Velmi často, takřka denně, se ve sdělovacích prostředcích dozvídáte o nečekaných záplavách , prudkých bouřích, ale také o usychání lesů a hromadných úhynech živočichů.Možná si položíte otázku, proč tomu tak je.Celé týmy vědců se pokoušejí poznat příčiny těchto jevů v přírodě.
Věda, která studuje vztahy organismů k okolnímu prostředí a vzájemné vztahy mezi organismy, se nazývá ekologie.
Každý organismus může žít jen v prostředí, kterému je přizpůsoben.
Každý organismus žije v jiném prostředí a jiným způsobem se živí.
Fotosyntéza je složitá biochemická reakce, při níž v zelených rostlinách - za přítomnosti chlorofylu a působením světla - vznikají z vody a oxidu uhličitého ústrojné (organické) látky a kyslík.
Organické látky jsou základem pro život ostatních organismů, které je nedovedou vytvářet z látek neústrojných jako zelené rostliny.Zelené rostliny produkují organické látky , a proto je nazýváme producenty. Rostliny jsou potravou býložravců, ti se stávají kořistí masožravců.Býložravce nazýváme konzumenty I.řádu a masožravce konzumenty II.řádu.V přírodě se tak vytvářejí potravní závislosti zvané potravní řetězce.
Všechny organické odpady, uhynulé rostliny a živočichové se dostávají do půdy, kde jsou rozloženy skupinou organismů nazývaných rozkradači neboli reducenti (destruenti).
Mezi neživou a živou přírodou probíhá neustálý koloběh látek a tok energie.Minerální látky jsou zabudovány do pletiv rostlin, do tkání živočichů a po jejich smrti se vracejí do prostředí (některé se částečně uvolňují již v průběhu života).
PODMÍNKY ŽIVOTA
Neživé složky životního prostředí
(abiotické podmínky)
Základními neživými složkami (biotickými podmínkami) pro organismy jsou světlo, teplo, vzduch, voda, minerální látky.
SVĚTLO A TEPLO
Základním zdrojem veškerého světla - světelné energie - je pro celou naši planetu Slunce.je to naše nejbližší hvězda.Slunce je koule žhavého plazmatu.
Pro život na Zemi je nejdůležitější elektromagnetické záření, jehož část vnímáme jako viditelné světlo a teplo (infračervené záření).
Některé další druhy záření, například rentgenové nebo ultrafialové, mohou život na Zemi ohrožovat.Většina tohoto záření je zachytí ochrannými vrstvami atmosféry a na povrch Země dopadá jen v minimálním množství.
Nejvýznamnější částí záření je tzv.bílé světlo.To umožňuje jednu z nejdůležitějších biochemických reakcí - fotosyntézu.
Energie přicházející na Zemi v podobě slunečního záření umožňuje průběh dalších dějů.Slunce ohřívá povrch Země nerovnoměrně, tím dochází k pohybu vzduchu - větru. Vzniká proudění, které umožňuje např. přenos vypařené vody (koloběh vody). Vlivem sluneční činnosti jsou uváděny do pohybu také mořské proudy.
Opři náhlých změnách sluneční činnosti (sluneční skvrny, velké výbuchy sluneční hmoty) vznikají i jiné druhy záření, např. rentgenové nebo radiové. Tyto druhy záření pak vytvářejí změny v zemské atmosféře a podílejí se na změnách počasí.Někteří lidé jsou na tyto změny citlivý, např.při srdečních a cévních onemocněních atd. Vědci se stále zabývají studiem činnosti Slunce, a tak se můžeme více dozvídat o jeho vlivu na život a životní prostředí.
SVĚTLO A ORGANISMY
V našich zeměpisných šířkách je velká závislost organismů na změnách světelného režimu, který je dán otáčením Země kolem osy a oběhem kolem Slunce (střídání dne a noci, délka dne). Tyto změny vedou k vytváření rytmických dějů v závislosti na světle. Hovoříme o tzv. biorytmech. Biorytmy se projevují u rostlin, zvířat i člověka.
Některé druhy rostlin se mohou přizpůsobit rozdílným světelným podmínkám.
TEPLO A ORGANISMY
Podmínkou života je pro organismy i určitá teplota.Například některé druhy řas a sinic mohou žít při teplotách blízkých 0°C. Tvoří plankton v chladných vodách v okolí Antarktidy, kde jsou základem v potravním řetězci. Tyto organismy by v teplých mořích nepřežily. Stejně tak tropické druhy rostlin nemohou přežít v mírném pásmu, kde se střídají období s teplotami pod bodem mrazu. Rozsahu teplot, které organismus snáší, říkáme teplotní valence. Ta může být různě velká.Je-li trvaleji překročena hranice rozsahu teplot, organismus hyne. Rozlišujeme organismy s úzkou teplotní valencí a se širokou teplotní valencí.
I živočichové jsou přizpůsobeni rozdílným teplotním podmínkám. Například některé arktické ryby snášejí teplotu - 2°C až + 2°C, ryby z tropů snášejí teplotu 10°C až 40°C.
Stejným způsobem jako na teplo reagují organismy i na ostatní abiotické podmínky.
VZDUCH
Vzduch je důležitou biotickou podmínkou na Zemi. Pro život jsou důležité následující fyzikální a chemické faktory vzduchu: hustota, tlak, teplota, proudění a chemické složení.Vzdušný obal Země tvoří atmosféra.
Pro život má největší význam troposféra (spodní vrstva atmosféry sahající asi do výšky 15 km).Nad ní je stratosféra, jejíž součástí je ozonosféra (vrstva se zvýšeným obsahem ozonu, která zabraňuje pronikání nebezpečného ultrafialového záření na Zemi).
Složení atmosféry se vyvíjelo a měnilo.Například množství kyslíku stoupalo s rozvojem zelených rostlin a klesal obsah oxidu uhličitého. Troposféra při zemi je dnes složena z 78% dusíku, 0,03%oxidu uhličitého a 1%vzácných plynů, 21%kyslíku. Většina kyslíku vznikla činností zelených rostlin - fotosyntézou.
Většina organismů potřebuje k dýchání kyslík ze vzduchu. Organismy žijící ve vodě nebo v bažinách mají velmi často dýchací orgány přizpůsobeny tomuto prostředí. Například bahenní a vodní rostliny vytvářejí ve svých stoncích zvláštní pletiva, v nichž mají zásobu vzduchu. Příčný řez tímto pletivem se nazývá aerenchym (sítiny rozkladité) . Rostliny rostoucí v bažinách a tropických deštných lesích mají velmi často vzdušné kořeny.
V posledních letech stoupá vlivem lidské činnosti množství oxidu uhličitého v přízemní vrstvě atmosféry spalováním tzv. fosilních paliv (uhlí, ropy, zemního plynu). Fosilní palivo - uhlí - jsou přeměněná těla rostlin, která v dávné minulosti vývoje Země spotřebovávala oxid uhličitý.
Některé složky slunečního záření ohřívají zemský povrch, část tepla se odráží a uvolňuje zpět do kosmického prostoru.Zvýšené množství oxidu uhličitého (i dalších plynů, např. amoniak) brání vyzařování tepelné energie ze Země.Tomuto jevu říkáme skleníkový efekt. Tím postupně dochází ke zvyšování průměrné teploty vzduchu. Důsledkem je zmenšování horských ledovců a oteplování arktických vod, které způsobuje tání tamních ledovců. To vše může vést k postupným změnám klimatu na Zemi.
Lidskou činností se do ovzduší dostávají další plynné i pevné částice znečišťující ovzduší. Emise-jsou nečistoty uvolněné ze zdroje znečištění, Imise-jsou znečišťující látky dopadající na krajinu, přenosem atmosférou se mohou chemicky měnit.) Na znečištění vzduchu se nejčastěji podílí oxid siřičitý, oxidy dusíku, v menší míře sloučeniny fluoru, amoniak, chlor.
Z pevných částic se do ovzduší dostávají prachové částice - popílek. (Ten může obsahovat nebezpečné kovové prvky, např. olovo a kadmium).
Z emisí vytvářených především automobily se působením slunečního záření vytváří fotochemický smog. V něm vzniká přízemní ozon a celá řada velmi nebezpečných chemických látek, z nichž mnohé jsou rakovinotvorné. Přízemní ozon společně s dalšími látkami je jedovatý pro rostliny, živočichy včetně člověka. Podílí se především na odumírání zeleně.
VODA
Voda je jednou z dalších základních podmínek života. Je součástí všech organismů. Je nezbytná pro průběh všech fyziologických procesů v tělech organismů. Množství vody v organismu se mění podle stáří jedince. Většina živých organismů obsahuje více jak 80 - 90% vody. Klidová stadia rostlin - výtrusy nebo semena - mohou mít jen 4% vody.
Voda umožňuje rostlinám přijímat minerální látky v podobě vodných roztoků. Z hlediska nároků na množství vody můžeme rostliny rozdělit na vodní, bahenní, vlhkých stanovišť a suchých stanovišť.
Voda přichází do prostředí organismů v podobě srážek. Srážky dopadají na rostlinstvo a postupně stékají do půdy. Z půdy přijímají rostliny vodu s rozpuštěnými minerálními látkami a přebytek vody vypařují.
Sníh ovlivňuje především teplotu na povrchu půdy. Dostatečná sněhová pokrývka chrání přezimující orgány rostlin. Při výšce sněhu 50 cm a teplotách vzduchu do - 20°C je teplota na povrchu půdy 0°C. velké množství mokrého a těžkého sněhu může však způsobit mechanické poškození rostlin (např. lámání vrcholků stromů).
Dalším typem srážek jsou tzv. vodorovné srážky - mlha, v zimním období námraza. Tento typ srážek se vyskytuje především v horských a vysokohorských oblastech. Působení těchto srážek na rostliny je dlouhodobé, může trvat několik dní. Při zvýšeném obsahu škodlivin v ovzduší je poškození rostlin vlivem těchto srážek větší.
Současné znečištění ovzduší, především oxidem siřičitým a oxidy dusíku, způsobuje okyselování dešťových srážek. Za normálních podmínek by déšť měl mít pH asi 5,6.
Kyselé deště nepříznivě působí na celé ekosystémy. Kyselé srážky poškozují listy rostlin. Mění chemické procesy půdě, a tím dochází ke změnám minerálních látek přijímaných rostlinami. Zhoršuje se zdravotní stav rostlin, některé odumírají. Postupně se mění druhové složení rostlin, a tím i podmínky pro další organismy.
Kyselé deště působí o okyselování vody v jezerech a řekách. Vlivem zvýšené kyselosti vody hynou drobní živočichové i ryby.
Podle nároků na vodu v prostředí můžeme živočichy dělit na vodní a suchozemské . Někteří suchozemští živočichové však prodělávají vývin ve vodním prostředí, jiní jsou přizpůsobeni životu ve vodě i na suchu.
Suchozemští živočichové mají také různé nároky na přijímané množství vody. Někteří jsou přizpůsobeni k životu ve velmi suchých oblastech a stačí jim voda, kterou přijímají pouze v potravě. Jiní živočichové přijímají větší množství vody v tekutém stavu. Tzv. vodní živočichové tráví svůj život nebo jeho část přímo ve vodním prostředí.
Pro vodní živočichy je důležité množství rozpuštěných látek (solí) a množství kyslíku ve vodě. Kyslík se do vody dostává fotosyntézou vodních rostlin a stykem vodní hladiny se vzduchem.
Koncentrace solí ve vodě je rozhodujícím faktorem především pro mořské živočichy.
MINERÁLNÍ LÁTKY
Jednotlivé chemické prvky se na stavbě těl živých organismů podílejí různou měrou. Podle jejich zastoupení v tělech organismů je dělíme na prvky biogenní a stopové. Biogenní prvky tvoří základ živých soustav a patří mezi ně prvky C, H, O, N, P, Ca, K, Na, Cl, Mg, S. Stopové prvky jsou v organismech v malé míře a umožňují některé specifické reakce. Jsou to např. prvky Fe, I, Mn, Zn, F, Si.
Prvky v přírodě vytvářejí anorganické sloučeniny - minerální látky. Ty, které jsou rozpustné ve vodě, se stávají živinami pro rostliny a svými reakcemi vytvářejí prostředí pro kořeny rostlin o různé kyselosti. Například půdy s vyšším obsahem vápníku mají chemickou reakci neutrální až slabě zásaditou. Naopak půdy vznikající rozpadem pískovců a žul mají většinou reakci kyselou.
Většina běžně pěstovaných rostlin nemá přesně vyhraněné nároky na kyselost půdy. Některé rostliny jsou však vázány buď na kyselé nebo zásadité půdy.
Jednou z nejdůležitějších složek půdy je humus, který vzniká především činností půdních organismů.Dalším stupněm rozkladu humusu je mineralizace, na které se podílejí především některé půdní bakterie. Tím se jednotlivé minerální látky mohou uvolnit, dostat se do roztoku a být znova přijímány rostlinami. Všechny tyto půdní organismy se podílejí na dokončení koloběhu látek.
Neživé složky životního prostředí - světlo, teplo, voda, vzduch a minerální látky - musí být v požadované hodnotě, aby organismus mohl žít a existovat.
Živé složky životního prostředí
(biotické podmínky)
JEDINEC, POPULACE, SPOLEČENSTVO (BIOCENOZA), EKOSYSTÉM
Základní jednotkou živých složek prostředí je jedinec. Představuje ho organismus jednobuněčný nebo mnohobuněčný.Jedinci se většinou nevyskytují osamoceně. Na kmenu stromu není jen jedna zrněnka, na louce neroste jen jedna kopretina.
Více jedinců stejného druhu ve všech vývojových stádiích rostoucích nebo žijících v určité oblasti v určitém čase vytváří populaci. Hovoříme o populaci kopretiny bílé, řepíku lékařského, blatouchu bahenního. U živočichů můžeme rozlišit populaci kosa černého,káně lesní atd.
V každé populaci existují vzájemné vztahy jedinců. Ty mohou např. ovlivnit počet jedinců a populaci. Růst populace je závislý na neživých i živých složkách prostředí, např. na množství vody, teplotě prostředí, stavu ovzduší atd…
Populace dvou druhů mohou na sebe navzájem působit. Mezi populacemi rozlišujeme celkem devět základních vztahů, omezíme se však jen na ty nejznámější.
- neutralismus: populace obou druhů se navzájem neovlivňují (např. žába, zajíc)
- konkurence: obě populace jsou omezovány, společný zdroj je málo vydatný
- parazitismus: parazit má z hostitele jednoznačný prospěch, někdy hostitele zabíjí, populace parazita je obvykle menší než populace hostitele
- predace: populace predátora (kořistníka) napadá kořist a je na ní závislá
- mutualismus: vzájemný vztah je prospěšný populacím obou druhů a je nutný.
Všechny populace rostlin na určitém místě nazýváme fytocenóza, všechny populace živočichů
zoocenóza. Na louce, v lese, v rybníce naleznete populaci rostlin a živočichů - vytvářejí společenstvo neboli biocenózu.
Biocenóza společně s neživým prostředím tvoří ekosystém. Ekosystémem může být les, step, jezero, ale i pole, sad, rybník,vesnice,park nebo město či akvárium s živočichy a rostlinami.
Jistě jste si všimli, že některé ekosystémy jsou vytvořeny člověkem. Člověk je vytvořil a svou činností je musí udržovat.Postup a rychlost, jimiž se ekosystémy mění, je dán velkým množstvím podmínek (půda, voda,klima).
Z neobdělávaného pole se v našich podmínkách postupně stane les.Vývoj ekosystému se nazývá sukcese.
Ekosystém je složitý systém vzájemných vztahů. Neustále v něm probíhají různé změny, které vedou k udržování určité rovnováhy. Základem pro vytvoření rovnováhy je tok energie a koloběh látek.
Největší část energie pro ekosystémy dodává Slunce. Světelná energie je prostřednictvím zelených rostlin - producentů - přeměněna na organické látky, které jsou ,, zásobárnou energie". Organické látky využívají živočichové - konzumenti. Z odumřelých producentů a konzumentů získávají energii destruenti, kteří rozkládají jejich těla až do podoby minerálních látek. Minerální látky mohou opět přijímat producenti a působením světelné energie vytvářet organické látky.
Velké a stabilní ekosystémy, jako jsou např. tropické deštné lesy, oceány, tajga, step, nazýváme biomy. Společně vytvářejí biosféru Země. Pro jednotlivé biomy jsou určující klimatické podmínky - teplota, množství srážek a délka slunečního svitu. Podobné biomy jsou v různých světadílech. Odlišné i nepříbuzné druhy mají často v biomu stejnou funkci.
Ekosystémy umělé, např. pole,rybník, květinové skleníky, musí člověk stále udržovat. Musí do nich vkládat energii v podobě pracovní síly, vyrobených strojů, hnojiv, přípravků na ochranu proti chorobám a škůdcům apod. na výrobu těchto přípravků se opět spotřebovává energie. Této vložení energii říkáme dodatková energie.
