Rostliny z Různých Ekosystémů: Příklady a Adaptace

Rostliny jako nepohyblivé organismy vázané na půdní prostředí mohou vnímat krajinu, která se nám zdá být stejnorodá, jako souostroví míst příznivých pro růst v moři nepříznivých podmínek. To, že rostliny rostou na ostrovech, ať už skutečných nebo těch půdních, pro ně znamená, že se musí vyrovnat se speciálními riziky.

Suchozemské Ostrovy a Adaptace Rostlin

Příklad ostrovního ekosystému u Třebíče - žulový výchoz uprostřed zemědělské krajiny. Zvláštní vlastnosti, které pomáhají rostlinám přežít na takzvaných půdních i klasických ostrovech, popsal vědecký tým z Botanického ústavu Akademie věd ČR. Podle expertů mohou rostliny vnímat i krajinu, která se člověku zdá stejnorodá, jako souostroví míst příznivých pro růst v množství nepříznivých podmínek.

Vědci z Botanického ústavu analyzovali vlastnosti rostlin, které se vyskytují na třech různých suchozemských souostrovích se speciálními půdními podmínkami v Evropě - na slatiništích v Západních Karpatech, na vrcholcích hor v Kantaberském pohoří a na skalních výchozech na Moravě. Studované biotopy se půdními podmínkami podstatně liší od okolní krajiny a vyznačují se díky tomu specifickou vegetací. Vědci se snažili zjistit, zda mají rostliny specializované na tato stanoviště zvláštní schopnosti, které jim pomáhají se na „ostrovech" udržet.

„Rostliny specializované na půdní podmínky, které vytvářejí suchozemské ostrovy, jsou lépe vybaveny pro přežívání už uchycených jedinců na těchto ostrovech než rostliny, které specializované nejsou. Vyznačují se například intenzivnějším klonálním růstem (mají delší oddenky) a mají větší zásobu pupenů na podzemních orgánech, která je pojistkou v případě narušení."

Tým podle jeho slov také zjistil, že čím je ostrov izolovanější, tím jsou si rostliny ve studovaných vlastnostech podobnější napříč druhy. Podle expertů toho o strategiích, které rostlinám pomáhají přežít na suchozemských ostrovech, dosud nebylo moc známo.

Čtěte také: Sázení rostlin a kompost

„Perzistenci lze považovat za opačný proces než lokální vymírání a je to způsob, jak může populace rostlin kompenzovat fakt, že díky své malé velikosti a vzdálenosti od ostatních populací daného druhu je nízká pravděpodobnost, že se na její ostrov dostanou semena z okolí.

Výsledky této studie jsou relevantní jak pro základní ekologický výzkum, tak i pro ochranu biodiverzity, protože druhy specializované na ostrovní podmínky se svou odlišnou evoluční historií jsou často vzácné, a tudíž jsou prioritami ochrany přírody.

Detritový Potravní Řetězec a Rozklad Opadu

Pod zemským povrchem se skrývá život, z něhož známe jen zlomek. Lesy, do nichž chodíme, byliny, do nichž sedáme na lukách, to vše se rychle mění, pokud se i jen pár milimetrů pod povrchem odehraje jakákoliv dlouhodobá změna. Její důsledky pak prostor ovládnou na dlouhou dobu.

Na většině obrázků v učebnicích ekologie, kde je zobrazen potravní řetězec, je rostlina, kterou něco jí, třeba housenka. Pak je to něco, třeba sýkorka, co jí housenku a tak dále. Tomuto typu potravního řetězce, který začíná živou rostlinnou biomasou, také říkáme pastevní potravní řetězec.

Kromě něj existuje i potravní řetězec, který začíná odumřelou biomasou, někdy též zvanou detrit a odsud jeho označení detritový. V těchto dvou potravních řetězcích nakonec končí veškerá biomasa vyprodukovaná ve fotosyntéze. V přirozených ekosystémech pak většina energie protéká právě detritovým potravním řetězcem.

Čtěte také: Znečištění ovzduší: role rostlin

Například v lesních ekosystémech mírného pásma končí asi 95 procent primární produkce v detritovém potravním řetězci a jen asi 5 procent připadne na pastevní potravní řetězec. Detritový řetězec se odehrává z velké většiny v půdě.

Podíváme-li se na to globálně, pak skoro všechen uhlík, který je vázán v biomase suchozemských rostlin, tzv. čistá primární produkce, je zase uvolňován zpět do atmosféry rozkladnými procesy v půdě. Jen pro srovnání tato respirace půdy uvolňuje globálně do atmosféry asi 10krát tolik uhlíku kolik je uvolňováno spalováním fosilních paliv.

Na rozkladu organické hmoty se v půdě podílí velké množství organismů, a to jak co do počtu druhů, tak do jejich celkové početnosti a biomasy. Jen hmota půdních mikroorganismů je asi 5 tun na hektar, to odpovídá přibližně hmotnosti 100 ovcí. Uvědomíme-li si že mikroflóra potřebuje podobné živiny jako rostliny, je zřejmé, že za určitých podmínek mohou rostliny a mikroorganismy o živiny svádět významný konkurenční boj.

Na druhou stranu mikroorganismy regulují uvolňování živin z odumřelé biomasy jak pro sebe, tak pro rostliny. Je to velmi pestré společenství. Odhaduje se, že jeden gram půdy obsahuje 2000 až 8 300 000 druhů (nebo jak říkáme operačních taxonomických jednotek) bakterií. Ale i u různých druhů bezobratlých jsou jejich počty v půdě požehnané.

V tomto příspěvku se ale nebudeme zabývat kvantitativními důsledky rozkladu (dekompozice) jako spíše tím, že to, jak se zbytky rostlin rozkládají, do značné míry určuje to, jak celé ekosystémy fungují. Rychlost, s jakou se věci rozkládají, jistě závisí na vnějších podmínkách a na charakteru rozkládaného materiálu.

Čtěte také: O ekosystému kolem nás

Většina rozkladu je tak či onak prováděna živými organismy. Nepřekvapí proto, že tento proces je do značné míry řízen dostupností vody a teplotou. Nejčastěji se proto pro odhad rychlosti fotosyntézy používá skutečná míra vypařování vody ať již z půdy nebo pomocí rostlin (tzv. aktuální evapotranspirace). Ta totiž v sobě spojuje obě veličiny teplotu i vlhkost.

Jen na okraj, je nutno poznamenat že jsou-li podmínky pro živé organismy nepříznivé, třeba na poušti, neznamená to, že by se věci vůbec nerozkládaly. Je to jednak tím, že sem tam se nějaké organismy přeci jen uplatní a kromě živých organismů rozklad způsobují i další síly. K nejvýznamnějším z nich patří světlo. Jde o velmi významný faktor rozkladu právě na pouštích.

Jistě, rychlost rozkladu závisí i na kvalitě rostlinné hmoty, která se rozkládá. Lze si snadno představit, že list salátu či pampelišky, který odhodíme na záhon, se rozloží rychleji než mulč z kůry nebo dokonce padlý kmen stromu. Tkáně rostlin jsou složeny z celé řady látek, z nichž některé (cukry, škroby, bílkoviny) se rozkládají velmi rychle, zatímco jiné (celulóza, hemicelulózy a lignin) podstatně pomaleji.

Kromě toto nezáleží jen na obsahu jednotlivých látek, ale i na poměru jednotlivých prvků. Na začátku je rychlost rozkladu významně urychlována dostatkem dusíku. Ten je totiž často limitujícím prvkem, proto mají-li mikroorganismy dostatek dusíku, může jejich biomasa růst a s tím roste i rychlost rozkladu.

Naproti tomu, v pozdních fázích procesu (u značně rozloženého materiálu) se karta obrací a rychleji se štěpí materiál, v němž je dusíku nedostatek. Jak je to možné? Mikroorganismy samozřejmě potřebují obojí, jak dusík, tak energii, proto k tomuto rozkladu za účelem „těžby“ dusíku dochází, když mají mikroorganismy dostatek jiných snadno rozložitelných látek, ale bez dusíku (například tam, kde do půdy odkapává medovice mšic nebo v okolí kořenů, které do okolí uvolňují energeticky bohaté výměšky). V takových situacích mohou mikroorganismy rozkládat organickou hmotu, jejíž rozklad by se jinak energeticky nevyplatil, aby získaly dusík.

V okolí kořenů se hojně vyskytují prvoci, kteří se bakteriemi živí. Poměr dusíku a uhlíku v tělech prvoků je přibližně stejný jako v tělech bakterií. Prvoci však spotřebují spoustu uhlíku jako zdroj energie na pokrytí svého metabolismu, na to aby se mohli hýbat a „lovit“ bakterie. Díky tomu v metabolismu prvoků dost dusíku přebývá a prvoci ho vyloučí zpět do půdy a část z něj mohou rostliny využít.

Navíc rozklad opadu není úplně jednosměrný proces, který by probíhal podobně a jen různě rychle u různých typů organické hmoty. Spíše než jako vláčky jedoucí každý po své koleji různou rychlostí si můžeme proces štěpení představit jako složité seřazovaní nádraží se spoustou výhybek, na nichž se vláčky, které by jinak jely rychle, dostanou na odbočky, v nichž se jejich rozklad skoro zastaví.

Řekli jsme si již výše, že proteiny patří k snadno rozložitelným součástem rostlinné tkáně. Proteiny jsou také jednou z nejdůležitějších složek rostlin pro organismy, které se rostlinami živí (býložravci). Na tom je také založena jedna z obranných strategií rostlin proti býložravcům. Některé rostliny hromadí ve svých listech fenolické látky, třísloviny a taniny.

Podobné reakce fenolických látek a různých produktů rozkladu se mohou odehrát v půdě a představují jeden y možných mechanismů vzniku humusových látek, které jsou v půdě velmi stabilní. Jak se organická hmota, třeba list, rozkládá, rozpadá se na stále menší a menší kousky.

Tyto drobné úlomky mohou být činností vody nebo organismů (například žížal) vneseny do půdy a tam podléhat dalším interakcím. Například mohou být obaleny tenkou vrstvičkou jílu, podobně jako když doma obalujeme vídeňský řízek (jen v menším). Jíly velmi dobře zadržují vodu a společně s tím působí jako účinná bariéra pro výměnu plynů, živin nebo organismů mezi izolovaným kousíčkem organické hmoty a okolním světem.

To, jak se rostlinné zbytky v půdě rozkládají, závisí tedy na rostlinách a půdních podmínkách. Velké množství živin, hlavně dusíku, má rostlina v listech. Aby s nimi mohla šetřit, bude mít silné listy nebo rovnou jehlice, které na ní vydrží několik sezón. Jehlice pak budou opadávat, až když budou staré a budou obsahovat relativně málo živin.

Aby rostlině listy nebo jehlice dlouho vydržely, bude je muset chránit. Vyprodukuje tedy ve svých listech nebo jehlicích hodně taninů, které je učiní nechutnými a nestravitelnými pro býložravce. Ale jak bylo popsáno výše, taniny také vysráží zbytky proteinů v opadávajících listech nebo jehlicích. Díky všem těmto okolnostem bude opad takových rostlin jen těžko rozložitelný.

Kvůli malému obsahu živin se zde neuživí populace větších půdních živočichů, kteří by mohli opad zamíchat do půdy. Houby jsou dobrými rozkladači těžko rozložitelné organické hmoty, ale velkou část uvolněných živin váží ve své biomase a uvolňování živin (mineralizace) je tak pomalá.

Tyto mykorhizní houby mají dostatek uhlíku od hostitelských rostlin, a mohou tedy „těžit“ živiny i z hůře rozložitelné organické hmoty. Část těchto živin pak může být „odevzdána“ hostitelské rostlině. Oběh živin je tak velmi uzavřený, rostliny si drží většinu živin ve svých tělech a i část z toho, co uvolní do opadu, se vrací prostřednictvím hub. Navíc při rozkladu opadu vznikají humusové látky typu fulvokyselin.

Ty mají (na humusové látky) malé molekuly a jsou rozpustné ve vodě. Vážou na sebe živiny a další ionty a odnášejí je s protékající vodou pryč mimo dosah kořenů. Tak vznikají podzoly a podobné chudé půdy, v nichž většina opadu zůstává dlouho ležet na povrchu půdy, pod ním je vrstva rozpadlého polorozloženého opadu prorostlá kořínky rostlin a myceliem hub a pod ní je minerální půda často vybělená a ochuzená o živiny. Rozklad opadu tedy vede k tomu, že do půdy se uvolní jen málo živin a půda se o živiny spíše ochuzuje.

Představme si nyní rostliny rostoucí na bohatých sprašových půdách, s vegetací typu stepi nebo dlouhostébelné prérie. Předpokládejme, že takové půdy jsou dostatečně zásobeny živinami a je zde i méně srážek, které by živiny vyplavovaly. Nedostatek srážek spolu s občasnými požáry může též limitovat výskyt stromů.

Rostliny, které zde budou růst, čeká dostatek živin, proto se budou snažit o zvýšení rychlosti fotosyntézy. Budou mít proto tenké listy s omezenou životností. To přispěje k tomu, že velký podíl listů bude mladých, neboť právě ty mají vyšší rychlost fotosyntézy.

Rychlá obměna listů zvýší přísun opadu do půdy, ten bude navíc obsahovat relativně velké množství živin. Rozklad zde zajistí především bakterie, které podporují rychlou mineralizaci, a tedy rychlé uvolňování živin, což zase podpoří velkou biomasu půdních organizmů, včetně žížal.

Žížaly také podporují fragmentaci opadu na drobné kousky a obalení těchto okem takřka neviditelných fragmentů jílovými částečkami. To zpomaluje rychlost rozpadu a podporuje akumulaci organické hmoty v těchto půdách. Výsledkem je podpora tvorby humusových látek typu humusových kyselin, jež jsou jen málo pohyblivé v půdním profilu.

Oběh živin je tak daleko otevřenější s velkým množstvím živin v půdě. Vznikají hluboké půdy typu černozemí, které jsou dobře zásobené živinami. Někde mezi tím budou půdy opadavých lesů, se středním přísunem živin.

Názorně si to můžeme ukázat třeba na výsypkách po těžbě nerostů, kdy na stejném substrátu byly vedle sebe vysázeny různé druhy stromů. Po několika desítkách let můžeme vidět, že tam, kde byly vysazeny stromy s tenkými listy, které vracejí do půdy větší množství živin (třeba lípy) nebo dokonce fixují pomocí symbiotických mikroorganismů dusík (olše) se vyvinuly hluboké humusové horizonty půd.

Podíváme-li se na ně pod mikroskopem, vidíme, že tyto půdní vrstvy vytvořil z velké části exkrementy žížal. Tvorba těchto půd jistě tedy souvisí s tím, že kvalita opadu podporuje velké populace žížal a ty podporují promíchávání opadu do půdy a rychlou tvorbu organominerálních půdních horizontů.

Naproti tomu jen o pár metrů dále, na plochách porostlých jehličnany, žížaly skoro nežijí, a tak půdu nic nepromíchává, opad se hromadí na povrchu půdy a tvorba organominerálních horizontů je velmi pomalá.

Známe i další případy, kdy příchod žížal zcela změnil způsob, jakým ekosystém funguje. Listnaté lesy na severu USA a jihu Kanady byly, kam až lidské paměť sahá, bez žížal.

Paleoekologie a Historie Ekosystémů

Ekosystémy nejsou statické, ale dynamické systémy, které se neustále vyvíjejí. Současná příroda je výsledkem dlouhé historie ovlivněné klimatickými změnami, geologickými procesy a činností člověka. Jinak vypadala krajina v době ledové, jinak po tisíce let zemědělského pravěku, jinak v posledních staletích. Jak tyto znalosti získáváme?

Zarůstá nebo například vysychá lokalita chráněného druhu. Při plánování ochranářských opatření pomůže znalost, jestli podobné změny probíhaly i v minulých tisíciletích. Jaké druhové složení lesa plánovat jako cílové v konkrétním chráněném území? Využívá se lesnická typologie a koncept potenciální nebo rekonstrukční vegetace, vodítkem je vegetační stupňovitost - dubohabřiny v nižších polohách, jedlobučiny v kopcích a smrčiny v horách.

Rozrůzněnost místo od místa a dlouhodobý vývoj vedoucí k dnešní podobě přírody musí ochrana přírody poznat a brát v potaz. Příklad specifického vývoje lesa najdeme třeba v mnohých územích západních Čech, kde měly navrch borovice se smrkem a jedlí ještě dlouho poté, co jinde dávno převládly bučiny.

V severočeských pískovcích přežíval minimálně do středověku modřín a před více tisíciletími i borovice limba. V Máchově kraji na některých místech přetrvala borová tajga od konce doby ledové až dodnes. V Hodonínské Dúbravě, kde dnes rostou vzácné reliktní druhy a kde bychom předpokládali dlouhou existenci dubových lesů, byly doloženy lískové křoviny až do vrcholného středověku, kdy začal být dub chráněn před kácením a mohl se rozšířit.

Extrémní bohatství a specifickou druhovou skladbu bělokarpatských luk utvářela kontinuita bezlesí během celé doby poledové. Zajistily ji jak podmínky prostředí, tak činnost člověka už od neolitu. Naopak mnohá prameniště a slatiniště známá dnes pro svou vzácnou vegetaci vznikla až po kolonizaci, odlesnění a následném obhospodařování. Biotopy formované člověkem už od počátku své existence tak nepřekvapivě potřebují údržbu i dnes.

Podobně dynamickou historii měl i blatkový bor v NPR Rejvíz v Jeseníkách. Tolik diskutovaný lýkožrout smrkový byl zachycen ve starých vrstvách sedimentů na Šumavě i v Tatrách a zjevně se podílel na dlouhodobé dynamice a zmlazování lesních porostů. Kriticky ohrožené vodní rostliny šídlatky rostly dříve běžně v řadě šumavských jezer a jejich úbytek nastartovaly až přirozené vegetační změny v povodích a následné hnědnutí jezerní vody několik tisíc let před antropogenní acidifikací ve 20. století, se kterou je problematika jejich přežívání obvykle spojována.

Z mnoha lokalit tak máme doložené různé zajímavé, později třeba na dané lokalitě vymřelé druhy. Také zbytky živočichů lze studovat. Ve vápnitých usazeninách můžeme určovat ulity měkkýšů, schránky korýšů lasturnatek a kosti obratlovců. Podle nich lze posuzovat například míru tehdejšího zapojení lesa vs. bezlesí a přítomnost nějakého typu vodního ekosystému.

Zásadní pomůckou pro určení stáří studovaných sedimentů je radiouhlíkové datování. Lze tak nejen vyzkoumat, že „Cimrman do Liptákova dorazil na podzim roku 1906 plus minus 200 let“, ale například i to, že kus dřeva v sedimentu na dně jezera na Třeboňsku má radiouhlíkové stáří 11 640 ± 30 let, tj. po přepočtu (kalibraci) strom rostl s 95% pravděpodobností 13 401-13 658 roků před rokem 1950 n. l. To znamená, že spadl do jezera, které tehdy vznikalo v důsledku tání trvale zmrzlé půdy.

Ať již použijeme jakékoliv metody studia sedimentů, nesmíme zapomenout, že interpretace nepřímých dat o minulosti vykazuje určitou míru nejistoty. Klasickým přírodním archivem jsou rašeliniště i malé mokřady, které dokonale konzervují pylová zrna, semena a další části rostlin.

Méně často se na našem území setkáváme se sedimenty jezer, ať už v současnosti stále existujících (na Šumavě), nebo v minulosti zaniklých (například na Třeboňsku). Mimo vodní prostředí jsou zásadním archivem sedimenty jeskynních vchodů a převisů. Zde se často zachovávají kosti, ulity měkkýšů a občas i rostlinné zbytky.

V běžné české krajině, kde nemáme horská jezera a rašeliniště, hrají a budou hrát klíčovou roli rybniční sedimenty. Bohužel jejich paleoekologický záznam bývá v současné době často ztracen během odbahňování. Kde byly zkoumány, dokumentují období od středověku po současnost.

O přírodě v dávné kulturní krajině lze mnoho vyčíst i z vrstev odkrývaných při archeologických výzkumech, kde je určování dřev, uhlíků, pylu, kostí a podobných environmentálních proxy- dnes už běžným standardem.

tags: #rostliny #z #ruznych #ekosystemu #priklady

Oblíbené příspěvky:

• Láska k přírodě u obou
• Třídění odpadu s inteligentními koši
• Udržitelnost v Miláně
• Emise Mladá Boleslav - detaily
• Kouzlo přírody na Ranči Mítov