Organizmy a prostředí.doc

Otázka č. 29 Organizmy a prostředí
Organizmus = otevřená soustava => výměna látek, energií a informací s prostředím. Každému organizmu se nejlépe daří za určitých podmínek (faktorů) prostředí – tzv. optimální podmínky. Organizmus se může do jisté míry změnám prostředí přizpůsobovat a může tak existovat i za méně příznivých podmínek.
Ekologická valence – rozmezí podmínek, za nichž je organizmus schopen žít; rozmezí jemuž se může přizpůsobit. Ekologická valence = ekologická přizpůsobivost organizmu. Je vymezena hranicemi:
Minimum = dolní mez - nejnižší hodnota podmínek, za nichž organizmus ještě může přežít, letální hranice.
Maximum = horní mez – nejvyšší hodnota podmínek, za nichž organizmus ještě žije, letální hranice.
Optimum – hodnota podmínek nejvhodnější pro život daného organizmu.
Hranice - druhově specifické a mohou být odlišné i v rámci druhu (podle věku organizmu apod.). Nepříznivé podmínky - organizmus se dostává do stresové situace a k  překonání stresové (zátěžové) situace musí vynakládat více energie
Všechny podmínky prostředí musí být pro daný organizmus v rozmezí ekologické valence. Je-li jediná nevhodná – organizmus hyne Valence vymezuje toleranci druhu. Organizmy mají různou šířku ekologické valence a podle ní je rozdělujeme:
druhy s úzkou valencí = stenoekní = stenovalentní – mají malou toleranci, nesnášejí větší kolísání podmínek prostředí (stenotermní rostliny – potřebují určitou teplotu prostředí – tropické rostliny, bakterie horkých pramenů, řasy na ledovci …). Tyto druhy mohou sloužit jako bioindikátory = ekologické indikátory (rak říční, lišejníky, vřes obecný; kopřiva dvoudomá, merlík, lebeda – zvýšený obsah dusíku, koala medvídkový )
druhy se širokou valencí = euryvalentní = euryekní – dobře snášejí kolísání faktorů, mají velkou toleranci, žijí v prostředích se značně odlišnými podmínkami (eurytermní organizmy žijí v širokém teplotním rozmezí – kopřiva; bekyně velkohlavá …)
Jeden druh organizmu - jednotlivé faktory prostředí mohou mít různou šířku ekologické valence ( rostlina eurytermní a stenohalinní apod.).
Adaptací na různé podmínky se v rámci druhu vytvářejí odlišné ekotypy: smrk ztepilý – ekotyp šumavský a krkonošský, medvěd hnědý – ekotyp karpatský a pyrenejský.
Požadavky na podmínky se mohou během ontogeneze měnit. Žádný z faktorů nesmí překročit hranice ekologické valence = Liebigův zákon minima, jinak nastává smrt organizmu.
Liebigův zákon minima – úspěšnost organizmu v daném prostředí je limitována tím faktorem, jehož hodnota je mu nejméně příznivá ( velký mráz, nízký obsah kyslíku ve vodě…).
Pokud se hodnoty jediného z faktorů přiblíží letální hranici, je organizmus oslaben ( snížení odolnosti vůči ostatním faktorům prostředí.
Limitující faktor – faktor, který může v určitém prostředí nejsnadněji vybočit z hranic ekologické valence ( voda na souši, kyslík ve vodě).
Schopnost adaptace a schopnost čelit změnám prostředí v prostoru a čase – předpoklad rozvoje daného druhu. Naopak specializace v úzkém rozmezí podmínek vede obvykle ke ztrátě možnosti dalšího vývoje a při zásadních změnách podmínek i k vyhynutí druhu.
Prostředí musí uspokojit základní potřeby organizmu: živiny, odstraňování nepotřebných produktů, zprostředkování rozmnožování a rozšiřování potomstva, brání nepříznivým vlivům na organizmus, vytváří vhodné podmínky pro životní děje
Fyziologická tolerance a fyziologické optimum – rozsah tolerance a optimum daného druhu v  jeho nárocích např. na vodu, zkoumáno v laboratoři
Ekologická tolerance a ekologické optimum – totéž zjišťované v přírodě, kde druh roste v nějakém společenstvu; fyziologická tolerance a fyziologické optimum se mohou výrazně lišit od rozsahu ekologické tolerance a ekologického optima. Příčina – v přírodě druhy nejsou samy, jsou vystaveny konkurenci jiných druhů, které je mohou omezovat v jejich výskytu, případně je až zatlačit na méně vhodná stanoviště.
Gradient prostředí – postupná změna některé veličiny
Areály
Areál – soubor stanovišť druhu na Zemi; každý druh se vyskytuje jen na určitém území = areálu ( podle své ekologické valence).
Velikost areálu – dána ekologickou valencí druhu, jeho schopností šířit se = vagilitou:
velké = makroareály – euryvalentní druhy
kosmopolitní – zaujímají téměř celou rozlohu některého biocyklu (mořský, sladkovodní, pevninský) – vrabec obecný, myš domácí, moucha domácí
cirkumtropické areály – rozsáhlé areály v tropech; rozlehlá území několika světadílů (bahníci, tapíři, červoři)
cirkumpolární areály – rozsáhlé areály v polárních oblastech, rozlehlá území několika světadílů (liška polární v Arktidě, tučňáci v Antarktidě, sovice sněžná)
střední = mezoareály; nepřesahují hranice jedné geografické oblasti
malé = mikroareály – stenovalentní druhy; izolované oceánské ostrovy ( Galapágy, Havaj, Kanárské ostrovy ) nebo některá jezera ( Bajkal, Viktoriino)
Typy areálů:
původní – druh zde žijící je tu původní = autochtonní
druhotný – druh je zde cizí = allochtonní, byl sem zavlečen nebo úmyslně vysazen = introdukován (mák vlčí, ondatra pižmová, mandelinka bramborová …). Introdukce může ohrozit původní druhy organizmů, narušit rovnováhu v ekosystému (králíci v Austrálii, koza bezoárová na Pálavě).
Tvar areálu:
souvislý
nesouvislý – více samostatných částí, oddělené hiáty (organizmus se zde nevyskytuje) ( organizmy nemají možnost vzájemného křížení ( protěž alpská).
Kosmopolitní organizmus = kosmopolita – žijí téměř všude, areálem téměř celá Země (moucha domácí, smetanka lékařská, potkan, baktérie …)
Endemický organizmus = endemit – žije pouze na určitých místech na Zemi, malý areál (violka sudetská - Sudetsko-karpatský endemit, kivi jižní – Nový Zéland, hatérie novozélandská, lýkovec slovenský, jeřáb krkonošský …)
Reliktní organizmus = relikt – druh s původně větším areálem, po změně podmínek ustoupil a dnes přežívá na daném území na malých plochách = refugiích, ale jinde, kde podmínky zůstaly zachovány žije hojně (ostružiník moruška – glaciální relikt v Krkonoších, v severské tundře hojný ).
Synantropní organizmus = synantrop – doprovází člověka a jeho sídla (vrabec domácí, myš domácí, pěťour maloúborný …).
Reintrodukovaný druh – druh, který na daném území původně žil, vymizel a následně byl opět vysazen (rys v Karpatech).
Abiotické podmínky života
Vytváří je neživá příroda; jejich soubor = biotop
Rozdělení: a) klimatické ( světlo, teplo, srážky …)
b) edafické = půdní ( vlhkost, pH, salinita )
c) topografické ( geografická poloha, nadmořská výška, reliéf )
Sluneční záření
- zdroj energie, světla a tepla
Na povrch Země dopadá záření o vlnové délce 290 – 5000 nm.
Ultrafialové záření: 100 – 390 nm, až 90% zachytí ozónová vrstva; jako zdroj energie téměř nevyužitelné.
Vliv na organizmy:pozitivní – tvorba vitamínu D z provitamínu
negativní – ve větších dávkách životu nebezpečné, brzdí růst, ničí mikroorganizmy (baktericidní účinek), způsobuje nádory, vyvolává mutace; ozónová díra
Viditelné záření = spektrální záření = světlo: 260 – 760 nm, druhy organizmů se liší rozsahem vnímaného spektra (člověk 400-750 nm, včela 300-600 nm).
Světlo ovlivňuje organizmy vlnovou délkou, intenzitou, délkou působení, směrem osvětlení ...
Fotoperioda – změny v délce světelné části dne; je příčinou biorytmů = periodicita biologických jevů – sezónní, cirkadiánní
Fotoperiodismus – přizpůsobení organizmů fotoperiodě,
stenofotní – vyžadují jen určité hodnoty záření a euryfotní organizmy – velká tolerance ke světlu
světlomilné = fotofilní = heliofilní (slunečnice roční), stínomilné = sciofilní (hrachor jarní), temnomilné = fotofobní = heliofobní = fotofobní (půdní bakterie)
Vliv světla na organizmy:
Rostliny – zdroj energie pro fotosyntézu (jen malé množství záření využito pro fotosyntézu 1-2%). Při dopadu do porostu se záření z části odráží, pohlcuje a prochází – to je pro každý porost specifické. Sezónní změny v průniku záření podmiňují vegetační rytmus vývoje rostlin v podrostu.
Př. opadavý les –
a) jarní aspekt – stromy bez listí, rostou byliny náročné na intenzitu přímého záření a končí svůj vegetační cyklus v době olistění stromů ( prvosenka, sasanka, orsej, dymnivka …)
b) letní aspekt – po olistění, rostou druhy s menšími požadavky na světelné záření (starček hajní, lipnice hajní …).
Podle nároků na světlo rostliny dělíme na:
slunobytné = heliofyty – pouštní, stepní, horské, tundrové (stepní – kavyly, rašeliniště – rosnatka, horské rostliny, plevele i kulturní rostliny)
stínobytné = sciofyty – nesnášejí přímé osvětlení, hlavně lesní druhy (šťavel, lecha, kapradiny) a ponořené vodní rostliny
helioscifyty –tolerantní záření i zastínění (šalvěj luční, srha říznačka, čistec …)
Další vliv světla na rostliny spočívá ve stimulaci fytohormonů ( kvetení, pohyby, dormance ( rostliny krátkého dne, rostliny dlouhého dne, rostliny neutrální.
Živočichové:
zraková orientace
tvorba pigmentů ( ve tmě žijící druhy – ztráta pigmentu a redukce zraku )
denní aktivita ( živočichové denní, soumrační, noční (biologické hodiny – cirkadiánní rytmy = pravidelné 24 hodinové rytmy – střídání aktivity a odpočinku)
stimulace hormonů ( rozmnožování (říje při prodlužujícím se dnu – hlodavci, drobné šelmy nebo naopak při zkracující se fotoperiodě – jeleni, srnci, pohlavní rozmnožování mšic – při zkracující se fotoperiodě, při prodlužující se se rozmnožují nepohlavně)
migrace
výměna srsti a peří
Infračervené záření: 800 – 5000 nm, jeden z nejvýznamnějších zdrojů tepla
Teplo
Zdroje – sluneční záření (IČ), teplo přejaté od okolního prostředí, exotermní reakce metabolismu.
Teplota má vliv na většinu metabolických dějů, které urychluje 2x – 3x.
Teplotní optimum – u většiny organizmů 15°C – 30°C; extrémní odolnost: bakterie od –190°C do 100°C i více, želvušky v anabióze -271°C až 100°C, odolné i sinice, suchá semena a rostliny s malým obsahem vody.
Rozdělení organizmů podle nároků na teplo:
stenotermní – (datlovník pravý, tučňák císařský, řasy horkých pramenů nebo naopak sněžných a ledových polí).
eurytermní – (zmije obecná, smetanka lékařská)
Z hlediska přizpůsobení:
chladnomilní = psychrofilní – polární kraje, chladné vody, vysokohorské oblasti
kryofilní = kryobionti – žijí na ledu a sněhu
teplomilní = termofilní
Adaptace rostlin na nízkou teplotu: v oblastech se střídáním ročních období
trichomy
snížení obsahu vody v buňkách, přeměna škrobu na tuk (semena) – odolnost semen nebo spor
snižování povrchu nadzemních částí – opad listů, celých prýtů, přitisknutí k zemi (půda mění teplotu mnohem pomaleji), zavírání květů na noc …
Adaptace rostliny na zvýšenou teplotu:
regulace tepla pomocí transpirace ( odnímá teplo) – sklopení listů, opad listů
odraz záření – lesklé listy
biochemi