Stabilita ekosystému 

Ekologická stabilita je schopnost ekosystému vyrovnávat změny způsobené vnějšími činiteli a zachovávat své přirozené vlastnosti a funkce.

Úroveň stability je charakterizována odolností /rezistencí/a pružností /resiliencí/.

• rezistence (odolnost) – schopnost odolávat změnám ekologických faktorů

• resilience (pružnost) – schopnost vrátit se do původního stavu

Podle narušení rozlišujeme ekosystémy:

• rezistentní – vazby uvnitř společenstva i mezi společenstvem a neživými faktory jsou velmi silné, narušení je velmi obtížné;

• s pružnými vazbami – společenstva jsou narušitelná snadno, ale po ukončení působení podmínek se rychle vrací do původního stavu (tam, kde jsou pravidelné záplavy, požáry nebo období sucha);

• společenstva se specializovanými druhy – ekosystémy nejsou schopny na narušení reagovat, neobnovují se, jsou buď dočasně, nebo natrvalo zničeny.

Např. tropický deštný les je velmi složitý biom (plošně rozšířený ekosystém) s vysokou druhovou diverzitou, je velmi stabilní. Dlouho odolává změnám ekologických faktorů, ale má malou míru resilience. Je-li zničen, vrací se do původního stavu velmi složitou a dlouhou cestou. Mezi ekosystémy s nízkou odolností i pružností patří polní kultury a zahrady. Rybníky náleží mezi ekosystémy s nízkou odolností, ale vysokou pružností. Mezi ekosystémy s vysokou odolností i pružností patří sukcesní stádia na skalách, sutích apod. Vysoce odolné a málo pružné ekosystémy představují např. klimaxové bučiny.

Obr. 1: Tropický deštný les   

Obr. 2: Rybník 

Produkce ekosystému

Základním zdrojem energie pro ES je energie Slunce. Část energie slunečního záření je využita v ekosystému k tvorbě organických látek (biomasy). Důležitá je úloha producentů – zelených rostlin. Většina sluneční energie však využita není (není listy zachycena a pouze prochází, odráží se bez využití do prostoru).

Listy zachycená sluneční energie je přeměňována v procesu fotosyntézy na organické látky (biomasu), které představují hrubou produkci ekosystému (HP). Při fotosyntéze se jako vedlejší produkt uvolňuje kyslík. Z ekologického hlediska jsou rostliny producenty.

Obr. 3: List

Fotosyntéza

Fotosyntéza (gr. fotos – světlo, synthessis – viazanie, slučování) je jedinečný děj na Zemi, jehož výsledkem je produkce organických látek a kyslíku procesem vázaní sluneční energie a její přeměny na energii chemických vazeb. Fotosyntéza je první a nejdůležitější proces přeměny energie slunečního záření na chemickou energii.  http://eluc.railsformers.com/sections/51

Ročně se díky fotosyntéze váže 1,5.1014 kg uhlíku, což přibližně odpovídá světovým zásobám ropy a uvolňuje se 4.1014 kg kyslíku. Asi 10 % uvedených množství připadá na suchozemské zelené rostliny a až 90 % na zelené řasy světových moří a oceánů.

Obr. 4: Schéma fotosyntézy

Rovnice fotosyntézy

Obr. 5: Rovnice fotosyntézy

Význam fotosyntézy:

• produkce organických látek, které jsou zdrojem výživy heterotrofných organizmů

• udržuje se stálý poměr kyslíku a oxidu uhličitého v atmosféře (O₂: 21%; CO₂: 0,03%)

• vytváření materiálu, ze kterého mohou vznikat fosilní paliva (ropa, zemní plyn, uhlí)

• fotosyntéza představuje základ rostlinné výroby, na její rychlosti závisí výnosy jednotlivých plodin

• energii slunečního záření, uloženou ve svých tělech rostlinami v dávných dobách, využíváme v nerostných surovinách (zejména uhlí a ropě)

• fotosyntéza se zásadním způsobem podílela na vytvoření a udržování dnešního složení atmosféry, včetně tvorby ochranné ozonové vrstvy; kyslík, původně vedlejší produkt fotosyntézy, výrazně ovlivnil i směr vývoje organizmů k současné rozmanitosti životních forem

• za velmi důležitou je považována schopnost vázat – prostřednictvím fotosyntézy – velké množství uhlíku v rostlinné biomase (zejména ve dřevě a často i dlouhodobě)

• fotosyntéza se tak podílí i na zpomalování růstu koncentrace CO₂ v atmosféře; rostoucí koncentraci oxidu uhličitého a dalších skleníkových plynů se přičítá prohlubování skleníkového efektu a zvýšené riziko globálního oteplování

PRODUKTIVITA EKOSYSTÉMU = množství organické hmoty vyprodukované za jednotku času na určité ploše /produkce rostlin na 1hektar za rok/. Závisí na teplotě, množství živin a vody.

• NÍZKÁ – pouště, polopouště, tundry, hluboké moře

• STŘEDNÍ – savany, louky, pastviny, rybníky, pole, lesy

• VYSOKÁ – lužní lesy, deštné pralesy, korálové útesy, šelfy

Příklad:

Na základě provedených výzkumů se ukazuje, že na 1 m² moře dopadá denně 12,6 .106 J energie slunečního záření. Z toho se vytvoří 37 800 J v tělech řas (rozsivek), z nich vznikne 1 000 J energie v zooplanktonu. Ryby vylovené za 1 den z 1 m² představují zhruba 21 J energie. Účinnost tohoto ekosystému je velmi nízká – zhruba 0,000 15%.

Daleko vyšší účinnost mají ekosystémy suchozemské, zejména agroekosystémy. Např. bylo propočítáno, že na výrobu 1 kg hovězího masa je třeba asi 35 kg čerstvé trávy (7 kg sena). Účinnost je 6%.

Přibližně polovinu hrubé produkce (vytvořené biomasy) spotřebují rostliny ke svému životu při buněčném dýchání. Zbylé organické látky jsou využity při stavbě těl rostlin (kořeny, stonky, listy, květy, plody). Jde o čistou (primární) produkci (ČPP).

Biomasa vytvořená fotosyntézou tvoří základ výživy býložravců (konzumentů 1. řádu). Část energie získané z rostlinné potravy (biomasy) je využita pro buněčné dýchání, zbývající část slouží jako stavební materiál nutný k tvorbě těl živočichů. Jde o sekundární produkci (SP).

Primární producenti (rostliny), které v ekosystému zůstanou, (nespotřebují je živočichové jako potravu), představují pak čistou produkci ekosystému (ČP).

Těla živočichů (sekundární produkce) jsou základem pro potravu dalších živočichů – konzumentů vyšších řádů.

Kvantifikace homeostáze (stability) ES je dána poměrem celkové produkce a respirace (P/R). Počáteční (iniciální) stádia vývoje (sukcese) ekosystémů P/R > 1. V dalším vývoji směřujícímu k homeostázi P/R = 1.

Obr. 6: Kukuřičné pole   

Obr. 7: Poušť

Obr. 8: Třeboňské rybníky

Obr. 9: Litovelské Pomoraví – lužní les