Základní ekologické zákony a optima

Ekologie je věda, která zkoumá vztahy mezi organismy a jejich prostředím. Organismy se ve svém prostředí nevyskytují náhodně. Vždy můžeme nalézt určité souvislosti mezi typem a vlastnostmi prostředí (teplotou, vlhkostí, půdou apod.) a tvarem těla, způsobem výživy a dalšími vlastnostmi určitého živočicha nebo rostliny. Studovat organismus a všechny stránky jeho života bez toho, aniž bychom vzali v úvahu okolní prostředí, není myslitelné.

Základní vědeckou disciplínou, která se zabývá studiem života, je biologie. Ekologie (z řeckého oikos - dům, obydlí, okolí, logos - nauka, věda) je jedním z biologických oborů. Hlavním a společným objektem studia biologie a ekologie jsou živé organismy. Zatímco biologický obor jako je anatomie studuje stavbu těla a fyziologie se zabývá studiem funkcí orgánů, tkání a buněk, zkoumá ekologie vztahy mezi organismy a jejich prostředím. Nejnižší jednotkou, kterou ekologie zkoumá, je jedinec a jeho vazby na okolní prostředí i na ostatní organismy.

Ekologické faktory limitují výskyt organismů a podmiňují tak jejich geografické rozšíření. Mají vliv na populační dynamiku, například na rozmnožování, úmrtnost a migraci, a tím tyto faktory způsobují rozdíly v populačních hodnotách. Ekologické faktory také podporují vznik různých adaptací (ekologických forem či ekotypů) a podle toho se dají rozdělit mimo jiné na:

• morfoplastické faktory (podporují morfologické změny organismu)
• fyzioplastické faktory (ovlivňují fyziologické pochody, např. hospodaření s vodou v suchých oblastech)
• etoplastické faktory (ovlivňují a podmiňují specifické chování)

Členění ekologických faktorů:

Členění, které nám říká, jaké jsou základní ekologické faktory, rozlišuje:

• faktory abiotické (působení těchto ekologických faktorů se mění v prostoru, např. u expozice svahu, a čase, např. sezonalita)
  • světlo
  • teplota (mráz)
  • srážky
  • půdní vlhkost
  • půdní reakce
  • typ podloží
  • oheň
• faktory biotické
  • mezidruhové a vnitrodruhové vztahy
  • populační dynamika
  • antropogenní vlivy

Ekologická valence a amplituda

Podle definice Hesseho z roku 1924, je ekologická valence druhu určena vzdáleností mezi minimem a maximem působení ekologického faktoru. Ekologická valence je tedy rozmezí určitého faktoru (např. teplota), v jakém je druh schopen přežívat.

Čtěte také: Více o vztahu člověka a přírody

Ekologická amplituda je definována jako míra tolerance organismu vůči vnějším podmínkám, v podstatě jde tedy o pojem, který se používá s ekologickou valencí zaměnitelně.

Druhy organismů lze dělit podle vztahu k ekologické valenci (či amplitudě) v základu na:

• stenovalentní druhy = organismy s úzkou valencí k určitému ekologickému faktoru (specializované na specifické podmínky)
• euryvalentní druhy = organismy s širokou valencí k určitému ekologickému faktoru (schopné přežívat v rozličných podmínkách)

Koncept ekologické niky

Ekologická nika je podle původní definice Grinella (1917) soubor podmínek ve kterých může daný druh existovat. Těmito podmínkami se rozumí zejména fyziologická tolerance k faktorům prostředí, morfologické limity organismu a interakce s jinými organismy.

Další definice z roku 1924 od Eltona podtrhuje potravní chování druhů a vliv druhu na prostředí, ve kterém žije. Ekologickou niku vyobrazuje jako funkční roli druhu v potravním řetězci a dopad této role na prostředí.

Hutchinson (1944) poté mluví o ekologické nice jako o sumě všech ekologických faktorů, které působí na organismus. Nika v tomto pojetí je pak definovaná jako region n-dimenzního superobjemu, ve kterém je n-množství os tvořeno gradienty různých ekologických faktorů.

Čtěte také: Úvod do krajinné ekologie

V konceptu ekologické niky rozlišujeme:

• ekologickou niku fundamentální = ekologická nika teoretická, bez vlivu konkurenčních organismů
• ekologickou niku realizovanou = ekologická nika skutečně realizovaná, zmenšená v některých oblastech vlivem konkurenčních druhů

Ekologické zákony

Zákon rozdílného ekologického a fyziologického optima

Ellenbergův zákon rozdílného ekologického a fyziologického optima praví, že ekologická amplituda druhu je jiná (zpravidla užší) než potencionální fyziologická amplituda. To je zpravidla způsobeno konkurenčními organismy, které jsou v daných podmínkách úspěšnější.

Liebigův zákon minima

Liebigův zákon minima vznikl již v roce 1840 a říká, že růst rostlin je limitován prvkem s nejnižší dostupností. Později byl zákon minima rozšířen na obecný model limitujících faktorů pro všechny organismy. Jedná se o jedno ze základních ekologických pravidel, které bylo formulováno už v roce 1840. Říká, že život a růst organismů je limitován tím prvkem, kterého je nedostatek (je v minimu). Například pro růst rostlin jsou nejdůležitějšími prvky N, P a K. Draslíku (K) potřebují jen velice málo a v půdě ho je většinou dostatek, dusíku (N) je v mnoha oblastech díky lidské činnosti dokonce nadbytek. Limitujícím prvkem pro rostliny je tedy ve většině společenstev fosfor (P).

Zákon substituce faktorů

Ekologický zákon substituce faktorů vyjádřil v roce 1925 Lundegårdh a částečně jde proti zákonu minima. Tvrdí totiž, že nedostatek některých z ekologických faktorů může být nahrazen některými jinými, které jsou dostatečně abundantní. Například přebytek světla může částečně kompenzovat nedostatek tepla.

Shelfordův zákon tolerance

Shelfordův zákon tolerance je další důležité ekologické pravidlo, jehož vznik se datuje do roku 1913. Uvádí, že každý organismus toleruje určité rozpětí faktorů (teplota, vlhkost, zástin, pH...), ve kterém může existovat.

Čtěte také: Úvod do tropické ekologie

Ellenbergovy ekologické indikační hodnoty

Ellenbergovy ekologické indikační hodnoty (zkratka EIH) jsou vyjádřeny pomocí ordinálních stupnic, které byly definovány Ellenbergem a jeho kolegy v roce 1991. Tyto indikační hodnoty ukazují optimum druhu na gradientu sedmi ekologických faktorů. Hodnoty jednotlivých taxonů upravili a rozšířili pro české prostředí Chytrý a jeho kolegové v roce 2018.

Biogeografická pravidla

Organismy žijící na naší planetě vypadají, nebo se chovají podle určitých zásad. Jsou to nejčastěji adaptace na klimatické podmínky, které panují v areálu, ve kterém konkrétní taxon žije. Po zjištění některých zásad, byla v minulosti formulována řada biogeografických pravidel. Ty mají poněkud omezenější uplatnění než předchozí zákony. Vztahují se často pouze na teplokrevné (homoiotermní) živočichy a na jejich hospodaření s teplem.

• Allenovo pravidlo: Tato zásada se zabývá stavbou těla teplokrevných (homoiotermních) navzájem příbuzných živočichů. Udává, že živočichové žijící ve vyšších zeměpisných šířkách mají menší tělní výběžky (zobáky, uši, ocasy) a končetiny než jejich příbuzní, se kterými se setkáváme blíže rovníku. Důvodem tohoto morfologického přizpůsobení je zřejmě zamezení ztrát tepla větším povrchem tělních výběžků v chladných oblastech a naopak rychlejší ochlazování krve u živočichů, žijících v oblastech horkých.
• Bergmanovo pravidlo: Také Bergmanovo pravidlo se věnuje tělesné stavbě příbuzných živočichů žijících v odlišných klimatických podmínkách a uplatňuje se u teplokrevných obratlovců. Toto pravidlo říká, že druhy a poddruhy žijící v chladnějších oblastech jsou zpravidla větší a mohutnější než jejich příbuzní z nižších zeměpisných šířek. Důvodem rozdílu ve velikosti je poměr mezi objemem a povrchem těla jednotlivých taxonů. Větší živočich má menší poměr povrchu těla vůči objemu a tím menší tepelné ztráty na jednotku hmotnosti.
• Pravidlo ostrovního trpaslictví: Toto pravidlo se zabývá vznikem zakrslých forem živočichů na izolovaných místech. Je pravděpodobné, že vedle geografické izolace hrály při vzniku trpasličích forem určitou roli i nepříznivé klimatické vlivy. Například na středomořských ostrovech (Malta, Kypr, Kréta, Sardinie...) žil v posledních dobách ledových trpasličí slon Palaeoloxodon falconeri, který dosahoval výšky v lopatkách pouze 0,9 m.
• Glogerovo pravidlo: Dalším ze zoogeografických pravidel popisujících přizpůsobení živočichů klimatickým podmínkám je Glogerovo pravidlo. Konstatuje, že teplokrevní živočichové mají směrem na sever tmavší zbarvení srsti, kůže nebo peří. Touto adaptací snižují své albedo, což je schopnost odrážet nebo naopak pohlcovat sluneční záření. Světlé povrchy (např. čerstvě napadlý sníh) mají albedo velké a odráží většinu dopadající energie. Tmavě zbarvené plochy pohlcují velké procento energie ze slunečního záření a tím se oteplují. Platnost tohoto pravidla má řadu výjimek (lední medvěd apod.).
• Hesseho pravidlo: Hesseho pravidlo říká, že teplokrevní živočichové žijící v vyšších zeměpisných šířkách nebo ve vyšších nadmořských výškách mají oproti druhům z teplejších oblastí větší srdce.
• Hopkinsovo bioklimatické pravidlo: Toto ekologické pravidlo konstatuje, že začátek jednotlivých biologických událostí, jakými jsou například kvetení nebo rozmnožování, se časově posouvá v závislosti na průměrné teplotě, která v dané oblasti figuruje. Směrem na sever, na východ a do vyšších nadmořských výšek se tyto biologické události opožďují.
• Renschovo pravidlo: Renschovo pravidlo formuluje skutečnost, že hustota a délka srsti savců se se vzrůstající teplotou prostředí zmenšuje.

tags: #zakladni #ekologicke #zakony #optima #vysvetleni

Oblíbené příspěvky:

• Připojení pračky krok za krokem
• Pracovní list z ekologie
• Likvidace aut Frýdlant: Co potřebujete vědět
• Harmonogram akcí v Loze
• Ukládání Eternitu: Bezpečnost a Legislativa