Kurs zimní ekologie

Kurz zimní ekologie je zaměřen na studium vlivu nízkých teplot a sněhové pokrývky na živé organismy. Koná se každým rokem a sestává z přednášek a terénního cvičení. Přednášky se většinou konají blokově ve druhé polovině zimního semestru, týdenní terénní cvičení se koná v polovině února v oblasti Králického Sněžníku. Kurz je určen zejména posluchačům s terénním ekologickým zaměřením (typicky z kateder botaniky, zoologie a ekologie). Kurz je organizován společně katedrou botaniky a katedrou ekologie.

Sezónnost klimatu oblasti mírného pásma a z ní vyplývající období zimy představuje zásadní ekologický faktor pro přežívání organismů. Zimní období působí na organismy prostřenictvím nízkých (mrazových) teplot a přes přítomnost sněhové pokrývky. Schopnost přežívat zimní část roku je u rostlin a živočichů spojena s celou řadou unikátních adaptací, které fungují na fyziologické, morfologické a behaviorální úrovni. Zimní období je neoddělitelnou součástí fungování přírody a znamená významný selekční faktor. Studium vztahů organismů s jejich  prostředím tak nezbytně musí zimní sezónu brát v úvahu.

Sníh je základním faktorem zimní ekologie. Sněhová pokrývka působí jako tepelná izolace a umožňuje přežívání chionofilních organismů, kteří jsou svým výskytem vázáni na pravidelnou přítomnost sněhu. Při jarním tání je sníh významným zdrojem vody, zároveň však může nadbytek vody v půdě vést k anoxickým podmínkám, které jsou vhodné pro rozvoj některých patogenních mikroorganismů. Dlouho přetrvávající nahromaděný sníh výrazně zkracuje délku vegetační sezóny a selektuje rostliny ve společenstvech podle schopnosti nashromáždit dostatečné množství zásobních látek pro následující rok. Laviny, gravitačně podmíněné sesuvy velkých mas sněhu, modifikují horní hranici lesa a umožňují přežívání alpínským druhům organismů hluboko pod výškovou hranicí jejich přirozeného výskytu.

Vzhledem k výskytu sněhové pokrývky se rozlišují dvě základní ekologické skupiny živých organismů, tj. chionofóbní a chionofilní organismy. Chionofóbní organismy jsou ty, které nevyžadují v zimě přítomnost sněhové pokrývky, zatímco organismy chionofilníjsou naopak vázané na pravidelnou přítomnost sněhu. Chionofóbní rostliny tak jsou pravidelně vystavené mrazům a jsou schopné tolerovat extrémně nízké zimní teploty, zatímco rostliny chionofilní jsou před extrémními mrazy chráněné sněhovou pokrývkou a jejich mrazová tolerance je tudíž znatelně menší. Chionofóbní živočichové musí vzhledem k potravním nárokům migrovat do oblastí, kde se sníh v zimě vyskytuje jen v malém množství, zatímco živočichové chionofilní díky specifickým adaptacím přežívají zimní období na místě.

Další problém pro přežívání organismů představují teploty pod bodem mrazu. Promrznutí živých buněk a vytvoření ledových krystalků v cytoplazmě znamená letální stav, protože buňky nejsou schopné obnovit celistvost a funkčnost poškozených membránových struktur. U rostlin mírného pásma dochází při podzimním poklesu teplot k postupnému zastavení metabolismu a přechodu do stavu zimní dormance. Složitým procesem, který zahrnuje strukturální změny ve stavbě fosfolipidových membrán, biochemické přeměny některých látek a další změny, získávají rostliny schopnost tolerovat velmi nízké teploty po celé zimní období. Jejich aktivita se obnovuje až s prodlužujícím se dnem a rostoucími teplotami ke konci zimy.

Vyhraněnou skupinou jsou kryofilní organismy, jejichž aktivita nebo podstatná část životního cyklu je vázána na specifické prostředí sněhové pokrývky. Sněžné řasy alpínského stupně, které jsou typickým zástupcem této skupiny organismů, mají optimální podmínky pro svůj rozvoj v prostředí zvodněného sněhu při jarním tání. Mezi kryofilní organismy potom patří i bezobratlí živočichové, jako jsou chvostoskoci nebo někteří brouci.