Struktura

Vliv prostředí na organizmy

„ Není to ten nejsilnější, kdo přežije, ani ten nejinteligentnější, ale ten, kdo se dokáže nejlépe přizpůsobit."

Charles Darwin


Přizpůsobení prostředí a přirozený výběr

Každý organizmus má určité vlastnosti, které mu umožňují v určitém prostředí přežít. Tyto specifické vlastnosti označujeme jako adaptace, které vznikly postupným přizpůsobováním organizmů prostředí v průběhu evoluce. Známým evolučním mechanismem je proces přirozeného výběru.

Přirozený výběr je proces přežívání a reprodukce organizmů nejlépe přizpůsobených svému životnímu prostředí. Je důsledkem principu „boje o život", tj. aktivity organizmů, zaměřené na uchování života a zabezpečení existence potomstva. Základní dva typy přirozeného výběru jsou přírodní výběr a pohlavní výběr.                                                                                                                   

Výběr /selekce/ může mít mnoho podob a může působit v jakýchkoliv stadiích vývoje organizmu. Všechny fáze života organizmu jsou vystaveny vlivům prostředí. Mezi formy přirozeného výběru patří:

Tvrdá selekce – eliminace /vyloučení/ slabých jedinců prostředím, vyhynutí těch, kteří nebyli schopni adaptace, následkem je vymizení celých populací; je však dočasný.

Obr. 1: Přízemní mráz   

Měkká selekce – respektuje individuální rozdíly mezi jedinci určitého druhu, eliminuje např. určité procento nejmenších a nejlehčích samců, např. nejpomalejších jedinců kopytníků ze stáda šelmami. Probíhá neustále.

Z dosahu tvrdého výběru se lze vymanit, měkký výběr vždy někoho odstraní.

Na organizmus působí celý komplex faktorů, k jednomu mohou být více tolerantní než k jinému. O jeho výskytu k biotopu pak rozhoduje ten faktor, který již překračuje hranice přizpůsobivosti organizmu. Tento faktor se nazývá limitující (= mezní). Například v polárních oblastech je limitujícím faktorem teplota, u nás v létě je limitujícím faktorem voda, ve vodě je limitujícím faktorem množství kyslíku a pH.

Schopnost organizmů snášet určité rozpětí hodnot některého z faktorů prostředí je podmíněna přizpůsobením (adaptacemi) různého typu. Tuto závislost můžeme obecně znázornit Gaussovou křivkou.

obrazek Obr. 2: Rozmezí ekologické přizpůsobivosti 

Vrchol představuje optimální působení daného faktoru (organizmus nejlépe prospívá).

Křivka je ohraničena minimem a maximem – hodnoty představující dolní a horní mezní, smrtící (letální) hranici (organizmus ještě přežívá, ale je to „jen tak tak“) V případě, že faktory hranice překročí – následuje smrt organizmu.


Příklady rostlin s různou přizpůsobivostí k podmínkám prostředí:

Mezi faktory prostředí, které jsou velmi důležité pro výskyt rostlin, patří pH prostředí – především půdy. Půdní reakce čili pH půdy je výsledkem velmi složitých souvislostí mezi půdním podkladem (zda půda vzniká na vápencích, rulách, žulách nebo jiných nerostech a horninách), množstvím vody v půdě, provzdušněním půdy, kyselostí vodních srážek atd.

  • Neutrální reakce znamená, že pH půdy = 7

  • Půdy kyselé mají pH < 7

  • Půdy zásadité (basické) mají pH > 7

Rozdělení rostlin dle nároků na pH půdy

  • acidofyty (acidofilní rostliny) vyžadují kyselé půdy s pH < 6,7, do této skupiny patří vřesovištní rostliny. Velmi silně acidofilní rostliny vyžadují pH 3,54  (kostřava ovčí, brusnice borůvka), silně acidofilní rostliny pH 4,14,5 (vřesovec), acidofilní rostliny pH 4,55,4 (lupina) a slabě acidofilní rostliny pH 5,56,4 (žito, pohanka, brambor).

  • neutrofyty (neutrofilní rostliny) rostou na půdách s hodnotami pH ±7. Pro většinu rostlin je optimální pH 6–7,5, podběl lékařský

  • bazifyty (alkalofyty, alkalofilní, bazofilní rostliny) vyžadují zásadité půdy s pH > 7,2 (např. ostřice nízká, třemdava bílá, ječmen, vojtěška).

Hodnota pH vyšší než 9 a nižší než 3 způsobuje úhyn rostlin!

Podle výskytu některých rostlin v prostředí můžeme zpětně usuzovat na pH půdy. Takové rostliny indikují vlastnosti prostředí  jsou to bioindikátory. Mají úzký rozsah tolerance vůči faktorům prostředí.

Například rojovník bahenní a rašeliník patří mezi rostliny, které žijí v prostředí výrazně kyselém (optimum pH je mezi 3 až 4), druh rostliny metlice křivolaká či jahodník roste nejčastěji v mírně kyselém prostředí (optimum pH má přibližně 5), kdežto podběl lékařský roste nejlépe v prostředí neutrálním (optimum má pH = 7). Najdeme-li je na některém místě, můžeme orientačně usoudit na jeho půdní reakci.

obrazekObr. 3: Rašeliník   obrazekObr. 4: Podběl lékařský


Poznámka:

Rašeliníky jsou mechy hojně rostoucí na rašeliništích a zamokřených loukách.

Rojovník bahenní je stále zelený keř z čeledi vřesovcovitých, z rodu rojovník. 

Metlice křivolaká patří mezi trávy, roste hojně na pasekách, na vřesovištích atd.

Podběl lékařský je hojně rozšířená bylina.


Přizpůsobení živočichů prostředí, adaptace

Během fylogenetického vývoje se živočichové dokonale přizpůsobili svému prostředí. Vyvinuly se u nich charakteristické tělesné tvary, mechanismy funkcí a chování, které jim umožnily osídlit zcela specifické prostředí. Všechna taková přizpůsobení označujeme jako adaptace. Jsou výsledkem přírodního výběru s výjimkou těch, které byly získány uměle, šlechtěním.

Obr. 5: Vliv prostředí na organizmy

Třídění adaptací:

Adaptace živočichů většinou dělíme na:

  • Morfologické – tvarové přizpůsobení (např. tvar končetiny, tvar zobáku, velikost nebo barva těla – krtek – končetiny, netopýr – křídla …)

  • Fyziologické – většinou jde o fyziologické odchylky od „normálního stavu“ u živočichů žijících v extrémních podmínkách. Příkladem jsou termoregulační mechanismy či zimní spánek, jež mohou být spouštěny a řízeny množstvím či kvalitou potravy nebo intenzitou slunečního záření, odolnost vůči zmrznutí. Např. u savců mírného pásma dochází ke změnám v izolačních vlastnostech srsti v souvislosti se sezónními změnami v teplotě prostředí, mechanismy zamezující ztrátám vody v pouštních oblastech / velbloudi, plazi, ptáci – koncentrovaná moč…/

  • Etologické – souvisejí s chováním živočichů – zvláštnosti při lovu potravy – lovecké strategie, specifické chování při vyhledávání úkrytů, zvláštnosti při ochraně před predátory. (mimikry – pestřenky – napodobování druhů s žihadlem, jedovatých nebo zapáchajících; vzájemné napodobování jedovatých druhů. Výstražné zbarvení: žlutočerné nebo červenočerné, vytvořilo se u mnohých jedovatých druhů.

Obr. 6: Vřetenuška čičorková   Běloskvnáč pampeliškovýObr. 7: Běloskvrnáč pampeliškový


Lovecká strategie některých pavouků, např. běžníka kopretinového spočívá v nenápadném chování pavouka číhajícího na drobný hmyz lákaný květem kopretiny.

obrazekObr. 8: Běžník kopretinový obrazekObr. 9: Běžník s kořistí   


Výstražné (aposematické) zbarvení: žlutočerné nebo červenočerné, vytvořilo se u mnohých jedovatých druhů.

obrazekObr. 10: Pestřenka rybízová   Obr. 11: Vosa obecná s kořistí


Strategie

Strategie jsou metody, kterými se organizmy vyrovnávají s různými nepříznivými vlivy prostředí /které jim umožňují získávat potravu, množit se a bránit se před nepřáteli/. Jedná se o soubory dědičně zakódovaných vlastností, které organizmu umožňují úspěšně se prosadit v ekosystému, tj. optimálně využívat materiálové a energetické zdroje a obstát v konkurenci sousedních populací. Některé strategie se mohou týkat např. šíření v prostoru, způsobu přezimování, získávání potravy či ochrany před predátory. Základní kategorie členění strategií se týkají způsobů, jakými se organizmy vyrovnávají se změnami prostředí. Limitující je nosná kapacita prostředí.

Zatímco u živočichů se v rámci r/K teorie výběru rozlišují 2 životní strategie, K-strategie a r-strategie, u rostlin se mimo r/K teorii někdy uvádí i různé strategie populací rostlin:R-stratégové (podle „ruderální"), C-stratégové (podle „konkurence") a S-stratégové (podle stresu).  U živočichů se tato koncepce většinou neuvažuje, neboť se předpokládá, že živočich díky své pohyblivosti největšímu tlaku unikne.

K-stratégové

Jsou často dlouhověcí, mají máločetné potomstvo, avšak dobře vybavené do života. V případě živočichů poskytují mláďatům kvalitní péči, u rostlin je to pak dostatečná tvorba zásobních látek. Typickými K-stratégy jsou stromy (smrk ztepilý, buk lesní), mnozí velcí savci (medvěd hnědý, los evropský, vydra říční, sloni, primáti, také netopýři), orli, supi, papoušci, jasoň, otakárek ovocný.

   

obrazekObr. 12: Slon indický K-stratég Otakárek ovocnýObr. 13: Otakárek ovocný K-stratég


R-stratégové

Mají exponenciální typ růstu populací, žijí v proměnlivých prostředích, např. rumištní plochy. Vyznačují se značnou produkcí semen, rychlým růstem a množením, velkým množstvím potomstva, krátkými životními cykly. Jsou to konkurenceschopné organizmy, které investují především do kvantity. Typickými r-stratégy jsou polní plevele (např. lebeda, hořčice rolní, mák, merlík, kokoška pastuší tobolka, penízek rolní), někteří drobní savci (hraboš polní, potkan, kočka), některé druhy hmyzu, bělásek řepový (mšice).

  

obrazekObr. 14: Mandelinka bramborová R-stratég
 
obrazekObr. 15: Lebeda R-stratég

S-stratégové

S-stratégové jsou typičtí pro prostředí zatížené stresem. Stresem rozumíme jakýkoliv pravidelný a předvídatelný jev, který omezuje růst populace. Pastva, pravidelné kosení, trvalé zasolení okrajů silnic a pravidelné záplavy, dlouhodobý nedostatek vody představují stres. Druhy dobře odolávající stresu jako např. rostliny skalních stepí vysokohorských poloh, květnatých luk, pouští, slanisek, rašelinišť (některé druhy tučnolistých, borovice, borůvka, vřes obecný).

obrazekObr. 16: Brusnice brusinka S-stratég    Obr. 17: Vřes obecný S-stratég  


 

C-stratégové

C-stratégové /konkurenční stratégové/ mají vysokou schopnost konkurence, kterou jsou schopni ji využít na stanovištích bez stresu a narušování. Často dosahují velkých rozměrů a hojné biomasy. Vyznačují se dlouhověkostí a rychlým růstem. Většinu energie vkládají do vegetativních a zásobních orgánů, vklad do reprodukční schopnosti je nízký. Do této skupiny stratégů patří např. dub, buk lesní, jasan z bylin např. pýr plazivý, ovsík vyvýšený, kopřiva dvoudomá, hasivka orličí;

C-stratégové úspěšně konkurují mnoha druhům, žijí v relativně stabilním prostředí s dostačenou zásobou živin, často jde o konečná stádia sukcese.

obrazekObr. 18: Kopřiva dvoudomá C-stratég  obrazekObr. 19: Buk lesní C-stratég 

 

 
 
 
 

Doplňující učivo

Tvrdá selekce pracuje s absolutními požadavky. Má vymezený určitý interval vyžadované vlastnosti a slepě likviduje všechny jedince, kteří se do něj nevejdou. Příkladem je, že v oblasti, kde existují na jaře časté přízemní mrazíky, zlikvidují všechny květiny, které je nedokáží snést. Základní vlastností tvrdé selekce je, že jí lze za určitých okolností uniknout. Dalším charakteristickým rysem je, že likviduje nevyhovující jedince bez vztahu k jejich ostatní populaci, není tedy závislá na počtu jedinců populace, hustotě této populace ani intenzitě kompetičních vztahů mezi nimi.

Obrázek

Content zmrznut  kvety02

Obr. 20: Tvrdá selekce – přízemní mrazíky, zlikvidují všechny květiny, které je nedokáží snést

Doplňující učivo

Měkká selekce nemá žádné absolutní požadavky na jedince a provádí selekci jeho srovnáním s konkurenty, kteří jsou k dispozici. Selekční tlaky zvýhodňují a selektují jedince, kteří loví lépe, proti jedincům, kteří loví hůře; silnější jedince, kteří jsou schopni získat a obhájit své teritorium, či stádo samic, proti slabším jedincům, kteří to nedokáží atd. 

Obrázek

Content 2.lyska

Obr. 21: Měkká selekce – z 9 mláďat lysky černé nepřežily první dny po vylíhnutí 2 nejslabší malé lysky

Doplňující učivo

Liebigův zákon minima – žádný faktor prostředí nepůsobí samostatně, překročí-li hranici jeden z faktorů, může to vést k zániku organizmu i při zachování optimální nebo maximální intenzity všech ostatních faktorů.

Limitující faktory – faktory, které jsou pro přežívání živočichů nejdůležitější. V polárních oblastech je to teplota, v pouštích vlhkost vzduchu a voda, v rybnících obsah kyslíku. Oblast působní faktorů mezi horní a dolní letální hranicí představuje ekologickou valenci. Druhy s úzkou ekologickou valencí jsou obvykle vázány na jediný typ životního prostředí a druhy s širokou ekologickou valencí jsou schopni osídlovat různé typy prostředí.

Doplňující učivo

Rojovník bahenní

je stálezelený keř z čeledi vřesovcovitých, z rodu rojovník. Je zapsaný v červeném seznamu rostlin jako ohrožený druh. V ČR se vyskytuje na území CHKO Třeboňsko, kde se nachází jeho největší populace v ČR a také v NP České Švýcarsko, kde roste na vlhkých skalních římsách. Foto z NPR Červené blato.  

Obr. 22: Rojovník bahenní

Doplňující učivo

Podběl lékařský

je nenáročná, hojně rozšířená bylina, která má v zemi oddenek, z něhož časně zjara vyrůstají stonky nesoucí žluté květy. Po odkvětu vyrůstají přízemní široké, na rubu plstnaté listy. Je to léčivá bylina rostoucí hojně podél cest a potoků.

Obr. 23: Podběl lékařský

Komentář

Maladaptacenepřizpůsobení novým životním podmínkám

Obrázek

Content 7.cerveneblato

Obr. 24: Národní přírodní rezervace Červené blato s výskytem rojovníku bahenního

Víte, že ...

Vřetenuška čičorečková a běloskvrnáč pampeliškový mají zajímavou strategii.

Oba druhy jsou jedovaté, běloskvrnáč se vyskytuje o 23 týdny dříve a hojněji než vřetenuška → ptáci si na běloskvrnáči ověří jeho nepoživatelnost → později se vyskytující vřetenušky z toho mají profit.

Čti také

Velbloud ochrana před pískem – uzavíratelné nozdry, husté obočí brání pronikání písku do tělních otvorů, redukce prstů na druhý a třetí, které jsou rozšířené, opatřené nášlapným mozolem, dlouhé a husté řasy, uzavíratelné nozdry,  aby zvířata snížila odpařování vody na minimum, potí se až při 42 ºC.  

Obr. 25: Velbloud – zavíratelné nozdry, husté obočí brání pronikání písku do tělních otvorů

Obrázek

Content 17.netopyr

Obr. 26: Přední končetiny netopýra se přeměnily v křídla, která umožňují let

Obrázek

Content 15.zirafa

Obr. 27: Dlouhé krky žirafám umožňují dostat se k potravě vysoko v korunách stromů

Doplňující učivo

Rumiště jsou umělé ekosystémy, obvykle jde o člověkem výrazně pozměněná a samovolnému osídlení rostlinami ponechaná místa v krajině. Může se jednat například nepoužívané skládky, zbořeniště, opuštěné nepoužívané továrny i jiné stavby, okraje silničních cest nebo železničních tratí atd. Půda zde může být velmi bohatá na živiny, někdy může být i částečně obnažená. Rostou zde ruderální (nikoli plevelné) rostliny resp. ruderální rostlinná společenstva.

Obr. 28: Rumiště

http://cs.wikipedia.org/wiki/Rumi%C5%A1t%C4%9B

Doplňující učivo

Ruderální společenstvo 

Ruderální společenstvo je odborný ekologický pojem, jímž je ve vědecké ekologii označováno společenstvo rostlin a živočichů, které vzniklo na ruderálním (rumištním) podkladu. Jedná se o přírodní společenstvo, které vzniklo v podmínkách výrazně pozměněného prostředí. 
Za ruderální společenstva lze považovat porosty rostlin na rumištích, smetištích, výsypkách, odvalech z těžby nerostů, železničních náspech, na okrajích cest a v příkopech podél nich apod. Pro tato místa je typická vysoká koncentrace živin (draslík, dusík).
Ruderální společenstva jsou předmětem zájmu ekologů a biologů, neboť také vypovídají o ekologické adaptabilitě a přizpůsobivosti celé pozemské přírody na člověkem pozměněné životní podmínky.
Ruderální flóra je označení pro rostliny přednostně osídlující lidskou činností narušená a zpustlá stanoviště. Někdy bývají nesprávně dávány do souvislosti s plevelem. Na rozdíl od nich nemusí být vždy nežádoucí. Z hlediska životní strategie se většinou jedná o r–stratégy. Příkladem může být kopřiva (Urtica) nebo podběl (Tussilago). Živočichové žijící na takovýchto stanovištích tvoří tzv. ruderální faunu.

http://cs.wikipedia.org/wiki/Ruder%C3%A1ln%C3%AD_spole%C4%8Denstvo

 

Logolink