Obecná limnologie - 08 vodní organismy adaptace, životní projevy 1. Abiotický rámec Obecná limnologie - 08 2. Organismy vodní organismy  Teplota  Kyslík  Světlo adaptace, životní projevy 21 Fytoplankton 22 Bakterie 23 Zooplankton 24 Bentické rostliny 25 Zoobentos 26 Ryby a vodní ptáci zdroje populační dynamika

Hledisko velikostní, funkční, taxonomické konzumenti producenti Nekton Makroplankton >20 mm rozkladači Mesoplankton 200 µm–20 mm Mikroplankton (20)30–200(300) µm Nanoplankton 2–20(30) µm Pikoplankton ! 0,2–2 µm Femtoplankton <0,2 µm

Hledisko velikostní, funkční, taxonomické

Hlavní skupiny organismů (Lindemann 1942) potravní úrovně  1. řádu  2. řádu  3. řádu  4. řádu

Hlavní skupiny organismů (Lindemann 1942) producenti – fytoplankton, fytobentos, makrofyta (bakterie) konzumenti – zooplankton, zoobentos, ryby, ptáci… (herbivoři, omnivoři, karnivoři, vrcholoví predátoři = dravci) grazing (pastva) – „částečná predace“ filtrátoři, škrabači, lovci, paraziti, parazitoidi… rozkladači, detritovoři – bakterie, zoobentos drtiči, sběrači (filtrátoři, smetači) POTRAVNÍ ŘETĚZCE (PASTEVNÍ, DETRITOVÝ) tzv. mikrobiální smyčka – bakterie, bičíkovci, nálevníci…  koncepty POTRAVNÍCH SÍTÍ

Potravní sítě

Abiotický rámec výrazná sezonalita (mono-/dimiktické nádrže mírného pásma) určuje sezónní sukcesi planktonu adaptace vodních organismů určují jejich ekologickou niku

Výměna plynů, dýchání kyslík a CO2, N2, metan… – rozpustnost! (mikro)organismy – povrch:objem (buňky, těla) hemoglobin (Daphnia, Chironomus, Tubifex) žábry (ryby, hmyzí larvy, mlži, plži aj.) vzduch (bubliny = „fyzikální žábry“ – potápník, vodouch; sifon – splešťule, Diptera; plastron – vodomil; plži aj.) plíce (vyšší obratlovci) ventilace oddenků (rákos) supersaturace (fotosyntéza – až 200 %) anoxibiosa (Chironomus, Chaoborus, Tubifex)

Působení pH přímé (H+) = druhy acido-/alkalifilní /-tolerantní nepřímé účinky metabolismus vápníku (měkkýši, korýši) toxicita NH3 při pH > 9 toxicita Al3+ při pH < 5, sraženiny Al na žábrách

Salinita, osmoregulace mořské (poikilosmotické) organismy – izotonická rovnováha hypertonická osmoregulace (sladkovodní a brakické org.) hypotonická osmoregulace (Artemia salina) energeticky náročná regulace  snižuje zdatnost

Proudění, sedimentace hydrodynamický tvar přisedlé organismy (přísavky aj.), úkryty zpomalení sedimentace ( odolnost vůči predaci): snížení hustoty / zvýšení viskozity (výrůstky, sliz apod.) povrchové napětí (neuston) vertikální pohyb (bičíkovci, sinice, zooplankton) aktivní plavání (ryby aj.)

Průtok, míchání, živiny vyšší růst. rychlost = vodní květy

Fyziologická přestávka …15 minut

Primární zdroje – zastupitelné, nezastupitelné

1 populace – 2 zdroje Mechanistický model (Tilman): Nezastupitelné (esenciální) zdroje – u autotrofů se vyskytují odděleně: bez interakce (Liebigův zákon minima) interaktivní 1 populace – 2 zdroje ZNGI = Zero-Net-Growth-Isocline

1 populace – 2 zdroje Mechanistický model (Tilman): Nezastupitelné (esenciální) zdroje – u autotrofů se vyskytují odděleně: bez interakce (Liebigův zákon minima) interaktivní Zastupitelné zdroje – u živočichů je potrava zdrojem jak stavebních látek, tak energie (a je většinou zastupitelná): zcela (jejich kombinace nemá žádný +/- efekt) doplňkové (jejich kombinace je lepší než jen jeden z nich) antagonistické (jejich kombinace je horší než jen jeden z nich) ZNGI protíná osu, protože růst je možný, i když je jeden zdroj nulový ZNGI

Zdroj reguluje početnost a růst numerická odpověď limitující zdroj = Liebigův zákon minima Blackmanův model: v = vmax v = S ×  Monodův model: µ = µmax × S / (S + ks)

Spotřeba zdrojů v závislosti na hustotě funkční odpovědi (Holling) – doba vyhledávání kořisti – doba zpracování kořisti typ I – homogenní suspenze, filtrátoři, fotosyntéza typ II – vztah dravec-kořist, predátoři typ III – přizpůsobení („učení“), predátoři (hmyz, ryby)

Světlo jako zdroj, fotosyntéza omezený prostorově (eufotická vrstva) i časově 6 CO2 + 6 H2O  C6H12O6 + 6 O2 – 2802 kJ měření primární produkce – kyslíková a uhlíková metoda: O2: čistá (net, NPP = P – R) 14CO2: „hrubá“ (gross, GPP) nepřesné – podmínky?  kompenzační bod

Světlo jako zdroj, fotosyntéza vertikální zonace PP závisí na průhlednosti

Prostor jako zdroj, heterogenita distribuce homogenní, náhodná-pravidelná-ostrůvkovitá (mikro)agregace (patches) – shluky, vločky, konsorcia… horizontální distribuce podélná distribuce (toky, nádrže) vertikální distribuce, stratifikace příčiny „objektivní“ – např. (ne)míchání větrem, přítok živin, (teplotní) stratifikace příčiny „subjektivní“ – (ne)schopnost (aktivního) pohybu, úkryt, kompetice o zdroje (světlo, živiny, kyslík…), mutualismus / symbióza (mikrob. konsorcia)

Populační dynamika populace druhu v dané lokalitě (klon) sdílená genetická informace demografické parametry: hustota populace, import × export, růst = natalita – mortalita [čas -1] mikroplankton (protista) r = µ –  µ = (lnN2 – lnN1) / (t2 – t1)  = ztráty (žraní, fyziol. mortalita, paraziti, sedimentace, odtok) zooplankton (metazoa) r = b – d b = ln (E + 1) / D (Egg ratio, Development time) d = ztráty (žraní, fyziol. mortalita, paraziti, sedimentace, odtok)

Jedinec – zdatnost, optimální výživa výživa – nutriční hodnota (C:N, C:P, N:P) měřítkem „úspěšnosti genů“ je zdatnost jedince (fitness), jenž řeší dilema – do čeho investovat (omezené) zdroje: reprodukční potenciál nebo přežití? model optimální výživy (optimal foraging) zohledňuje – kvantitu i kvalitu zdroje – náklady na vyhledání i zpracování (kořisti) vyžírání – selektivní predace, přepínání (switching) interakce: kompetice, predace… – napříště

Optimální výživa selekce potravy podle náročnosti zpracování filtrace (Daphnia magna, různé řasy) filtrace predace

Optimální výživa selekce potravy podle kvality a kvantity (Chaoborus, Daphnia) A - doba vyhledávání (encounter rate) klesá s velikostí dafnie B - doba nutná k jejímu zpracování (handling time) naopak vzrůstá s její velikostí C - modelová předpověď nejvýhodnější kořisti D - výsledek experimentu  larvy IV. instaru koretry upřednostňují dafnie střední velikosti