Fyziologické funkce rostlin v ekosystémech

Sylabus

1. Přednáška: Rostliny, fyziologické funkce, ekosystém a biom

Přednášející: prof. Jana Albrechtová  

·         Rostliny: fylogeneze - přechod na souši, autotrofie, organizace těla, rodozměna

·         Ekologické limity prostředí: faktory abiotické, biotické

·         Odezva rostlin na faktory prostředí - aklimace a adaptace, tolerance a avoidance, stresové odezvy

·         Základní fyziologické funkce rostlin v ekosystémech: Fotosyntéza, respirace, transpirace

·         Potravní řetězec: postavení rostlin - producentů, ztráty energie v jednotlivých trofických hladinách

·         Ekosystém – definice, toky látek informací a energie, Biosféra

·         Základní klimatické pásy Země, Biomy, přehled terestrických biomů Země, Anthromy

·         Životní formy rostlin a jejich spektrum v biomech

·         Výzvy 21. století na fyziologické funkce rostlin v ekosystémech: uživení populace,

·         Ekosystémové služby,

·         Klimatická změna.   2. Přednáška: Rostliny,  voda a vodní režim rostlin

Přednášející:  Dr. Zuzana Lhotáková  

•       Voda – hlavní faktor ovlivňující distribuci rostlin

•       H2O a její vlastnosti důležité pro život a rostliny

•       Adaptace rostlin při přechodu na souš

•       Vodní potenciál: kontinuum půda-rostlina-atmosféra

·         Vodní režim rostlin –evapotranspirace

·         Koloběh vody na Zemi a interakce jeho složek s rostlinami   3. Přednáška: Rostliny,  půda a minerální výživa

Přednášející: Mgr. Petr Kohout

·         Definice a funkce pedosféry, půdy

·         Fyzikální a chemické vlastnosti půdy

·         Půdní typy a půdní druhy, půdní horizonty

·         Pedogeneze: vznik a vývoj půd

·         Význam a evoluce kořene

·         Půdní mikro (bakterie, houby, kvasinky) a makro fauna   4. Přednáška: Rostliny, sluneční záření, fotosyntéza, respirace a primární produkce 

Přednášející:  prof. Jana Albrechtová  

·         Charakteristika a bilance sluneční energie na povrchu Země

·         Energetická bilance porostu, listu

·          Fotosyntéza: světelná a temnostní fáze, faktory ovlivňující fotosyntézu

·         Různé typy fotosyntézy - C3, C4 a CAM typy fotosyntézy

·         Geografické rozšíření C3 a C4 rostlin

·         Respirace

·         Čistá a hrubá primární fotosyntetická produkce

·         Měření primární produkce, RGR, NAR, SLA, LAI

·         Faktory ovlivňující primární produkci   5. Přednáška: Rostliny, atmosféra a její vliv na rostliny

Přednášející:  prof. Jana Albrechtová  

•       Atmosféra – složení, skleníkový efekt, skleníkové plyny

•       H2O, vodní pára, N2, O2 – kyslík v atmosféře

•       CO2, metan, oxid dusný

·         Vliv atmosféry na rostliny – vliv vody, teploty, větru, kyslíku, CO2 , znečišťujících látek

·         Vliv rostlin na atmosféru – vliv rostlin na bilanci záření   6. Přednáška: Rostliny v biogeochemických cyklech a zpětné vazby

Přednášející:  prof. Jana Albrechtová  

·         Biogeochemické cykly:

Globální cyklus N, P – úloha a význam rostlin v nich

·         Globální cyklus uhlíku o    Oxid uhličitý v atmosféře v historii Země o    Význam suchozemských a vodních (oceány) rostlin v cyklu uhlíku o     Antropogenní ovlivnění cyklu C

Rostliny ve zvyšující se koncentraci CO2

·         Zpětné vazby: o    model „světa sedmikrásek“ Jamese Lovelocka o    zpětné vazby v globálním systému Země   7. Přednáška: Klimatická změna a úloha rostlin v ní

Přednášející: prof. Jana Albrechtová  

·         Klimatická změna: definice, příčiny, antropogenní vlivy

·         projevy klimatické změny v současnosti - IPCC

·         Rostliny jako klimatotvorný činitel - vegetace jako stabilizační prvek - teplota, vlhkost

·         úloha lesů v tvorbě klimatu

Důsledky změn klimatu na rostliny: vliv CO2, změny teploty, rozsah a frekvence srážek, pH oceánů o    vliv klimatu na lesy v globálním měřítku – škůdci, požáry, změny vegetačních pásem

·         Lesy – zdroj nebo sink pro ukládání uhlíku v klimatické změně

·         Studium fyziologického stavu rostlin   8. Přednáška: Rostliny v ekosystémech: chlad, mráz, zasolení, zaplavení, těžké kovy a polutanty – fytoremediace

Přednášející: prof. Jana Albrechtová

·         Poškození chladem

·         Adaptace k mrazu, dormance

·         Specifika alpínských oblastí, zvláštnosti arktických oblastí

·         Fyziologie rostlin odolných proti suchu a proti zasolení (sukulenty, urychlený vývoj některých druhů, atd.)

·         Aridizace

Specifika rostlin  v extrémních a narušených půdách: zasolení, zaplavení,

Těžké kovy, polutanty – fytoremediace   9. Přednáška: Funkční vlastnosti rostlin a jejich význam pro ekosystémy, biotické interakce rostlin

Přednášející: Mgr. Petr Kohout  

Růstové  strategie rostlin: R-C-S, R* rule

Funkční vlastnosti rostlin: nadzemní vs. podzemní

Vztah rostlin k biotickým složkám ekosystému

·         Symbiózy s jinými organizmy: typy symbióz rostlin

·         Vztahy mezi rostlinami: kompetice vnitro- a mezidruhová

·         Plant-soil feedback

Vztah rostlin k dalším biotickým složkám ekosystému 10. Přednáška: Rostliny a půdní symbiózy

Přednášející: Mgr. Petr Kohout

·         Dusík fixující bakterie

·         Mykorhizní symbiózy o    arbuskulární mykorhiza o    ektomykorhiza o    ekologie mykorhizních symbióz   11. Přednáška: Dálkový průzkum pro monitorování vegetace

Přednášející: prof. Jana Albrechtová

Monitorování vegetace metodami dálkového průzkumu:

-          Optické vlastnosti: odrazivost, transmitance, absorpce

-          Spektrální křivka vegetace

-          Metody multispektrální a hyperspektrální

-          Příklady: mapování vegetace, NPP, fenologie

Anotace

Přednáška má za cíl umožnit studentům pochopit zásadní úlohy rostlin v kontextu fungování ekosystémů i celé planety Země. Přednáška dá studentům představu o vzájemné interakci rostlin s jejich prostředím – abiotickými i biotickými faktory, jak rostliny reagují na faktory prostředí a jak fyziologické funkce rostlin v ekosystémech podmiňují funkce a vlastnosti určitých ekosystémů až po úlohu rostlin v globálních procesech koloběhů látek, tocích energie a tvorbě klimatu Země.

Kromě fyziologických funkcí budou probrány různá přizpůsobení rostlin různým prostředím, ať již adaptační, evolučně podmíněná, nebo aklimační v rámci plasticity odpovědi rostlin na faktory prostředí během ontogeneze. Vzhledem k vzájemné provázanosti klimatu a vegetace bude výklad zaměřen nejen na účinky klimatu na rostliny, ale také na ovlivnění lokálního, regionálního i globálního klimatu rostlinami.

Přednáška se bude věnovat i současně probíhající klimatické změně a jejímu vlivu na rostliny a jak rostliny ovlivňují klima planety. Též bude věnována pozornost interakci rostlin s dalšími organizmy v ekosystémech – rostlinami, půdními mikroorganizmy.

Pozornost bude též věnována monitorování rostlin pomocí funkčních znaků. Monitorování rostlin bude především demonstrováno na funkčních znacích indikátorů fyziologického stavu a pomocí spektrálních metod, především odrazivosti.