GIS a ekologie živočichů

Kurz je zaměřen na studium vlivu faktorů zimního prostředí na živé organismy. Přednášky se týkají glaciální a periglaciální geomorfologie vysokých hor a Arktidy, vlastností sněhu a sněhové pokrývky, nivální biologie, ekologie a ekofyziologie rostlin alpínských a arktických oblastí, adaptacemi bezobratlých živočichů a obratlovců, zimní ekologie vodního prostředí, kryofilních organismů a ekologie člověka ve vztahu k nízkým teplotám.

Terénní část kurzu je zaměřena na studium vlastností a prostorové distribuce sněhové pokrývky vzhledem k rozšíření typů vegetace, měření zimního mikroklimatu, studium ekofyziologických adaptací rostlin na nízké teploty, měření ekologických parametrů stojatých a tekoucích vod a studium jejich biot v zimě a studium kryofilních organismů (sněžných řas).

Zimní ekologie: Přednášky a témata

Přednášky se věnují široké škále témat:

1. Úvodní přednáška: Vymezení tématu zimní ekologie, definice hlavních abiotických a biotických faktorů zimního prostředí, základní strategie živých organismů k přežívání zimy, historie kurzu zimní ekologie.
2. Glaciální a periglaciální prostředí: Zaledněné oblasti světa, glaciální a periglaciální geomorfologie hor a tundry, permafrost a formy zemního ledu, periglaciální procesy a formy.
3. Sníh a jeho vlastnosti: Vlastnosti sněhu a diageneze sněhové pokrývky, specificita prostředí pod a nad sněhovou pokrývkou, zimní mikroklimatologie.
4. Vegetace a sněhová pokrývka: Význam sněhové pokrývky pro přežívání a rozšíření rostlin, typy vegetace ve vztahu ke sněhové pokrývce, anemo-orografický systém hor, alpínská hranice lesa.
5. Ekologie kryofilních organismů: Životní strategie a ekologie kryofilních organismů, populační cykly sněžných řas.
6. Sníh jako mikrobiální habitat: Přednáška komplementární ktématu ekologii kryofilních organismů, zaměřená na abiotické podmínky prostředí.
7. Zimní ekologie a ekofyziologie savců: Vztah savců k zimnímu prostředí, adaptace a mechanismy k přežívání nízkých teplot, behaviorální ekologie.
8. Zimní ekologie a ekofyziologie rostlin: Vliv nízkých teplot na rostliny, adaptace a mechanismy k přežívání, evoluční trendy mrazové odolnosti rostlin.
9. Zimní ekologie a ekofyziologie bezobratlých: Kategorie bezobratlých živočichů podle vztahu k zimnímu prostředí, vliv nízkých teplot na růst a vývoj, adaptace a mechanismy přežívání nízkých teplot.
10. Zimní ekologie a ekofyziologie ektotermních obratlovců: Vliv nízkých teplot a adaptace a mechanismy přežívání obojživejníků, plazů a ryb.
11. Zimní ekologie člověka: Vztah člověka k zimnímu prostředí, reakce lidského organismu na podchlazení a nízké teploty.
12. Zimní hydrobiologie: Dynamika vodního prostředí v zimě, stojaté a tekuté vodní tělesa, adaptace vodních organismů.

Praktické úlohy v terénu

V rámci terénní části kurzu se studenti věnují řešení konkrétních úloh:

1. Zimní ekofyziologie rostlin: Ekofyziologická úloha zaměřená na studium tolerance cévnatých rostlin k mrazu a vysoušení.
2. Distribuce sněhové pokrývky: Úloha zaměřená na studium prostorového rozložení sněhové pokrývky v závislosti na reliéfu terénu. Výsledky jsou zpracovány pomocí nástrojů GIS.
3. Zimní mikroklimatologie a vlastnosti sněhové pokrývky: Úloha zaměřená na měření specifických podmínek zimního mikroklimatu a vlastností sněhové pokrývky.
4. Etologie a ekologie savců v zimě: Cílem úlohy je vyhodnotit kvantitu, druhové složení a chování savců využívajících potravních zdrojů v různých typech zimní krajiny (jehličnatý les, smíšený les, otevřená krajina).
5. Zimní ekologie stojatých a tekoucích vod a složení společenstev vodních organismů pod ledem: Úloha zaměřená na studium abiotických parametrů vodního prostředí a společenstev vodních organismů a jejich vývojových stadií v zimním období.
6. Ekologie kryofilních organismů (sněžných řas): Úloha zaměřená na studium ekologie vybrané skupiny kryofilních organismů.
7. Sníh jako mikrobiální habitat.

Využití GIS

S využitím GIS je možné korelovat získané údaje s prostorovým rozmístěním společenstev rostlin (návaznost na letní fytocenologický kurz). Výsledky měření prostorového rozložení sněhové pokrývky v závislosti na reliéfu terénu jsou zpracovány pomocí nástrojů GIS.

Čtěte také: Zkouška z ekologie živočichů: přehled témat

Bioindikace vlhkosti půdy

Vlhkost půdy podmiňuje ekologické procesy, ale její kontinuální měření je obtížné. Proto se vlhkost půdy často bioindikuje pomocí průměrných Ellenbergových indikačních hodnot rostlin. Rostliny však reagují jak na zásobení půdy vodou, tak na vysušující sílu atmosféry. Ellenbergovy hodnoty vlhkosti tedy mohou odrážet i vysušující sílu atmosféry vyjádřenou jako sytostní doplňek.

Ellenbergovy hodnoty odrážely atmosférický sytostní doplňek spíše než obsah vody v půdě, a to konzistentně v různých prostorových měřítkách, bez ohledu na velikost vegetační plochy, hloubku i metodu měření půdní vlhkosti. Pomocí podrobných mikroklimatických měření jsme tak zjistili, že indikační hodnoty lesních rostlin odrážejí spíše atmosférický sytostní doplňek než obsah vody v půdě.

Vliv vlhkosti půdy na teplotu v lese

Zkoumali jsme, jak variabilita vlhkosti půdy ovlivňuje denní rozdíly teplot mezi vnějším prostředím a vnitřkem lesa. Denní maximální teploty v podrostu lesa byly v průměru o 2 °C nižší než teploty naměřené mimo les. Tlumení maximálních teplot v podrostu bylo účinnější při vyšší vlhkosti půdy a rozdíly byly citlivější na vlhkost půdy na stanovištích se suššími půdami a na osluněných svazích s jižní orientací.

Archeofyty a osídlení krajiny

Významnou část české flóry tvoří tzv. archeofyty - rostliny, které se rozšířily s přispěním člověka v době před rokem 1492 (objevení Ameriky). I přes značný vliv současného využití krajiny je vyšší zastoupení archeofytů v oblastech s vyšší intenzitou pravěkého osídlení stále patrné. Navzdory tomu je velikost současného areálu jednotlivých druhů řízena zejména jejich ekologickými nároky a nikoliv dobou od zavlečení.

myClim: Knihovna pro zpracování mikroklimatických dat

S rostoucí dostupností zařízení pro automatický záznam mikroklimatu došlo k masivnímu rozšíření jejich využívání. myClim knihovna umožňuje načítání, zpracování, kalibraci, vizualizaci a vyhodnocování mikroklimatických dat v prostředí populárního skriptovacího jazyka R. Kromě významného zjednodušení práce s velkým objemem mikroklimatických dat nabízí myClim standardizované výpočty ekologicky relevantních proměnných, jejich agregaci a export.

Čtěte také: Literatura k Ekologii Živočichů

DaLiBor: Databáze lišejníků a mechorostů

Většina údajů o výskytu mechorostů a lišejníků z ČR doposud nebyla převedena do jednotného formátu ani shromážděna v centrální databázi. DaLiBor je nástrojem pro standardizaci, validaci, editaci a sdílení nálezových dat pod licencí Creative Commons license (CC-BY-SA). Data z DaLiBor potvrzují význam chráněných územích, kde byla zjištěna nejvyšší diverzita mechorostů a lišejníků v ČR. Na úrovni biotopu byl nejvyšší počet údajů, a to včetně druhů z Červeného seznamu, zaznamenán v přirozených bučinách a hospodářských jehličnatých lesích.

Díky standardizovaným datům z DaliBor jsme vytvořili mapy pravděpodobností výskytu vhodných habitatů vybraných ohrožených druhů.

Modelování lesního mikroklimatu pomocí dronů

Struktura stromového patra výrazně ovlivňuje mikroklima, které zažívají rostliny rostoucí v lesním podrostu. Zjistili jsme, že obě metody dálkového průzkumu země dokážou nahradit terénní měření struktury lesa, a že výrazně levnější fotogrametrická SfM metoda dokáže poskytnout údaje o struktuře lesa srovnatelné s dražším laserovým skenováním.

Vztah rostlinné diverzity k nadmořské výšce

Vztah rostlinné diverzity k nadmořské výšce odráží především klimatické tolerance jednotlivých druhů, ale na formování gradientů diverzity se podílí i další procesy dané prostorovými a evolučně-historickými procesy. Na příkladu flóry západního Himálaje jsme s využitím pokročilých nulových modelů demonstrovali, že dřívější testy obou ekologických hypotéz dostatečně nezohlednily geografické vlivy.

Mikroklimatické čidlo TMS

Po deseti letech intenzivního vývoje a testování jsme publikovali oficiální popis mikroklimatického čidla TMS. Čidlo TMS umožňuje dlouhodobé měření vzdušné, povrchové a půdní teploty a půdní vlhkosti přímo v podmínkách, které zažívá řada rostlin a živočichů.

Čtěte také: Vliv lososů na životní prostředí

Obnova lesa po disturbanci lýkožroutem

Naše výsledky překvapivě ukázaly, že největší množství zmlazení se uchytilo právě v průběhu tříletého odumírání stromového patra způsobeného žírem lýkožrouta. Naše studie upozornila na klíčový význam této opomíjené kohorty zmlazení pro obnovu napadeného porostu.

Mapové služby a aplikace

CENIA, česká informační agentura životního prostředí, provozuje z pověření Ministerstva životního prostředí ČR a Ministerstva informatiky ČR mapové služby na Portálu veřejné správy. Slouží jako veřejný portál státem garantovaných prostorově definovaných informací z různých zdrojů a odlišného tématického zaměření. Webová aplikace je součástí Informačního systému ČGS - GEOFONDU. Mapové služby Výzkumného ústavu vodohospodářského jsou součástí Informačního systému HEIS VÚV. Geografický informační systém KRNAP zpřístupňuje téměř 200 mapových vrstev obsahujících prostorově vázaná data o geologii, flóře, fauně, aktivitách v ochraně přírody atd.

Odborná literatura

• HALFPENNY J.C., OZANNE R.D. 1989. Winter: An Ecological Handbook. Johnson Books.
• MARCHAND, P.J. 1996. Life in the Cold. An Introduction to Winter Ecology. 3rd Edn.

tags: #GIS #a #ekologie #živočichů

Oblíbené příspěvky:

• Diskuze o poplatcích za odpad
• Studie o energetickém využití odpadů
• Ochrana přírody s Jaroslavem Veselým
• Zelený pás: Kultura a příroda
• Recyklace papírových sáčků Lidl