Ekologie: Společenstvo, příklad fungování

S pojmem "ekologie" se dnes setkáváme na každém kroku, v nejrůznějších oblastech lidské činnosti. Stal se poněkud módním slovem, bohužel značně zprofanovaným. Málokdo z těch, kdo toto slovo v běžném životě používají, zná jeho skutečný význam. V pravém slova smyslu slova je EKOLOGIE EXAKTNÍ VĚDNÍ DISCIPLÍNOU, STUDUJÍCÍ VZTAHY ŽIVÝCH ORGANISMŮ A JEJICH PROSTŘEDÍ, VČETNĚ VZTAHU ŽIVÝCH ORGANISMŮ NAVZÁJEM.

Je součástí komplexu biologických věd, využívá však i poznatky dalších vědních disciplín: matematiky, fyziky, chemie, geologie atd. Je vědou do jisté míry syntetizující, v určité oblasti (v případě ekologie člověka) schopná aplikovat do přírodních věd i poznatky humanitních oborů. Ekologie není věda vzniklá v posledních letech, definoval ji (jinak dost kontroverzní) badatel ERNST HAECKEL (1834-1919) již v roce 1866 (v díle Generelle Morphologie der Organismen). Její název je odvozen z řeckého oikos = dům, obydlí.

Základní pojmy

Objekty studia vědní disciplíny ekologie mohou být na různé biologické úrovni: buňky, tkáně, orgány, živý organismus, populace (tj. jako soubor jedinců téhož druhu na určitém území), společenstva (z většího či menšího počtu populací), ekosystémy, biomy a biosféry. Těžiště zájmu představují poslední čtyři úrovně, a z nich zvláště ekosystémy.

Ekologii lze dělit podle toho, která složka je středem zájmu studia: používá se proto názvu ekologie krajiny při studiu ekosystému z hlediska krajinářského, ekologie člověka při studiu vzájemných vztahů člověka a jeho prostředí. V případě, že cílem studia je produkční analýza jednotlivých trofických úrovní a sledování koloběhu hmoty a toku energie v ekosystému, jde o produkční ekologii, zvláště blízkou zemědělským oborům.

Obecné zákonitosti a výsledky systémové analýzy ekosystému, popř. jejich vyjádření v matematických modelech, jsou náplní systémové ekologie. Všechny dílčí ekologické vědy, ale zejména posledně jmenovaná, hojně využívají matematiky a matematického modelování.

Čtěte také: Životní prostředí Petrohradu

Vzájemnými vztahy rostlin a prostředí a rostlinných populací mezi sebou se zabývá ekologie rostlin, podobně vztahy živočichů a jejich prostředí a vztahy mezi živočichy studuje ekologie živočichů. Analogicky lze definovat ekologii mikroorganismů. Podrobněji se např. ekologie živočichů (podobně i ekologie rostlin a ekologie mikroorganismů) dále dělí podle bližšího určení okruhu zájmu na ekologie nižších taxonomických skupin různé úrovně (např. ekologie savců, ptáků, ryb, hmyzu, mechorostů, vstavačovitých rostlin, ...). Ekologické studium na úrovni jednoho druhu je autekologie. Tak lze hovořit např. o autekologické studii kapra obecného, tetřívka obecného, včely medonosné, smrku obecného, apod.

Studiem populací se zabývá populační ekologie (demekologie), ve vztahu k lidské populaci demografie. Vědní disciplína, studující celá společenstva, jejich složení, vývoj, vzájemné vztahy mezi jednotlivými populacemi tvořícími společenstva atd. se označuje jako synekologie. S rozvojem přírodních věd dochází nejen k úzké specializaci, ale také k propojování různých vědních disciplín, často vzájemně zdánlivě nesouvisejících.

Poznatky z oblasti ekologie se promítají i do vzájemně vzdálených oblastí biologických disciplín, setkáváme se tedy s různými mezioborovými vědními disciplínami. Za mnohé příklady uveďme např. ekologickou fyziologii (ekofyziologii rostlin, živočichů, člověka...), která se zabývá studiem změn a adaptací fyziologických funkcí v závislostech na změnách prostředí a sleduje jejich mechanismy. Poznatky této vědy jsou přímo aplikovány např. v zemědělství, v lékařských oborech, týkajících se člověka v extrémních podmínkách: sportovním lékařství, podobně v medicíně týkající se problematiky letců, kosmonautů, potápěčů, horolezců atd.

Další mezioborovou vědou je např. ekoimunologie, která sleduje vlivy prostředí na činnost a změny imunitního systému organismu - tyto souvislosti jsou stále významnější vzhledem k stále vyšší frekvenci patologických stavů imunitního systému, kladených do přímé souvislosti se změnami řady faktorů prostředí.

Aplikovaná ekologie

Praktickou aplikací ekologických poznatků se zabývají různé směry aplikované ekologie. Zde je možno rozlišit dva základní směry:

Čtěte také: Ekologické aspekty vody v podniku

• Oblasti, kdy je ve středu pozornosti organismus, zejména člověk, a vlivy prostředí na něj působící. Do této kategorie patří hygienické a příbuzné obory, ale také sociální ekologie. Hygiena zkoumá vliv prostředí - fyzikální a chemické vlastnosti ovzduší, vody pitné i např. užitkové (třeba koupaliště) na člověka, výskyt patogenních mikroorganismů jako biotického faktoru prostředí člověka včetně monitorování případných epidemií. Kromě člověka může být objektem aplikovaně ekologického studia tohoto zaměření kterýkoliv pro nás významný druh nebo společenstvo.
• Disciplíny, kde je v centru pozornosti prostředí (člověka, popř. dalších organismů) jako takové. Do této skupiny aplikovaných ekologických věd lze zařadit krajinnou ekologii, do jisté míry i urbanistiku, a vlastní nauku o ochraně životního prostředí (environmentalistiku). Zde se teprve dostáváme k tomu, co většina laické veřejnosti označuje za ekologii.

Aplikované poznatky ze základních ekologických disciplín jsou používány i v různých dalších oborech lidské činnosti: zemědělství, krajinném plánování, architektuře, těžbě surovin atd.

Vztahy mezi organismy

Vzájemné vztahy rostlin a prostředí a rostlinných populací mezi sebou se zabývá ekologie rostlin, podobně vztahy živočichů a jejich prostředí a vztahy mezi živočichy studuje ekologie živočichů. Organismy jsou ovlivněny biotickými a abiotickými podmínkami prostředí.

Vztahy mezi organismy mohou být kladné, záporné nebo neutrální. Rozlišujeme vnitrodruhové a mezidruhové vztahy. Mezi významné mezidruhové vztahy patří mutualismus, parazitismus a kompetice.

Mutualismus

Mutualismus je vzájemně prospěšný vztah. Příkladem mutualismu je mykorhiza mezi houbami a kořeny rostlin. Mutualismu se velmi podrobně a zajímavě věnují pánové Čepička I., Kolář F., Synek P. v přípravném textu biologické olympiády kategorie A a B (Mutualismus 2007).

• Tento typ „dusíkaté“ symbiózy je zdaleka nejznámější a také člověkem nejvíce vyu­žívaný.
• Mykorhizou rozumíme symbiotický, oboustranně prospěšný vztah mezi půdními houbami a kořeny rostlin. Význam tohoto vztahu býval dlouho podceňován, dnes však již není pochyb o jeho ohromné důležitosti pro život většiny rostlin a jejich fun­gování v ekosystému. Již samotné zastoupení mykorhizních rostlin je impozantní - střízlivější odhady hovoří o 70%, odvážlivci uvádějí dokonce 90% druhů rostlin. Z tohoto pohledu pak mykorhiza není něčím zvláštním nebo výjimečným. Ať se procházíme lesem nebo loukou, šlapeme po půdě protkané hustou spletí kořenů a vláken (hyf) symbiotických hub. Většina hub, se kterými se na podzim běžně setkáváte v lese a případně si na nich potom doma pochutnáváte, jsou plodnice mykorhizních hub. Existuje ale i celá řada hub saprotrofních, tedy žijících z rozkladu odumřelé organické hmoty (např. kropidlák na starém bochníku chleba) nebo parazitických (např. některé choroše na kmenech živých stromů).
• Lišejníky jsou známým příkladem symbiotického soužití houby s drobným fotosyntetizujícím organismem (řasou nebo sinicí). Spíše než za jednolitý organismus bychom měli lišejník považovat za sdružení dvou živých částí - houbové (tzv. mykobiont) a řasové či sinicové (tzv. fotobiont).

Býložravci a trávení celulózy

Býložravci musí řešit zásadní problém: jak mají rostlinnou hmotu, která je z velké části tvořena celulózou, strávit? Se štěpením celulózy si dokázalo poradit jen několik skupin organismů. Například u krávy představuje bachor kolem 80 % z celkového objemu předžaludků, tj. objem 100 až 200 litrů. V obsahu bachoru nalézáme pouze anaerobní mikroorganismy, které v zásadě patří mezi baktérie, nálevníky a houby. I zdejší prvoci tvoří složité společenstvo. Většinou se jedná o nálevníky - bachořce.

Čtěte také: Nerezová ocel a životní prostředí

Opylování

Opylování je ve většině případů vztahem opravdu mutualistickým. Opylovač zajistí rostlině možnost pohlavního rozmnožování a je odměněn potravou (pyl, nektar). Rostlina potřebuje zajistit přenos pylu - pokud možno co nejpřesnější (tj. na jedince stejného druhu) a nejméně ztrátový. Opylovač ale navštěvuje květy kvůli potravě, ne proto, aby je opylil. Rostliny proto musely vyvinout mnoho rozličných „donucovacích mechanismů“ zajišťujících hladký průběh opylení a opylovači na ně různě zareagovali.

• Anemogamie (větrosnubnost): přenos pylu je zajišťován větrem.
• Hydrogamie: opylení vodou, poměrně vzácný způsob, typický pro vodní rostliny.
• Zoogamie: přenos pylu zprostředkovávají živočichové.
• Entomogamie (hmyzosnubnost): nejběžnější způsob opylení vůbec.
• Ornitogamie: po hmyzu nejrozšířenějšími opylovači jsou ptáci (asi 1500 druhů).
• Chiropterogamie: přibližně 30 rodů netopýrů (a s nimi i pár kaloňů) opyluje celou řádku rostlin zejména v tropickém pásu.
• Malakogamie: vzácný případ opylování měkkýši.

Ekosystémy

Ucelené součásti přírody se označují jako ekosystémy. Ekosystémy lze rozdělovat např. na suchozemské (les, louka) a vodní (rybník, jezero). Přirozené ekosystémy vznikají (víceméně) bez zásahu člověka (např. tropický deštný les, korálové útesy, přirozený lesní porost). Naopak umělé ekosystémy musí člověk udržovat a dodávat do nich energii (např. hnojení, orba a osévání pole, sečení či spásání louky).

Pro ekosystémy je důležitá i přítomnost „mrtvé“ organické hmoty. Organismy jsou přizpůsobené na určité podmínky (adaptace) a snášejí jen jejich určité rozpětí (ekologická valence). Organismy snášející jen úzký rozsah podmínek se považují za bioindikátory.

Ekosystém je funkční jednotka zahrnující společenstvo a jeho abiotické prostředí. V ekosystému probíhá tok energie a koloběh látek. Potravní vztahy tvoří potravní řetězce a sítě, které se skládají z trofických úrovní (producenti, konzumenti a destruenti).

Koloběh látek v ekosystému

Určité látky důležité pro život podléhají složitým koloběhům (cyklům). Jde např. o vodu, uhlík, dusík, síru a fosfor.

Chemický prvek uhlík (\mathrm{C}) je zásadní pro život na Zemi. Uhlík se také nachází v zemské kůře, např. jako minerál grafit nebo jako součást uhličitanu vápenatého (\mathrm{CaCO_3}, např. ve vápenci). Uhlík se v rámci organických látek nachází v zemním plynu, uhlí či ropě (z té se vyrábí např. benzín či nafta). Oxid uhličitý je skleníkový plyn. Zvětšování jeho množství v atmosféře vlivem lidské činnosti způsobuje klimatickou změnu.

Fotosyntézu provádějí zejména řasy/rostliny. Využívá (spotřebovává) se při ní oxid uhličitý a voda. Za účasti světla vznikají organické látky bohaté na energii a kyslík. Fotosyntéza tedy vede k odstraňování uhlíku z atmosféry a jeho ukládání do organické hmoty.

Drtivá většina živých organismů (včetně těch fotosyntetizujících) používá k získávání energie buněčné dýchání (přesněji aerobní respiraci). Pomocí fotosyntézy vytvoří organické látky bohaté na energii. Rozkladači získávají energii zpracováním látek z odumřelých organismů. Pokud látky ve výsledku zpracují pomocí kvašení či buněčného dýchání, uvolňuje se oxid uhličitý.

Člověk ke své činnosti potřebuje energii. Tu mnohdy získává spalováním biomasy nebo fosilních paliv (např. v průmyslu, dopravě, energetice). Na emisích oxidu uhličitého se dále podílí změny využití půdy a odlesňování (ekosystémy ztrácejí schopnost vázat uhlík, uvolňuje se uhlík nashromážděný v biomase). Odlesňování se týká např. tropických deštných lesů. Oxid uhličitý vzniká i při zpracování některých surovin, např. v cementárnách.

Síra (\mathrm{S}) se uvolňuje z hornin či je spojena se sopečnou činností. V živých organismech je součástí některých aminokyselin. Je obsažena i ve fosilních palivech.

Fosfor (\mathrm{P}) je zásadní mj. pro rostliny. V malé koncentraci je v mořské vodě, získává se zejména z hornin.

Ekosystémové služby

Ekosystémy lidem přinášejí určité výhody, neboli poskytují ekosystémové služby. Ekosystémové služby jsou úzce spjaté s rozmanitostí života v ekosystémech (biodiverzitou). Lidstvo je na těchto službách prakticky zcela závislé. Ekosystémové služby jsou přímo ovlivňovány biologickými, fyzikálními či chemickými procesy.

Ekosystémové služby lze rozdělit do několika základních kategorií.

• V rámci poskytovacích služeb člověk z přírody přímo získává určité zdroje. Jedná se třeba o pitnou vodu, jídlo či paliva/prostředky k získání energie. Příroda je též zdrojem nejrůznějších dalších surovin: minerálů a hornin, dřeva/biomasy, konkrétních biochemických látek (ty lze používat např. v medicíně). Do poskytovacích služeb se počítají i genetické zdroje (např. geny pro odolnost vůči suchu).
• Ekosystémy se do jisté míry dokážou samy regulovat. V rámci regulačních služeb je tedy výhodou, že v přírodě dochází k „vyrovnávání“ negativních procesů. V rámci regulačních služeb dochází např. k určité regulaci klimatu díky zpětným vazbám. K čištění vody dochází v rámci jejího koloběhu. Organismy (např. kořeny rostlin či vlákna hub) mohou chránit půdu před erozí. Díky fyzikálním/chemickým dějům či působení organismů dochází k čištění ovzduší. Organismy, které ve větší míře vstřebávají z prostředí škodlivé látky, lze využívat k tzv. bioremediaci. Konkrétní ochranu před znečištěním či hlukem mohou poskytovat např. lesy.
• Jde o nemateriální výhody. Příroda člověku poskytuje třeba možnost rekreace, vzdělávání, ...

tags: #ekologie #společenstvo #příklad #fungování

Oblíbené příspěvky:

• Nejvtipnější fotografie přírody
• Ekologické praní s TAED
• Bezpečná likvidace CTD
• Ekologické bydlení a finance
• Vysychání Slovenska: Příčiny a dopady