Otazky agroekologie Jirka

Země
-zvýšená nepropustnost (opacita) atmosféry pro DV záření
-KV a DV – odlišná propustnost atmosféry pro rozdílné oblasti spektra slunečního záření k povrchu a zpět
-bez skleníkového efektu by nebyl život – zmrzly bychom
vliv rostoucí teploty na rostliny
-vyšší koncentrace CO2 – „výhodná“ – vyšší produkce biomasy, ale to odčerpává vodu, což by mohlo někde vysušit půdu
-relativní zvýhodnění C3 oproti C4 rostlinám
-zvýšení C látek oproti N-látkám (víc cukrů míň bílkovin) ovlivní fytofágy, edafon
-zvýšení teplot v zimě(tání sněhu(snížení zásob zimní vláhy
vliv na zemědělskou produkci
v (ČR)-očekávané vyšší výnosy, ale vyšší sucho(nároky na závlahy
-častější teplotní extrémy, srážky nerovnoměrné
-problémy se škůdci (posun k teplomilnějším druhům)
-invaze C3 plevelů, záplavy ((suchá půda – nízké infiltrační schopnosti)
-posun hranic rozšíření jednotlivých plodin
16 . Poškozování ozonosféry: principy a důsledky
ozónová vrstva se nachází 20-50km nad zemským povrchem
-organismy jsou proti UV záření bezmocné
-nárazem světelného kvanta v UV spektru na O3 dojde k jejímu rozštěpení O3 ( Or + O2
světelné kvantum je při tom absorbováno
- Or radikál je velmi aktivní - Or + O2 ( O3 …slučuje se zpět na ozon a E je při tom vyzářena ve formě tepelného (IR) záření (konverze nebezpečného UV na neškodné IR záření
-ozónosféra je součást spodní stratosféry. Největší koncentrace O3 je nad tropickými oblastmi ve výšce 20-25 km
-množství ozónu – vykazuje denní i noční chod přirozeně ovlivňovaný slunečním zářením x v současnosti i nepravidelné odchylky ( ozónové anomálie – působené lid. činností
-po proniknutí freonů/halonů do stratosféry se z nich působením UV zář. uvolní radikál Cl(, reaguje s O3 : Cl(+ O3 ( ClO + O2, a ClO je opět reaktivní: ClO+ O3( ClO2+O2, ale horší je, že ClO může reagovat s kyslíkovým radikálem (ClO + O((Cl( + O2) a místo regenerace ozonu vzniká opět radikál Cl( ((odhadem 1 Cl( může zničit až 100000 molekul O3 než se změní na relativně neškodnou ClO2)
-od r. 1984 – pozorováno každoroční zeslabení, zejména v létě nad Antarktidou (ozónová díra)
-expozice vysokým dávkám UV - škodlivá( mutace; inhibuje růst rostlin a fotosyntézu…
17 Teplota: vliv na organismy, teplotní extrémy
= podmínka…“abiotické faktory prostředí, které ne/umožňují a modifikují produkcí, ale nekonvertují do ní. Jsou to faktory, které se mění v čase a prostoru, činností organismů mohou být modifikovány ale nejsou jimi spotřebovány“ ( (podmínky = teplota, pH, salinita, relativní vlhkost, srážky, koncentrace škodlivin…)
Teplota
18 Proudění vzduchu - vliv na organismy
-atmosf. cirkulace (viz. ot. 12) – nad rovníkem stoupá ohřátý vzduch( N a nad póly stud vzduch klesá V
-důsledkem – mezi obratníky v přízemním proudění převládají východní větry, stejně mezi 60° a póly // naopak mezi 30° a 60° s. a j. šířky převládají větry západní
-tyto převládající směry jsou místně modifikovány geograf. a topograf. vlivy jako: brízy, svahové větry, monzuny, orografické větry
vliv proudění vzduchu na plodiny-kladné i záporné
vítr-a) působí na plodinu silou(deformace (vlajkový habitus na okrajích větrolamů, otrhání + oděr listů, větrné polomy, vývraty…)
-b)transport částic a organismů(větrná eroze – nebezpečná u vegetací nechráněných půd (urychlena plochým reliéfem). Podle síly větru jsou částice valeny, poskakují až - deflace odnos větrem na stovky km. Nebezpečné – přenos solí v blízkosti pobřeží – usazení solí „pálí“ listy – shazovány
-anemochromní transport (semen plevelů!) i většina houbových chorob (i někteří škůdci –mšice) šířena vzduchem ( větší osazení pozemku škůdci na návětrné straně
-c)promíchávání atmosf. obklop. organismy – mění její složení (přenos tepla, feromonů,…) + transport tepla a plynů (kladné!!)
-vysušování – pokud transpirace nemůže být nahrazena příjmem vody kořeny – rostlina vadne (zejména nebezpečné – katabaticky ohřáté větry na jaře, kdy je půda promrzlá)
-silné + časté větry – typické zakřivení růstu
kladné-napomáhá snižování teploty organismů za horka výparem
-mírní nárůst vlhkosti v prostorách( brání rozvoji některých chorob ( toho se využívá ve skladech zeměd. komodit (ventilace)
-využití na farmě – sušení, čištění semen, pohon větrných mlýnů
19 Sluneční záření: spektrum, vliv na organismy
-je primárním zdrojem E (napájí ekosystémy)
-řídí počasí na Zemi
-slunce – vykazuje záření všech vlnových délek (400až700 nm…PAR…fotosyntet. aktivní radiace – zachyceno chlorofylem)
-záření při průchodu atmosférou – částečně odráženo, část. absorbováno a jen část prochází buď přímo nebo se rozptýlí
-jen 44% dopadajícího sl. zář. – využito fotosynt. Pouze E transformovaná do ATP (makroergní vazby) může být potrav. zdrojem pro heterotrofy
-světelné prostředí – proměnlivé: kvalita (spektr. složení), intezinta a doba trvání osvětlení závisí na sezónnosti, poloze místa, nadmořské výšce, topografii, kvalitě ovzduší, architektuře porostu… (kouř a smog snižuje intenzitu x čím výš tím větší intenzita)
-chlorofyl – absorbuje v oblasti fialovo-modré a oranžovo.-červené x nejmíň v žlutozelené! -světlo prošlé skrze listy – horší kvality
-jehličnany – jehlice více světla odrážejí než propouštějí(proto v jejich zástinu více světla v modré a červené části spektra
rozdělení dle účinků
-1/ionizující (KV až UV) – efekty destrukčně modifikační mutace( radiomutační šlechtění, rakovinotvorné účinky, sterilizace infekčního prostředí – užití
-2/neionizující – teplené účinky, energetické, biosyntetické, informační ((fototropismy… řídí orientaci rostlin ke světlu (+,-), fotoperiodické reakce…ovlivněny trváním bílé části dne, fototaxe…)
-katalické účinky – regulace aktivity enzymů
reakce živočichů
-tepelný účinek – při nižších dávkách sálavého tepla – u člověka. infračerv. tepelný erytém – na rozdíl od UV-erytému do hodiny mizí a nezanechá pigmentaci
-fotochemický účinek – tvorba vitaminu D
-informační vlivy-zákl. prostorová a časová orientace dle Slunce
-bioritmy – vliv na psychiku člověka
20 Voda jako podmínka a zdroj, vlastnosti vody
-vlastnosti a rozložení vody – vliv na klima a biotu
-nejvíce vody je v oceánech a atmosféře – většina ve formě páry
-množství vody, které může být ve vzduchu se mění s teplotou – závislost ( proto se vyjadřuje jako RH (relativní vlhkost)…je procento vody (páry) skutečně přítomné relativně z celkové vodozádržné kapacitě vzduchu
-jakmile RH dosáhne 100% - vod. pára se začne kondenzovat – teplota při které je tohoto stavu dosaženo – rosný bod
-jak klesá T vzduchu (roste nasycení) – klesá i množství páry, které je vzduch schopen udržet v plynném stavu(kondenzace(malé kapky tvoří oblaka a mlhu;velké kapky – srážky; zmrznou-li( sníh
-zpět do atmosfér se dostává transpirací a evaporací vlhkých povrchů. Evapotranspirací se vrací až 70% a 30% výparem z oceánů
-vysoká T současně s vysokou RH(snížení efektivity termoregulace výparem
-všechny biochemické a fyziologické procesy probíhají ve vodních roztocích
-všechny organismy (vyjma sladkovodních) mají tendenci vodu ztrácet (výpar, vylučování) – musí ji stále doplňovat (trávicím traktem, kořeny,…)
-ztratí-li protoplast určité kritické množství vody – hyne nebo stav anabiózy
-voda – hlavním limitujícím faktorem v zemědělství
-zeměděl. systémy- závislé na přírod. srážkách – nutná adaptace na nepravidelnosti. Pokud srážky méně než 500mm ročně(aridní farmaření ( pečlivý management vody. Při srážkách pod 250mm ročně(kočovné pastevectví
-zemeděl. systémy založené na záplavách
-pro rostliny je půda hlavním zdrojem a zásobníkem vody!!
voda protéká půd. póry ve směru gravitace – dokud nenarazí na nepropustné vrstvy( hladina podzemní vody stoupá nebo odtéká
-vysátím vody z půdy vzniká kolem kořenů – zóna vyčerpání zdroje (voda proudí ve směru gradientu do této zóny, kořeny aktivně rostou za vodou)
22 Potravní zdroje heterotrofů, evoluce hostitelské specificity
Heterotrofie – způsob výživy organismů (člověk, nezelené rostliny, mikroorganismy). Energie se získává oxidací organických látek. (opak je autotrofie)
Heterotrofové z organických látek berou uhlík, který je pro ně potřebný. Rozkladem organických látek získávají potřebnou energii pro důležité biologické pochody. Vývojově jsou primitivnější, jsou závislý na jiných organismech, kteří jsou schopni organické látky syntetizovat.
Z rostlin mezi heterotrofy patří nezelené rostliny, ale i klíční rostlinky zelených rostlin ( Berou zásobní látky ze semene, než-li začnou fotosyntetizovat), ale i orgány zelených rostlin, které nemají chloroplasty (květ, kořeny, plody,…)
Heterotrofy dělíme na…
Saprofyty- Organické látky berou z odumřelých organizmů. V přírodě mají veliký význam ( rozklad rostlin i živočichů). Mění organické zbytky na jednoduché organické látky. Konečné produkty jedněch saprofytů, jsou zdrojem jiných saprofytů.
Parazity – Berou živiny jinému organismu. Často do něho vylučují různé zplodiny. Například TOXINY. Používají hastorie (kokotice). Někteří paraziti mají více mezihostitelů (rez, dříšťál)
Poloparazity – semenné rostliny s chlorofylem. Organické látky si vytvářejí sami fotosyntézou, a minerální látky berou hostiteli (jmelí, světlík,…)
Hostitel se může mnoha způsoby bránit. Pro rostliny je nejlepší, když mají silný epiderm, silnou pokožku. Některá pletiva vyšších rostlin používají tzv. FOTONCIDY – látky, které ničí bakterie a houby.
26 Liebigův zákon minima a Shelfordův zákon tolerance
Zákon minima – J. Liebig si v roce 1840 všiml, že růst rostliny je závislý na množství živiny, která je jí dostupná v nejmenším množství. Funkce, růst nebo vývoj organismu jsou omezeny tím faktorem, který je na stanovišti v minimu, tj. působí v souboru všech faktorů nejmenší intenzitou. Samozřejmě „ nejmenší množství“ se nemyslí úplně absolutní nejmenší množství, ale nejmenší relativně k aktuálním fyziologickým potřebám organismů. Př. potřebuje-li organismus nezbytně nejméně x hmotnostních jednotek iontu A a y jednotek iontu B, pak je-li v prostředí dosažitelné množství iontu A menší než x a dosažitelné množství iontu B větší než y, pak iont A bude limitující.
Liebigův zákon minima položil základy ekologie tolerance. Rozšířením se stal : Shelfordův zákon tolerance : kdy, existence organismu je určena rozsahem jeho tolerance, což je na jedné straně minimální, na druhé straně maximální hodnotou nějakého faktoru. Zákon umožňuje nejen omezení daná nízkou hladinou daného faktoru v prostředí ale i omezení vyplývající z příliš vysoké hodnoty daného faktoru, kterou organismus ještě dokáže snést ( tolerovat ).
Velikost všech aktivit organismu např. příjmu potravy, mortalitě v populaci, rychlosti fotosyntézy apod. můžeme vyjádřit funkcí, jejímž grafem je zvonovitá křivka závislosti hodnot daného faktoru. Na této křivce můžeme rozlišit spodní a horní prahové hodnoty a hodnoty maximální. U působení podmínek rozlišujeme nejen šíři tolerance jednotlivých organismů a polohu optima, ale i další parametry. Př. absolutní velikost odchylek : smrtelné- skokově omezí výskyt druhů, i když se vyskytnou jen občas, suboptimální podmínky vyskytující se příliš často, mohou druhy omezit př. omezením reprodukce, růstu apod.
29 . Populace : vymezení, vlastnosti
Populace nejsou většinou ostře ohraničené, dá se říci že hranice se nedají přesně definovat. Mezi lokálními populacemi (Dále jen LP) migrovat. Lokální populace jsou v prostoru rozmístěny nerovnoměrně.Jak rychle vzniknou, mohou i tak rychle zaniknout. (mrchožraví brouci – zdechlinu objeví náhodně a nějaký čas zde tvoří lokální populaci.)
Soubor propojených lokálních populací označujeme jako METAPOPULACI. Může být velice složitá. Výrazně ji ovlivňuje prostorová struktura a způsob migrace. Metapopulace ( Dále jen M) může přežívat pouze tehdy, pokud jsou jednotlivé LP dostatečně velké, popřípadě blízko u sebe. Jestliže se sníží početnost celé M. některé menší LP mohu zcela zaniknout. Tím ovšem stoupne průměrná vzdálenost mezi jednotlivými LP, tím se sníží možnost migrace mezi nimi. Pak se může velikost celé M. snižovat až k vyhynutí, případně přežívání v určitých zvlášť příznivých útočištích.
Tato představa rozdělení druhů, aniž by se museli stát rozdíly v šířce niky…
Jádrové druhy – početné, s mnoha LP
Satelitní druhy – přežívají v lokálních refugiích (útočištích) – jejich početnost je velmi nízká.
Jednotlivé LP mohou mít vzájemně nezávislou dynamiku, většinou je však jejich kolísání do jisté míry synchronizované. A to tím více, čím jsou u sebe blíže. Někdy tato synchronizace platí i dlouhé vzdálenosti. (Populace mšic kolísá synchronně, i když jsou 800km vzdálené!!). Za tuto synchronizaci mohu být zodpovědné některé faktory, třeba klima, nebo migrace ( Jedinci emigrují z místa přemnožení a tím zvyšují početnost okolních populací, třeba tzv. vlna hrabošů.
Stabilita početnosti jednotlivých populací může být totiž zajištěna výhradně migrací mezi nimi. Místa z nichž jedinci emigrují, kde převažuje natalita se nazývají místa ZDROJOVÁ, zatímco místa, kde převažuje mortalita se nazývají místa PROPADOVÁ – početnost jedinců je udržována neustálou migrací z míst zdrojových. Mnoho LP existuje jen díky imigracím, pokud imigrace upadá, zaniká tato populace.
Z toho všeho plyne…
LP nejsou uzavřené celky – jsou značně závislé na okolních populacích ( na jejich blízkosti, početnosti,…
Přítomnost druhu v určité lokalitě nemusí svědčit o přítomnosti vhodného prostředí, ale může být dána imigrací z blízkých lokalit. A naopak!!! Nepřítomnost druhů v lokalitě nemusí znamenat nevhodné prostředí, ale může být způsobena náhodným vymřením!!!!
30 Populace : hustota, natalita, mortalita
Populace = DEMOS
Je to soubor jedinců různých druhů (v určitém čase a na určitém místě). Je to soubor všech jedinců – dospělci, larvy, kukly, vajíčka,… Soubor všech populací příslušného druhu zaujímá oblast rozšíření druhu – AREÁL
Denzita (hustota)…
Počet jedinců na jednotku plochy (Počet střevlíků na 1 m2 povrchu půdy), počet jedinců na jednotku objemu (Množství zooplanktonu na 1 litr vody).
Natalita (množivost)…
Počet nových jedinců za jednotku času. V mnoha případech nás tento jev moc nezajímá (z pohledu zemědělců (). Semena nakupujeme, některé odrůdy nejsou ani sami reprodukce schopné. Natalita…
Maximální – v ideálních podmínkách
Ekologická – Realizovaná
Mortalita (úmrtnost)…
Tu si určujeme v agroekosystémech většinou sami (sklizeň, porážka, probírka,…)
Mortalita…
-Minimální – jedinci hynou pouze stářím
-Ralizovaná – odráží vliv prostředí (nemoci, predátoři,..)
S mortalitou a natalitou souvisí růst populace – viz jiná otázka. Kolísání populace v průběhu jednoho roku – OSCILACE ( jaro, hustota populace nízká, narůstá do podzimu, klesání přes zimu). Kolísání populace v průběhu několika let – FLUKTULACE
Rychlost růstu jakékoliv populace je dána přírůstkem počtu jejich členů za časovou jednotku. Při počátečním růstu populace o N členech je růst exponenciální, pak narazí na nosnou hustotu prostředí. V přírodních ekosystémech je běžné, že populace se asi nepřiblíží kapacitě prostředí, protože komplex zpětných vazeb zajišťuje populace proti kolapsu.
V agroekosystémech jsou běžné mnohem méně efektivní regulační mechanismy na hustotě nezávislé.
pesticidový postřik – likviduje citlivé organismy bez ohledu na jejich počet
orba – likviduje plevele bez ohledu na jejich počet
31 . Disperze : Ekologický význam, fáze kolonizace prostředí
Disperze – Rozptýlení jedinců jedné populace na ploše, nebo v prostoru.
Žádné prostředí není zcela homogenní, je tvořeno mozaikou míst ( příznivých i nepříznivých). Často jsou ostrůvky příznivého prostředí od sebe natolik vzdálené, obydlují je organismy, které se tam zrovna náhodou vyskytnou (oceánské ostrovy, oázy,…).
Rovnovážná teorie ostrovní biografie

předpoklad je náhodné osidlování ostrovů a náhodné vymírání druhů na těchto ostrovech. Čím je na ostrově více druhů, tím menší je šance, že na něm další druhy přibudou, protože celkové množství druhů, které je v okolí je omezené. Tím je větší šance, že některý druh vymizí.
Při určitém počtu druhů na ostrově se intenzita vymírání vyrovná s intenzitou kolonizace. Pokud se počet druhů zvýší nad tento rovnovážný stav, sníží se pravděpodobnost nové kolonizace a zvýší se pravděpodobnost vymírání druhů. Dostane se pak opět do rovnovážného stavu. Když je druhů málo, nastává opačný proces.
Rovnovážný počet druhů na ostrově bude tedy zajištěn pouze rovnováhou mezi náhodnou kolonizací a vymezením. Tato rovnováha bude dynamická – Počet druhů bude zhruba stejný, ale druhové složení se bude měnit.
Rovnovážný počet (dále RP) je ovlivněn velikostí ostrova, vzdáleností od pevniny. Menší ostrovy hostí menší populace.
Čím bude ostrov větší a zároveň blíže bude k pevnině, bude druhově početnější
Z toho všeho neplyne, že kolonizace a vymírání na ostrovech je skutečně náhodné! I na základě pouhé náhody lze vysvětlit základní rysy ostrovů.
Ostrovní efekty v reálném prostředí
Rozdílná schopnost migrace způsobuje – vztah mezi počtem druhů na ostrově a intenzitou kolonizace není lineární. Rychle se objevují druhy, které se snadno množí, které se snadno šíří. Některé druhy se usadí na pořád, jiné druhy jen přechodně.
Přežití druhu závisí na prostředí. To vytvářejí ostatní druhy (predátor nemůže být bez kořisti, kráva bez trávy,…)
I ostrovy podléhají disturbancím – sopka. Někdy se vše vrátí do normálu, někdy je všemu konec. Izolace plochy – dochází ke speciaci
Dochází k evolučním změnám ( u živočichů) . 1.) Změny velikostí (velcí se zmenšují, malí se zvětšují), 2.) Zvýšení populačních početností, 3.) Rozšíření spektra ekologické niky
Vysvětlení – adaptace druhů na lokální podmínky ( u živočichů), u rostlin – vytváření stromových forem u bylin – probíhá konkurence, kdo je větší vyhrává. Nejmarkantnější je to u hvězdnicovitých.
Organismy ztrácejí možnost dalšího šíření ( Je to pro ně nebezpečné – všude je jen moře). Tak tam žijí ptáci a hmyz, kteří nemohou létat, rostliny mají velké a těžké plody. To je ale pro ně zase výhodné – mají více zásobních látek.
Na větším ostrově žije větší počet druhů, mohou zde žít větší populace, které jsou méně ohroženy vymíráním.
Ekologická invaze
Invaze- kolonizace společenstev nově příchozími druhy
Průběh invaze…
Do prostředí se dostane několik nepůvodních druhů. Jsou velice náchylní na vliv prostředí na predátory. Většinou nenajdou vhodné podmínky a zanikají. Ale ne však všichni jedinci a vždycky. Úspěšné druhy během invaze procházejí různě dlouhým obdobím stagnace – čekají na pravý okamžik svého uchycení
Aby mohl být organismus invazní musí mít, nebo být…
Tendence ke R, nebo C-S stratégům
Vysoká plodnost a rychlost množení
Časná reprodukční zralost
Krátký a jednoduchý životní cyklus
Úspěšnost invaze ovlivňuje charakter ovlivňovaného prostředí!
početnost disturbancí
nepřítomnost predátora
Mnohé invazní druhy mění vlastnosti prostředí a ovlivňují společenstva domácích druhů. Řada vymírání druhů je spjata s příchodem nových druhů.
33 Epidemiologie chorob rostlin : definice, typy rezistence, metody modelování, choroby šířené živočišnými vektory
U stabilizované populace dochází často k velkému kolísání populační hustoty okolo hodnoty populační dynamiky.
Epidemie – hromadný výskyt choroby v rámci populace jednoho druhu na určitém místě a v určité době. V agroekosystémech je výskyt pravděpodobnější. Vznik a šíření závisí na náchylnosti hostitelů – na schopnostech virů (šíření, odolnost,…)
Modelování časoprostorové dynamiky chorob v ekosystémech
Choroba se navenek projeví lézemi (odumřelá p