Ekologie jako vedn

1
Ekologie jako vední obor

• Úvod, Predmet, Metodika

2
(No Transcript)
3
(No Transcript)
4
(No Transcript)
5
Ekologie - slovo mnoha významu

• Vední obor zabývající se vztahy mezi organismy
  (navzájem) a vztahy mezi organismy a jejich
  minulým, soucasným a budoucím prostredím
  (Ecological Society of America)
• V ceštine casto zahrnuje i to, co se v anglictine
  oznacuje Environmental Sciences
• Politické (a podobné) aktivity, spojené s
  ochranou životního prostredí (nemusí se nám to
  líbit, ale to je význam, ve kterém slovo ekologie
  - Ecology - užívají novinári nejcasteji - i v
  anglictine)

6
Etymologie

• Z reckého Oikos domov
• V latinizované forme Oeco-, pak Eko- (angl. Eco-)
• Stejný základ slova jako Ekonomie

7
Cást nepresností je typická pro ceštinu, ale
podobné problémy jsou i v anglictine

• Casopisy Ecology (odborný casopis, typický
  clánek jak se projeví prítomnost dravé hvezdice
  na složení spolecenstva korálového útesu)
• Ecologist (populárne odborný casopis o politice
  kolem životního prostredí, typický clánek o
  praktikách supermarketu a jejich dusledcích pro
  životní prostredí) / srovnej Economist

8
Klasické ekologické vedecké casopisy

• Journal of Ecology (BES - První rocník vyšel v
  roce 1913)
• Ecology (ESA - První rocník vyšel v roce 1920)

9
Vední obor zabývající se vztahy mezi organismy
(navzájem) a vztahy mezi organismy a jejich
minulým, soucasným a budoucím prostredím
10
Tyto vztahy zahrnují hlavne

• fyziologické reakce jedincu
• strukturu a dynamiku populací
• interakce mezi druhy
• usporádání biologických spolecenstev
• zpracování a využití energie a látek
  v ekosystémech
• ovlivnení organismu prostredím a prostredí
  organismy

11
Složité a dlouhé kauzální retezce typu
Jak staré panny zachránily Anglii
12
Príklad složitých kauzálních retezcu (náš
projekt v Belize) - HYPOTÉZA

• Ze trtinových polí dochází k splachum živin do
  místních bažin, kde doposud prevládali sinice
  (umí fixovat N)
• Po eutrofizaci jsou v bažinách schopna
  prevládnout makrofyta - cévnaté rostliny
  (orobinec Typha domingensis) a vykonkurovat
  cástecne sinice
• Zastínení ploch vede ke zmene v zastoupení druhu
  komáru, pricemž prevládne lepší prenašec malárie
• Dusledky i pro lidskou populaci

13
Vliv velkých herbivoru v Austrálii (Tim Flannery
The future eaters) - HYPOTÉZA

• Aborigines zlikvidovali velké puvodní herbivory
  Austrálie (pred 60 - 40 tis. lety)
• To vedlo k nárustu mrtvé biomasy, která dobre
  horí - to vedlo ke zmene živinového režimu
• Nárust ohne a zrychléné vyplavování živin vedlo k
  celkové zmene vegetace (predevším ubyly deštné
  pralesy)
• To mohlo vést až k celkovým zmenám klimatu

14
Poznámky

• Ekologie se neomezuje na vliv cloveka
• Nekteré populace mohou mít zásadní vliv na svoje
  prostredí (napr. se predpokládá, že veškerý
  kyslík je dusledkem cinnosti fotosyntetizujících
  organismu)
• Žijeme (my i ostatní organismy) nyní, ale vše je
  dusledkem vývoje
• Ekologie jako veda neríká, co je dobre, ale spíš,
  co se stane, když

15
Duležitost teorie ve vede (a v ekologii)

• Teorie jako deduktivní soucást vedy (role
  matematiky)
• Testování hypotéz
• Funkce explikativní (vysvetlit) a prediktivní (co
  se stane v situacích, které jsem zatím nemel
  možnost zkoumat)

16
Postup vedeckého poznání v ekologii podle The
Ecology of Plants by Jessica Gurevitch, Samuel M.
Scheiner, Gordon A. Fox (2002)
17
Aplikovaná ekologie

• Nejstarší ekologickou aplikací je asi zemedelství
  i lovec a sberac potreboval ekologii
  využívaných druhu znát
• Dnes je aplikací velké množství - mnoho v ochrane
  prostredí a prírody - ale i jinde
• Jednotlivé ekologické zájmy mohou jít i proti
  sobe když vysadím smrkovou monokulturu na
  kvetnatou louku, mohu zvýšit sekvestraci
  uhlíku, ale zlikviduji tím populace rady
  ohrožených druhu

18
Ekologie je otevrená vedaMusí respektovat zákony
ved o neživé prírode

• Fyzika (napr. tok energie ekosystémem - rostlina
  nemuže vyrobit více organických látek, než
  kolik energie je schopná získat ze slunecního
  zárení, tzn. horní limit je množství dopadající
  energie ? úcinnost asimilace)
• Chemie (když jsem dusicnan, utecu rychleji než
  fosfát)

19
Další casto užívané vedy o neživé prírode

• Meteorologie (biometeorologie)
• Geologie
• Geografie
• Pedologie (terminologická nepresnost - puda není
  tak úplne neživá)
• Paleontologie
• etc.

20
Interakce s dalšími biologickými disciplinami

• Evolucní biologie (organismy, které zde jsou, se
  musely vyvinout, nejsou náhodným souborem
  vlastností) casová merítka Homage to Darwin
• Taxonomie a fylogenetika
• Fyziologie
• Molekulární biologie
• a další

21
Využitím metod z jiných oboru výrazne rozširuje
okruh otázek, na které se mužeme ptát

• Molekulární metody (príklady užití)
• zjištování paternity (ale i maternity u
  rostlin) - zjištujeme, jak daleko se šírí semena,
  kudy probíhá invaze rostliny apod.
• Zjištování co je jedinec - a na základe toho,
  jaký je pomer generativního a vegetativního
  rozmnožování

22
Využití metod z jiných oboru výrazne rozširuje
okruh otázek, na které se mužeme ptát

• Stabilní izotopy
• Klasické je urcování stárí podle zastoupení C13
• Izotopové složení O v biomase rostlin muže
  napovedet hodne o její strategii hospodarení s
  vodou
• Z izotopového složení deštové vody se dá zjistit,
  zda mrak prišel prímo od može, ci zda obsahuje
  velké množství vody, která pochází z transpirace
  rostlinami

23

• oblast zájmu ekologie
• _________________________________________________
  
• Cástice hmoty
• Atomy
• Molekuly
• Subbunecné organely
• Bunka
• Tkán
• Orgán
• Soustava orgánu
• Jedinec (1 druh)
  Prostorové vymezení
• Populace (1 druh)
  (Demotop)
• Spolecenstvo (mnoho druhu)
  Biotop (habitat)
• 
  Ekosystém
• Biom
  Bioregion
• Biosféra
  (Zeme)

Fyzika, Chemie
Molekul. biologie
Bunecná biologie
Fyziologie
24
Casová a prostorová merítka
Gurewitch et al. 2002
25
Hierarchické usporádání

• Bunky skládají orgány, orgány jedince, jedinci
  populace, ruzné populace spolecenstvo,
  spolecenstvo s prostredím ekosystém, etc.
• Chování systému vetšinou vysvetlujeme pomocí
  chování jeho stavebních kamenu (chování populace
  vysvetlujeme chováním jedincu.které populaci
  skládají - ne pomocí jednotlivých bunek)

26
Popisná a funkcní ekologie

• Dobrý a jasný popis je základ (pattern in space
  and time) - casto není triviálním problémem
• Popis struktury
• Popis dynamických jevu
• (Casto není ostrá hranice)

27
Popis struktury

• Napr. Jak se mení biomy cestou od rovníku k pólum
• Jaká je prostorová struktura tropického lesa
• Jaká je potravní specializace hmyzu v ruzných
  lesích
• Jak se mení druhová bohatost na gradientu vlhkosti

28
Popis dynamiky

• Zmeny spolecenstev v sukcesi
• Kolobeh živin a tok energie v ekosystému

29
Funkcní ekologie - odpovídá na otázku kauzality -
proc, jakým mechanismem

• Co umožnuje koexistenci druhu?
• Jak ovlivní zvýšení živin druhovou skladbu a
  proc?
• Ovlivní prítomnost herbivora druhové složení
  rostlinného spolecenstva a jak?

30
Pozorování a (manipulativní) pokus
31
Pozorování - duležitost opakovaných pozorování
(Lake Mendota, Wisconsin)
32
(No Transcript)
33
(No Transcript)
34
Vetšina ekologických jevu má stochastickou povahu

• Jedno pozorování nic nerekne, potrebuji opakování
• Zajímá me vždy nejen merená hodnota, ale i její
  variabilita (organismy žijí v prumeru, ale
  prežívají extrémy)
• Potrebuju statistiku

35
Mechanistická vysvetlení - potrebuji
(manipulativní) experiment

• Potlacuje americký invazní druh ostatní druhy ve
  spolecenstvu? - Tak to zkusím - odstraním ho z
  poloviny zkusných ploch
• Je spolecenstvo kontrolováno nabídkou potravy,
  nebo tlakem predátora - pokusím se manipulovat
  jak nabídku potravy, tak predacní tlak

36
Chci vedet, jaký mají vliv mravenci na ostatní
herbivory v tropickém lese? - Tak je odstraním (s
patricným opakováním a kontrolou).
37
(No Transcript)
38
Americký peprovník prítomen
Peprovník odstranen
39
Postup vedeckého poznání podle The Ecology of
Plants by Jessica Gurevitch, Samuel M. Scheiner,
Gordon A. Fox (2002)
40
Drobné problémy s experimenty

• Logistická a morální omezení na pokusy
• Problém zobecnení na vetší prosotrová a casová
  merítka
• Každá manipulace má vedlejší úcinky
• ALE Nekteré experimenty za nás udelala príroda

41
Globální zemský ekosystém - nejvetší metodický
problém

• James Lovelock Gaia hypothesis
• cokoliv udeláte na jednom míste zemekoule, muže
  mít efekt nekde jinde (i dost daleko)
• Nemáme opakování
• Deláme experimenty - ale nemáme kontrolu
• Dynamika prirozeného pozadí ztežuje rozeznání
  následku našich manipulací
• Užitecnost studia geologické minulosti

42
Praktikum

• Terénní metody zaznamenávání složení populací a
  spolecenstev
• Sraz je na vrátnici Branišovská
• Jde se do terénu, oblecení podle toho, za každého
  pocasí!

43
Doporucená literatura

• Begon M., J.L.Harper, C.R.Townsend, 1997
  Ekologie Jedinci, populace a spolecenstva. -
  949 p. Vydavatelství Univerzity Palackého,
  Olomouc.
• (originál Begon M., J.L.Harper, C.R.Townsend,
  1990 Ecology. Individuals, populations and
  communities. - 960 p., Blackwell Sci.Publ.,
  Oxford, UK.) už existuje i novejší vydání
• Štorch, D., S. Mihulka, 2000 Úvod do soucasné
  ekologie. - 157 p. Portál, Praha. ISBN
  80-7178-462-1.
• Prach K., M. Štech, P. Ríha 2009 Ekologie a
  rozšírení biomu na Zemi. Scientia, Praha