Vliv půdotvorného substrátu na biodiverzitu geodiverzita vs Vliv půdotvorného substrátu na biodiverzitu geodiverzita vs. biodiverzita vzdělávací materiál www.biom.ivb.cz

Základní pojmy biodiverzita – biologická rozmanitost (na všech úrovních), rozmanitost druhů i vyšších taxonomických jednotek, rozmanitost ekosystémů, ale i rozmanitost genetická v rámci populace - v užším slova smyslu je to rozmanitost druhů, rostlin a živočichů na určitém místě Geodiverzita – celá řada definic substrátová a morfologická rozmanitost určitého území rozmanitost abiotických podmínek Geodiverzita zahrnuje celou šíři zemských rysů, včetně geologických, geomorfologických, paleontologických, půdních, hydrologických a atmosférických prvků, systémů a procesů - prostorová rozmanitost Země

Závislosti složek přírodního prostředí RELIÉF VLHKOST PŮDA VEGETACE FAUNA PODNEBÍ GEOLOGIE Dvě základní složky jsou nezávislé, směrem k vrcholu se závislost zvyšuje

Abiotické faktory (geodiverzita) ovlivňující biodiverzitu Biodiverzita je přímo podmíněná kvalitou a charakterem půdy Faktory ovlivňující vlastnosti půdy jsou: horniny – půdotvorný substrát geomorfologie – reliéf krajiny klima – teplota , srážky…. člověk – antropogenní ovlivnění čas – půda se v čase vyvíjí, diferencuje Čerstvá (v popředí) a zvětralá sedimentární hornina droba v opuštěném lomu u Křtin

Půdotvorný substrát Rozmanitost hornin má velký význam na kvalitu a obsah živin na nich vznikajících půd Česká republika má mimořádnou horninovou rozmanitost a s ní spojenou půdní rozmanitost Zjednodušená geologická mapa ČR jasně ukazuje vysokou horninovou diverzitu, dobře je patrná linie Znojmo-Brno-Olomouc-Ostrava, která odděluje regionálně geologické celky Český masiv (na západě) a Západní Karpaty tvořené převážně „mladšími“ sedimentárními horninami. Zdroj: Česká geologická služba

Půdotvorný substrát horniny můžeme rozdělit dle vzniku na 3 základní typy: vyvřelé, sedimentární a metamorfované vyvřelé horniny – horniny utuhlé z magmatu pod povrchem nebo na povrchu Země sedimentární horniny – vzniklé usazením po transportu z vyvřelých, metamorfovaných nebo sedimentárních hornin metamorfované horniny - vzniklé za zvýšených teplot a tlaku rekrystalizací z hornin vyvřelých a sedimentárních Jámový lom na libereckou žulu (Rudolfov u Liberce)

Půdotvorný substrát vliv na kvalitu vzniklé půdy mají minerály tvořící půdotvorný substrát (horninu), kterým se říká hlavní horninotvorné minerály cca 30 hlavních horninotvorných minerálů řadíme do těchto skupin - živce, slídy, jílové minerály, pyroxeny, amfiboly, olivíny, granáty, chlority, minerály serpentinové skupiny, turmalíny, oxidy, karbonáty, sírany, sulfidy, fosforečnany a halogenidy. Ve vztahu k biodiverzitě hrají nejdůležitější roli obsahy a možnosti uvolnění hlavních minerálních živin (prvků) - rostliny si dané prvky berou z půdního roztoku. hlavní minerální živiny: draslík (K), vápník (Ca), hořčík (Mg) a fosfor (P) Dusík (N) – je také důležitou minerální živinou, kterou si však rostliny neberou z horniny, ale z půdního vzduchu a biologickými přeměnami.

Půdotvorný substrát horniny můžeme rozdělit dle chemismu (minerálního složení ) na 3 základní typy: kyselé, neutrální a bazické (ultrabazické) kyselé horniny – charakteristické světlou barvou, s celkovým obsahem SiO2 nad 65% a vysokým obsahem K a velmi nízkým obsahem Mg neutrální horniny – charakteristické strakatou barvou, s celkovým obsahem SiO2 52-65% a průměrným obsahem K, Ca a Mg bazické horniny - charakteristické tmavou (zeleno-černou) barvou, s celkovým obsahem SiO2 pod 52% a vysokým obsahem Mg, často Ca a nízkým obsahem K Vápenec (kalcit) je velmi specifický půdotvorný substrát, zejména proto, že se ve vodě velmi dobře rozpouští vznikají půdy typu rendzin (Pálava).

Půdotvorný substrát Přeměna horniny na půdu = zvětrávání – dlouhodobý proces závisející na klimatických a geomorfologických podmínkách, různé fyzikální a chemické procesy, z pevných hornin vzniká sypký materiál s různou zrnitostní charakteristikou (podíl písčitých, hlinitých (prachovitých) a jílovitých částic) kyselé horniny – přeměna je v našich podmínkách nejpomalejší, nejméně reagují na vlivy prostředí (teplota, vlhkost), vznik převážně písčitých až hlinitopísčitých zvětralin s nízkou zásobou hlavních minerálních živin neutrální horniny – přeměna probíhá středně rychle, vznikají převážně písčitohlinité zvětraliny s průměrnou zásobou hlavních minerálních živin bazické horniny - přeměna probíhá nejrychleji, vznikají hlinité zvětraliny s vysokou zásobou hl. minerálních živin Zrnitostní složení (půdní druh) je velmi důležitou vlastností půd (pískovna Seč u Rudic v Moravském krasu)

Geomorfologie (reliéf terénu) Geomorfologie ovlivňuje: fyziologickou a genetickou hloubku půdy rozmístění nejmladších zvětralinových pokryvů (často půdotvorných) rozmístění vody v půdním profilu Jinak bude probíhat vývoj půd na sopečném reliéfu, na vrásovém či zlomovém reliéfu, jinak v krajině s převahou eolického (větrného) , fluviálního (říčního), glaciálního (ledovcového), krasového reliéfu. Důležitou roli hraje svažitost terénu a s tím spojená expozice vůči světovým stranám (rozdílnost v oslunění, v průběhu denních teplot, intenzitě výparu, ale i intenzity a rozložení srážek).

Geomorfologie (reliéf terénu) Vliv expozice na půdu a vegetaci v ČR N - vznik hlubokých půd, převaha chemického a biologického zvětrávání, malé výkyvy mezi extrémními teplotami, spíše chladnější, výrazná bohatost a množství biomasy. E - půdy s nižší hloubkou, s převahou fyzikálního zvětrávání, častý srážkový stín, v zimě extrémně nízké teploty, výrazně vyšší obsah skeletu v půdním profilu, druhově chudší a nižší množství biomasy . W - vyšší úhrny srážek, velmi podobné severní expozici. S - půdy s nižší hloubkou, s převahou fyzikálního zvětrávání, nejvyšší evaporace a rozdíly maximálních a minimálních teplot, častá suťová pole a vysoký obsah skeletu v půdním profilu, druhově chudší a nižší množství biomasy.

Klima (podnebí) Na půdu a nepřímo na vegetaci má největší vliv roční průměrný úhrn srážek a průměrná roční teplota. V ČR vycházíme z teplotního a srážkového gradientu – každých 100 výškových metrů klesne teplota průměrně o 0,6 C a zvýší se srážky o 50 mm. Klima ovlivňuje distribuci tepla a vody v krajině přítomnost konkrétních rostlinných a živočišných společenstev (biodiverzita). Výrazně odlišné klimatické podmínky panují na třeboňských rašeliništích (vlevo) a na skalních vápencových skalách Moravského krasu.

Člověk V současné době geodiverzitu a biodiverzitu výraznou měrou ovlivňuje přítomnost člověka, který jednotlivé faktory svou činností výrazně ovlivňuje. Ve většině případů lidská činnost ochuzuje geodiverzitu, potažmo biodiverzitu, ale v některých případech může geodiverzitu, resp. biodiverzitu, zvyšovat. Příklady ochuzování (kultivace krajiny): vybírání kamenů z polí, vysušování mokřadů, meliorace, zavážení přírodních prohlubní, homogenizace zemědělské krajiny, aj. Zejména těžební činnost a vhodná rekultivace jejích pozůstatků může v krajině zvyšovat geodiverzitu, a tedy i na ní navázanou biodiverzitu.

Velké lomy většinou působí v krajině jako velké nevzhledné jizvy, ale v relativně monotónní rovinné zemědělské krajině, mohou při vhodné rekultivaci představovat vítané zvýšení geodiverzity a na ni navázané biodiversity, Trachytový lom Mariánská skála je přímo součástí městské aglomerace Ústí nad Labem (nahoře), sloupcová odlučnost čediče na lokalitě Panská skála u Kamenického Šenova v místě bývalého čedičového lomu (vpravo).

Čas V čase má krajina tendenci se postupně homogenizovat. Výrazná změna některého z abiotických faktorů (disturbance) může vést ke zvýšené geodiverzitě a biodiverzitě. Příklad: velmi mladé, iniciální půdy mají vlastnosti velmi podobné půdotvornému substrátu (hadcový, krasový, pískovcový, říční, vrcholový fenomén) zralé, diferenciované půdy snižují vliv jednotlivých faktorů a často snižují i biodiverzitu daného území. vývrat stromu (disturbance) má vždy vliv na biodiverzitu v rámci postiženého uzemí

Půdy ČR ČR má díky vysoké geodiverzitě, tedy rozmanitosti půdotvorných substrátů velmi rozmanité půdy. Podle Taxonomického klasifikačního systémů půd v ČR půdy dělíme na 15 referenčních tříd s 26-ti hlavními půdními typy. Nejrozšířenější půdní typy v ČR: - necelých 50% kambizemě hnědozem a černozem nad 10% pseudogleje, fluvizimě a luvizemě cca 5% ostatních půdní typy (glej – 4%, podzol – 4%) Nížinný podzol na chudých písčitých substrátech České křídové pánve, Bělá pod Bezdězem

Půdy ČR Sekvence horizontů půd Půdní profil je tvořen sledem jednotlivých půdních horizontů. Pro jednotlivý půdní typ je charakteristická zákonitá stratigrafie jednotlivých diagnostických horizontů. Půdní horizont – vytváří se v důsledku rozdílného zvětrávání, pohybu látek a charakteru a měnících se fyzikálních, chemických procesů a biologické aktivity v rámci půdního profilu. Vpravo zjednodušené, idealizované schéma sledu půdních horizontů. O – soubor horizontů nadložního (pokryvného humusu). A – povrchové humusové až organo-minerální horizonty. B – podpovrchové diagnostické horizonty. E – eluviální ochuzený horizont. C – nepřemístěný půdotvorný substrát (matečná hornina). D – podložní hornina neúčastnící se pedogeneze. M – přemístěný půdotvorný substrát, nejčastěji vzniklý fluviální (říční) nebo koluviální (svahovou) činností.

Půdy ČR Přestože na první pohled vypadají ukázky půdních profilů rozdílně, jedná se o stejný půdní typ – glej. A- glej na třetihorních jílech, typická modrošedá barva značí převažující redukční podmínky v profilu. B – glej na zvětralině žuly, nadloží mocný, částečně zrašelinělý A horizont, modrošedá barva podloží dána převahou redukčních podmínek v profilu. A B Oba profily jsou zřetelně ovlivněny přítomností vody prakticky v celém profilu.

Příklady Závislost biodiverzity na geodiverzitě dobře vystihuje skutečnost, že většina významných chráněných botanických lokalit na území střední Evropy (ČR) je vázána na neobvyklý, specifický geologický substrát a geomorfologický reliéf. Často užíváme termíny ekologický fenomén. Typ T Typickým fenoménem NP Podyjí je hluboký kaňon řeky Dyje. Vrcholové rozvodné území většiny našich sudetských pohoří pokrývají větší či menší rašeliniště charakteristické specifickou biocenózou. PP Jelení skok CHKO Orlické hory.

Příklady – krasový fenomén Krasové oblasti, díky specifické půdě, jednostrannému chemismu ( Ca výrazně převládá nad všemi ostatními živinami) a vysoké propustnosti pro vodu mají zcela specifickou biotu. Zcela výjimečné jsou i krasové podzemní prostory. Vysokohorský kras – oblast Kaninu v Julských Alpách, Slovinsko (vlevo nahoře), Stepní charakter vápencového bradla - Děvín Pálava (vpravo nahoře), bohatá krápníková výzdoba v jeskyni Balcarka , Moravský kras

Příklady – hadcový fenomén Metamorfovaná hornina hadec (serpentinit) má zcela jedinečné chemické složení. Hlavní minerální živina – hořčík (Mg) je ve vysokém nadbytku, ostatní minerální živiny spíše v nedostatku. Tmavá barva hadce podmiňuje výrazný teplotní gradient během dne na půdním povrchu, což výrazně ovlivňuje hydrický režim na daném území. Uvedené vlastnosti podmiňují vysokou diverzitu hadcových území. Jejichž typickým příkladem je NPR Mohelenská hadcová step. Jádrem NPR je zaklesnutý meandr řeky Jihlavy, kdy krajina vytváří přírodní amfiteátr, jehož stěny pokryté lesostepní vegetací s převahou borovice lesní vytváří základ vysoké biodiverzity flóry a fauny.

Příklady – hadcový fenomén Nahoře ukázka jihozápadního svahu meandru s lesostepní teplomilnou vegetací a mělkými a skeletnatými půdami s jednostranným nadbytkem hořčíku v rámci minerálních živin. Vpravo detail půdního povrchu s hojnými výchozy hadcových hornin, travním vegetačním krytem a rozptýlenými zakrslými borovicemi.

Příklady – pískovcový fenomén Česká křídová pánev hlavně ve svých tektonicky rozpraskaných okrajových polohách vytváří četná pískovcová města, která tvoří velmi charakteristický krajinný fenomén. Jeden z mála, který můžeme v České republice označit za světově unikátní. Na velmi chudý pískovcový substrát a rozmanitou propustnost jednotlivých sedimentárních typů jsou vázány velmi rozmanité biocenózy. Světově proslulá Pravčická brána v pískovcích NP Česko-saské Švýcarsko (vlevo), tzv. Kokořínské pokličky tvořené různě zvětrávajícími vrstvami písčitých křídových sedimentů tvoří dominantu CHKO Kokořínsko – Máchův kraj.

Příklady – pískovcový fenomén Četná pískovcová města jsou na tolik unikátním krajinným fenoménem, že jsou v ČR vždy součástí zvláště chráněných územních celků (NP Česko-saské Švýcarsko, CHKO Kokořínsko – Máchův kraj, CHKO Český ráj, CHKO Broumovsko…). Území Českého ráje je díky své jedinečné geodiverzitě prvním českým územím patřící mezi evropskou síť geoparků pod záštitou UNESCO (od roku 2005). Česká národní síť geoparků je v současné době tvořena 6ti geoparky (Český ráj, Egeria, GeoLoci, Železné hory, Kraj blanických rytířů, Podbeskydí). Pískovcová stolová hora se zřetelným horizontálním i vertikálním selektivním Zvětráváním (NP Česko-saské Švýcarsko).

Příklady –Krakonošovy zahrádky Nejvyšší biologická rozmanitost (biodiverzita) v středoevropském prostoru se nachází v našich hraničních pohořích, jejichž nadmořská výška vystupuje nad stromovou hranici. Nejlépe je tento fenomén patrný v Krkonoších, Hrubém Jeseníku a Kralickém Sněžníku, ale v menší míře ho nacházíme i na Šumavě a Krušných horách. Typický je i pro podobná pohoří např. Schwarzwald (Německo) a Vogezi (Německo-Francie). Výzkum a popis těchto středisek biodiverzity (zahrádek) je popsán teorií anemo-orografických systémů (A-O) popsanou českým vědcem prof. Jeníkem.

Příklady –Krakonošovy zahrádky Teorie anemo-orografických systémů (Jeník 1964) pro pohoří celé Střední Evropy Příčiny: Soubor klimatických, zeměpisných a ekolo- gických závislostí vzniklých vlivem trychtýřovitého tvaru údolí, které směrem na horský hřeben dlouhodobě usměrňuje a zrychluje přízemní vítr. Anemo-orografický systém se skládá z vodicího návětrného údolí, ze zrychlující vrcholové oblasti a z jednoho nebo více závětrných turbulentních prostor. V pohořích přesahujících alpínskou hranici lesa se účinky větru kombinují zejména s účinky nerovnoměrné sněhové pokrývky a sněhových lavin. Závětrné turbulentní prostory vynikají velkou rozrůzněností ekosystémů a druhově bohatou květenou i zvířenou. Labský důl – příklad velmi bohatého ekosystému podmíněného anemo-orografickým systémem, NP Krkonoše.

Příklady –Krakonošovy zahrádky Obří důl vznikl působením pleistocenního ledovce. Díky převládajícím západním větrům se během zimy v jeho horní části usazuje až 10 m mocná sněhová pokrývka. Její postupné roztávání a množství semen rostlin v ní obsažené podmiňují vysokou biodiverzitu celého karu. Díky stejnému fenoménu můžeme v oblasti karu Labského dolu nalézt více než 250 druhů cévnatých rostlin. Jedná se o jedno z nejbohatších míst v oblasti Krkonoš, tedy o jednu z tzv. Krakonošových zahrádek.

Příklady – mokřady a rašeliniště Rozeznáváme 3 typy rašelinišť – nížinné, tzv. slatiny se nacházejí, dnes již ojediněle, v říčních nivách. Vznikají nejčastěji zarůstáním mrtvých ramen. Jsou to mokřady relativně živinami bohaté, ale většina z nich je dnes rozorána (zpolněna) či meliorována, a proto ty zbývající důsledně chráníme. Asi nejhezčí v ČR jsou v CHKO Litovelské Pomoraví. Plošně nejrozšířenější jsou v ČR tzv. přechodová rašeliniště vznikající převážně v bezodtokých pánevních oblastech v pahorkatinách. Nejtypičtější jsou tato rašeliniště v oblasti jihočeských pánví, zejména v CHKO Třeboňsko (vpravo NPR Červená blata, Třeboňsko). Třetím typem jsou tzv. Vrchoviště nacházející se většinou v pramenných náhorních plošinách našich hraničních pohoří. Známé jsou zejména ze Šumavy (Šumavská blata), Krušných hor, Krkonoš a Jizerských hor. Typickým příkladem jsou Úpská rašeliniště mezi Studniční a Luční horou v Krkonoších (foto vlevo). Tato rašeliniště jsou živinami velmi chudá, ale bohatá na vzácnou až endemickou flóru a faunu.

Příklady – Křivoklátsko Vysoká geodiverzita území je podmíněna jak přírodními faktory, tak historickými a antropogenními souvislostmi. Významná je vysoká členitost terénu, pestrá geologická stavba, údolní fenomén řeky Berounky, s tím spojená různorodá orientace stanovišť ke světovým stranám, široká škála typů půd. Nemalou roli hrála také skutečnost, že území nebylo prakticky po celý středověk kolonizováno a do určité míry sloužilo jako honitba pro celou řadu českých panovníků.

Shrnutí Geodiverzita podmiňuje biodiverzitu Nejvýznamnějším faktorem geodiverzity z hlediska vlivu na biodiverzitu je půda Další významné faktory jsou geomorfologie (reliéf), klima a čas působení V součastnosti má na biodiverzitu (geodiverzitu) stále větší vliv člověk, hovoříme o antropogenním ovlivnění

Shrnutí Konkrétní biodiverzitu ovlivňuje soubor všech faktorů společně Jednotvárná krajina (s nízkou geodiverzitou) má obvykle i nízkou biodiverzitu Území s vysokou biodiverzitou a geodiverzitou se snažíme chránit (NP, CHKO, NPR, NPP, PR, PP) Člověk svou činností geodiverzitu a biodiverzitu většinou snižuje, vhodné zásahy (rekultivace), ale mohou působit také pozitivně

Otázky Které faktory ovlivňují vznik a vývoj půd? Jaká je geologická rozmanitost České republiky? Jaké jsou tři základní horninové typy z hlediska chemismu a vzniku hornin? Jaké máme čtyři hlavní minerální živiny? Jaký je rozdíl mezi půdním typem a půdním druhem? Co je to geodiverzita? Jmenujte některá území s vysokou biodiverzitou v ČR?

Závěrem… Chráníme pouze to, co milujeme, milujeme pouze to, čemu rozumíme, a rozumíme pouze tomu, čemu jsme učeni.”