Univerzitetni študij kmetijstvo – agronomija predmet osnove ekologije rastlin in varstva okolja



Yüklə 0,89 Mb.
Pdf görüntüsü
tarix17.11.2018
ölçüsü0,89 Mb.
#80654


 

Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta,  

Oddelek za agronomijo 

              

Katedra za aplikativno botaniko, ekologijo, fiziologijo rastlin 

in informatiko  

 

 Univerzitetni študij 

KMETIJSTVO – AGRONOMIJA  

 

Predmet 

OSNOVE EKOLOGIJE RASTLIN IN VARSTVA 

OKOLJA 

Šolsko leto 2009/10 

Franc Batič, Klemen Eler, Franc Lobnik, Metka Suhadolc

  



FUNKCIONALNI ZNAKI RASTLIN 


FUNKCIONALNI TIPI RASTLIN-DEFINICIJE 

Teofrastus (300 BC) 





Cehi (Root-1967:guilds

):skupina vrst, ki izkorišča iste okoljske resurse na 

isti način (imajo podobno nišo)

-

nadalnja delitev še na: “assemblage”, 



“community”, “management”, “functional”, structural” guilds

 



Funkcionalne skupine (

Cummings, 1974), v smislu važnejših 

ekosistemskih funkcij 



Adaptivni sindrom znakov (character syndrom) (Swain & Whitmore 

1988): opis povezanih znakov, ki odražajo skupno funkcijo, včasih tudi 

filogenetsko povezani 



(življenske) strategije 

(Grime,1988):grupiranje podobnih ali analognih 

genetskih znakov, ki se pojavljajo pri velikem številu vrst v povezavi ns 

podobno ekologijo 



Funkcionalni tipi-

biotične komponente ekosistema, ki imajo v ekosistemu  

enako vlogo, se enako odzivajo na motnje (Friedl et al., 1988, Keddy,1992)  



PRIPOROČILA ZA KLASIFIKACIJO

 



Cehi (guilds)-uporabljajo iste resurse in funkcionalni tipi- se enako 

odzivajo na specifične motnje

 



Funkcionalna skupina- se odziva na vplive sindroma  okoljskih dejavnikov 

z enakimi mehanizmi 



Odzivna skupina 



 

se odziva na sindrom okoljskih dejavnikov z različnimi 



mehanizmi 

GCTE in funkcionalni tipi:                                                                                                                                    



      

∫(

{x

1

 + x

2

 + x

3

}, {x

4

 + x

5

}, ... {...+ x

n

}

, E) = ∫(x

1

,x

2

,x

3

, x

4

,.. x

n

,E); 

     



 vrste; {}

i

, - funkcionalni tipi; E-biotsko in abiotsko okolje 




METODE PREPOZNAVANJA FUNKCIONALNIH TIPOV 



Subjektivne: najbolj pogoste, temeljijo na subjektivni domeni, da v ekosistemih 

funkcionalni tipi obstajajo in jih določimo induktivno na osnovi posameznih 

opazovanj 



Deduktivne: funkcionalni tipi se določijo deduktivno, ponavadi na osnovi  modela, 

apriori trditve o pomenu določenega procesa v ekosistemu; na tem pricipu temelji 

klasifikacija  ključnih vrst  (“keystone species”) 



Določanje na osnovi podatkov: metode temeljijo na uporabi multivariatnih tehnik 

za iskanje  skupin vrst, ki jih  družijo nabori skupnih znakov (morfološki znaki, rastni 

parametri, sindromi znakov); uporabne lokalno-regionalno 

Idealen sistem klasifikacije finkcionalnih tipov bi moral biti uporaben za vsak nabor 



vrst, kjerkoli se pojavljajo in v najrazličnejših okoljskih razmerah in  vplivih 


SCENARIJ DOLOČANJA FUNKCIONALNIH TIPOV 

Zbiramo podatke za določeno število vrst (znaki, ki se nanašajo na lastnosti 



organizmov, ki odražajo njihovo funkcijo v ekosistemu in odziv na motnje) 

Nabor podatkov zberemo večkrat glede na čas in lokacijo z ustreznim številom 



ponovitev 

Drugi raziskovalci obdelajo isti nabor organizmov z istim namenom klasifikacije a 



drugim naborom znakov 

Spet drugi raziskovalci opišejo spet isti nabor organizmov, vendar z drugim ciljem 



pri iskanju funkcionalne  klasifikacije. Po tem scenariju moramo doseči naslednje: 

1- Enostnost izida klasifikacije (“uniqueness”):  dobimo enako klasifikacijo 



določenega nabora podatkov kljub uporabi različnih analiznih tehnik 



2-Ponovljivost klasifikacije: pri analizi istega nabora podatkov dobimo v različnih 

časovnih intervalih in lokacijah podobno klasifikacijo; obstaja sindrom znakov 



3-Ujemanje: kadar dobimo podobno klasifikacijo pri uporabi različnih naborov 

znakov; obstaja korelacija med  sindromi znakov 



4-Konvergenčnost: kadar dobimo podobno klasifikacijo nabora organizmov tudi, če 

zbiramo podatke za različne namene 



RASTLINE IN EKOSISTEMSKI FUNKCIONALNI TIPI 

Ekologija je  zelo kompleksna veda, zato so pristopi vezani na poenostavljanje(en  dejavnik 



spreminjamo, druge  “držimo konstantne” 

Problem je v  skali – v prenosu spoznanj iz  “malega”na  globalno; veliko ekoloških raziskav je 



narejenih na zelo majhni prostorski in časovni skali (raziskave na  1 m

2

,  ha) 



Iskanje funkcionalnih tipov pomeni iskanje orodij za prenos spoznanj iz manjše skale na večjo 

in med različnimi sistemi kot tudi glede okoljskih sprememb in odziva vegetacije 

Nekaj primerov uporabe  ekosistemskih  funkcionalnih tipov v godovih: 





Funkcionalni tipi rastlin označujejo skupine vrst, ki se enako odzivajo na splet okoljskih 

sprememb in so analogni izrazom kot so življenske oblike,cehi, rastne oblike, rastlinske 

strategije 



Ekosistemski funkcionalni tipi so združene komponenete ekosistema, katerih interakcije med 

njimi in in z okoljem producirajo razlike in vzorce v zgradbi in dinamiki ekosistema 

Pri rastlinskih funkcionalnih tipih je poudarek na abdaptaciji rastlin, pri ekosistemskih 



funkcionalnih tipih je na odzivu ekosistema 

Skupina rastlin je lahko v danem ekosistemu lahko isti ekosistemski fukcionalni tip a različni 



rastlinski funkcionalni tip; enako isti rast. funkcionlni tip je lahko ekvivalenten ekosistemski tip 

v različnih ekosistemih 

 



FUKCIONALNI TIPI: DIVERZITETA IN STABILNOST EKOSISTEMOV 

Razvoj funkcionalnih tipov je povezan  z razpravo o  vzročnosti diverzitete in stabilnosti v 



ekosistemih, kaj je primarno? Diverziteta ali stabilnost?  

Pomen disturbance v dinamiki ekosistemov, velikopovršinsko prepoznavanje ekosistemov, 



paleobotanične-ekosistemske raziskave, razvoj modeliranja, dobro poznavanje delovanja 

kompleksnih sistemov, računalniška obdelava množice podatkov, razumevanje fiziologije in 

ekologije pomembnejših skupin rastlin so znatno pripomogli  k razumevanju tega vprašanja 

Upoštevanje  ekološke skale ekosistemov- časovne in prostorske določa pomembnost vpliva 



okoljskih dejavnikov in odziva ekosistema 

V tem pogledu  naj bi bili ekosistemski funkcionalni tipi  obravnavani v  daljši časovni skali – 



navadno daljši kot eno leto in v več generacijah glede na njihove dinamične odzive, v 

prostorski skali na  ravni pokrajine ali  še večji skali 

Povezovanje vegetacije s klimo in drugimi okoljskimi dejavniki je v zadnjih desetletjih 



zamenjano s poudarkom na  preučevanju rastlinskih združb. Izziv je povezovanje 

fiziognomskih adaptacij-rezultatov  prvih spoznaj s populacijsko dinamiko in dinamiko združb 

Klasifikacij FT kot so: r,K, pionirji-klimaksne vrste, C-R-S strategije, vrzel-zastor vrste



strukturne klasifikacije itd. bazirajo na omejitvah, ki jih na rastlinah povzročajo razpoložljivost 

resursov in disturbance-večina klasifikacij je na posledicah alokacije resursov  




OBLIKA IN FUNKCIJA, VZOREC IN PROCES 

Oblika/zgradba in funkcija ali vzorec in proces sta neločljivo vzročno povezani dvojici (primeri: 



proteini, membrane, kloroplast, list, zgradba gozda , produktivnost in kroženje  snovi,...) 

Vpliv funkcije na obliko je najjasnejši pri morfoloških adaptacijah rastlinskih organov na  



okoljske dejavnike; “Eureka ecology”: morfološke podobnosti kserofitov, sukulentov 

Zgradba oblika in zgradba lista  je optimizacija bilance ogljika, vode in toplote: listi  



optimizirajo WUE,   

Vpliv oblike na funkcijo , povezani parametri: neto fotosinteza- sukcesijski štadij, eno-



večplastni sestoj, strategije dreves (borci-zapravljivci) (slike), vrzel-zastor drevesne vrste in 

okolje 


 








Značilnosti ekosistemskih funkcionalnih 

tipov, odzivov 

• Časovne značilnosti: počasne  in   hitre 

• Frekvenca odziva: zmanjševalci napram 

ojačevalcem 

• Prostorski vidik: homogenizerji napram 

heterogenizerjem 



Osnovni deskriptorji funkcionalnih tipov rastlin 

• Intenzivni: 

življenska doba listov, temperaturni prag letalnih nizkih 

temperatur, temperaturni prag za rast, dolžina dneva, ki je potrebna za 

rast, dolgoživost semen, alokacija  asimilatov v liste, steblo, korenine, 

okoljski koeficienti stomatalne prevodnosti, mezofilne prevodnosti, rasti 

listov in respiracije 

• Ekstenzivni: 

fiziognomija,znaki  sposobnosti izsušitve, življenska 

doba, način opraševanja, razširjanje semen, tip fotosinteze, toleranca na 

senco, ogenj in  mineralno prehrano 



Protokoli za  standardizirano merjenje  

funkcionalnih znakov 

• Rezultat  “International Geosphere-Bisphere Prograna (IGBP) “ in programa 

“Global Change and Terrestrial Ecosystems (GCTE)” 

• Namen  doseči funkcionalno, ne  taksonomsko klasifikacijo pri preučevanju 

vegetacije in okoljskih sprememb 

• Povezati  nesoglasja med  natančnimi, “bottom up” meritvami in  modelarji, ki 

pri klasifikaciji funkcionalnih tipov uporabljajo “top-down” pristope, temelječe 

na majhnem števili “a priori” izbranih funkcionalnih znakov 

• Osnovni nameni: 1- dobiti minimalni nabor funkcionalnih znakov kopenskih 

rastlin, ki bodo lahko odražali kjučne  odzive vegetacije na okoljske spremembe 

v različnih skalah od ekosistema do krajine, biomov in kontinentov; 2- da bi ti 

znaki lahko služili kot orodje za funkcionalno klasifikacijo za modeliranje na 

lokalni, regionalni, globalni in paleobotanični ravni; 3-  za pomoč pri  reševanju 

vprašanj v zvezi  z ekološko teorijo, varstvom narave in bodočo rabo tal; 4- da 

so ti znaki relativno lahki za meriti, da meritve niso drage, da je možna 

standardizacija 

• Pri naboru je bil  dosežen velik konsenz strokovne javnosti 




Protokol- izhodišča  za nabor znakov 

• Predložena je minimalna lista enostavnih “mehkih” znakov; poziv za 

meritve  težavnejših “trdih znakov” (

odpornost na sušo, anoksijo, slanost, prisotnost 

aerenhimov, zgradba lesa, življenska doba rametov, starost do zrelosti, biomasa rastlin, 

arhitektura rametov,  vsebnost različnih snovi (celuloza, lignin, fenoli, terpeni) v listih, steblu, 

korenini, razgradljivost vsebnost fotosinteznih barvil in drugih snovi, anatomija in morfologija 

lista, rež, zahteve za kalitev-dormanca, relativna rast, itd

.) 

• Izbor vrst- rastlin –reprezentativni prestavniki združbe, ekosistema 



(biomasa, pokrovnost 

• Izbor posameznikov- dobro razviti predstavniki, v za ekosistem značilnih 

razmerah 

• Problem vzorčenja –transekti, naključno vzorčenje 

• Zadostiti minimalnim statističnim zahtevam, za vsak znak določiti 

koeficient variabilnosti 




Vegetativni znaki 

1. Rastna oblika 

• Rastna oblika (višina in arhitektura krošnje, razporeditev listov ) je povezana z 

rastlinsko strategijo, klimatskimi dejavniki in rabo tal. Npr. višina in pozicija 

listov je lahko prilagoditev in odziv na  objedanje (rozete, plazeča stebla) in s 

tem rabo tal 

• Znak je kategoričen, pridobljen  z opazovanjem, fotografijami, snemanjem. 

Obsega 19 možnosti, rastne oblike 1-6, 18 in 19 so vedno zelišča 

• 1-listi kratki bazalni (rozetaste in plazeče rastline, listi manjši od 0,5m); 2-listi 

dolgi, bazalni, večji od 0,5m; 3- listi semibazalni- pri dnu in višje; 4- listi 

dvignjeni- na sredini in na vrhu stebla; 5- listi v blazini- pri tleh (zbiti, z eno, 

zaokroženo površino); 6- listi v šopih,  višji (številne trave, šaši); 7-pritlikavi 

grmi-do 0,8m; 8- grmi-lesnate rastline večje od 0,8m (enotna krošnja, eno ali 

več kratkih debel); 9-drevesa; 10- brezlistni grmi ali drevesa; 11- majhni 

sukulent, manjši od 0,5m, z listi ali brez; 12-visoki sukulenti, večji od 0,5m,13-

palmoidne rastline; 14-epifiti; 15-ovijalke in vzpenjalke16-hemiepifiti 

(davitelji); 17-hemi- in holoparaziti;18-podvodni hidrofiti;19-plavajoči hidrofiti 



Vegetativni znaki 

2. Življenska oblika 

• Funkcionalni znak, ki ga je uvedel Raunkiaer (1934), kasneje pravilno opisal 

Whittaker (1975) odraža prilagoditev  meristemov poganjkov na 

prevladujoče klimatske razmere 

• Je kategorični znak, pridobljen z opazovanjem  posnetki 

• Obsega 7 osnovnih kategorij: 1-fanerofiti, hamefiti, hemikriptofiti, geofiti, 

terofiti, helofiti, 7- hidrofiti 




Vegetativni znaki 

3. Višina rastlin 

• Kot višina je mišljena najkraša razdalja med najvišje inseriranimi listi in 

tlemi, merjeno v m. Znak kaže na vigor rastline, rodovitnost, korelira z 

znaki  kot so nadzemna biomasa, globina  koreninjenja, lateralno 

razširjanje in velikost lista. 

• Merimo proti koncu sezone, samo najvišje liste (ne cvetov), pri  drevesih si 

pomagamo s pripomočki. 

• Vrste, ki imajo liste v rozeti merimo višino rozete 

• Včasih merimo iztegnjeno dolžino listov, stebel, ki so fotosintetsko še 

aktivni (trave, šaši,..) 



Vegetativni znaki 

4. Klonalnost in podzemni založni organi) 

• Sposobnost vegetativnega razmnoževanja omogoča  hitro regeneracijo po 

disturbancah (požari, pašnja), naseljevanje novih prostih prostorov v 

bližini, zalogo energije v podzemnih organih 

• Znak je kategoričen, pridobimo ga z opazovanjem, izkopavanjem rastlin. 

Ocenimo pet rastlin, za katere smo prepričani, da so geneti. 

• Obsega  naslednje kategorije: 1. rastlina ni klonalna; 2. rastlina je klonalna 

nad tlemi: a) horizontalni stoloni (Fragaria); b) gemiparna –zarodni brstiči 

na listih (Cardamine pratensis); c) zarodni brstiči na drugih delih; 3- 

klonalna pod zemljo: a) rizomi, b) gomolji; c) čebule; d) zarodni brstiči na 

korenini 




Vegetativni znaki 

5. “Bodečnost” 

•  Tvorba bodic in trnov je odziv rastlin na vretenčarske herbivore, predvsem 

v stresnem (sušnem) okolju, hkrati je to tudi odziv na  sušni in toplotni 

stres. 

• Je kategoričen znak, ki ga ocenjujemo na terenu, herbarijskem materialu, 



običajno na vegetativnih organih (listi, stebla)-Poleg pojavnosti se ocenjuje 

še gostota in velikost struktur 

• Razpon znaka: 0 (ni bodečih struktur), 1- bodečih struktur je malo, so 

mehke, manjše od 5 mm; 2-velika gostota mehkih bodic ali ekvivaletno 

manjša gostota večjih bodečih struktur, večjih od 5 mm; rastlina že 

bodeča; 3 -; 4 -; 5-veliko število srednjih ali velikih bodečih struktur, večjih 

od 100 mm-rastlina je nevarna za sesalce, vključno s človekom. 



Vegetativni znaki 

6: Vnetljivost/gorljivost 

• Znak opisuje sposbnost za vžig, gorljivost in razširjanje ognja. Je 

pomemben znak v ekosistemih s pogostimi požari, ki se pojavljajo 

periodično v sušnih obdobjih. Gorljivost zavisi od  lastnosti tkiv,arhitekture 

in zgradbe krošnje. Pomembni so klimatski dejavniki, ki  povzročajo 

akumulacijo suhe biomase. 

• Znak je sestavljen, brez enot . Merjene so naslednje komponenete znaka, 

ki vplivajo na gorljivost: 1-Vsebnost vode v vejicah, listih,..gorljivost je 

povezana  z večjo vsebnostjo suhe snovi; 2-Arhitektura krošnje- glede 

prevajanja-razširjanja požara, podana s stopnjo  razvejitve (0- brez vej, 5- 

štiri ali več ravni razvejitve); 3 –Razmerje  površina:volumen (manjše , 

tanjše strukture so bolj vnetljive); 4- Količina opada in prisotnih suhih  

mrtvih struktur (listov, odstopajočega lubja,..); 5- Hlapna olja, voski, smole 

–povečujejo vnetljivost 

• Specialni, standardizirano merjeni znaki(kalorimetri, zažigi) 

 



Znaki lista (pravi zeleni list) 

1. SLA (specifična listna površina; m

2

/kg (mm


2

/mg) 


• Znak predstavlja enostranska površina svežega lista, 

deljena  s suho maso. Znak je v pozitivni korelaciji s 

potencialno kapaciteto rasti in fotosinteze. Majhne 

vrednosti koeficienta pomenijo velike vložke v 

obrambo lista in njegovo dolgoživost; vrste “dobrih 

rastišč” imajo večje vrednosti koeficienta 

• Načini meritve: nabiranje, shranjevanje, meritve 



Znaki lista (pravi zeleni list) 

2. Velikost lista (posamezni list, lamina);mm

• Znak prestavlja projekcijo enostranske površine lista/ploskve. Znak je 



pomemben za  uravnavanje enrgetike in vodnega režima lista. Medvrstne 

razlike v velikosti listov so povezane s klimo, geologijo, andmorsko višino, 

zem. Širino. Večina stresov  favorizira majhne liste 

• Izmerimo 20 listov 10 rastlin (maksimalno razvite; Metode meritve so 

enake kot pri meritvah  SLA; uporabni so tudi starejši podatki 

• Alternativni znak je širina lista 




Ostali znaki listov 

• LDMC ( vsebnost suhe snovi); g 

• LNC (vsebnost dušika) in LPC (vsebnost fosforja); mg/g 

• Fizikalna čvrstost listov; N/mm 

• Življenska doba listov; kategoričen znak 

• Fenologija listov; kategoričen znak 

• Tipi fotosinteze:C

3

, C



4

, CAM; meritve z izotopi, anatomske 

analize listov 

• Občutljivost na zmrzal; kategoričen/empiren znak (iztok K, 

upornost/prevodnost




Znaki stebla (debla) in podzemni znaki 

• Steblo 

• SSD (specifična gostota); kg/dm

 



• TDMC (vsebnost suhe dnovi v vejicah); mg/g 

• Debelina skorje in  kvaliteta; cm 

• Korenine 

• SRL (specifična dolžina korenin); m/g 

• Globina koreninjenja in 95 %globina korenin; g/m

• Strategije prevzema hranil; kategoričen znak: 1-fiksatorji N; 2-



arbuskularna; 3-ektomikoriza, 4-erikoidna; 5-orhidejska;6-protejska (P); 7-

koreninski polparaziti; 8-miko-heterotrofi; 9-holoparaziti; 10-carnivorne 

rastline; 11- specializirane tropske strategije (“tank” in “trihomi” 

bromelije, listne košare,  gnezda za mravlje, velamen radicum,..) 

 



Razmnoževalni znaki 

• Načini razširjanja:1-brez  znanih mehanizmov; 2-anemohorija; 3-

endozoohorija; 4-eksozoohorija); 5-razširjanje s skrivanjem  semen/plodov 

(lešnik, želod, žir); 6-mirmekohorija;7-hidrohorija;8- balistohorija; 9- druga 

eksplozijska gibanja 

• Velikost in oblika propagulov (semen, plodov) 

• Masa propagulov-semen 

• Sposobnost obnove po disturbancah 



Yüklə 0,89 Mb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə