II. ÉLETFELTÉTELEK
1. Bevezetés – Életfeltételek és források Az egyes szervezetek a habitátokat akkor népesítik be, ha az ott található életfeltételeket képesek tolerálni, illetve ha megtalálhatóak a számukra fontos források. Ezek azok a tényezők, amelyek az élőlények elterjedését és abundenciáját befolyásolják, illetve limitálják. Az életfeltételek a környezet fiziko-kémiai tényezői – hőmérséklet,
nedvességtartalom,
pH,
sótartalom,
szennyezések. Fontos a napszakos, illetve szezonális
változásuk, illetve a szélsőséges értékek előfordulási gyakorisága. Az élő szervezetek jelenlétükkel befolyásolják közvetlen környezetükben az életfeltételeket, de fontos, hogy azokat nem fogyasztják, illetve nem használják el. Ezzel szemben a forrásokat az élőlények fejlődésük, illetve szaporodásuk
során
felhasználják,
ezáltal
társaiknak
kevesebb jut belőlük. Forrás bármi, ami hiányával limitál, de ez a hiány egy másik egyed tevékenységének, és nem egy fiz-kém. változó szélsőséges értékének a következménye.
Növények: napsugárzás, széndioxid, víz, ásványi anyagok Baktériumok: metán, ammónium, kénhidrogén, vas DE akár más szervezetek (növényi és állati) is: élő-, búvóhely, szexuális partner, stb. →versengés (kompetíció) Mindig az adott élőlény szemszögéből vizsgálni
Életfeltételek hatása:
Hőmérséklet
toxinok
NaCl
pH
szennyezőanyagok
mikroelemek
2. A niche fogalma Niche, fr. – fülke, bemélyedés a fajok együttélésének problémájával kapcsolatos fogalom JOHNSON, 1910 DARWIN, 1859 GRINNELL 1914, 1917 „térbeli” koncepció, fizikai faktorok “az az élőhely, amelyben egy adott faj előfordul”
“a habitat legkisebb alegysége, az az alapvető egység, amelyet egyetlen faj vagy alfaj elfoglal” absztrakt tér? értelmezési zavar
ELTON 1927 funkcionális koncepció, biotikus megközelítés “az állat által betöltött funkció, különösen a trofikus viszonyok vonatkozásában” (növényevők, húsevők, hulladék eltakarítók)
SZELÉNYI, 1957 + producensek → ODUM „egy szervezetnek a közösségen és ökoszisztémán belül elfoglalt pozíciója vagy státusza, amely a szervezet strukturális adaptációjának, fiziológiai válaszainak és specifikus (öröklött vagy tanult) magatartásának eredménye” → HUTCHINSON, 1957 hipertérfogat modell
„a biotikus és abiotikus tényezők sorának olyan kombinációi, melyeknek szélső pontjait az adott szervezet tolerancia-határai jelölik ki a szóban forgó dimenzók vonatkozásában.” n-dimenziós hipertér dimenzió-hatótényező
fundamentális (prekompetitív/virtuális) ↕ realizált (posztkompetitív/aktuális)
Venn halmaz
JUHÁSZ-NAGY: “A populációk vagy populációkollektívumok együttélésének (koegzisztenciájának) elvont értelmezésére szolgáló fogalom. Egy adott populációra vagy populációkollektívumra vonatkozóan a toleranciasajátosságoktól függően egy ökológiai helyzet (ökostátus) adható meg, a környezeti tényezők egy adott kombinációjában, amelyet milliő-térnek nevezünk. Az ökostátus tehát a ténylegesen ható környezeti tényezőkből,
mint koordinátákból képezett absztrakt n-dimenziós attributum-tér olyan része, amelynek értékeinél a populáció vagy populációkoollektívum egyedei bizonyos valószínűséggel túlélni és szaporodni képesek. Az ökostátust reprezentáló ponteloszlás függvényekkel történő jellemezésének eredményeként kapjuk egy adott populáció vagy populációkollektívum niche-t. Fundamentális nichenek azt a függvényekkel jellemzett ponteloszlást tekintjük, amely a populáció vagy populációkollektívum potenciális
helyzetét írja le a milliő-térben, míg azt a függvényekkel jellemzett ponteloszlást, amellyel a populáció vagy populációkollektívum helyzete a milliő-térben egy adott esetben valóban (aktuálisan) jellemezhető, realizált nichenek nevezzük.”
KÉSZLETHASZNOSÍTÁSI FÜGGVÉNY RUF „Resoruce Utilisation Function” MacARTHUR, 1972 Mi történik a toleranciahatárok között?
Átfedés problémája
KIHASZNÁLATLAN FORRÁSTENGELY SZAKASZOK PROBLÉMÁJA „üres niche”
Ellentmondásos
Anglia Pápua Új-Guinea
AEÁ
NICHE SZÉLESSÉG, ÁTFEDÉS populációk viszonyára utal (pl. kompetíció)
niche-szélesség: Shannon-Wiener, Levins, Smith n H= -∑pilogpi i=1 H – niche szélesség pi– azon egyedek aránya, melyek az i forrást használják n – a források száma
niche-átfedés: MacArthur-Levins, Horn, Morisita, Renkonen Pjk= [∑(minpijpik)]100 Pjk – a j és k fajok közötti százalékos átfedés pijpik - a j és k faj által az I forrásból felhasznált rész n – a források száma min – a két faj között megoszló forráshasznosítás közül mindig a kisebb érték figyelembevételére utal
GENERALISTÁK ÉS SPECIALISTÁK
forrásszűke ↓
forrásbőség ↓
– nagymértékű specializáció Darwin-pintyek
keresztcsőrűek
Dendroica poszáták
Fakopáncsok táplálékkeresése
csőre
táplálékkeresése fenyőn
tölegyeken
3. Az egyedek válasza a hőmérsékleti viszonyokra 3.1. Szélsőséges (extrém) körülmények Mindent a saját szemszögéből vizsgálni! 3.2. Metabolizmus, növekedés, fejlődés és testméret
Leptinotarsa decemlineata (krumplibogár)
Egysejtű (Strombidinopsis multiauris) Rovar (Oulema duftschmidi) Atka (Amblyseius californicus)
Fejlődés – hőmérséklet összefüggése Effektív hőösszeg (fiziológiai idő): idő és hőmérséklet kombinációja Repcelepke (Pieris rapae) Fejlődési küszöb 10,5 C Hőösszeg igény 174
3.3. Ektoterm és endoterm szervezetek Ektotermek: nincs belső hőszabályozás, külső hőforrások használata DE kivételek: rovarok repülőizmai (poszméhek), szociális rovarok (méhek, termeszek), filodendron virág
Endotermek: állandó testhőmérséklet 35-40 0C (madarak, emlősök) DE: időszakosan ektotermek (hibernálás)
Tamias striatus (amerikai csíkos mókus) Magas ráfordítás, magas haszon ↔ alacsony ráfordítás, alacsony haszon
3.4. Élet alacsony hőmérsékleten A Föld 80%-a hideg Kétféle károsodás (irreverzibilis, letális): kihűlés és fagyás A víz akár 40 0C –ra is lehűlhet jégképződés nélkül, de változnak fizikai tulajdonságai → biológiai következmények Jég inkább a sejtek között képződik → ozmótikus hatás → szárazság és szalinitás hatásához hasonló - két metabolikus stratégia:
o fagy elkerülés – alacsony molekulasúlyú poliolok (glicerol) o fagy tűrés – jég a sejten kívül Akklimatizáció – ősszel, laborban – glikogén átalakítása poliolokká (energiaigényes)
Epiblema scudderiana moly
3.5. Élet magas hőmérsékleten - Akár csak néhány fokkal az optimum felett - enzimek inaktiválódása vagy denaturálódása - közvetett hatás – dehidratáció – vízvesztés/párologtatás kényes egyensúlya
Tidestromia oblongifolia, Death Valley, Kalifornia Levegő 50 0C Levelek 40-45 0C Intenzív párologtatás - kaktuszok: tüskék, szőrök,viasz, kevés sztóma Cataglyphis bombycina
hőrezisztens fehérje
- tüzek hatása, tűzflóra - lebomló szervesanyagokban 50-60 0C – termofil gombák: Aspergillus fumigatus,65 0C: Mucor pusillus, baktériumok - hévizek élővilága - Csendes Óceán: füstölgő kémények Nagy nyomás, 350 0C, termofil baktériumok
3.6. A hőmérséklet, mint inger (stimulus) - fagy vagy hideg a csírázás beindításához: Betula pubescens (nyír) - tűz: Robinia pseudacacia (akác) 4. A hőmérséklet és az élőlények elterjedése 4.1. A hőmérséklet tér- és időbeli változása - hőmérséklet változásának okai: tsz. fölötti magasság, szélességi kör, kontinentalitás,szezonális, napszakos, mikroklíma, vízben a mélység
4.2. A fajok elterjedése és izotermák
Rubia peregrina
Tilia cordata (kislevelű hárs)
4.3. Eloszlások szélsőséges körülmények között Carnegiea gigantea (szaguáró kaktusz)
4.4. Eloszlások és a hőmérséklet kapcsolata más tényezőkkel
Coleophora alticolella Juncus squarrosus
Helminthosporium maydis fertőzések
Salvelinus malma 5. A talaj és víz pH-ja
S. leucomaenis kompetíció
pH 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14
Thiobacillus thiooxidans Th. ferroxidans Anabaenopsis arnoldii Spirulina platensis Plectonema
