Az ökológia tárgya
A környezet és élőlények kapcsolatával foglalkozó tudományág, vizsgálja a környezet élőlényekre gyakorolt hatását A hatás lehet:
közvetlen, közvetett.
Az ökológia megismerésének legkisebb egysége az ökoszisztéma (A. G. Tansley, 1935): az élőlények és élettelen környezetük teljes kapcsolatrendszere, mely nyílt, önszabályozó rendszer.
Az ökológia részterületei • Autökológia:
az egyedi szervezetek és a környezeti tényezők kapcsolata
• Demökológia:
a populációk és a környezeti tényezők kapcsolata
• Szünökológia:
az életközösségek és a környezeti tényezők kapcsolata
Az állatok autökológiája Tárgya: az egyedi szervezetek reagálása a környezeti tényezőkre
A környezeti tényezők: Abiotikus (élettelen) környezeti tényezők Biotikus (élő) környezeti tényezők Átmeneti (vegyes) környezeti tényezők Antropogén hatások
Abiotikus környezeti tényezők FÉNY HŐMÉRSÉKLET VÍZ KÖZEG
A fény hatásai Fizikai hatások Biológiai hatások Élettani, biokémiai hatások Egyéb hatások
A fényérzékelés, látás
Fizikai hatás
elemi fényészlelés (földigiliszta) fény illetve sötétség érzékelése (szkototaxis) (egyes rovarok, pl. cserebogarak) éleslátás (számtalan rovar és gerinces állatcsoport) a színérzékelés (színlátás): monokromatikus, színeket megkülönböztetni nem képes, általában éjjel aktív (nokturnalis) állatok, dikromatikus, korlátolt színérzékelőképességű szürkületkor és éjjel aktív állatok, trikromatikus, jó színlátó, többnyire nappal aktív un. diurnalis állatokat (számos madárcsoport és az emberszabású főemlősök).
A fény, mint energiaforrás
Fizikai hatás
• a fotoszintézis energiaforrása (napfény) • a hőhatás forrása (az infravörös sugárzás) • az élénkítő hatás kiváltója
A fény biológiai jelentősége Lehetővé teszi a biomassza termelését Autotrófia – producens szervezetek fitomasszát állítanak elő Heterotrófia – konzumens szervezetek zoomasszát állítanak elő
A fény élettani - biokémiai hatása
cirkadián hatás: a nappal és az éjszaka hosszának, arányának változása cirkannuális hatás: az évszakok változása
A fény egyéb hatásai
a testalakulás (alak, színezet, mintázat) változása az egyedfejlődés alakulása irányító hatás fotótropizmus v. heliotropizmus - a fényforrás (nap) által befolyásolt helyzetváltozás fototaxis - a fényforrás által indukált helyváltoztatás, ami lehet menekülés is (a giliszta már a 0,3 lux erősségű fényre is reagál) menotaxis az a mozgás (haladási irány), amikor a rovar a fényforrás felé igyekszik skototaxis, amikor pl. a cserebogár a fák (erdőfolt) sötét foltja irányába repül
A hő hatásai A hőmérsékleti viszonyok meghatározói:
Napsugárzás (infravörös)
Helyi hatások (vulkáni tevékenység, hőforrás, meleg áramlás, a geológiai- a talaj-, a víz- és a növényzeti viszonyok)
A hőviszonyokhoz való alkalmazkodás poikilothermia – változó testhőmérséklet részben vagy egészben külső környezeti hőszabályozás homoiothermia – állandó testhőmérséklet maghőmérséklet, nyúlványok hőmérséklet
Tűréshatárok (tolerancia) Alsó határ
Vitális (komfort) zóna
Euriök fajok Sztenök fajok
Felső határ
euritermia sztenotermia
Az élőhely hőmérséklet viszonyai befolyásolják az állat alakját, a kültakaró színezetét az aktivitás napi ritmusát egyedfejlődését (közvetlenül a változó hőmérsékletűeknél, illetve közvetve az állandó hőmérsékletűeknél) termékenységét / szaporodását (gerinctelenek – ivaros szaporodás és szűznemzés váltakozása; gerinceseknél – utódok ivararánya, ill. ivarérettségi kor)
A víz (légnedvesség, csapadék) hatásai
A test vízmérlege Védekezési mechanizmusok (alak és színezet; az aktivitás periódussága) – a vízzel szemben – a víz megtartásáért Szaporodás Egyedfejlődés Orientáció
A közeg hatása • Levegő • Talaj (és más szilárd anyagok) • • • •
Talajhoz kötöttek Talajban úszók Talajban mászók Talajban ásók
• Víz (és más folyadékok)
Biotikus környezeti tényezők
Homotipikus hatások
Heterotipikus hatások
Homotipikus hatások
Időzítés, ivari szinkronizáció (időbeli egymásra találás) Helyi egymásra találás Kopulációs hatások Csoporthatás
Konkurencia (Interferencia)
Homotipikus állatcsoportok
Alkalmi csoportosulás (aggregátum) Valódi csoportok Ideiglenes csoportok
alvócsoportok áttelelő-csoportok vadászó (halászó) csoport vándorló csoport
Szaporodási csoportok Családi csoportok Állattelepek Állatállamok
Heterotipikus hatások
Probiózis (parökia – együttlakás; entökia – bentlakás; epökia – rátelepedés; szünökia – beköltözés; forézis – szállítás) Parabiózis - komenzalizmus Metabiózis (ráutaltság) Szimbiózis (aliancia – „bolházás”; mutualizmus – függőség; morfofiziológiai összekapcsolódás; ektoszimbiózis; endoszimbiózis) Parazitizmus Antibiózis (ölés, elpusztítás, megbetegítés)
Átmeneti (vegyes) környezeti tényezők
Táplálék
A táplálék minősége és mennyisége (táplálékspektrum) Táplálék-keresés A táplálék hatása A táplálék-minőség módosító hatása Táplálékhasznosítás, raktározás, kiválasztás Szervetlen (ásványi) anyagok tárolása
Búvóhely
Antropogén tényezők
a növénytakaró megváltoztatása: nagykiterjedésű erdőírtások, helyükön mezőgazdasági kúltúrák (esetleg sivatagok) kialakulása, mesterséges élőhelyek kialakulása: emberkedvelő, illetve emberhez kötődő (szünantróp) állatfajok/fauna kialakulása, állatfajok betelepítése és behurcolása: pl. haszonés szünantrop állatok, egzotikus állatok, kártevők, környezetszennyezés: a talaj, a víz és a levegő szennyezése káros (toxikus) szervetlen, szerves, szintetikus és sugárzó anyagokkal, élőhelyek feldarabolódása (metapopulációk).
A környezeti tényezők autökológiai hatásai
irányító hatás megváltoztató hatás korlátozó (limitáló) hatás
A környezeti tényezők irányító hatásai ► Helyzetváltoztató
mozgások – tropizmus ► Helyváltoztató mozgások ►Kisléptékű
mozgások ►Nagyléptékű mozgások
Kisléptékű mozgások ►termo-taxis ►foto-taxis ►oxigén
taxis ►szélirány vezérelte mozgás ►vízáramlás vezérelte mozgás
Nagyléptékű mozgások ► Rátalálás,
menekülés
irányító ingerek:
kémiai (íz-, szaganyagok, feromonok) optikai (látás) hősugárzás akusztikai (hallás) rezgés, vibráció (bőrérzékelés) földmágnesség
Nagyléptékű mozgások ► Vonulás
(vándorlás)
►Szaporodási
célból történő vonulás ►Áttelelési, túlélési, táplálkozási célból történő vonulás ►Szaporodást és túlélést egyaránt szolgáló vonulás
Vonulás (vándorlás) ►
Szaporodási célból történő vonulás a.
kisebb távolságra:
b.
egyes rovarok rajzása, egyes halak ivóhelyekre való vonulása, egyes kígyók pl.: keresztes, párzó helyre vonulása, egyes gyíkok, tojásrakó helyekre vonulása.
nagyobb távolságra:
egyes rovarok, pl. egyes lepkék egyes halak, pl. lazacok, angolnák, halálfejes szender, cápák, tokfélék ? egyes hüllők, pl. tengeri teknősök számos költöző madár tavasszal, egyes emlősök, pl. számos tengeri emlős, rénszarvasok.
Vonulás (vándorlás) ► Áttelelési,
túlélési, táplálkozási célból történő vonulás ►egyes
rovarok, pl. sáskák, kolumbácsi legyek ►számos halfaj (téli elvermelés) ►egyes kígyófélék, pl. kockás sikló, keresztes vipera, ►egyes nem költöző vízi madár vagy magashegységi ►egyes szárazföldi emlősök (pl. zerge, szibériai őz, öszvér-szarvas)
A mozgások iránya horizontális (a távolság a lényeges nem a szintkülönbség) kisebb léptékben a telelésre vonuló halaknál, hüllőknél közepes léptékben a sivatagi sztyeppen, tajgai-tundrai patások vonulásakor; nagy léptékben egyes halaknál, teknősöknél, vízi emlősöknél, költöző madaraknál, rénszarvasoknál; ► vertikális (a szintkülönbség fontosabb a távolságnál): egyes magashegységi madaraknál és emlősöknél, akár szezonálisan (telelés), akár napszak szerint (pl.: táplálkozási pihenőhely). vízáramlás irányához képest: - anadrom (áramlással szemben) vonulásúak, pl. a tok- és a lazacfélék. - katadrom (áramlással megegyező) vonulású az angolna ► szárazföld - víz viszonylatban is vannak eltérő vonulási szakaszok (ösztönök): vízhez vonulnak a párzáshoz, peterakáshoz készülő szárazföldi kétéltűek (pl. varangyok, szalamandra); szárazföldi (szigeti) tradicionális tojásrakó helyeikhez vándorolnak a tengeri teknősök, szaporodási (párzó és ellő) helyeikre a fókák, rozmárok. ► interkontinentális vonulás ►
A környezeti tényezők megváltoztató hatásai
Modifikáció – nem genetikailag rögzült, megváltozott tolerancia- (preferencia) és optimumtartomány Adaptáció – genetikailag is rögzült alkalmazkodás, ami egyes tényezőkkel szemben fokozott tűrőképességben (toleranciában) nyilvánul meg Emancipáció – függetlenné válás bizonyos környezeti tényezőkkel szemben
A környezeti tényezők megváltoztató hatásai
Divergencia (eltérési) szabályok:
Bergmann-szabály (méret-szabály): a különböző éghajlati viszonyok között élő rokon fajok, illetve egy fajon belüli különböző populációk testnagysága a hidegebb viszonyok felé haladva növekszik; Allen-szabály (testarány-szabály): az előbbihez kapcsolódva a rokon fajok, illetve populációk egyes testfüggelékei a hidegebb viszonyok felé haladva rövidül a testnagysághoz viszonyítva; Hesse-szabály (szívsúly-szabály): egy fajon belül a hidegebb éghajlat alatt élő populációkban a szív relatív súlya nagyobb; Gloger-szabály (szín-szabály): meleg - nedves klíma a (barnás) fekete szín (eumelanin), hideg - száraz a sárgásbarna szín (feomelanin) kialakulásának, illetve a megfelelő színű egyedek nagyobb gyakoriságának kedvez.
A környezeti tényezők megváltoztató hatásai
Konvergencia (hasonlósági) szabályok: ásólábak: lótücsök, vakond; aktív repülésre alkalmas szárnyak: rovarok, repülőhalak, madarak, denevérek és un. repülőkutyák; fogazat: fejlett szemfoga van a fogassüllőnek, a pézsma- és muntyákszarvasnak, a vízilónak és az emlős ragadozóknak. nagy (éjjellátó) szemek: pl. pele, sivatagi ugróegér, dikdik antilop, makifélék (félmajmok).
A környezeti tényezők korlátozó (limitáló) hatásai
Abiotikus (élettelen) tényezők: maximum- minimum, toleranciatartomány
Biotikus (élő) tényezők: egyirányú korlátozó hatás
Több tényező együttes hatása: additív hatás gátló hatás fokozó hatás
Az állatok önvédelme, védekezési mechanizmusok
Élettelen környezeti tényezők elleni védekezés csökkent anyagcsere-intenzitás (alvás, szunyókálás, téli csökkent aktivitás) nem valódi téli álom (pl. madarak közül a lappantyú, emlősök közül a mókus, borz, medve, stb), igazi téli álom (pl. a hörcsögök, pelék, ürgék, a sünök, a denevérek, stb), nyári álom (pl. a peléknél), éjszakai vagy időjárás-függő "hideg-álom" (pl. a kolibrik, sarlósfecskék, lappantyú), hibernáció, elvermelés (pl. halak, kétéltűek, hüllők télen), esztiváció (szárazság idején egyes halak, kétéltűek), késleltetett megtermékenyülés (spermaraktározás, pl. egyes kígyóknál, alvó denevéreknél), késleltetett embriófejlődés (petenyugvás, pl. egyes denevéreknél, menyétféléknél, medvéknél, fókáknál és az őznél).
Az állatok önvédelme, védekezési mechanizmusok
Élő környezeti tényezők elleni védekezési mechanizmusok – ragadozás: mechanikai, kémiai, álcázás, utánzás, védő testhelyzet, rejtőzködés, menekülés, aktív önvédelem Élő környezeti tényezők elleni védekezési mechanizmusok – parazitózisok, mikróbák:
specifikus belső védekezés: aktív immunreakciók, passzív immunitás (madárfiókák szikimmunitása, emlős újszülöttek placenta- és föccstej-eredetű immunvédelme), természetes szelekció, illetve az ún. koevolúció és koadaptáció is elősegítheti az előbbiek hatékonyságát nem specifikus belső védekezés: gyulladásos reakciók (heveny és idült, beleértve a tokképződést is) mechanikai védekezés: tisztálkodás, rágicsálás, vakarózás, fürdés, dagonyázás kémiai védekezés: féregűző növények ösztönös fogyasztása
Állat környezet összefüggések: az élőhely
Habitat (élőhely) – az a térrész, ahol az adott faj él, azon környezeti források és környezeti feltételek összessége, amelyek meghatározzák valamely populáció jelenlétét, túlélését és szaporodását Monotóp (élőhely) - azon szűkebb környezet (faktoregyüttes) amelyben az állategyed ideiglenesen vagy tartósan él
Az élőhely jellemzői
kiterjedés környezeti adottságok összessége és összefüggése (valencia tartomány – a környezeti tényezők azon tartománya, amelyen belül a faj életképes; több tényező együtthatásaként jön létre, pl. hőmérséklet, légnedvesség) korlátozó tényezők (optimum, alsó- és felső pesszimum) minimális környezet (Liebig-féle minimumtörvény) dinamika
Az ökológiai niche Az egyes fajok környezettel szemben támasztott igényeinek összessége.
A törzsfejlődés során genetikai, morfológiai, ökológiai (etológiai) tulajdonságaik tekintetében elkülönült, de földrajzi elterjedés, illetve szűkebb élőhely (biotóp) szerint együtt maradt rokon rajok eltérő adaptációja "szakosodását".
Az egyes fajok nemcsak méreteikben, színezetükben, hanem életmódjukban, az egyes környezeti adottságok (források) hasznosításában is többé-kevésbé eltérnek egymástól. Így pl. másmás részt, sávot, "fiókot" használnak táplálkozásuk, rejtőzködésük, szaporodásuk során horizontálisan (erdőszéli vagy vízparti sávok) és/vagy vertikálisan (erdőben a különböző szintek).
