1

Ochrana pOchrana přříírody v prostoru rody v prostoru a a ččasease

VnVníímmáánnííkrajinykrajiny

• lidské – krajina je prostředím přežití, osídlení

• geobotanické –krajinný pokryv (vegetace), ekologie

• zvířecí – množstvíměřítek podle životního prostoru

Whittaker 1956, Great Smoky Mts.

2

MapovMapováánnííkrajinných krajinných

charakteristik charakteristik a modely a modely vývojevývoje

Aplikace krajinných charakteristik na příkladu Nizozemí(Canters et al. 1991)

Kultivace krajin (manKultivace krajin (man--mademade))

• antropogennípřeškálování

• vznik nových hranic a koridorů

• perturbace

• homogenizace krajinného pokryvu

• obhospodařovánízdrojů

Yellowstone NP

3

EkologickEkologickááheterogenita heterogenita Heterogenita heterogenity

• deterministická

• chaotická

• náhodná

• prostorová a časová

• kontinuální, diskontinuální, homogenníheterogenita

• funkční heterogenita a její měřítka

Heterogenita Heterogenita -- ploplošškovitostkovitost

Koncept posunovémozaiky

4

VVááttéé ppíísky u Vlkovasky u VlkovaThymo angustifolii-Festucetum ovinae

Foto P.Pokorný

Váté písky – písčitá duna navátá v povodíLužnice – hostí řadu pískomilných xerofilních (=suchomilných) a acidofilních (= kyselomilných) oligotrofních (=nízký obsah živin) druhů, celkově druhověchudá, nicméně přítomné psamofilní (= pískomilné) druhy vázané na podobnébiotopy jsou povětšinou na červeném seznamu

Pískovna – otevřená vodní hladina

Kulturní bor na písku

Otevřená písková duna

Pole (kukuřice)

SlepiSlepiččíí vrvrššek u Luek u Lužžnice, Tnice, Třřeboeboňňskosko

5

EkotonyEkotony

• délka, šířka, tvar, strmost, vnitřníheterogenita

a) hustota

b) šířka plošky

c) kontrast

d) šířka ekotonu

c/d) strmost

e) členitostHansen et al. 1992

Příklad – pláště a lemy Kontrastní přechod les – louka daný sečením až do okraje louky

Stačí malý mokřad, kde traktor zapadne, a lem je širší, květnatý, hostí řadu zejména bezobratlých

6

1) a) šířka, b) kontrast, c) smoothness(variance rychlosti změny)

2) model pasivní difuse (rozlézání pavoučků)

3) mozaika ekotonu

Wiens 1992

HornHorníí hranice lesahranice lesa

Vysoké kolo, Kotelní jáma, Kotel a Studniční hora (Sněžka)

Ledovcová údolí do U (tzv. trog): Labský a Obří důl

Sněžka – trojboký vrchol (karling), kamenná moře

7

KleKlečč, kosod, kosodřřevinaevina

Krivolesje, krummholz – Pinus mugo subsp. mugo

Foto J. Ševčík

PPřřííklad mozaikovitklad mozaikovitéého ho

ppřřechodu echodu –– mokmokřřadnadníí

lesy (vrbiny, ollesy (vrbiny, olššiny, iny,

tvrdý luh) naptvrdý luh) napřř. Star. Staráá

řřeka na Teka na Třřeboeboňňskusku

Inundace LuInundace Lužžnice nice

(z(zááplava 2002)plava 2002)

8

ekologicképrocesy - ekotonje vnějším projevem ekol. funkcí

Příklad: vlhkost půdy v půdním profilu během roku (březen a srpen)

Cornet et al. 1992

PPřřííklad:klad:avichorieavichorie

význam okrajů (heterogenitu pokryvu lze vyjádřit i podílem tříd a délkou společných okrajů mezi nimi)

9

PerkolaPerkolaččnníí teorieteorie

•• ppůůvodnvodněě difdifůůze roztokze roztokůů nnááhodnhodněě proudproudííccíích ch skrz mskrz méédium, do dium, do krkr. . ekolekol. zavedena jako . zavedena jako vysvvysvěětlentleníí neutrneutráálnlníích modelch modelůů ((GardnerGardner etet alal. . 1987)1987)

•• kritickkritickáá hodnota 0.5928hodnota 0.5928

pro n kategorií pokryvu s pravděpodobností Pn = -0.89845/ln(1-P)

pokud jsou zdroje koncentrované, počet kategorií (n) je nízký

10

MetapopulaMetapopulaččnníímodely modely

• vztah species-area a species-isolation

• menší plošky mají menšípravděpodobnost výskytu než plošky větší

• v mnohadruhovémprostředí má každý druh svou prahovou hodnotu

• modely vymírání (Kareiva1998)

11

Hanski 1994

PPřřííkladklad

Parametry modelu

porodnost 4 jedinci rok-1

úmrtnost 1-2 rok-1

růst 0.2 rok-1

Narušeno 0, 33 a

90% plochy

Meir & Kareiva 1998

12

DisturbanceDisturbance v v ččasease

Shugart & Seagle 1985

13

Dynamika ploDynamika ploššekek• shifting mosaics (Clark J.S., Ecology 72: 1119-1137, 1991)

• gap dynamics

• edge effect (abiotic, direct biol. & indirect biol.)

PralesovitPralesovitéé bubuččiny: iny: ŽŽofofíínn

14

Abies

fraseri

Picea

rubensPrunus

pensylvanica

Betula alleghaniensis

(Bissonette 1997)

Fragmentace Fragmentace

Změny strukturální – velikost plošek, tvar, stupeňizolace, vlastnictví

Historie pasečného hospodařeníEfekt fragmentace na ekosystémové procesy: změna

toků radiace, větru, vody a živin podmiňuje i změny vegetace

• redukce plochy• změny obsahové a strukturní• změny živočišné složky, zejména půdní bioty, dekompozitorů

• invaze nepůvodních druhů (včetně savců)• změna režimu disturbancí (včetněobhospodařování)

15

FragmentaceFragmentace stanovistanoviššťťPrimack 1998

16

Lesy na hranici stepní a lesnízóny v Illinois, dnes fragmentovanéa zbytky jen podél vodních toků

Turner, Gardner &O’Neill (2001)

1986 1992

RHODONIA

1975

17

těžba a sukcese - Rhondonia, Brasil

Farina 1998

působení ostrovních efektůomezení migrace a kolonizaceomezení loveckých možnostísubpopulace - metapopulace, inbrední

depreseokrajové efektyinvaze nepůvodních druhůšíření nemocí

negativní projevyfragmentace

18

DisturbanceDisturbance• ploškovitost (gap dynamics) – velikost, tvar, rozšíření,

heterogenita• dostupnost zdrojů• perioda rotace (dlouhodobé rotace – refugia,

reinvaze)• intenzita disturbance (síla, frekvence, rozsah)• disturbanční režimPůsobení disturbancí na

• stukturu systému (typ, intenzita, koexistence)• zdrojovou základnu• životní strategie (life-history)• kompetiční schopnosti• krajinné charakteristiky (identita, velikost, isolace, skladba,

mozaika...)

PPřříírodnrodníí disturbancedisturbance

Mozaika vytvořená v roce 1988 po požáru v Yellowstone NP

19

Etna Etna –– ččinninnáá sopka (Sicsopka (Sicíílie)lie)

A polom

B-D, F-G lesní požár

E hurikán

H záplavy

Shugart 1999

20

PPřřííklad: klad: popožžááryry

přirozenéohně

Baker 1992

ohně

os ídl ení

Vyhořelé rašeliniště Žofinka –v prvním roce po požáru (r. 2000) se šíří náletové druhy, v dalších letech bezkolenec (uvolněné živiny), regenerujíkeříčky z podzemních orgánů, semenáčky borovice lesní

21

Ostrovní biogeografie

• RH McArtur & EO Wilson 1963

• Vysvětluje species-area, izolaci, směnu (obrat) druhů

• Ostrovy prostorové (oceánské, jeskyně, hory, biotopové ostrovy)

• Ostrovy funkční (porostní dynamika, hostitel-parazit)

• Vysoký endemismus

Kolonizace

• Bližší ostrovy k pevnině mají vyšší rychlost kolonizace a tedy rel. Větší počet druhůnež vzdálenější

• Větší ostrovy mají větší pravděpodobnost kolonizace a tedy rel. víc druhů než menší

• Efekt času: čím je delší doba kolonizace (= víc uchycených druhů, obsazené niky), tím klesá pravděpodobnost uchycenídalších nových druhů

22

Extinkce

• Pravděpodobnost extinkce roste s počtem usazených druhů (predace, kompetice)

• Pravděpodobnost extinkce je větší na malých ostrovech (vyčerpání zdrojů, vliv disturbancí, malé populace, atd.)

1. 1. plochy ostrovaplochy ostrova

2. 2. ččlenitostilenitosti

3. 3. vzdvzdáálenosti od lenosti od „„zdrojovzdrojovééhoho““ regionuregionu

4. 4. bohatosti bohatosti „„zdrojovzdrojovééhoho““ regionuregionu

5. 5. rovnovrovnovááhy mezi kolonizachy mezi kolonizacíí a extinkca extinkcíí

Počet druhů na ostrově je funkcí:PoPoččet druhet druhůů na ostrovna ostrověě je funkcje funkcíí::

23

Příklady

•• Galapagos Islands: Galapagos Islands:

•• ~~∀∀∀∀∀∀∀∀ flora flora odvozenodvozenáá od jihoamerickod jihoamerickéé

•• ~ 378 ~ 378 kolonizackolonizacíí novými druhynovými druhy

•• -- 60% 60% ppřřineseno ptineseno ptáákyky

•• -- 31% 31% vvěětremtrem

•• -- 9% 9% ppřřipluloiplulo

• Vymírání od r. 1600:

• - 90% (155 of 171 taxa) ostrovních ptáků

• - 50tinásobná rychlost než na pevnině

• - 75% z nich na malých ostrovech

Biodiverzita – regionální úroveň

• Taxonomická úroveň druhy-rody

• Prostorová úroveň – species-area křivka, beta diverzita

• Biotopová úroveň

• V

• SLOSS = single large or several small?

24

Rezervace v ČR

NPR – červené, NPP – modré, PR – tmavě zelené, PP –světle zelené

Taxonomickáúroveň

• Počet zastoupených rodů a čeledí roste s počtem zastoupených druhů

=> Územní ochrana funguje pro různé tax. úrovně

=> Pro syntézy biodiverzityvětších územních celkůnení druhová úroveňnezbytně nutná

0

50

100

150

200

250

300

350

0 200 400 600

Number of species

Num

ber of genera

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600

Number of species

Num

ber of fa

milie

s

25

Plocha rezervací a počet druhů

Rozložení četností velikostních tříd rezervací a normalizace rozdělenípřirozeným logaritmem

Rozložení četností počtu druhův rezervacích má přibližněPoissonovo rozdělení(=> odmocninová transformace)

Species-area vztah

26

Druhová diverzita MCHÚ

• počet druhů ve 302 rezervacích: 2152, vč. 92 hybridů (663 rodů, 135 čeledí)

• roste s heterogenitou prostředí(stanoviště)

• bohatší stanovištějsou stepní, luční a hajní, chudší jsou rašeliniště a bučiny

5752

1512

445101916

72

-5-4-3-2-1012345

step

pe

hornbe

am

gras

slan

d

oak

wetland

spruce

pine

scree

peat bog

beec

hStand

ardize

d residu

als

Number of habitat types

Species num

ber (m

ean, SE, SD)

0

100

200

300

400

500

600

1 2 3 4 5 >6

Druhy-stanoviště-plocha

Analýza cest (path):

a1, přímý vliv plochy na stanovištní pestrost

0.179

b1, přímý vliv stanovištnípestrosti na počet druhů

0.324

b2, přímý vliv plochy na počet druhů 0.303

a1b1, nepřímý vliv plochy na počet druhů 0.058

Effect coefficients:

b2 + a1b1, celkový vliv plochy na počet druhů

0.361

AREA

HABITATS

SPECIESa1 = 0.179

b2 = 0.303

b1 = 0.324

27

Invaze do rezervací

1. Situace ve světě

čísla = % z celkového počtu

druhů v rezervaci

Invaze ve světových rezervacích

:eexistují společenstva prostá invazních druhů

28

Invaze ve světových rezervacích

:ejvíce zasaženy ostrovní rezervace, a to i v tropech

Havaj

Galapágy

Seychelly

Invaze ve světových rezervacích

Rezervace v tropech (3–8 %) a v subtropických aridních

oblastech (4–10 %) mají díky extrémním podmínkám a vyšší

rezistenci menší zastoupení invazních druhů

29

Invazibilita světových rezervací

:eexistují společenstva prostá invazních druhů: většina

rezervací má alespoň nějaké zavlečené druhy

:ejvíce zasaženy ostrovní rezervace, včetně tropických:

Hawaiian Volcanoes 66%, Maui 47%, Kamakou 38%, Syechelly

33%, Galapágy 31%

Rezervace v tropech a v subtropických aridních oblastech mají

menší zastoupení invazních druhů

V oblastech temperátního klimatu více zasaženy rezervace na

Jižní polokouli

:ebezpečí pro původní flóru rezervací představuje turistický

ruch: počet zavlečených druhů stoupá s počtem návštěvníků.

Rezervace jsou ve srovnání s nechráněnými oblastmi

invadovány z poloviny tak často (Lonsdale 1999)

Invaze do rezervací

1. Situace ve světě

2. Zastoupení zavlečených druhů v českých rezervacích

3. Faktory ovlivňující zastoupení zavlečených druhů

30

Zastoupení neofytů v závislosti na nadmořské výšce

0

2

4

6

8

10

12

14

-2 -1 0 1 2 3 4

Standardized altitude (zero mean, variance one)

Neo

phytes (%

)

Pysek et al., Biol. Conserv. 104: 13-24, 2002

Faktory ovlivňující zastoupení zavlečených druhů(celkem vysvětleno 44.0 % variability)

nadmořská výška (26.0 %)

počet původních druhů (10.2 %)

Po odfiltrování nadmořské výšky:

klimatický okrsek (18.2 %)

lednová izoterma v MT (1.9 %)

převládající vegetační typ (8.5 %)

neofyty: hustota osídlení (2.0 %)

počet původních druhů (3.5 %)

31

SLOSS: single large or several small?

SSISL: several small inside single large!

Strategie ochrany přírody: jak omezit invaze?

Pysek et al., Biol. Conserv. 104: 13-24, 2002

Neofyty navzdory rostoucímu počtu v krajiněnepřibývaly od r. 1931 v rezervacích rychleji, nežpůvodní druhy a archeofyty, jejichž počet v krajiněbyl v tomto období konstantní

nepřímý důkaz, že rezervace působí jako účinná bariéra vůči invazím

32