A fény hatása • Napsugárzás mennyisége (szoláris koefficiens) • Összetétele • Reflexiós koefficiens; albedo • Beesési szög → évszakok
A fény hatása a növényekre
fotoszintézis
A fotoszintetikus aktivitás fényfüggése
fényintenzitás Fénykompezációs pont
1
A növények fényigénye • fényigényes (heliofil) • árnyéktűrő (helio-szkiofil) • árnyékkedvelő (szkiofil) • sötétségkedvelő (szkotofil)
A fény hatása az állatokra • Fénykedvelés (heliofil, szkiofil, umbrofil) • Hőtűréssel együtt • Napi ritmus • Tájékozódás
2
A hő hatása az élőlények közösségeire
A fotoszintetikus aktivitás hőmérsékletfüggése
3
Morfológiai alkalmazkodás • Anatómiai jellemzők • Bergmann-szabály • Allen-szabály
4
A légkör összetétele 1%
0,03%
21%
78%
Az O2 -dús légkör kialakulása
kb. 3,5 Md éve első kékmoszatok
A fotoszintézis nettó egyenlete:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
5
O2 igény a)aerob b)anaerob c) fakultatív anaerob d)mikroaerofil e)aerotoleráns
A levegő O2-tartalmának hatása az élővilágra • legtöbb élőlény obligát aerob • magashegységekben felfelé csökkenő oxigéntartalom → adaptáció • talajban, vízben limitáló tényező
6
A légkör CO2 koncentrációja az utóbbi évezredben
A légkör CO2 tartalmának alakulása napjainkban 380 370
CO2 (ppm)
360 350 340 330 320 310 1955
1965
1975
1985
1995
2005
év
7
A fotoszintézis CO2 koncentráció-függése
Páratartalom • abszolút páratartalom [g/m3] • relatív páratartalom az adott hőmérsékletű levegő a telített állapothoz képest hány százalék vizet tartalmaz
8
Szennyező anyagok a levegőben • természetes körülmények között nincs vagy igen kis mennyiség • emberi tevékenység → felszaporodnak • élővilágra káros hatás SOx, NOx, CH4, …
A levegő fizikai hatásai • szél kialakulása, szélrendszerek • párologtatást növeli → hűtés, vízvesztés • szél nyíró hatása–növényzet fékező hatása • beporzás, termésterjesztés
9
A víz funkciója az élővilágban • tápanyag (fotoszintézis) • testfelépítő anyag • reakcióközeg • oldószer • hőszabályzó • élőhely
Az éves produkció csapadékfüggése
10
A víz környezeti tényezőként jelentkező tulajdonságai • sótartalom (salinitás) • oxigéntartalom
A víz környezeti tényezőként jelentkező tulajdonságai • sótartalom (salinitás) • oxigéntartalom • hőmérséklet • széndioxid-tartalom • ásványianyag-tartalom
11
Növények vízháztartása • poikilohidratúrás növények változó vízállapotú kiszáradástoleránsak, vízháztartásuk döntő mértékben függ a környezetük víztartalmától
• homoiohidratúrás növények állandó vízállapotú víztartalmukat a szabályozzák
Poikilohidratúrás élőlények • • • • • •
cianobaktériumok zöldmoszatok zuzmók mohák néhány páfrány kevés zárvatermő
12
Hajtásos növények vízigénye • vízi növények (hidatofitonok) • mocsári növények (helofitonok) • közepes vízigényű növények (mezofitonok) • szárazságtűrők (xerofitonok) • sótűrők (halofitonok)
Szárazságkerülők • efemer növények időben • geofiton növények térben • szukkulens növények raktározással
13
A CO2 megkötés alternatív útjai CO2
CO2
éjjel
C4 mezofillum RuBP Calvin cycle PGA (C3)
hüvely CO2 sejt
CO2 C4
nappal
CO2
Calvin cycle
Calvin cycle
PGAL
PGAL
C4
CAM
PGAL mezofillumsejt
C3
A C3-as és C4-es növények szöveti felépítése mezofillum sejt
C3 plant
nyalábhüvely sejt
C4 plant
14
C4 csukott sztómákkal is tudnak fotoszintetizálni C3 kisebb produktivitás evapotranspriáció miatt.
Az éghajlat Ökológiai szempontból SI rendszerek működését, elterjedését szabályozó kényszerfeltételek szinergizmusban ható csoportja.
éghajlat
talaj
növényzet
15
A talaj abiotikus és biotikus részekből álló rendszer
Növények gyökerek
mikrobák, állatok
A talaj kialakulása • kőzetek fizikai mállása (aprózódás) • kémiai mállás (oxidációs, hidratációs, hidrolitikus folyamatok) agyag • biológiai mállás 1. légköri N2 fixálás 2. ásványosodás 3. humuszképződés
16
2. Abiotikus humifikáció
1. Biotikus humifikáció
Humuszformák • Szárazföldi humuszformák - Nyers humusz - Moder - Mull (intenzív humifikáció)
• Félig szárazföldi humuszformák tőzegek
• Víz alatti humuszformák
17
avarszint kilúgozódási szint
felhalmozódási szint talajképződési szint
ANYAKŐZET
A talaj rétegei
Talajok ökológiai faktorként felmerülő tulajdonságai • Összetétel - nedveségtartalom - levegőzöttség - humusztartalom - tápanyagtartalom
• Fizikai tulajdonságok - textúra - szerkezet
• Kémiai tulajdonságok - kolloid szerkezet - kémhatás
18
Növények igényeinek megfelelő „tipikus” talaj összetétele
19
A talaj levegőtartalma • nagy CO2-tartalom (akár 100x) • magas páratartalom • alacsonyabb oxigéntartalom
A talaj víztartalma • higroszkópos víz kolloidok hidrátburka, erősen kötött
• kapilláris víz növények számára legfontosabb
• szivárgó víz könnyen felvehető, de időleges
20
Élőlények talajvízigénye • talajvízben élők Protozoa, Rotatoria, Nematoda • nedvességigényes fajok Nematoda, Collembola • szárazságtűrő Isopoda, Formicidae
A talaj szervesanyag-tartalma
21
A humusztartalom megoszlása a talaj rétegeiben
A talaj tápanyagai • makroelemek (10-0,01% növényi igény) N, P, K, Ca, Mg, S, Si • mikroelemek B, Mn, Fe, Zn, Cu, Mo, Co
Felvehető tápanyagtartalom < Összes
22
Nitrofrekvens növények A talaj magas N-tartalmának indikátorai: nagy csalán (Urtica dioica), tatárlaboda (Atriplex tatarica), nagy útifű (Plantago major), szőrös disznóparéj (Amaranthus retroflexus), mezei sóska (Rumex acetosa), hagymaszagú kányazsombor (Alliaria petiolata), fekete bodza (Sambucus nigra), ragadós galaj (Galium aparine).
A szilikátjelző növények savanyú, ásványi anyagokban szegény talajokon nőnek: tőzegmohák (Sphagnum fajok), csarab (Calluna vulgaris), áfonya (Vaccinium fajok), szőrfű (Nardus stricta), erdei sédbúza (Deschampsia flexuosa), seprőzanót (Sarothamnus scoparius), egynyári szikárka (Scleranthus annuus).
23
Sótűrő növények A talaj magas sótartalmát jelzik sziki mézpázsit (Puccinellia limosa), bárányparéj (Camphorosma annua), sziki sóballa (Suaeda maritima), sziki útifű (Plantago maritima), sziki csenkesz (Festuca pseudovina), sziki szittyó (Juncus gerardi), sziki őszirózsa (Aster tripolium ssp. pannonicum), magyar sóvirág (Limonium gmelini ssp. hungaricum).
24
Talajok szerkezete • darabosság • kötöttség • pórustérfogat
A talaj kémhatása • erősen lúgos (9,5<) • lúgos (8,5-9,5) • gyengén lúgos (7,2-8,5) • semleges (6,8-7,2) • gyengén savanyú (5,5-6,8) • savanyú (4,5-5,5) • erősen savanyú (<4,5)
25
26
A talaj összetétele
szerves anyagok
edafon
humusz 85% egyéb
élőlények 5%
baktériumok 40% szervetlen anyagok 93%
gyűrűsférgek 12%
gombák 40%
27
Talajélőlények tömege (t/ha) rét-legelőn és árpaföldön Talajélőlények Gyökerek Baktériumok Sugárgombák Gombák Egysejtűek Fonálférgek Gyűrűsférgek Egyéb állatok
Rét, legelő 20-90 1-2 0-2 2-5 0-0,5 0-0,2 0-2,5 0-0,5
Árpaföld 1,46 0,73 1,63 0,07 0,002 0,056 0,0006
Az edafon rendszertani összetétele • Baktériumok • Egysejtűek • Növényszerűek • Gombák • Növények • Állatok
28
Baktériumok a talajban Rétegmélység (cm) 2-5 30 60 90 120 150
Baktériumszám/g talaj aerob anaerob összes 2 500 000 1 300 000 3 800 000 1 150 000 1 800 000 2 950 000 800 000 2 000 000 2 800 000 500 000 900 000 1 400 00 60 000 100 000 160 000 6 000 2 000 8 000
Szerepük: lebontók, felszabadítják a tápanyagokat, betegségeket terjesztenek vagy semlegesítenek (penicillin).
Gram negatív baktériumok • G (-) aerob pálcák és kokkuszok Pseudomonasok Azotobacter –N2 fixálás szabadon Rhizobium –N2 fixálás szimbiózisban
Rhizobium sp. sp.
29
Gram negatív baktériumok 4. • Fakultatív anaerob G(-) pálcák Escherichia coli Shigella Vibrio
Gram negatív baktériumok 5. • Disszimilációs szulfát vagy kénredukáló baktériumok • Aerob kemolitotróf baktériumok Nitrobacter NO2-→NO3 Nitrosomonas NH4→NO2 –
• Anaerob fotoszintetizáló baktériumok
Rhodospirillum
30
Gram pozitív baktériumok • Endospórás G (+) pálcák és kokkuszok Bacillus anthracis
• Actinomycetes
• Streptomycetes
Ph.: Fonálférgek (Nematoda)
Ph.: Gyűrűsférgek - (Annelida) Ph.: Ízeltlábúak (Artropoda) Ikerszelvényesek (Diplopoda) osztálya Pókszabásúak (Arachnida) osztálya Malacostraca - Felsőrendű rákok Insecta – Rovarok osztálya
31
A domborzat • nagy domborzati tényezők (macrorelief) – hegységek elhelyezkedése, – tengerszintfeletti magasság
• kis domborzati tényezők – kitettség – lejtőszög
32
A domborzat hatása a csapadékmennyiségre
Cickafark populációk a Sierra Nevada hegységben
33
Clausen, Keck és Hiesey kísérletei Különböző tengerszint feletti magasságból vett egyedek klónjait 3, különböző magasságban lévő közös kertben nevelték.
Ökotípus fogalma
34
