vypisky-z-geo2 (1).pdf

2022 Geovědy 2 CBG/GEO2 KLÁRA MAREŠOVÁ Obsah Pedologie..................................................................................................................................... 6 Co je to půda..............................................................................

2022 Geovědy 2 CBG/GEO2 KLÁRA MAREŠOVÁ Obsah Pedologie..................................................................................................................................... 6 Co je to půda....................................................................................................................................... 6 Půdotvorní činitelé.............................................................................................................................. 8 Matečná hornina................................................................................................................................. 9 Podnebí/ klima.................................................................................................................................... 9 Podzemní voda.................................................................................................................................. 10 Organismy......................................................................................................................................... 11 Činnost člověka.................................................................................................................................. 11 Reliéf.................................................................................................................................................. 11 Čas..................................................................................................................................................... 12 Základní složky půdy.................................................................................................................. 13 Anorganická pevná složka................................................................................................................. 14 Organická pevná složka..................................................................................................................... 14 Neživá............................................................................................................................................ 14 Živá složka...................................................................................................................................... 16 Půdní voda......................................................................................................................................... 17 Půdní vzduch..................................................................................................................................... 17 Vlastnosti půdy.......................................................................................................................... 18 Fyzikální............................................................................................................................................. 18 Chemické........................................................................................................................................... 18 Procesy v půdě........................................................................................................................... 19 Obohacování...................................................................................................................................... 19 Ochuzování........................................................................................................................................ 19 Přesun/ transfer................................................................................................................................ 19 Přeměna/ transformace.................................................................................................................... 20 Hydromorfní pedogenetické procesy................................................................................................ 21 Klimatogenní pedogenetické procesy............................................................................................... 21 Půdní horizonty.......................................................................................................................... 21 Klasifikace půd........................................................................................................................... 22 FAO/UNESCO klasifikace................................................................................................................... 23 Přehled hlavních půdních referenčních skupin................................................................................. 23 Půdy vlhkého tropického a rovníkového klimatu.............................................................................. 24 Půdy suchého tropického/ subtropického klimatu........................................................................... 24 Půdy suchého klimatu/ pouští........................................................................................................... 24 1  Půdy kontinentálního klimatu mírného pásu.................................................................................... 25 Půdy vlhkého klimatu mírného pásu................................................................................................. 25 Půdy oblastí s permafrostem............................................................................................................ 25 Půdy řízené substrátem..................................................................................................................... 26 Půdy ovlivněné vodou....................................................................................................................... 26 Půdy ovlivněné topografií................................................................................................................. 27 Půdy ovlivněné stářím....................................................................................................................... 27 Půdy ovlivněné činností člověka........................................................................................................ 27 Světové půdy dle kvality.................................................................................................................... 27 Klasifikace nejdůležitějších půdních typů (FAO)................................................................................ 28 Hlavní půdní typy v ČR................................................................................................................ 29 Černozemě........................................................................................................................................ 29 Šedozemě.......................................................................................................................................... 29 Hnědozemě....................................................................................................................................... 29 Illimerizované půdy........................................................................................................................... 30 Pseudogleje....................................................................................................................................... 30 Hnědé půdy....................................................................................................................................... 30 Rezivé půdy....................................................................................................................................... 30 Podzoly.............................................................................................................................................. 31 Nivní půdy.......................................................................................................................................... 31 Černice............................................................................................................................................... 31 Gleje................................................................................................................................................... 31 Surové půdy....................................................................................................................................... 31 Rankery.............................................................................................................................................. 31 Rendziny............................................................................................................................................ 32 Terra fusca......................................................................................................................................... 32 Další půdní typy................................................................................................................................. 32 Rozložení půdních typů ve světě....................................................................................................... 32 Biogeografie............................................................................................................................... 33 Biosféra.............................................................................................................................................. 33 Krajina – rozdělena do sfér................................................................................................................ 33 Organismy v rámci energetického toku............................................................................................ 34 Biotické a abiotické komponenty v ekosystému............................................................................... 35 Biotický cyklus – potravní řetězec a ekosystém................................................................................ 36 Vodně-vzdušný cyklus....................................................................................................................... 36 Koloběh uhlíku a kyslíku.................................................................................................................... 37 2  Koloběh dusíku (N)............................................................................................................................ 37 Koloběh fosforu (P)............................................................................................................................ 38 Biodiverzita................................................................................................................................ 38 Světlo jako ekologický činitel............................................................................................................. 39 Klimatické činitele............................................................................................................................. 40 Edafické faktory................................................................................................................................. 41 Oheň jako ekologický činitel.............................................................................................................. 41 Nepřímo působící ekologické faktory................................................................................................ 41 Biotické faktory................................................................................................................................. 41 Rozšíření společenstev na Zemi Geobiomy.................................................................................. 42 Ledové pouště................................................................................................................................... 42 Tundry............................................................................................................................................... 42 Geobiomy mírného pásu................................................................................................................... 42 Tajga.............................................................................................................................................. 43 Opadavé širokolisté lesy................................................................................................................ 43 Stepi............................................................................................................................................... 44 Subtropický pás................................................................................................................................. 44 Středozemní tvrdolisté lesy........................................................................................................... 44 Tropický pás....................................................................................................................................... 45 Pouště............................................................................................................................................ 45 Savany............................................................................................................................................ 45 Tropické deštné lesy...................................................................................................................... 46 Mangrove.......................................................................................................................................... 46 Oceány............................................................................................................................................... 47 Korálové útesy............................................................................................................................... 47 Klimatologie............................................................................................................................... 48 Klimatický systém.............................................................................................................................. 49 Způsob získávání meteorologických dat...................................................................................... 51 Denní a roční chod teplot........................................................................................................... 52 Vlhkost vzduchu................................................................................................................................ 55 Mlhy................................................................................................................................................... 55 Srážky................................................................................................................................................. 56 Tlak vzduchu.............................................................................................................................. 58 Proudění vzduchu v atmosféře.................................................................................................... 58 Funkce cirkulace atmosféry............................................................................................................... 59 Měřítko atmosférické cirkulace......................................................................................................... 59 3  Hnací síly pohybu vzduchových hmot............................................................................................... 59 Síla tlakového gradientu.................................................................................................................... 59 Coriolisova síla/ Coriolisův efekt....................................................................................................... 60 Výsledný pohyb vzduchových hmot = komplikovaný........................................................................ 61 Tlakové útvary................................................................................................................................... 62 Cyklóna.......................................................................................................................................... 62 Anticyklóna.................................................................................................................................... 63 Brázda nízkého tlaku..................................................................................................................... 63 Hřeben vysokého tlaku.................................................................................................................. 63 Rozložení tlaku vzduchu v prostoru a čase........................................................................................ 64 Geografické rozložení tlaku vzduchu................................................................................................. 64 Tlaková pásma................................................................................................................................... 64 Vzduchové hmoty.............................................................................................................................. 64 Atmosférické fronty........................................................................................................................... 65 Shrnutí............................................................................................................................................... 65 Globální cirkulace atmosféry...................................................................................................... 66 Hadleyova buňka............................................................................................................................... 66 Ferrelova buňka................................................................................................................................. 67 Polární buňka..................................................................................................................................... 67 Cirkulace mimotropických šířek.................................................................................................. 67 Tropická zóna konvergence........................................................................................................ 67 Pasáty................................................................................................................................................ 68 Antipasáty.......................................................................................................................................... 68 Monzunové proudění........................................................................................................................ 68 Letní monzun................................................................................................................................. 68 Zimní monzun................................................................................................................................ 68 Kvartérní změny klimatu............................................................................................................. 69 Projevy změn klimatu........................................................................................................................ 69 Důkazy klimatických změn................................................................................................................. 69 Datování – metody odhadu stáří....................................................................................................... 70 Radiokarbonové datování – princip metod................................................................................... 70 Datování pomocí kosmogenních nuklidů – princip metody.......................................................... 70 Proxy data spojená s oceánským prostředím.................................................................................... 71 Proxy data spojená s jezerním prostředím........................................................................................ 71 Proxy data spojená s činností ledovců.............................................................................................. 72 Proxy data spojená s činností větru.................................................................................................. 72 4  Extraterestrické příčiny klimatických změn....................................................................................... 72 Milankovičovy cykly....................................................................................................................... 72 ENSO (El Niño-Southern Oscillation)................................................................................................. 73 Základní druhy mraků................................................................................................................. 75 Cirrus................................................................................................................................................. 75 Cirostratus......................................................................................................................................... 76 Cirokumulus....................................................................................................................................... 76 Altocumulus....................................................................................................................................... 77 Astrostratus....................................................................................................................................... 77 Stratus............................................................................................................................................... 78 Stratocumulus................................................................................................................................... 78 Nimbostratus..................................................................................................................................... 79 Cumulus humilis................................................................................................................................ 79 Cumulus mediocris............................................................................................................................ 80 Cumulus congestus............................................................................................................................ 80 Cumulonimbus.................................................................................................................................. 81 Klimadiagramy........................................................................................................................... 82 5  Pedologie o VÚMOP: www.vumop.cz/ o Česká pedologická společnost: www.pedologie.cz o Taxonomický klasifikační systém půd: http://klasifikace.pedologie.czu.cz/ Co je to půda o směs minerálních součástí, odumřelé organické hmoty a živých organismů, obsahující zároveň vodu a vzduch o je vertikálně členěná, propojená se svým podložím a vzniká ze zvětralin nebo nezpevněných minerálních a organických sedimentů – do vrstev – v pedologii to nazýváme horizonty o půda nejsou horniny!!! horniny jsou pouze její součástí o pedosféra = soubor všech půd na Zemi  vrstva půdy na zem. povrchu, která je v interakci s ostatními geosférami  pedosféra je jednou z geosfér  neříkat, že je to půdní obal Země!!! (např na dně oceánů nebo holé skále půda není) o dynamický přírodní útvar – tvoří se, vyvíjí se a udržuje pod vlivem okolního prostředí => je funkcí geologického substrátu a vnějších E => geologický substrát (např. hornina) dává půdě nějaké vlastnosti o někdy půda označována jako nejsvrchnější část zemské kůry o kam až půda sahá?  biologické hledisko – půda sahá do té hloubky, kde najdeme kořenové systémy a půdní organismy => biologicky aktivní zóna  genetické hledisko – do hloubky, kde probíhají půdotvorné procesy o aktivní část půdy = regolit – pod ním matečná hornina o pedologie není geologie!!! – nezabývat se horninami, ale čistě půdami 6 o vztah půdy k ostatním geosférám  antroposféra – člověk extrémně využívá půdy  zopakovat cyklus uhlíku a dusíku – jaká část cyklu se týká půdy  pedosféra je hraniční fenomén zemského povrchu  není ostře ohraničená – zahrnuje vše od čerstvé horniny po surový rostlinný opad  půda je součástí geobiocenózy = ekosystém, soubor živých a neživých prostředí na jednom místě – ovlivňuje to, jak bude vypadat krajina na určitém místě  interakci mezi pedosférou a ostatními sférami lze ukázat na příkladu globálních cyklů 7  o funkce půdy  produkční – produkuje nějaké potraviny  prostorová – životní prostor  hydrologická a vodohospodářská – v půdě vázáno obrovské množství půdy  ekologická – rozmanitost života  sanitární a hygienická – prostor pro rozklad mrtvé hmoty => čištění prostředí – kdyby se odumřelé org. nerozkládaly, mohly by být původci nemocí  pufrační – na jednotlivé půdní částečky se navazují látky, které dávají půdě úrodnost  transformační  sociální – vytváří vztahy mezi lidmi – obchodování s vodou  kulturní – v půdě jsou ukryty informace o historických událostech o půda jako zdroj informací o vývoji krajiny  půda je přírodně-historický útvar  je to prostředí, do kterého se zapisují změny klimatu a vegetace  recentní půdy - odpovídají současnému půdotvornému procesu  reliktní půdy – vzniklé působením odlišných podmínek – prvky stejné jako dnes  fosilní půdy – tzv. pohřbené půdy – zakryty sedimenty nebo vulkanickým popelem či lávovým proudem – zakonzervovány => nepůsobí na ně klima – nesou znaky půdotvorných procesů, které probíhaly v jiném klimatu Půdotvorní činitelé o půda vzniká půdotvornými (pedogenetickými) pochody o pedogeneze = tvorba půdy o půdotvorní činitelé půdotvorné pochody půdní znaky o půdotvorní činitelé působí na substrát za vzniku horizontů, které tvoří půdní profil o půdní typ = výsledek půdotvorných procesů – závisí na matečné hornině a půdotvorných faktorech o půdotvorní činitelé – půdotvorné faktory a podmínky půdotvorného procesu o přímé × nepřímé působení o pasivní působení – výchozí substrát o aktivní působení – podnebí, organismy, reliéf, čas o půdotvorné faktory  matečná hornina (půdotvorný substrát)  klima  organismy  podzemní voda  antropogenní vliv o podmínky půdotvorného procesu  reliéf  čas (stáří půdy) 8 Matečná hornina o výchozí anorganický (půdotvorný) substrát – horninový podklad, zvětralina (regolit) o má vliv na fyz. a chem. vlastnosti půdy o důležitá je skladba a zrnitost matečné horniny  zpevněná × nezpevněná > např. černozem vzniká na spraších (nezpevněné)  kompaktní s hrubou stavbou × celistvé s těsnou stavbou – vliv na rychlost zvětrávání > když jsou rozpukané, mnohem rychleji zvětrávají  skeletovitá a písčitá × jílovitá – vliv na infiltraci a pohyb částic > skeletovitá půda – rychlý vsak – proteče skrz do horninového prostředí > jílovitá – když se nasytí vodou, zvětší objem a začne být plastická => vytvoří nepropustnou vrstvu  vliv na vegetaci o důležité chemické vlastnosti = minerální síla = obsah Ca, Mg, Na, K, sírany, chloridy o azonální (litomorfní) půdy – úzký vztah půdy k substrátu => tyto půdy se mohou vyskytovat všude na světě bez závislosti na klimatu – např. litozemě (vznikají na skalnatém podloží), nivní půdy (vznikají v blízkosti vodních toků – vzniká na materiálu, který vyplavila řeka) Podnebí/ klima o ovlivňuje zvětrávání a pedogenezi o přímé působení – teplota, voda (akcelerátory velké řady reakcí) o nepřímé působení – skrze vegetaci (charakter vegetace závisí na klimatu) o vliv má makroklima i mikroklima o teplota – E podmiňuje intenzitu rozkladu a zvětrávání  vliv na změnu skupenství vody, reakční rychlost pochodů (rozklad, hydrolýza), výpar o voda 9  o humidní oblasti  dostatek vody => půda dostatečně provlhčena => hydrolytické, rozkladné, rozpouštěcí, dispergační a translokační účinky  výsledkem ochuzování povrchové části půdy o aridní oblasti  nedostatek vody => omezené působení vody => pomalý rozklad, obohacení svrchních částí o rozpustné soli transportované vzlínající vodou, která se vypařuje z povrchové vrstvy  povrchová pásma půd tedy obohacována rozpustnými solemi o přechodné oblasti – uplatnění obou o zonální půdy = závislé na klimatu -> klimatogenní půdní typy  v rovnovážném stavu s vnějším prostředím (především podnebím)  např. černozemě, hnědozemě, podzoly, terrae calcis, solončaky  východní Evropa – hezky vidět zonálnost půd  na velkých územích pokud substrát stejnorodý, reliéf málo členitý => půdy vyvinuty v klimatických pásech o v ČR nemá vliv na rozmístění půd zonálnost ve smyslu zeměpisné šířky, ale nadmořské výšky Podzemní voda o závisí na charakteru ostatních faktorů (klimatu, geologie, …) a) provlhčuje zónu aerace (část půdy, kde jsou póry vyplněny vzduchem) b) vyšší zamokření vede ke vzniku anaerobního prostředí a zpomalení rozkladu organického materiálu => zvýšená akumulace humusu c) vzlínající voda (proti směru gravitace) vynáší soli k povrchu d) při kolísání vody se vylučují koloidy v různé hloubce a vytváří glejový horizont 10 Organismy o fauna i flora – vegetace dominuje o mikroorganismy i vyšší formy o edafon – veškerý soubor organismů vázaných svou životní činností na půdní prostředí o vliv klimatu na typ vegetace o dodává org. hmotu do půdy o mechanicky rozmělňuje, nakypřuje, přemisťuje materiál o umožňují koloběh prvků o typ vegetace – vliv na typ humus (např. z opadání jehličnatých × listnatých stromů), vlhkost apod. Činnost člověka o přímý × nepřímý vliv o přímo – zásah do půdního krytu (orba, skrývky, hloubení rýh, hnojení) o nepřímo – člověk mění klima nebo vegetaci a to pak mění půdu (=> skrze substrát, klima i vegetaci) o kulturní půdy × antropické půdy o antropozemě – půdy, které člověk kompletně vytvořil Reliéf o podmiňuje celou řadu dalších činitelů (vegetace, voda, klima) -> desertifikace půd v rámci klimatického pásu o v rámci jednoho klimatického pásu nemáme jeden typ půd o nadmořská výška – je to v podstatě převlečené klima – výšková stupňovitost půd o svažitost – stupeň vláhy, půdní eroze (plošný splach, stružková eroze, creep, soliflukce), deflace o expozice – expozice vůči slunečnímu záření – jak je svah natočen k S - množství slunečního záření (J svahy aridnější) -> klima -> vegetace o terénní deprese – hlavně vlhkostní poměry (hladina podzemní vody) o JIH černozemě -> luvisols (hnědozemě, oarahnědozemě, luvizemě) -> podzoly -> kryosoly SEVER  nejteplejší pozice tvořeny černozeměmi -> pásmovitost 11 Čas o nepůsobí materiálně či energeticky – je proměnná neovlivnitelná veličina o mladé půdy – převládá vliv substrátu – jsou závislé na substrátu o staré půdy – dominuje vliv ostatních faktorů (př. klima) o klimaxové stádium půd – nejstarší stádium půd, kdy už jsou neměnné => jsou ve stabilním stavu -> rovnovážný stav se stanovištěm o délka průběhu půdního vývoje není absolutním měřítkem – není dáno, že půdy které jsou staré, jsou úrodné o některé substráty zpomalují vývoj (odolné horniny – buližník, obsah Ca – vápence) matečná horniny -> půda 12  Základní složky půdy o půda – bioorganominerální komplex -> bio – živá složka, organo – živá i mrtvá složka o směs různých skupenství a materiálu různého původu o polovinu běžné půdy tvoří půdní póry a polovinu půdní částice o kolem poloviny objemu půdy připadá na vodu a vzduch – proměnlivé v čase o u minerálních půd tvoří organická složka jen několik % 13 Anorganická pevná složka o má původ v té matečné hornině o vznikla různými pochody/ procesy – fyzikální, chemické a biologické o dominantně obsahuje různě zrnité částice o obsahuje zvětralé úlomky – jíl a balvany o významné vlastnosti hornin – zrnitost, vrstevnatost, poloha vrstev vůči povrchu o důležité prvky – Ca, Mg, K a P -> důležité prvky pro R o minerální síla – veličina, která se u půdy sleduje – celkový obsah a poměr prvků o bohaté – půdy na čedičích, gabru, slínech o chudé – bohaté na křemen (křemence, buližníky, křemenné pískovce) o důležité jsou vlastnosti půdotvorného substrátu o smíšené svahoviny – většina ČR jsou svahy o primární minerály – vznik současně s horninou – hlavně oxidy a křemičitany o sekundární minerály – vznik zvětráváním primárních minerálů, vytváří koloidy – hlavně jílové minerály – z alumosilikátů (slíd)  jílové minerály – zadržují vodu v půdě - dokáží vytvářet extrémně malé částice – koloidy o půdní koloidy – disperzní soustava obsahující částice o velikosti 1 nm až 1 μm  dokáží se ve vodě rozšířit a vytvářet koloidní roztoky – nedokáží se usadit gravitací => částice jsou více přitahovány elektrickými silami  částice má elektrický náboj na povrchu  na jejich povrchu nalepené živiny => jsou to nositelé živin v půdě  humus navázán na částice jílu = jílovito-humusový komplex (půdní sorpční komplex)  vzniká: a) při zvětrávání mechanickým rozmělňováním a chemickými reakcemi – koloidní jíl b) při tvorbě humusu činností organismů – organické půdní koloidy Organická pevná složka o živá i neživá Neživá – organické zbytky v různém stupni rozkladu  tvořena především vyššími rostlinami  soubor všech neživých organických látek nacházejících se na povrchu či uvnitř půdy  opadanka (čerstvý surový opad, který ještě neprošel žádnou chemickou přeměnou) -> proces humifikace (chemická přeměna/ chemický rozklad na humusové látky – působí voda, teplo a organismy) -> humus, humusové látky (huminy, huminové kyseliny, fulvokyseliny) 14  odumřelá hmota se stává humusem, až když projde procesy přeměny  rozklad látek na anorganickou hmotu zajišťuje proces mineralizace (= rozklad organického materiálu za vzniku anorganického) -> zacyklení  výsledkem procesu – oxid uhličitý, voda, minerální látky  mineralizace = rozklad organického materiálu přes řadu meziproduktů až na nejzákladnější součásti (vody, CO2, NH3 a jiné jednoduché minerální složky) > součást koloběhu uhlíku, dusíku, … > půdní bakterie > v aerobním prostředí lehkých půd, za příznivých vlhkostních i teplot. Podmínek > každoročně mineralizováno více než 50% organické hmoty dodané do půdy  humifikace = rozkladné i syntetické pochody v aerobním prostředí vedoucí ke vzniku humusových látek > humusové látky: a) humusové kyseliny – fulvokyseliny (rozpustné ve vodě), humínové kyseliny b) humáty a fulváty – soli humusových kyselin c) huminy – humusové látky s jílovými minerály – nerozpustné  humus = organická neživá hmota, která prošla chemickou přeměnou > má vliv na půdu (úrodnost) – záleží na množství a kvalitě humusu!! > mor – surový humus – mladá, chudá forma, v chladných a vlhkých oblastech > tangel – slabě rozložený, četný trus členovců > moder – rozsáhlá humifikace org. zbytků > mul – nejlépe vyvinutá forma, na bioticky aktivních půdách – černozemě obsahují mul 15 Živá složka  edafon  bakterie – v rhizosféře, fixátoři plynného dusíku, symbiotické bakterie  aktinobakterie – na rozkládajících se zbytcích koloběh uhlíku  houby – často symbiotické s vyššími rostlinami  fytoedafon – řasy a sinice (fixují dusík), lišejníky (pionýrské druhy)  zooedafon – podle velikosti – mikro, mezo, makro a) mikrofauna – prvoci (bičíkovci, kořenonožci) b) mezofauna – členovci (pancířníci, chvostoskoci) c) makrofauna – žížaly, roupice, členovci, plži, drobní savci  funkce – rozkladači, umožňují mechanické pohyby půdy 16 Půdní voda o veškerá voda v jakémkoli skupenství o součást podpovrchové vody o je ekologickým stanovištním faktorem – určuje stanovištní poměry, velký význam pro vegetaci a edafon o je pedogenetickým faktorem – přímo ovlivňuje všechny pochody – chemické i fyzikální zvětrávání o půda je obrovským zásobníkem vody o voda v různých pórech mezi půdními částicemi o pásmo aerace/provzdušnění – kapilární voda – hladina podzemní vody – pásmo saturace o kapilární voda – voda sevřená ve velmi úzkých prostorech – tam dokáže vzlínat Půdní vzduch o ekologický stanovištní faktor – na půdním vzduchu je závislé dýchání rostlinných kořenů a zooedafonu o pedogenetický faktor – usměrňuje půdní vývoj o odlišné složení než atmosférického vzduchu  v atmosférickém mnohem méně oxidu uhličitého – v pórech je ho více  kyslík vytlačen oxidem uhličitým => je ho tam méně 17  Vlastnosti půdy o fyzikální a chemické, měřitelné v terénu nebo v laboratoři Fyzikální o textura půdy – velikost zrn (př. písčitá, hlinitá…) – podle toho určujeme půdní druhy  podle vzájemného poměru velikostních kategorií zrn  jíl – prach – písek (jílovité půdy se špatně obdělávají)  koloidy  vliv na schopnost přijímat vodu a vzduch  mnoho vlastností půd je závislých na textuře  půdní druhy – lehké (písčité), středně těžké (hlinité), těžké půdy (jílovité) o struktura – jestli se rozpadá do nějakých bloků  způsob, jakým jsou jednotlivé částice spojeny dohromady  velikost, tvar a uspořádání částic a prázdný prostor  půdní agregáty = pedy  stmelení jílovitou substancí, organikou, sloučeninami Fe …  významným faktorem pro obdělávání půd o barva – jedno z nejdůležitějších rozlišení  vypovídá o matečné hornině, minerálech, organické hmotě, vlhkosti nebo půdotvorných procesech  Fe3+ - žlutá, hnědá, červená; Fe2+ - šedá  Mn – hnědočerná až nafialovělá  křemen a jíl – světlá  humus – hnědavá až černá  soli – bíla, světle šedá o porozita a propustnost, hydrický režim a půdní voda, teplota a půdní klima, mineralogie Chemické o půdní aerace – pH, tzn. obsah vodíkových kationtů v půdě o obsah humusu – nejúrodnější část půdy o kationová výměna – jílovo-humusový komplex o salinita a obsah Na o kyselost a zásaditost – půdní reakce  0-14, pH 7 neutrální, pH > 7 zásadité, pH < 7 kyselé  většina půd 5-9  kyselé – H+ a Al3+  podzoly – hodně kyselé půdy  nevhodná kyselost půdy – může být upravována přidáváním vápence (ten vytlačuje kyselé ionty a nahrazuje je bazickými) 18  Procesy v půdě o procesy odrážejí vnější podmínky stanoviště i vlastní vnitřní vývoj v půdě o půda je součást ekosystému i sama ekosystémem o neustále se proměňuje, neustále probíhají procesy – souběžně, návazně, protichůdně o procesy odrážejí koloběhy hmoty a E o obecné procesy: 1. nárůst hmoty v půdním tělese - obohacení 2. ztráta hmoty v půdním tělese – ochuzení 3. přesun hmoty v půdním tělese – přesun/migrace/transfer 4. transformace hmoty v půdním tělese – přeměna/ transformace Obohacování o => nabývání mocnosti o po směru gravitace (zvětrávání), proti směru (dekompozicí), z vnějších zdrojů (materiál přinesen exogenními činiteli – větrem, svahovými procesy, vodou) o anorganický i organický materiál (opad, odumření) Ochuzování o => snižování mocnosti o erozní procesy – odnos materiálu erozí nebo denudací půdy o v suspenzi, v roztoku Přesun/ transfer o může se konat různými směry a) ve směru gravitace – infiltrované srážky b) proti směru - kapilární voda (hydrostatický tlak ve štěrbinách) c) bočně – boční pohyb svahové vody o hmota = roztoky, koloidní roztoky, suspenze (rozptýlené pevné částice v kapalině) o přemisťuje se anorganická i organická hmota o pedoturbace = míchání, víření – organismy, periglaciální podmínky (v permafrostu – v letním období – horní vrstva permafrostu roztaje a v zimě zase zamrzne – zvětší objem – krystalky ledu působí na okolní půdu) o vsakování (infiltrace) a perkolace – přes povrch × uvnitř půdy o iluviace (obohacení) – opakem eluviace, obohacení jílem, minerálními částicemi, org. látkami o eluviace (vyplavení, ochuzení) – transfer půdních částic v roztocích (z nějakých částí půdy se dostávají do jiných částí půdy)  vyluhování (acidifikace) > posun rozpustných solí, vyluhování iontů -> snížení nasycenosti sorpčního komplexu kationty alkalických zemin a alkálií > humidní a perhumidní klima, propustné substráty  dekarbonizace > rozpouštění karbonátů a jejich vyluhování ze svrchní části profilu, ukládání níže > subhumidní až humidní klima, horniny bohaté na Ca a Mg  illimerizace (z půdy mizí jílové částice) > posun jílových minerálů, současně oxidů železa a menšího množství organických látek, horizont ochuzen o jíl, lokalizován níže 19   podzolizace (odehrává se v půdách – podzoly – přemisťování jílu a humusových částic) > posun sloučenin Fe a Al, obvykle spolu s organickými  slancování = desalinizace (zasolování) > vyluhování rozpustných solí ze svrchní části půdy > často spojené s tvorbou horizontů jejich akumulace ve spodní části profilu, vyloužením solí dochází ke translokaci jílů o solončakování – do půdního profilu vnášeny lehce rozpustné soli  sírany, uhličitany a chloridy jednomocných kationtů  typické pro oblasti s vysokým výparem Přeměna/ transformace o mění se charakter látky – mění se kvalita o fyzikální zvětrávání – tlak, teplota a růst minerálů a solí v pórech, růst kořenů o chemické zvětrávání – rozpouštění, karbonatizace, hydratace, hydrolýza, oxidace, redukce … o přeměna jílových minerálů – zvětráváním z primárních hornin, z jednoho druhu do jiného o rozklad organického materiálu – dekompozice, mineralizace, humifikace o nasáknutí vodou – glejizace a oglejení – změna pH, redukční podmínky, zpomalení rozkladu organiky (akumulace), vznik toxických vedlejších produktů  do půdy se dostane voda (např. u půd, které se nachází v říční nivě)  mění se aerobní a anaerobní prostředí  glejizace = redukce železa, případně manganu v anaerobních podmínkách, současné zvýšení obsahu organických látek a rozklad prvotních minerálů vlivem vysoké půdní kyselosti > zespoda se zvyšuje hladina podzemní vody > vznikají rezivé skvrny > při více méně trvale zvýšené hladině podzemní vody > projevem zajílení, šedá, zelenavá nebo namodralá barva zeminy – způsobená přítomností dvojmocného železa, při slabším průběhu střídání redukce s oxidací  oglejení = střídání redukčních a oxidačních pochodů v půdě při střídavém převlhčování a vysychání svrchních půdních vrstev > při periodickém převlhčení povrchovou vodou > především uvolňování sloučeniny Fe, v době vysychání dochází k vysrážení konkrecí v podobě tzv. železitých bročků a jiných novotvarů > projevem oranžově-hnědé skvrny, při silnějším oglejení vznik charakteristických mramorovaných horizontů > k oglejení může docházet nárazovitě (kaluž) o brunifikace = hnědňutí = vnitropůdní zvětrávání  dochází k přeměně a rozkladu alumosilikátů – tyto minerály obsahují hodně železa  při brunifikaci se železo oxiduje a způsobuje nahnědlou barvu půd  typické pro kambizem o rašelinění = hromadění odumřelé fytomasy v kyselém prostředí za nedostatku vzduchu o souborně lze půdní procesy dělit také na: a) klimatogenní – vázané na specifické klimatické podmínky > podzolizace, brunifikace, illimerizace, černozemní proces, fersialitizace, lateritizace, solončakování b) hydromorfní – spojovány se stagnující vodou > oglejení, rašelinění 20 Hydromorfní pedogenetické procesy Klimatogenní pedogenetické procesy Půdní horizonty o v případě půd nemluvíme o vrstvách, ale o horizontech o při popisu postupujeme odshora dolů o půdní typ výsledkem půdotvorných pochodů o horizonty značíme písmeny o organické horizonty -> 20-30% organických látek – L, F, H, O, T o organominerální povrchové – A o podpovrchové horizonty – diagnostické horizonty – B,E, G, K, S o substrátové či horizonty pod solem – C, M, Cr, R, D 21 o diagnostické horizonty – slouží k určení půdního typu, vykazují znaky pedogenetických procesů o např. kambizem má sekvenci horizontů:  O – Ah – Bv – IIC (neobdělávaná)  Ap – Bv – IIC (obdělávaná) o nejdůležitější používané přípony:  g – glejový proces  h – akumulace humusu  d – drnový, pod TTP  k (ca) – akumulace karbonátů  m – mramorovaný  p – ovlivnění půdy obděláváním  r – silná redukce vlivem podzemní vody  s – akumulace sequioxidů  t – akumulace jílu  v – vnitropůdní zvětrávání, hnědnutí Klasifikace půd o půdní druhy – dle zrnitosti o základní jednotkou je půdní typ – genetická klasifikace o problémem nejednotnost o ve světě různé klasifikace o jednotlivé skupiny půd lze rozdělit na azonální a zonální o zonální půdy – mají blízký vztah ke klimatu a projevuje se u nich šířková pásmovitost a výšková stupňovitost o azonální půdy – vyskytují se v různých klimatech – v širším spektru klimatu. Projevují se u nich lokální podmínky neklimatického charakteru, nebo se může jednat o půdy mladé 22  o ve světě různé klasifikace:  FAO/UNESCO World Reference Base fot Soli Resources > hlavní půdní skupiny (32) -> půdní jednotky (153), půdní mapa světa  US Soil taxonomy (USDA) > 12 půdních řádů /soil orders  V ČR > taxonomický klasifikační systém půd (15 referenčních tříd, 26 půdních typů FAO/UNESCO klasifikace o celá řada diagnostických horizontů -> referenční třídy půd o organické půdy  Histosolos/ Organosoly o minerální půdy  Anthrosols/ Antroposoly  Kambisoly  Andosoly  Stagnosoly  Vertisoly  Solonchaks, Solonetz/ Salisoly a natrisoly  Fluvisoly  Černosoly  Gleysoly  Luvisoly/ Hnědozem  Leptosoly  Albeluvisols/ Luvizem  Regosoly  Podzoly Přehled hlavních půdních referenčních skupin o Leptosoly (litozem, regozem, ranker, rendzina) o Regosoly (regozem) o Fluvisoly (fluvizem, koluvizem) o Vertisoly (smonice) o Černosoly (černice, černozem) o Luvisoly (šedozem, hnědozem, luvizemě) o Kambisoly (kambizem, pelozem) o Podzosoly (podzol, kryptopodzol) o Stagnosoly (pseudoglej, stagnoglej) o Gleysoly (glej) o Organosoly (organozem) o Salisoly (solončak) o Antroposoly (kultizem) 23 Půdy vlhkého tropického a rovníkového klimatu o vnitropůdní zvětrávání, akumulace jílů, velká mocnost  alisols, acrisols, lixisols – obohacené o jíly  plintosols – plinthit = laterit  ferralsols  nitisols Půdy suchého tropického/ subtropického klimatu o výpar > srážky o akumulace CaCO3, sádrovce, SiO2, solí o calcisols, gypsisols, durisols, solonchaks, solonetz Půdy suchého klimatu/ pouští o extrémní klima -> iniciální mělké půdy s dominancí regolitu o leptosols, arenosols, regosols 24 Půdy kontinentálního klimatu mírného pásu o oblasti stepní zóny mezi suchým a vlhkým mírným o úrodné půdní typy s vysokým obsahem kvalitního humusu, hlinitou texturou, velkou mocností, bohaté na uhličitan vápenatý o chernozems, kastanozems, phaeozems Půdy vlhkého klimatu mírného pásu o přesuny jílu a organické hmoty procesy eluviace a iluviace o biom opadavého listnatého lesa a tajga o podzols, albeluvisols, luvisols, umbrisols Půdy oblastí s permafrostem o znaky kryoturbace o cryosols 25 Půdy řízené substrátem o půdy na specifickém horninovém substrátu, vyskytují se v různém klimatu o vertisols – obsahující bobtnající jíly o andosols – na vulkanickém materiálu o arenosols – na písčitých zvětralinách a vátých píscích Půdy ovlivněné vodou o extrémní vodní režim = zamokření -> anaerobní procesy o málo propustný substrát, prohlubně, pobřežní oblasti, oblasti podél řek – vysoká hladina podzemní vody či zamokření z povrchu o gleysols, fluvisols, stagnosols, planosols 26 Půdy ovlivněné topografií o půdy jejichž tvorba je ovlivněna polohou reliéfu (např. na příkrém svahu, ovlivněné povodněmi …) o gleysols, fluvisols, stagnosols, regosols, leptosols Půdy ovlivněné stářím o půdy omezeného stáří či „omlazené“, chybí výrazné horizonty o různý substrát a různé klima, i když v Evropě a S. Americe vázány především na mírný pás – způsobeno zpomalením vývoje půd v souvislosti s pleistocenním zaledněním o cambisols Půdy ovlivněné činností člověka o anthroposol, technosols Světové půdy dle kvality 1. hydromorfní půdy – gleysols, histosols 2. výborné půdy – kambisols, luvisols, mitisols, chernozems, kastanozems, phaeozems, šedozemě, fluviols 3. dobré půdy – vertisols, regosold, andosols, podzoluvisols 4. hraniční půdy – ferralsols, arenosols, lixisols, podzols, plinthosols, planosols, acrisols, hleysols 5. chudé půdy – alisols, calcisols, gypsisols, solonchaks, solonetz, leptosols, histosols, anthrosols 27 Klasifikace nejdůležitějších půdních typů (FAO) 28  Hlavní půdní typy v ČR Černozemě o u nás v nejsušších a nejteplejších oblastech, kde vznikly pod stepí a lesostepí o jejich skladba dnes udržována zemědělskou kultivací  jinak by z důvodu změn klimatu přešly v jiný typ o matečnou horninou – převážně spraše a slíny, vápnité písky o převládající půdotvorný proces – humifikace o využívány jako zemědělské půdy – cukrovka, kukuřice, pšenice, ječmen, vojtěška Šedozemě o u nás málo rozšířený typ (Královéhradecko a Haná) o vznik pod lesostepní vegetací (větší srážky než u černozemí) o převládající půdotvorný proces – humifikace, částečně i illimerizace Hnědozemě o původně vznik pod dubohabrovými lesy o půdotvorný substrát – spraš, sprašová hlína, smíšená svahovina o půdotvorný proces – illimerizace o velmi zemědělské půdy o oproti černozemím méně humusu, ale výhodou je menší vysychání o plodiny – obiloviny (pšenice, ječmen), cukrovka, vojtěška 29 Illimerizované půdy o výrazně rozšířeny v pahorkatinách a vrchovinách o vznik pod kyselými doubravami a bučinami o matečný substrát – sprašové hlíny, smíšení svahoviny o půdotvorný proces – illimerizace o silně vybělený eluviální horizont – pod ním rezivohnědý iluviální horizont o typickým znakem – oglejení  hůře propustný horizont zadržuje srážkovou vodu a způsobuje přemokření svrchních částí půdního horizontu o z hlediska zemědělství – ne tak kvalitní půdy Pseudogleje o výskyt podobný jako Illimerizované půdy o výrazné oglejení, kterému předchází illimerizace o půdotvorný substrát – sprašové hlíny, smíšené svahoviny, hlinité a jílovité ledovcové uloženiny o u nás – Jihočeské pánve a Chebská pánev Hnědé půdy o nejrozšířenější typ v ČR o původní vegetací – listnaté lesy o podklad – téměř všechny druhy hornin o půdotvorný proces – vnitropůdní zvětrávání (zajílení) o profil poměrně mělký a skeletovitý o hlavní subtypy:  hnědá půda eutrofní – vyskytuje se na bazických horninách  hnědá půda typická – nižší obsah humusu a horší půdní reakce  hnědá půda kyselá – oproti předešlé nápadný posun půdní reakce  hnědá půda silně kyselá – silně kyselá půdní reakce  hnědá půda oglejená a glejová Rezivé půdy o výskyt nad 800 m. n. m. o vznik – pod kyselými horskými bučinami v chladném a vlhkém klimatu o půdní substrát – zvětraliny kyselých metamorfik o půdotvorný proces – vnitropůdní zvětrávání o poměrně mělký profil, výrazně skeletovitý ve spodní části o mají vysokou kvalitu jako lesní půdy o v zemědělské produkci – pícniny a trvalé travní porosty 30 Podzoly o v horských polohách o vznik – jehličnaté lesy (horské smrčiny) o matečný substrát – slabší horniny (žuly, ruly, svory) o půdotvorný proces – intenzivní vyplachování (podzolizace) o nevhodné pro zemědělskou výrobu o mohou se uplatňovat jako pastviny o jako lesní půdy poměrně hodně produktivní Nivní půdy o vyplňují plochá dna říčních údolí o vývojově mladé půdy – půdotvorný proces přerušován záplavami, které přináší nový materiál o rozlišujeme:  vegy – níže položené, relativně vyzrálé půdy, které jsou zaplavovány jen mnohaletými vodami  paterie – písčité nivní půdy, které jsou zaplavovány v intervalech 5-10 let  rambly – štěrkovité až kamenité půdy, které se nachází v sousedství současných toků, zaplavované téměř každoročně Černice o černice se nachází zejména v nižších polohách, při vnějších okrajích niv o původní porosty – olšiny nebo vlhké louky typu slatin o matečný materiál – vápnité nivní sedimenty, zvětraliny slínovců nebo materiál nízkých říčních teras o půdotvorný proces – humifikace o velmi úrodné půdy – cukrovka, pšenice, zelenina Gleje o rozšířeny po celém území ČR o v nivách vodních toků a zamokřených úpadech o matečný substrát – nevápnité nivní uloženiny a deluviální splachy o půdotvorný proces – glejový pochod o mohou sloužit jako louky Surové půdy o všude, kde na povrch vystupuje skalní podloží o matečný substrát – eluvia bezkarbonátových hornin o půdotvorný proces – nevýrazná humifikace Rankery o vznik – kamenitá až balvanitá deluvia nekarbonátových hornin o půdotvorný proces – intenzivní humifikace o poměrně silná vrstva humusu, velký obsah skeletu o produktivní lesní půdy 31 Rendziny o vznik – na vápnitých horninách o půdotvorní proces – humufikace o výrazným znakem – přítomnost CaCo3 v celém profilu o velmi skeletovité, mělké a snadno vysychají o využití – zakládání sadů a vinic Terra fusca o spolu s terra rossou představitelé terae calcis (reliktních vápnitých půd) o výskyt – krasové oblasti (tam se střídá s rendzinami) o vznik – lesní porosty v teplejších a vlhčích podmínkách než dnes o svrchní část profilu silně odvápněná × hlubší podloží výrazně vápnité Další půdní typy o arenosoly  vyvinuly se na písčitém podkladu (např. naváté písky)  proces – humifikace o pelosoly  nepříliš hojné půdy  vznik - na horninách, které jsou bohaté na jílové minerály (jílovce) Rozložení půdních typů ve světě 32  Biogeografie Biosféra  multioborové téma  krajinotvorná sféra  život – organismy (organické, živé sféry) – ty berou z fluidních sfér především různé plyny  prostor geosféry, kam zasahují organismy  je zásadní pro vznik pedosféry!  přímo ovlivňuje tyto sféry – atmosféru, litosféru, hydrosféru a antroposféru Krajina – rozdělena do sfér a) pevné sféry  pedosféra - vzniká ve vazbě na biosféru – opora pro R  litosféra – vytváří regolit (biogenní zvětrávání)  (astenosféra) – příčinnou pohybu lit. desek – určuje jak to na zemském povrchu vypadá b) fluidní sféry  hydrosféra – ovlivňuje rozšíření organismů na Zemi > organismy dokáží zadržovat vodu > např. mech rašeliník - dokáže do sebe pojmout hodně vody  atmosféra > původní atmosféra bezkyslíkatá – kyslík díky R + redukce kysličníku uhličitého díky živým organismům 33 Organismy v rámci energetického toku o organismy jsou závislé na E světelného záření  myšleno sluneční záření – zásadní zdroj E pro Z o org. vytváří otevřené systémy, do kterých E vstupuje, prochází jimi a zase vychází ven o využívají anorganické látky a produkují zejména tepelnou E a E ukládají do chemických vazeb o do chemických vazeb je E ukládána organismy – světelnou E mohou ukládat zelené organismy (chlorofyl + fotosyntéza) o hlavní druhy E v geo(bio)systémech  záření – E ve Slunci vzniká protonovým cyklem – uvolňují se fotony a různé druhy záření  chemická E – ukládána v energetických vazbách mezi atomy – je uvolňována chemickými reakcemi  tepelná E – vznik kombinovaným pohybem atomů v látce – v biosféře vedlejší produkt uvolňování E z chemických vazeb  jaderná E – uvolněná z atomového jádra vyvolaná změnou subatomové masy – endogenní cyklus (pohyb lit. desek)  elektrická E – vznik mezi 2 objekty, které mají elektrický náboj například generuje elektromagnetické pole Země (spolu s mechanickou energií)  gravitační síla – spolu s tepelnou E (od Slunce) působí mechanickou E zejména v exogenních systémech 34 Biotické a abiotické komponenty v ekosystému o ekosystém -> je dán vztahy mezi biocenózou a biotopem o pojmy  biocenóza = všechny živé organismy na určitém místě  fytocenóza = rostliny na určitém místě  zoocenóza = živočichové na určitém místě  biotop = neživé (anorganické) podmínky na určitém místě > nika = biotop pro určitý druh o základní (energetické) procesy  fotosyntéza > E záření je vázána v E chemických vazeb > změny ve složení atmosféry > primární producenti – přeměňují CO2, H2O a sluneční E na karbohydráty (dlouhé řetězce cukrových molekul) > H2O + CO2 + sluneční energie → ─CHOH ─ +O2  respirace > E chemických vazeb je využívána pro metabolické procesy > opakem fotosyntézy > dýchání, při kterém je O2 spotřebováváno > ─ CHOH ─ + O2 → CO2 + H2O + chemická energie  transpirace > pohyb vody v rostlinách > transpirační proud > voda – základní médium, přenáší anorganické látky > R přijímá vodu kořeny -> voda je transportována cévními svazky do pletiv -> tam dochází k fotosyntéze a transpiraci -> průduchy se dostává do atmosféry (kapičky vody) o tok E – ze 100% fotosynteticky aktivního záření rostliny pohltí 50% E, ale fixují 1% W jako primární produkci a pouze 0,5% E ukládají jako čistou primární produkci, která je dostupná pro heterotrofy 35 Biotický cyklus – potravní řetězec a ekosystém o primární producenti – zelené R, fotosyntéza – autotrofní organismy o konzumenti (heterotrofní organismy) – organismy využívající jiné organismy jako potravu o rozlišujeme několik řádů resp. tzv. trofických úrovní (většinou 4-5) o dekompozitoři – rozkládají (mineralizují) organickou hmotu (mikroorganismy, bakterie) Vodně-vzdušný cyklus 36 Koloběh uhlíku a kyslíku o význam O a C  na kyslík v geosystému Země mají rostliny zásadní vliv  původní atmosféra byla bezkyslíkatá  velká většina atmosférického kyslíku vznikla fotosyntézou – vazba uhlíku do pasivního rezervoáru karbonátových sedimentů a kaustobiolity  tím bylo výrazně změněno složení atmosféry (ubylo uhlíku, snížil se podíl CO2 a tím podíl zásadního skleníkového plynu -> Země není horkou planetou)  ozon likviduje UV záření a umožňuje přežít živým organismům na povrchu Země Koloběh dusíku (N) o je stěžejní pro stavbu těl živých organismů – aminokyseliny, bílkoviny o rostliny konvertují anorganický dusík na organické sloučeniny -> zásadní proces protože ostatní organismy jsou závislé na potravním zdroji N (bílkoviny) z rostlin a mikroorganismů o přijatý dusík je zabudován do uhlíkatých sloučenin v aminoskupinách za vzniku aminokyselin (tyto pak vytvoří bílkoviny) o všechny formy přijatého N jsou postupně transformovány na amoniak, který je po reakci s karboxylovými kyselinami zabudován do aminokyselin o primárně vznikají 2 aminokyseliny – glutamin a glutamát  transamitací (reverzní přenos aminoskupin) je u rostlin syntetizována celá řada dalších aminokyselin o význam N  zásadní význam pro stavbu těl živých organismů  NH2 skupina je základní stavební jednotkou aminokyselin, které jsou spojovány do bílkovin 37 Koloběh fosforu (P) o fosfor je důležitou živinou – má malý i velký oběh o v malém oběhu je absorbován rostlinami, živočichy a recyklován rozkladači o ve velkém cyklu je vyplavován do mořského prostředí, kde je ukládán v sedimentech o význam P  zásadní význam při energetických pochodech v buňkách živých organismů  v mitochondriích probíhají procesy přeměny ATP a ADP  jsou zásadní i pro zprostředkování přenosu látek přes buněčné membrány Biodiverzita o = biologická rozmanitost na všech úrovních o je ovlivňována abiotickými faktory a časem o biodiverzita přímo ovlivňuje stabilitu ekosystému – čím vyšší, tím větší stabilita ekosystémů o biodiverzita v globálním měřítku podléhá tzv. latitudiálnímu gradientu biodiverzity o nejvyšší biodiverzita v okolí rovníku nebo specifických horkých skvrnách  např. Kavkaz, Středomoří o předpokládáme, že čím složitější ekosystém, tím více E je v ekosystému zachycováno a využíváno živými organismy o smyslem živých organismů je zachytit co nejvíce E o přebytky jsou ukládány do sedimentů o horké skvrny, které nejsou vázány na ekvatoriální roviny – migrační trasy organismů (ústup před ledovcem a zase zpět) -> rezervoár biodiverzity -> např. Kavkaz o v oblastech, kde je nízká energetická rotace = oblast s nízkou biodiverzitou o sukcese – vývoj společenstev v čase (nárůst biodiverzity v čase)  společenstva se vyvíjí v reakci na ekologické faktory  jak reaguje ekosystém, když dojde k události, která razantně ovlivní počet druhů  druhy s širokou ekologickou valencí (euryektní druhy) – jsou schopny obsahovat nehostinná místa – občas označujeme jako pionýrské druhy  pokud je nějaká oblast zbavena života -> dochází k osidlování pionýrskými druhy (lišejníky atd.)  sukcesní stádia, která postupně vedou ke klimaxu o evoluce – variace, speciace – adaptivní radiace, konvergence  rostlinné a živočišné druhy se přizpůsobují podmínkám životního prostředí  divergují tak, aby obsadili volné zdroje E (potravy)  organismy reagují na změn  divergence – vznik nových druhů – z jednoho organismu se stávají nové organismy různé (ptáci)  konvergence – podobné tvary těla (žralok, delfín) – reakce na stejné prostředí  areál plocha koncentrace druhu (taxonu) > evoluce je realizována v prostoru > na okrajích areálu je druh konfrontován s podmínkami, které už pro něj ideální nejsou a musí na ně nějak reagovat – musí se přizpůsobovat vnějším podmínkám > areál = prostor výskytu určitého druhu > mladé druhy se štěpí a vytváří poddruhy nebo jiné ještě taxonomicky nižší variety, které rozšiřují areál > areál je dynamický útvar – zpravidla vymezuje plochu koncentrace populace druhu 38   členění areálů podle spojitosti a) souvislé – všechny lokality tvoří souvislý celek b) nesouvislé – jsou tvořeny dvěma nebo více částmi, kde se nemohou druhy mezi sebou rozmnožovat (=> bez možnosti výměny diaspor)  členění areálů podle velikosti a) makroareál (kosmopolitní areál) – téměř všechny kontinenty – zejména vodní druhy – vodní prostředí je daleko více ohleduplné k organismům než suchozemské – často i druhy navázané na člověka b) mezoareál – areál střední velikosti c) mikroareál – velmi malé území, případně jedna lokalita (endemické druhy) o endemity – druhy, které jsou rozšířené pouze na nějakém ohraničeném území  paleoendemity – zbytky starých flór, které se zde udržely z třetihor > proč u nás nejsou staré flóry? – když „prchaly“ před ledovcem do tepla na jih, zastavily je hory a musely vyhynout (naopak v Americe se rozprostírá pohoří v poledníkovém směru, takže se tyto rostliny dostaly na jih a nevyhynuly)  neoendemity – taxony u nás přeživší z glaciálů o migrace – pohyb organismů, změna tvaru areálu je výrazně šířkově diferenciovaná o vliv má i množství mraků nebo nečistot v atmosféře (globální stmívání) o heliofyty – žijí v plném až polovičním osvětlení dané zeměpisné šířky (na skalách, pasekách …) o sciofyty – snáší méně než poloviční dávku slunečního světla o přizpůsobení  heliofyty – silná/ tlustá borka (borovice)  sciofyty – tenká borka (jasan) o jarní aspekt – sasanka hajní, lýkovec jedovatý – musí vykvést, než se olistí stromy – potřebují E, aby mohly vykvést a rozmnožovat se 1 ptáci – Křivka lesní – hnízdí tam, kde je zima – hodně stravy, protože v zimě dozrávají semena nahosemenných stromů 39 Klimatické činitele o teplo  výrazná šířková zonalita – podobné jako u světla  2 základní typy klimatu (odlišné denní i roční amplitudy tepelného chodu) 1) oceánské – větší srážky a menší teplotní rozmanitost 2) kontinentální  rozdělení živočichů na teplokrevné (schopni obsazovat i biotopy, kde jsou daleko větší výkyvy teplot a z hlediska teploty jsou trochu nehostinné) a studenokrevné - zásadní pro rozšíření  u živočichů klimatická pravidla – Bergmanovo a Allenovo pravidlo > Berganovo – v chladnějších oblastech mají příbuzní živočichové větší rozměry (tučňáci – u rovníku jsou menší než na jižní polokouli, medvědi) > Allenovo – u příbuzných živočichů, které jsou rozšířeny v různých klimatických oblastech nacházíme jiné velikosti končetin, smyslových ústrojí (uši, čenich) a orientace těla – kontakt nebo naopak oddělení s podložkou (Zajíc – např. uši chladící) o voda a vlhkost  vlhkost – úzký vztah s teplotou > teplý vzduch přijímá velké množství vlhkosti (bouřka z tepla, monzunové a rovníkové deště) > po nasycení chladného vzduchu pouze drobně mrholí nebo sněží > důležité rozložení kontinentů (kontinentalita) – největší vlhkost u oceánů > výrazně závislé na zeměpisné šířce a uspořádání mořských proudů (studené, teplé) > horizontální srážky – mlhy – v souvislosti s nimi mohou vznikat mlžné lesy (Kanárské ostrovy – přicházející pasáty, podél hor stoupají a ve výšce kondenzují) o proudění vzduchu  vítr – oproti předešlým má více regionální charakter – není tak závislý na příjmu tepla ze Slunce, je více ovlivněn regionálními podmínkami jako je např. reliéf  ovlivňuje teplotu i vlhkost  je médiem, které přenáší semena a pyl (smetánka lékařská, javor, bříza, většina jehličnanů – ty mají různá křidélka)  jeho ekologické působení – důležitá rychlost, teplota, vlhkost a také směr (pasáty)  organismy se větru přizpůsobují – když stromy rostou na hranici lesa, tak jsou vystaveny výraznějšímu vystavení větru => na závětrné straně větší větve a otočené k větru kratší větve (říkáme tomu vlajková forma)  rozdíly hranic lesa na Šumavě – proč je tam hranice výš – větry fény -> padavé teplé větry – v jarních měsících ovlivňují klima na Šumavě 40 Edafické faktory o půda je ovlivňována a) matečnou horninou (ta zvětrá => zvětralý písek, štěrk – leží na mateřské hornině – organická hmota se smíchala se zvětralinou => vznik půdy) - ovlivňuje jaké horniny mohou na jakém místě vzniknout (křemence a buližníky – špatně zvětrávají) b) klimatem (střídání vlhkosti v aridních a humidních oblastech => promíchávání => vznik půd) a c) charakterem biocenóz o klima  aridní klima – převažuje výpar nad srážkami (zasolené půdy – tím, že voda vzlíná, když je teplo, nese s sebou minerály, včetně soli – vznikne prosolená vrstva – v těchto oblastech žijí rostliny halofyty)  humidní – převažuje výplach sedimentů  něco mezi (stepi) – hromadění humusu Oheň jako ekologický činitel o působí selektivně o pyrofyty – rostliny vázány na oheň – borovice pokroucená (Severní Amerika – vytváří rozsáhlé monokultury - má šišky, které se otevřou jen když projdou žárem požáru – vypadají semena) Nepřímo působící ekologické faktory o orientace svahů  svah na J – více tepla a záření  svahy s kladnou orientací – málo E – sciofyty  Z a V svahy se chovají opačně – proč? – slunce dopadne – vypařuje se vlhkost a až pak se může svah ohřívat – opačný svah už se jen ohřívá o nadmořská výška  se stoupající nad. výškou – klesá teplota, stoupá intenzita větru  významné fyzicko-geografické rozhraní – horní hranice lesa > další významné rozhraní – sněžná čára – nad ní je většinu roku sníh  hlavní limitující faktor – námraza – když fouká vítr, namrzá/narůstá ve směru větru o masivnost pohoří  čím je rozsáhlejší, tím jsou jednotlivé hranice (lesa a sněhu) položeny výše – u velkého pohoří je zvýšený efekt ohřívání – větší plocha, která se rychle prohřeje Biotické faktory o vztahy mezi organismy – vede k rozrůznění rozšíření rostlin a živočichů a) negativní  jde o kompetici – pokud 2 druhy soupeří o nějaký zdroj potravy  amenzálismus – jeden druh svými metabolity tlumí životní funkce jiného druhu  predace – když zvíře sežere nějaké jiné  parazitismus – parazité jsou většinou malý a je jich hodně – endoparazité (tasemnice), ektoparazité (klíště, blecha) a poloparazité (jmelí) b) neutralismus – organismus na sebe nepůsobí c) pozitivní (kooperace)  komenzalismus  symbióza – jeden bez druhého nemohou existovat – oboustranný prospěch (sasanka a rak) 41  Rozšíření společenstev na Zemi Geobiomy o ledové pouště, tundra, tajga, širokolisté opadavé lesy a stepi, středozemní tvrdolisté lesy, pouště, savany, tropické deštné lesy, mangrove, moře mírných šířek a korálové útesy o postupujeme od polárních oblastí po rovníkové oblasti Ledové pouště o i v nejteplejších měsících – teplotní úhrny nepřekračují 0°C o všechen život vázán na moře – na povrchu nic nežije (lední medvěd na krách) o tuleň leopardí (velmi dobrý lovec, hlavní potravou tučňáci) o příklad potravního řetězce: řasy (v chladné průzračné vodě mohou dobře žít) -> kryl (drobní korýši – potrava rybám i velrybám) -> ryby -> ploutvonožci (tuleni) -> medvěd lední Tundry o subarktické podnebné pásmo o rozšíření – severní okraj Eurasie, severní okraj S. Ameriky, větší část Islandu o klima – průměrné teploty nejteplejšího měsíce mezi 6-10°C o chladný vzduch je schopný pojmout málo vlhkosti o srážky malé mezi 200 – 300 mm – četné mlhy a rosa – výpar nižší než srážky – v době tání přemokřená půda (glejové půdy) o světlé léto a tmavá zima (polární den a noc) o půdy – permafrost, tundrový glejosol, litosoly (nezralé půdy) a mrazovými formami o potravní řetězec: šícha černá, klikva, brusnice, bříza zakrslá -> lumík, hraboš sněžný, zajíc bělák, kur sněžný, jelen karibu, sob polární -> liška polární, sovice sněžná, vlk o fytocenózy – především keříky, brusnice borůvka a brusinka, bříza zakrslá, vrba bylinný  tundra mechová – vlhčí část  tundra lišejníková – sušší část  tundra keříčková na jihu o obyvatelé – Laponci; velice citlivý ekosystém – následky havárie v Černobylu o permafrost – problémy se stavbou domů (vše se staví na kůlech), ropovodů – zemědělství není možné Geobiomy mírného pásu o obecně mezi 40-60° s.š. a 40-50° j.š. – v Evropě sahá až k polárnímu kruhu o zonální:  tajga o závislé na kontinentalitě (azonální:) – změna s měnící se zeměpisnou délkou:  širokolisté opadavé lesy  stepi  pouště (azonální, závislé na kontinentalitě) 42 Tajga  rozšíření – souvislý pás mezi 50-70° s.š.  klima – 1-4 měsíce s průměrnou denní teplotou nad 10°C¨ > značná amplituda mezi maximální a minimální teplotou  srážky – nevysoký úhrn srážek – okolo 600 mm (ale malý výpar) – max srážek v létě  půdy – podzol  dominantní životní forma – jehličnany – dřeviny, jejichž asimilační orgány mají malý povrch, tlustou kutikulu a zapuštěné průduchy  fytocenózy – smrk ztepilý, modřín sibiřský > Severní Amerika – větší druhová diverzita – zerav západní, douglaska tisolistá, tsuga kanadská, borovice banksova  výrazná je fluktuace ekosystému vlivem požárů a škůdců – v ranných sukcesních stádiích se uplatňuje především borovice lesní  typy tajgy: a) Picea – smrk ztepilý (Skandinávie, Picea obovata (Sibiř) b) Pinus – borovice lesní a limba – Pinus cembra subsp. sibirica c) Abies d) Larix  příklady potravních řetězců: smrk ztepilý, bobulovité keře -> Křivka křivozobá, králíček lesní -> Výr velký smrk ztepilý, jedle bělokorá -> Lýkožrout smrkový, tesařík -> Strakapoud velký, datel -> Kalous ušatý, Jestřáb lesní  člověk a tajga > stále ještě částečně rozšířen permafrost > dominantní je zpracování dřeva > Finsko - výroba papíru - 2. největší na světě > Švédsko – těžba dřeva – evropský primát (Ikea) > lov kožešinových zvířat (typický obyvatel tajgy – los evropský) Opadavé širokolisté lesy  rozšíření – východní oblast Severní Ameriky po 95 v. d. a 30-45 s.š. , většina Evropy, Východní Asie (nejvýchodnější Čína, S. a J. Korea a severní polovina japonského souostroví), v Chile při Pacifiku  klima – mírné (temperátní) klima > 4-6 teplých měsíců kdy teplota nejteplejšího měsíce přesahuje průměr 20°C  srážky – roční průměry se pohybují v rozmezí 500-1500 mm  půdy – především kambisoly (hnědé půdy)  dominantní životní forma – stromy a keře s opadavými listy a dobře chráněnými obnovovacími pupeny  příklad potravního řetězce: metlička křivolaká, kostřava (trávy) –> srnec obecný, jelen evropský -> rys ostrovid, vlk obecný -> původně i medvěd hnědý a zubr evropský  dnes především kulturní krajina – lesy monokulturní 43  Stepi  vzrůstající kontinentalita  půdy > pás černozemí od dolního toku Dunaje, přes Moldávii na Ukrajinu > molisoly (černozemě) – rozšíření černozemí a kaštanozemí  klima – aridní klima s tuhou zimou  převládají trávy – Bromus, Stipa, Festuca, Agrostis  trávy mají 2 stěžejní vlastnosti: a) srdcovitý kořenový systém a bohatý kořenový systém => mnoho organického materiálu – dokáže vytvořit perfektní drn, který chrání černozem před silnými větry (v Americe vysazování větrolamů a hospodaření, aby tam alespoň nějaký drn byl) b) zvířata – udupávají a vytváří kompaktní stlačený drn (součinnost trávy a živočichů)  během roku 11 sezónních aspektů – kvetou různé rostliny > předjarní aspekt – koniklec (Pulsatila) > časně jarní – hlaváček (Adonis) > časně letní – kvetou trávy, které ve vrchním letním aspektu odkvétají a žloutnou  člověk a stepi > především rostlinná výroba – pšenice, ječmen, kukuřice, slunečnice a tabák > oblasti r. výroby – severoamerické prérie, jihoamerické pampy, Valašská nížina Subtropický pás o přechod mezi tropickým a mírným pásem Středozemní tvrdolisté lesy  rozšíření – nachází se na obou polokoulích mezi 30-40° s.š. > před razantní přeměnou člověkem pokrývaly 1,8% plochy pevnin > dnes – Středomoří, Kalifornie, Chile, Kapsko (nejjižnější výběžek Afriky)  vynikající indikátory – olivovník evropský, dub cesmínovitý, borovice halepská  klima - roční úhrny jsou 500-600 mm, ale spadnou většinou v zimě > léto dlouhé suché a horké > průměrné roční teploty jsou 15°C v zimě okolo 10°C a v létě 18-20° - značný výpar  půdy - hodně staré a závislé na převažujícím výparu > kambisoly, sušší chromosoly (dominují oxidy Fe a Al) a reliktní terra rosa a terra fusca  flora > dominantou těchto lesů je sklerofytní dub cesmínovitý, dále pak pistácie, jamovce a rohovníky > rostliny mají velmi dlouhé kořeny, ale v létě dokáží uzavírat průduchy a šetřit s vodou > v Austrálii jsou dominantní blahovičníky (Eukalyptus) – medvídek koala > četné keře – zimostráz vždyzelený > liány – plamének > byliny – silně aromatické (levandule), máta > většina R začíná kvést v březnu a končí s reprodukcí max v červnu  subtropický pás a člověk – kácení lesů, pastva – kozy a ovce, orná půda 38% a pastviny 21% - intenzivní zemědělská výroba v přímořských nížinách (pěstování rýže) > bourec morušový (Španělsko, Řecko), ranné brambory (Itálie) 44 Tropický pás o mezi obratníky (pouště a TDL) o fenek – velké uši, kterýma se ochlazuje o Severní Amerika – juka a kaktusy Pouště  rozšíření – mezi 20-30 s.š. a j.š. na obou polokoulích  celkem zabírají 21% povrchu kontinentů  vázáno na obratníky - sestupuje vzduch, ohřívá se (nekondenzuje)  klima - velmi aridní až semiaridní klima > mají pod 200 mm srážek a výpar je za dané období větší než 10× > teploty vzduchu při zemi až okolo 50°C > teplota suchého písku může být 60-70°C  půdy – syrové půdy (litosoly, regosoly), aridisoly hromadění sádrovce, halisoly  v noci se rychle ochlazuje – horniny na to reagují – špatně vodí teplo – na teple se roztáhne a v zimě se zase smršťuje – občas hornina pukne  flora – vůdčí druhy jsou sukulenty a kaktusovité rostliny > nacházíme zde tzv. podzemní lesy - dřevnaté kořeny a oddenky, z nichž vyrážejí krátkověké větve  CAM fotosyntéza – R fotosyntetizují přes den a mají uzavřené průduchu – v noci je otevřou a naberou kysličník uhličitý – čeledi tučnolisté, pryšcovité, liliovité, kosmatcovité  fauna > nachází se zde velcí savci – velbloudi, gazely, antilopy > dokáží z tkání uvolňovat vodu metabolickou, kterou získávají z pastvy za příznivějších obdobích > drobné šelmy – fenek > drobní savci – tarbík, pískomil > plazi – zmije písečná > aktivní pouze v noci Savany  savany jsou travnatým zonálním ekosystémem s podřízenou složkou dřevin, který navazuje na TDL a kryje asi 20% plochy kontinentů  rozšíření – ve směru od rovníku navazují na TDL a šíří se zhruba na 20°s.š. a 20°j.š. > největší plochu tvoří v Africe > nacházejí se i na Madagaskaru, Kubě v nížinách Střední Ameriky a v jižním Mexiku  klima – typické pro ně humidně aridní klima s výrazným střídání období dešťů a sucha > průměrné teploty se příliš neliší od TDL (20-28°C), denní amplitudy jsou o něco větší  půdy – laterické pancíře a vertisoly, poměrně chudé půdy – velký význam mají vazači dusíku – sinice a bakterie > laterální - naprší – voda se dostane na podloží – teplo jí vytlačí nahoru – nese s sebou minerály – ty vytvoří vrstvičku u povrchu  pastevní pořádek – antilopy -> větší antilopy -> nakonec pakoni (dokáží spásat zbytky té horší trávy – uzpůsobené trávicí ústrojí)  produkují největší množství biomasy (=> veliké množství E) – velcí živočichové a stáda  dřeviny – akácie, blahovičníky  velký význam má herbivorní hmyz – sarančata o důležití jsou velcí karnivorní savci – lvi, leopardi, gepardi a mrchožrouti – hyeny, supy 45  Tropické deštné lesy  rozšíření – v blízkosti rovníku (mezi 10° s.š. a 10° j.š.) > Jižní a Střední Amerika, Západní a Střední Afrika, západní část Indického subkontinentu, JV kontinentální a souostroví Asie a SV Austrálie  klima – nejsou zde roční doby > 2000 – 3000 mm srážek (výjimečně 10 000 mm) / rok > teploty se pohybují celoročně mezi 25-27°C – denní amplituda je maximálně 6-11°C > délka dne a noci se téměř nemění > vzduch hodně ohříván – země dostává nejvíce E od slunce – paprsky dopadají kolmo na povrch – každý den tam prší  půdy – staré, hluboké a ne příliš kvalitní > hodně staré a hluboké (pokročilý stupeň feralitizace a lateritizace – vyluhování SiO2 a akumulace oxidů Fe a Al – důležitá je i akumulace jílových minerálů > nejsou kvalitní – hodně organismů – pokud vznikne organický materiál, využije ho jiný organismus a nezbude nic na obohacení půdy > převládají oxisoly a ultisoly  fauna a flora > vůdčí živou formou jsou makrofanerofyty (dvouděložné stromy a jednoděložné palmy) 30-40 m vysoké, přes 1m šířky v prsní výšce, dožívají se 200-300 let -> vytvářejí vertikálně patrovitou i horizontálně členitou kostru pro značně strukturované mikrobiotopy > maximální obsazení všech možných nik – tzv. korunové zahrádky  provoz ekosystému > vysoká suma slunečního záření, vydatné množství vody, stabilní teplota > malé množství živin v půdě (nadzemní biomasy 3-5× více než podzemní) -> uzavřený cyklus – hrubou primární produkci prodýchají sami producenti, herbivoři, karnivoři a rozkladači > maximálně diverzifikované zdroje genetické informace – obrovská biodiverzita na všech taxonomických úrovních > obrovské množství potravních vazeb – velká složitost mezidruhových vztahů (symbióza u hub) > význam mají stromy s cenným dřevem – mahagon, balsa, kávovníky … Mangrove o mangrovy jsou lesy vyskytující se v zóně mořského dmutí o mangrove chybí tam, kde teploty klesají pod nulu o rozšíření  na severní polokouli na mnoha místech sahají až za obratník Raka (již. Japonsko, Bermudy, Florida)  na jižní polokouli za obratník Kozoroha (Jihoafrická republika, jižní Austrálie, sever Nového Zélandu) o nacházíme zde specializované R – mangrovníky o mají adaptace na toto prostředí – vzdušné kořeny, filtrují mořskou vodu kořeny, sůl vylučují na listech o zástupci – Rhizophora (kořenovník), Avicennia (kolíkovníky), Sonneratie (kuželovník) o živočichové – varani, krokodýli, aligátoři – zvláštností jsou obojživelné ryby lezci o mnoho druhů ptáků – kormoráni, volavky, pelikáni, orli a káňata 46 Oceány o velká produkce chlorofylu – zelené řasy - a tím pádem i O2 (význam i v oběhu C) v chladných vodách severní a jižní polokoule (bohaté na živiny a kyslík – splachy nebo stoupající mořské proudy o bohatý život v pobřežních a šelfových oblastech – jinak „podmořská poušť“ – zejména v tropických a ekvatoriálních oblastech Korálové útesy  25% druhové rozmanitosti moří  najdeme je tam, kde: > teplota neklesá pod 14°C > je pomalá sedimentace – ne ústí velkých řek, aby je sedimenty nepohřbily > průzračná voda – symbióza s fotosyntetizujícími řasami  žahavci – polypi – mají CaCO3 schránky  symbióza řasy – obrněnky – od řas polyp získává až 90% organických látek – dodávají polypům potravu (koráli tak mohou osidlovat i tropické, na živiny chudé vody)  zánik korálových útesů > bouře (48% příčin) > hvězdice trnitá (42% příčin) > oteplování vody 47  Klimatologie o klima = podnebí o dlouhodobý stav počasí o podmíněno E bilancí, cirkulací atmosféry, charakterem aktivního povrchu a dnes i lidským působením o lze zkoumat na různých měřítcích – klima v místnosti, na celé planetě atd. o jeho studiem se zabývá klimatologie o popisujeme jej pomocí klimatických prvků = statistické charakteristiky odvozené z prvků meteorologických o meteorologie = fyzika atmosféry  využívá fyzikálních poznatků a metod řešení k popisu aktuálního stavu atmosféry  analyzuje a předpovídá počasí > stav atmosféry charakterizovaný souhrnem aktuálních hodnot všech zúčastněných meteorologických prvků a atmosférickými jevy v daném místě a čase  využívá poznatky fyziky, chemie, hydrologie, biologie aj.  počasí nelze popsat jedno na celém světě – je vztaženo na malé území  jedna z věcí, které se neměří, ale spíše pozoruje -> oblačnost  studuje stavbu a složení atmosféry, tepelného a E režimu atmosféry, oběhu vody v krajině s ohledem na interakci zemský povrch-atmosféra (jak mezi povrchem a atmosférou probíhá výměna vody – vertikální i horizontální), povětrnostní podmínky a cirkulační mechanismy (větší cirkulační vzorce se projevují na menší oblasti), elektrické pole atmosféry a optické a akustické jevy v atmosféře (vzdalování × přibližování bouřek) o klimatologie  dlouhodobý režim počasí, typický pro určitou oblast  většinou určujeme z padesátiletých řad průměrů – nejmenší délka řady se uvádí 30 let, ale v našich podmínkách se berou 50 leté řady  klimatologie – věda o utváření klimatu (proč je to tak), vlivu geografických činitelů na jeho formování, působení klimatu na člověka a naopak  popisuje a klasifikuje podnebí, studuje změny a kolísání klimatu  klima mi určuje krajiny, ale občas se to používá naopak  top = nejmenší nedělitelná jednotka geografické sféry = největší možné území, které se uvnitř nedá dále diferenciovat  chora = větší jednotka, ale není stejná jako top -> má malé odlišnosti  prostorová proměnlivost klimatu: a) topická až chorická – působí známé příčiny (vykácení lesa, zástavba, …) b) regionální – vliv prostorově rozsáhlých systémů (př. tlakové níže a výše2) c) globální – generalizována na zákla