní účinky (do těla i kouřením)

– Hg – dříve ve rtuťnatých mořidlech na obilí, dnes spal. uhlí

– jedovaté hlavně pro nervstvo, krev, může poškodit embryo

– nejškodlivější ve formě par a org. sloučenin (metylrtuť)

– olovo, polycyklické aromatické uhlovodíky (benzpyreny)

Radioaktivní znečišťování atmosféry

– zdroje: a) přirozené – kosmické záření

– z radioizotopů v půdě a horninách

– např. radon – uvolňuje se do ovzduší rozpadem radia => rakovina plic

b) z lidské činnosti

– zkoušky jaderných zbraní => nebezpečné izotopy (Cs, I, Co)

– některé organismy ho hromadí ve zvýšené míře (houby, mikroby)

– jad. energetika – i při normál. provozu jad. elektráren se uvolňuje malé množství

– případné havárie reaktorů (největší – Černobyl – duben 86)

– lékařské vyšetření (pomocí radioizotopů s krátkým poločasem rozpadu)

– tepelné elektrárny – radioizotopy v popílku

/ za 24 hod (za 1/2 h 500 mg / m3

/ za 24 hod (za 1/2 h 200 mg / m3

5

Maturitní otázka č. 26

– řešení – snížení spotřeby energie, omezení spalování fosilních paliv, hledání nových energ. zdrojů, používání

čistících zařízení, omezení dopravy

Půda

– složitý systém živých a než. faktorů se za normálních podmínek udržuje v rovnovážném vztahu

– neživá složka – zvětrávaná hornina, půdní voda, vzduch, org. l. v rozkladu ( humus)

– živá složka – tvořena půdními organismy (= edafon)

– pesticidy, přehnojování, okyselování a zhutňování půd působí negativně na edafon a tím se

snižuje úrodnost půdy

– následkem likvidace edafonu zaostává tvorba humusu, který je hlavní součástí sorpčního

komplexu půdy

Znečišťování půdy

– minerální hnojiva

– přiměřené množství hnojiv je využito ke zvýšení výnosu

– nadměrné hnojení => – zvýšení obsahu látek v R (např. nerovnom. růst)

– zasolování půd nadbytečnými hnojivy a jejich vyplavování do vody (zejména u půd s

nízkým obsahem humusu)

– dusičnany – hromad. v R – nadměrný růstu – nestačí se vyvinout zpevň. pletiva (poléhání obilí)

– nespotřebované v R a vyplavené z půdy do vody => poškození hemoglobinu

– reakce s aminy i AMK z potravy => karcinogenní nitrosaminy (ochranou vit. C)

– fosforečnany – přehnojování a vyplavování do povrchových vod => eutrofizaci vod

– => nadměrný rozvoj fytoplanktonu – při jeho následném odumírání dochází k hnilobným

procesům a poklesu obsahu kyslíku => úhyn zooplanktonu, ryb, …

– pesticidy

– dříve – měly negativní vliv (DDT, organofosfáty, rtuťnatá mořidla) :

– kumulace v organismech => poškození živočichů na vrcholu potravní pyramidy

– v půdě zůstávají dlouhodobě jejich zbytky (= rezidua)

– nespecifické – kromě škůdce hubily i ostatní organismy, zejména edafon

– dlouhodobé používání často vedlo ke vzniku odolnosti hmyzu

– dnes – pesticidy působící selektivněji a rozkládající se rychleji (Roundup)

– jiné kontaminanty

– ze vzduchu : 1) spadem (imise) – hlavně těžké kovy

2) srážkami (kyselé deště) – SO2, NOX

– v kys. půdách dochází k vyplavování živin i těžkých kovů ze sorp.

komplexu a znehodnocování půd

Eroze

= rozrušování a odnos půdy působením vody a větru

– 1 cm půdy se tvoří 100 – 500 let – erozí se ztratí několik m3

– v ČR postiženo 45 % zeměděl. půdy – největší na polích s bramborami, kukuřicí a řepou

– usnadňuje – orná půda na svažitých terénech, velké lány polí, orba po spádnici,

odstranění protierozních bariér (meze, větrolamy, křoviny), rozorání lučních porostů

podél vodních toků, nízké množství humusu v půdě, odlesnění na svažitých terénech

Zhutnění půd

– způsobeno pojezdy těžkých strojů po polích a poškozením edafonu, který půdu kypří

– spodní vrstvy zůstanou stlačené i po orbě (neodstraní ani hluboká orba)

– => – přerušená kapilarita – zabránění vzlínání živných roztoků

– zhoršené provzdušňování půdy

půdy z hektaru ročně

6

Maturitní otázka č. 26

– malé vsakování vody po dešti => povrchové kaluže, na sklonech rychlý odtok

=> deficit vody ve spodních vrstvách

– narušený chemismus

– řešení – vhodné užívání hnojiv, pesticidů, obnova zeleně, dodržování agrotechnických postupů

Voda

– problémy – ze zvyšujících se nároků na množství pitné a užitkové vody

– ze změn vodního režimu krajiny (přehrady, odvodňování, regulace vodních toků)

– ze znečištění vody – přímo vypouštěnými odpady

– splachy a vyluhováním látek z půdy

– dešťovými srážkami ze znečištěného vzduchu

Znečišťování vody

lokální – vypouštění odpadních vod z lidských sídel, podniků

plošné – splachy hnojiv a pesticidů

– má samočisticí schopnost

– působení faktorů – chemických – kyslík, minerální částice

fyzikálních – záření, teplota

biologických – bakterie, řasy, vodní živočichové, kořeny rostlin

– zvyšuje jí – aktivita vodních organismů

– kořeny břehových porostů

– provzdušňování vody (peřeje, rychlost proudění, …)

a) Biologické znečištění

– množství znečišťujících org. l. se udává jako BSK5 (= biolog. spotřeba O2 měřená po 5 dnů)

– zejména silážní šťávy, močůvka, fekálie, hnijící organická hmota

b) Chemické znečištění

– ropa – dostává se do vodních toků přímo nebo průsakem z půdy

– 1 litr ropných látek znehodnotí 1 000 000 litrů vody

– ve vyšší koncentraci působí jedovatě na organismy

– na povrchu vody může vytvořit ropný film – brání výměně plynů, slepuje peří a srst –

nejnebezpečnější jsou havárie ropných tankerů v mořích

– detergenty = čistící a mycí prostředky z průmyslu i domácností

– obsahují povrchově aktivní látky, někdy i fosforečnany

– jed. pro vod. org. – vytváří na hladině pěnu – brání výměně plynů, odmašťuje peří

– dnes – lépe biologicky odbouratelné a bez fosfátů

– hnojiva a pesticidy – splachy z půdy

– pitná voda – max. 50 mg dusičnanů na 1 litr (kojenci -15 mg)

– běžné technologie v úpravnách vod dusičnany neodstraní

– těžké kovy – z vypouštěných odpadů, ze vzdušných imisí a půdy

– koncentrace se může zvýšit v mělkých mořích (malá výměna vodních mas s oceánem –

mohou se kumulovat v těle ryb, vodních ptáků ….)

– fenoly – z odpadních vod výroby koksu, svítiplynu, zpracování ropy

– znehodnocují vodu zápachem a svou toxicitou

– kontaminující l. prosakují do podložních vrstev => zhoršování kvality spodních vod (i pitné)

c) Fyzikální znečištění

1) radioaktivní záření

– pochází z radioakt. látek z imisí, z hornin a z půdy, z těžby a úpravy uran. rud

– nebezpečné je ukládání radioakt. odpadů v kontejnerech na dno moří

7

Maturitní otázka č. 26

2) tepelné znečištění

– odpadní teplo z chladící vody jader. a tepel. elektráren, z hutí, …

– při nevhodném využití dochází ve vodních tocích ke snížení obsahu kyslíku

3) mechanické – netoxickými látkami (např. kaly z průmyslu)

– => zanášení vod. toků a nádrží, ucpávání potrubí, filtrů v úpravnách vod

Změny vodního režimu krajiny

– meliorace

– původně měli vést ke zlepšení a vyrovnání vod. režimu

– většinou se zvrhly v odvodnění velkých ploch, i na svazích => biol. ochuzení společenstev

– spojeny s vysoušením mokřadů (nezastupit. fce v ekosystémech) – ve snaze získat ornou půdu

– zkracování a regulace vodních toků

– snaha „vybetonovat“ koryta potoků a říček – následky :

– ničení vodních a břehových společenstev

– omezení vsakování vody a doplňování spodních vod

– zrychlení odtoku vody z krajiny

– omezení samočistíci schopnosti vody a její okysličování

=> rychlé vysychání půd ve vyšších oblastech + záplavy na dolních tocích řek, krajina ztrácí

schopnost zadržovat vodu, zmenšuje se výpar vody, dochází k lokálním klimat. změnám

– řešení – čistírny, snížení spotřeby vody, zabránit průsakům nežádoucích látek do spodní vody

Hluk

– má negativní vliv na prostředí

– hl. zdroje – doprava – nejvíce silniční a letecká (až 140 dB), nejméně vodní

– urbanizace (= koncentrace ve velkých městech)

– zdravotní nebezpečí – poruchy sluchu

– narušování funkce nerv. soustavy (stres, poruchy spánku)

– závažný vliv infrazvuku na tělní funkce

– řešení – snížit hladinu hluku v urbanizovaných oblastech pod 50 dB ve dne, 35 dB v noci

– zvuk. bariéry, snížit hlučnost provozů