Biologie

E-learning jako vzdělávací nástroj školy 3. tisíciletí

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Biogeografie

Email Tisk PDF

Biosféra

Biosféra představuje soubor všech ekosystému na Zemi. Zahrnuje pedosféru (hloubka 5 m), hydrosféru (v oceánech hloubka asi 11 km) a z atmosféry její přízemní vrstvu, troposféru (výška asi 12 km naz zemským povrchem).

Biosféru tvoří tři hlavní biocykly:

  • pevninský (suchozemský) biocyklus;
  • sladkovodní (limnický) biocyklus;
  • mořský (marinní) biocyklus.
Pevninský (suchozemský) biocyklus

Vyznačuje se mimořádnou proměnlivostí ekologických prvků. Charakteristická je zejména nízká vlhkost (obsah vody je v organismech vzhledem k okolnímu prostředí výrazně vyšší) a nízká hustota vzduchu, která umožňuje jeho rychlé proudění, v přirozených podmínkách nikdy nemůže dojít k nedostatku kyslíku. Nejlépe se v tomto biocyklu adaptují teplokrevní (homoiotermní) živočichové, kteří mají stálou tělesnou teplotu. Ve všech pevninských biomech (biomy tvoří soubory podobných rovnovážných ekosystémů) tedy převládají ptáci a savci. Nejstabilnější prostředí pevninského biocyklu tvoří půdní prostředí.

Pevninský biocyklus je podle makroklimatu, geologického podkladu a jim odpovídajícímu typu vegetace členěn na několik rozsáhlých rovnovážných ekosystémů, zvaných biomy. Biomy tvoří vegetační zóny = pásma (horizontální směr, od rovníku k pólům) a stupně (vertikální směr, vytvářejí se v závislosti na nadmořské výšce).

Hlavní vegetační pásma

  • Tundra - z finského tunturia = země bez stromů; zaujímá téměř 10 % povrchu pevniny (některé zdroje uvádí až 20 % - včetně alpinské tundry), jedná se o oblasti na severní polokouli, ale zanedbatelný zlomek leží také v Antarktidě. Dominuje chladné klima – 7 a více měsíců v roce jsou typické teploty pod bodem mrazu (obvykle se uvádí 9 až 11 měsíců), nejteplejším měsícem je červenec; nemá však průměrnou teplotu vyšší než 10°C. Vegetační období je poměrně krátké (2 – 3 měsíce), v létě dlouhá fotoperioda, která výrazně podporuje fotosyntetickou aktivitu  Nejstudenější měsíce mají průměrné teploty -20 až  -30 °C. Typická je nízká vegetace. V tundře je trvale zmrzlá půda (permafrost – až do 600m na Tajmyru), v létě taje svrchní vrstva – maximálně však do hloubky 0,5 m, hlubší partie půdy zůstávají zmrzlé, takže voda se nemůže vsáknout a ani (kvůli nízké radiaci) moc odpařit. Proto má krajina v létě bažinatý ráz, hodně jezírek a vodních toků. Srážky obvykle méně než 25 cm za rok, obyčejně zmrzlé. Celkově je málo dostupných živin, hromadí se surová organická hmota. Primární produkce, biomasa a diverzita patří ze všech biomů k nejnižším. Vegetaci tvoří zakrslé dřeviny (vrba, bříza), keříky, trávy, mechy, lišejníky; typická je polární fauna (sob, liška polární, sovice sněžná, medvěd lední, zajíc polární (bělák), pižmoň severní ad.).

tundra 

 

Obrázek č. 1 Vegetační pásmo tundry. 
  • Alpínská (horská) tundra - vedle dlouhé zimy je zde sice hodně slunce, ale i UV záření, ale naopak větší srážky, a protože převládají svahovité terény, bývá dobře odvodněná.  Není zde trvalé zamrzlá půda. Rozsah teplot není tak extrémní, jako v arktické tundře (v zimním období jsou průměrné teploty kolem -18 °C, a například v peruánských Andách je průměrná roční teplota obvykle větší než 10 °C). Ve fauně chybí velcí stádní herbivoři (i když se zde vyskytuje kamzík, kozorožec, či ovce Dalova) a velcí dravci (jsou zde pouze draví ptáci).

Alpnsk_tundra 
Obrázek č. 2 Alpínská (horská) tundra. 
  • Boreální jehličnaté lesy - tajga - průměrné roční srážky až 90 cm, přitom dost srážek zejména v létě. Typické jsou velké sezónní výkyvy teplot (zima až pod -50°C, léto až kolem 20°C). V tomto pásu dochází k pomalé dekompozici opadavého materiálu, půdy mají málo humusu. Druhová diverzita dřevin je velmi malá – velké plochy se skládají pouze z jednoho nebo dvou druhů stromů. Boreální lesy Severní Ameriky, Evropy a západní Sibiře jsou tvořeny převážně smrkem a jedlí, ve středu severní Sibiře a ve východní Sibiři modřínem. Mezi živočichy jsou z herbivorů typičtí jeleni, losi, bobři, v zimě sobi; z dravců pak zejména medvědi, vlci, lišky ad. V letních obdobích se tvoří bažiny (hodně hmyzu).
tajga
Obrázek č. 3 Tajga.

 

  • Stepi -  převládá suché kontinentální klima, v oblasti Jižní Ameriky pak vlhké subtropické klima. Půdy jsou hluboké, humózní a velmi úrodné (světové obilnice). Trávy tvoří často až 90 % biomasy, ale obvykle méně než 25 % z celkové druhové diverzity.  Rozlišují se dvě hlavní vegetační formace - vysokostébelnaté stepi a krátkostébelnaté stepi. 
  1. Vysokostébelnaté stepi tvoří sušší oblasti vlhkého kontinentálního klimatu (léto s dostatkem půdní vody), z vegetace především tráva s dlouhými stonky společně s širokolistými bylinami. Stepi severoamerického kontinetu označované jako prérie (vnitrozemí USA a jih Kanady); teploty ubývají od jihu k severu, srážky klesají od východu k západu. Nízké srážky (250 až 600 mm za rok) nestačí k udržení lesa, přesto je jejich množství dostatečné na to, aby nevznikla poušť. V oblastech Jižní Ameriky s vlhkým subtropickým klimatem s mírnou zimou a dostatečným množstvím srážek (800 až 1 000 mm za rok) se nazývají pampy. V těchto oblastech je bezlesost nejasná - buď zapříčiněná antropogenními vlivy (zakládání požárů) nebo zde významnou roli sehrávají přirozené faktory (opakující se sucha, suché jílovité půdy apod.). Z fauny převládají norující hlodavci (křečci, hraboši, sysli ad.). Velci savci tvoří stáda (severoameričtí bizoni, koně a osli v Asii, lamy v Jižní Americe). Z predátorů zde žijí zejména psovité šelmy a sokolovití dravci. 
  2. Krátkostébelnaté stepi se vyznačují dvěma fázemi vegetačního rozvoje a dvěma fázemi klidu (léto a zima). Z vegetačního pkryvu dominují trávy s krátkými stonky rostoucí v ostrůvcích a trsech, vyskytují se však také holé plochy bez vegetace. Středoasijské stepi mají extrémně kontinentální klima s dlouhým obdobím zimního klidu (září – květen); zima bez sněhu způsobuje suchá jara, rozvoj vegetace nastává tedy v červnu až srpnu. Na severoamerickém kontinentu jsou krátkostébelnaté stepi typické v pásu podél východního úpatí Skalnatých hor. Je zde silně suché klima (300 – 450 mm srážek). Z vegetace převládá nízká "bizoní" tráva.
 
stepi 
Obrázek č. 4 Stepi.
  • Opadavé listanté lesy - mají vlhké kontinentální klima (srážky 500 až 1 500 mm za rok). Celkově jsou již příhodné přírodní podmínky, půdy jsou dosti humózní. Tento vegetační pás se výhradně vyskytuje na severní polokouli - východní část Severní Ameriky, západní Evropa, východní oblast Asie, malá oblast listnatého lesa rovněž v Patagonii. V zimním období nastává přirozený opad listů. Typická je velmi pestrá druhová skladba dřevin: dub, buk, bříza, ořešák, líska, javor, jilm a jasan; listnaté stromy jsou obvykle doprovázeny i některými jehličnany (jedle, smrk). Velmi dobře je vedle stromového rovněž vyvinuté keřové patro. Běžně zde žijí i obojživelníci a plazi, z ptáků nejen stromoví, ale i ptáci vázaní na zemský povrch; hojně se rovněž vyskytují šplhaví savci (veverky, plši) a netopýři. Mezi velkými savci jsou mimo jiných hojní také všežraví (omnivorní) živočichové - medvědi, prasata, mývalové, skunkové.
  
opadav_les_mrnho_psu 
Obrázek č. 5 Opadavé listnaté lesy.
  • Savany - mají tropické střídavě vlhké a suché klima, typické jen pro jižní polokouli. Jsou zde vyhraněná období dešťů (až 1600 mm - 2 až 4 měsíce v roce) a sucha (8 až 10 měsíců v roce), ve všech obdobích však převládají vyšší teploty. Podstatu savany tvoří rostlinné skupiny s odlišnými ekologickými nároky – dřeviny a traviny. Přírodní savany tvoří pouze oblasti s půdou kamenitou nebo extrémně chudou na živiny, dále oblasti s ročním úhrnným množstvím srážek 300 až 600 mm srážek. V ostatních případech se zpravidla jedná o antropogenně podmíněnou savanu. Důležitým faktorem savany jsou požáry, které jednoznačně zvýhodňují traviny na úkor dřevin (baobab).  Ve fauně je typická větší druhová diverzita, převládají hlavně savci. Savany poskytují dostatek optimální životních podmínek pro býložravé (herbivorní) živočichy herbivorů (sloni, nosorožci, žirafy, antilopy, zebry, pakoně – často tvoří ohromná stáda, která se přesouvají podle dostupnosti vegetace (schopnost rychlého běhu). Býložravci vždy spásají vegetaci patrovitě, tzn., že na jednom místě se uživí více druhů. Mezi predátory převažují lvi, hyeny, gepardi. Ze třídy plazů převažují jěštěri a hadi.
 
savany
Obrázek č. 6 Savany.
  • Tropické deštné pralesy -  zaujímají asi 6  % pevninského povrchu, ale 50 % biomasy vegetace. Srážky jsou v rozmezí  2 000 - 8 000 mm ročně. Ve vnitřní struktuře deštného pralesa je výrazná mnohočetná patrovitost, dominují chůdovité kořeny, liány, kapradiny a epifyty. Velká druhová diverzita (až 3 000 druhů dřevin). Obrovská produkce biomasy, rychlá mineralizace opadu a recyklace živin, v půdě je typický nízký obsah organických látek i živin, protože se všechny látky rychle zabudovávají zpět do biomasy. Ve fauně je největší diverzita druhů v korunách stromů (kolibříci, opice, hmyz), velkých savců je relativně málo.
 
detn_pralesy
Obrázek č. 7 Tropické deštné pralesy.
  • Tropické opadavé a poloopadavé lesy
  • Pouště a polopouště.
Hlavní vegetační stupně

Vytvářejí se v závislosti na nadmořské výšce. Se stoupající nadmořskou výškou klesá teplota, stoupá množství srážek, zesiluje intenzita větru.

  • Nížinný (planární) stupeň - do 200 m . n. m., průměrná teplota je 10 °C, z vegetace jsou charakteristické lužní lesy.
  • Pahorkatinný (kolinní) stupeň - ve výšce 200 až 500 m. n m., průměrná teplota je 7 °C, přirozenými společenstvy jsou doubravy.
  • Podhorský (submontánní) stupeň - ve výšce 500 až 1 000 m. n. m., průměrná teplota se pohybuje v rozmezí 4 ° až 7 °C, přirozenými společenstvy jsou bučiny.
  • Horský (montánní) stupeň - ve výšce 1 000 až 1 400 m. n. m., průměrná teplota je 1 ° až 4 °C. V přirozených společenstvech dominují bučiny a smrčiny.
  • Klečový subalpínský stupeň - ve výšce 1 200 až 1 600 m. n. m., průměrná teplota je 0 ° až 2 °C. Jedná se o stupeň nad horní hranicí lesa, charakteristický klečovými porosty. V České republice se jedná o nejvyšší souvislý vegetační stupeň.
  • Alpínský stupeň - nad 1 800 m. n. m., průměrná teplota -4 ° až 0 °C. Tento stupeň je charakterizován horskými louzkami a skálami.
Sladkovodní (limnický) biocyklus

Z hlediska evoluce má zásadní význam jako výchozí prostředí pro vznik obratlovců. Jeho teplota je sice proměnlivá, ale nejsou jzde teplotní výkyvy. Vzhledem k tomu, že hustota vody je největší při teplotě +4 °C, mohou zde organismy přežívat také klimatické období s mimořádně nízkou teplotou vzduchu. Pokud se vytvoří (v době velmi nízkých teplot) souvislá vrstva povrchového ledu, tato zpravidla brání promrzání hlubších vrstev vody. Obsah solí ve sladkovodním prostředí je pod 0,5 %. Pro existenci živočichů ve sladkovodním prostředí má tedy zcela zásadní význam aktivní regulace obsahu solí v těle, tzv. osmoregulace. Živočichové sladkovodního biocyklu mohou periodicky pronikat do mořské vody (zejména typické pro tahy ryb). Na sladkovodní prostředí je také vázáno velké množství suchozemských obratlovců.

Mořský (marinní) biocyklus

Zaujímá rozsáhlou část zemského povrchu (až 70 %). Tato rozloha umožňuje souvislé rozšíření organismů. Rozšiřování organismů ve slaných vodách může bránit výrazně rozdílná teplota vody v mořských proudech, s hloubkou se stupňující tlak a také salinita vody - průměrná hodnota slanosti mořské vody je 3,5 %. Mořští bezobratlí živočichové žili vždy ve slaných vodách (obsah solí jejich těla má stejnou hodnotu jako mořská voda). Obratlovci se však dostali do mořské vody sekundárně z prostředí sladkvodního, obsah solí je tedy v jejich krvi nižší vůči mořské vodě. Tito živočichové mají tedy vyvinuté různé systémy, které jim napomáhají vylučovat nadbytečné soli ven z těla (např. ledviny, žábry u kostnatých ryb, paryby zadržují močovinu v krvi, mořští ptáci vylučují nadbytečné soli pomocí tzv. solných žlázek.

Zvláštním typem přechodného prostředí mezi mořským a sladkovodním biocyklem jsou brakické vody. Toto prostředí nemá vlastní typickou faunu. Mořská voda je zde zřeďována sladkou vodou z ústících řek. Díky osmoregulační adaptaci pronikají do tohoto prostředí jak živočichové sladkovodní, tak mořští.

Opakovací otázky:

  1. Vyjmenujte hlavní biocykly v biosféře, vysvětlete pojem "biosféra".
  2. Vysvětlete pojmy: biom, permafrost, pampy, salinita vody a brakické vody.
  3. Vyjmenujte hlavní vegetační pásma a objasněte jeich výskyt na Zemi.
  4. Posuďte charakter vegetačního pokryvu v pásmech tundry, tajgy, stepí, opadavých listanatých lesů a savan.
  5. Charakterizujte faunu a flóru v oblasetch pouští a polopouští.
  6. Které známe hlavní vegetační stupně? Uveďte přibližně, v jaké nadmořské výšce se přibližně nacházejí.