Obecná limnologie - 10 vodní ekosystémy struktura a funkce informace, entropie toky energie koloběh látek produktivita diverzita, stabilita

Ekosystém, koncepty „koncept superorganismu“ – shopnost samoregulace, ale ne reprodukce (tj. nemá genom) „individualistický koncept“ – organismy procházejí „sítem“ abiotických faktorů (tj. ignoruje interakce) „Darwinistický koncept“ – evoluce ekosystému: selekce a reprodukce získaných vlastností („optimalizace“); organismy mění své prostředí  prostředím pro ostatní  adaptované populace (tj. různé niky)

Ekosystém, termodynamika ekosystémy – přirozené (ekologické) jednotky, většinou dobře ohraničené systémy: např. nádrž, povodí–jezero… (proto se na rozvoji ekologie významně podíleli mnozí limnologové) otevřené systémy – výměna hmoty, energie a informace s okolím  disipace energie, nárůst entropie vysoce uspořádané systémy – (genetické) informace, potřeba kontinuálního doplňování energie k udržování nízké entropie

Ekosystém, tok energie, koloběh hmoty společenstva a ekosystémy – schopnost samoregulace  vysoká míra uspořádanosti a trvalý přísun energie sluneční záření  produktivita – primární produkce  organická hmota (biomasa, detrit, DOM…) = univerzální nosič potenciální energie uvnitř ekosystému organismy a jejich interakce určují strukturu ekosystému  trofické úrovně (gildy) účinnost přenosu a toky energie regenerace a (omezený) koloběh hmoty dostupnost živin  produktivita

Trofické hladiny, potravní sítě

Trofické hladiny, potravní sítě obvykle 3–4 (2–5) úrovně (gildy) ekologická účinnost (prod. predárora:prod. kořisti) = 0,05–0,2  ztráta 80–95 % energie ~10 % PP ~1 % PP ~0,1 % produkce vyšší úrovně klesá, ale ne vždy biomasa

Produktivita biomasa (standing stock) produkce 1× za den

Globální produktivita záření, živiny, morfometrie nádrže (srážky)

Produkce jezer

Struktura, klíčové druhy organismy (genomy) a interakce (niky) vymezují strukturu a stabilitu ekosystému někdy klíčové druhy (keystone species) – např. dafnie, ryby určují strukturu planktonu nebo bentosu Daphnia fytoplankton prvoci bakterioplankton vířníci + Bosmina

Velikostní struktura, „size-efficiency“ „odhad“ rybí obsádky „pomocí planktonky“ Velikostní struktura, „size-efficiency“ planktonní populace – někdy obtížně vymezitelné (nepohlavní rozmnožování, obtížná determinace apod.)  velikostní skupiny ~ funkční – gildy (Hrbáček et al. 1959) (vířníci, „malé/velké“ perloočky, „bílé ryby“, „síťový fytoplankton“…)  hypotéza: „size-efficiency“ (Brooks & Dodson 1965)

+ – + Trofická kaskáda trofické hladiny vykazují „top-down“ – + trofické hladiny vykazují kaskádový efekt predace (Carpenter et al. 1985) „bottom-up“ + biomanipulace nádrží? předpoklad: dravé ryby  čirá voda…

Dilema: „top-down“ nebo „bottom-up“? počet trofických úrovní záleží na produktivitě nádrže (Fretwell–Oksanen) a komplexnosti interakcí predace konkurence o zdroje

Dilema: „top-down“ nebo „bottom-up“? antarktická jezera (bez ryb)  oba mechanismy!

Biomanipulace… čirá voda  rozvoj perlooček (o)  potlačení planktivorních ryb

Biomanipulace… proč někdy nenastane očekávaný výsledek? protože volnou niku obsadí konkurence... Aphanizomenon flos-aquae

Fyziologická přestávka …15 minut

Sezónní vývoj fytoplanktonu, faktory v mono-/dimiktické nádrži mírného pásma

vysoká diverzita společenstva Sezónní vývoj fytoplanktonu, diverzita vysoká diverzita společenstva nezaručuje stabilitu!  K-strategisti (Ceratium spp.) H’ – Shannonův index druhové diverzity

jarní maximum  fytoplankton  letní maximum Sezónní vývoj planktonu, PEG-model v mono-/dimiktické (eutrofní) nádrži mírného pásma (Sommer et al. 1986) zooplankton jarní maximum  fytoplankton  letní maximum  čirá voda (clear-water)

 nanofytoplankton  „síťový“ fytoplankton  velké rozsivky  malý zooplankton  velký zooplankton

stochastické modely = CHAOS! selektivita žraní perlooček (Daphia) „žratelný“ = G „nežratelný“ = C stochastické modely = CHAOS! C:P

Heterotrofní bakterie Planktonní mikroorganismy 1 ml ~ 1 cm3 Viry 104-109 ml-1 Fototrofní bakterie 0-106 b. ml-1 Sinice 0-105 b. ml-1 Řasy 102-104 b. ml-1 Heterotrofní bakterie 105-108 b. ml-1 Hetero- a mixotrofní nálevníci 0-104 b. ml-1 mixotrofní bičíkovci

Mikroorganismy „smyčka“ – sink („microbial loop“ = regenerace živin pro PP) „článek“ – link (allochtonní DOC pro vyšší úrovně)

Mikrobiální „smyčka“, interakce, funkce Autotrofní fytoplankton: - významní primární producenti - významní producenti POC - významní producenti substrátu (DOC) pro bakterie - konkurenti bakterií (zejména při C limitaci) Bakterie: - významní konkurenti fytoplanktonu! - potenciální P sink (vlákna!) - bohatý zdroj P (významný při P limitaci) - významní příjemci DOC a producenti POC - zapojení allochtonního DOC do potravních sítí - zdroj POC a energie (při nízké primární produkci)

Mikrobiální „smyčka“, interakce, funkce Heterotrofní bakterivoři: - regenerují P („rozpouštějí“ PP) - zvyšují příjem DOC bakteriemi - zdroj POC a energie (při nízké primární produkci) - zvyšují produktivitu ekosystému Mixotrofní bakterivoři: - konkurenti autotrofního fytoplanktonu! - potenciální P sink - primární producenti – zdroj POC a energie Heterotrofní algivoři: - regenerují substrát (DOC) pro bakterie - zvyšují konkurenceschopnost bakterií při P limitaci

Zoobentos, funkce, distribuce, produktivita hmyz, korýši, měkkýši aj. – dno toků, litorál, sedimenty… detritovoři – troficky propojení s pelagiálem! sedimentující seston (fytoplankton)  zoobentos  ryby 18°C 6°C

Zoobentos, vývoj larvální vývoj hmyzu obvykle víceletý (potravní zdroje, teplota, predace…) hmyzí imága = významný export biomasy! pakomár Chironomus antracinus

Ryby, velikost obsádky plůdek – ichtyoplankton pokles abundance s růstem Ryby, velikost obsádky plůdek – ichtyoplankton početné planktivorní stadium! některé druhy kanibalistické biomasa (log) se moc nemění mění se potravní preference (dvouhorkový rybník!)