ÖKOLÓGIA
Az ökológia története
Ókori természetszemlélet
Ókori kelet (keleti vallások) Biblia Arisztotelész: Historia Animalium, Theophrastos
XVI-XVII. sz. demográfia
N. Machiavelli (1526), J. Graunt (1662), G. Buffon (1756)
Thomas Malthus (1766-1835) 1798 Essay on the Principle of Population 3500
Malthus-modell népesség
3000
P 1
Verhulst-modell
2500 0.8
2000 0.6
1500
1000
0.4
javak 0.2
500
t 2
4
6
8
P. F. Verhulst (1804-1849) Logisztikus populációnövekedés
t 2
4
6
8
Evolúció-elmélet
G. Cuvier Erasmus Darwin, J. Lamarck, Ch. Darwin A. R. Wallace - biogeográfia
Ökológia, mint tudomány
A. Humbolt E. Haeckel 1866 + = ökológia K. Möbius biocönózis kifejezés
F. Clements (1874-1945) – szukcesszió,
– szuperorganizmus elmélet
Ch. Elton (1900-1991) 1927 Animal Ecology Ökológia= „scientific natural history”
E. Odum (1913-2002) ökoszisztéma koncepció 1953 Fundamentals of Ecology
Matematikai modellek
Alfred Lotka (1925) és Vito Volterra (1926) ragadozó-zsákmány modellje
G. F. Gause kompetitív kizárás elve
Produkcióbiológia
Lindeman (1942), trofikus szintek, anyagforgalom
Tansley (1935) ökoszisztéma fogalma
IBP International Biological Program (1964-74) ökoszisztémák energiaforgalma biológiai produkció mérése (biomassza) Odum (geokémiai ciklusok)
Modern ökológiai irányzatok, új ágak
Hutchinson niche, plankton paradoxon MacArthur elméleti ökológia megalapozása Etológia (Lorenz, Tinbergen és Von Frisch) viselkedésökológia
60-80’s Sok hibás használat, ökológia divatszó
Juhász-Nagy Pál (1935-1993)
•
1984 Beszélgetések az ökológiáról
•
•
•
•
1986 Egy operatív ökológia hiánya, szükséglete és feladatai JNP, Zsolnai László 1992: Az ökológia reménytelen reménye Az eltűnő sokféleség. (A bioszféra- kutatás egy központi kérdése) 1993. Juhász-Nagy Pál: A synbiológia alapjai. 1995.
Az ökológia megfogalmazása Centrális referencia Vizsgálati alapegység: a populáció Def.: Egy alkalmasan megadott bióta egy eleme. Centrális hipotézis (CH)
Bárhol, bármikor bármilyen populáció bármilyen mennyiségben megtalálható a természetben.
Centrális probléma
CH milyen mértékben és miért hamis?
SZÜNBIOLÓGIA
Ökológia - a biológiához, azon belül szünbiológiához tartozó tudományág, azt vizsgálja, hogy melyek a növények, állatok és mikroorganizmusok egyed feletti szerveződési szintjeire ható kényszerfeltételek, és hogy e feltételek – beleértve az emberi hatásokat is – hogyan határozzák meg a térbeli eloszlásukat, viselkedésüket, működésüket. A modern ökológia-tudomány három fő célja:
1. természet működésének megértése, 2. hogyan befolyásolja az emberiség a természetet, 3. módszerek természeti, emberi tevékenységekből eredő problémák enyhítésére
Az ökológia módszertani irányzatai
terepökológia
leíró, adatgyűjtő, -feldolgozó
kísérletes ökológia
részjelenség labor vizsgálata, hipotézistesztelés
elméleti modellezés
Ökológiai alapfogalmak Egyed feletti szerveződési szintek (SIO) populáció, életközösség, biom, bioszféra
Populáció: - közös tulajdonság - kölcsönhatásban állnak - kellően nagy számú egyed
Szünbiológiai elemzés
Entitás
SIO egység Bioszféra
Rendszerelemzés
Rendszer
Globális rendszer
Biom
Különféle élőlények
„Természet”
Ökoszisztéma
Biocönózis
Cönoszisztéma
Koalíció Populáció Csoport
Egy élőlény
Egyed
Demoszisztéma A SIO alsó határa
Hasonló élőlények
Biogeocönózis
A biológiai organizáció felső határa
Élő és élettelen
TÁRSULÁS
Egyed alatti és feletti szerveződési szintek (infraindividuális és szupraindividuális organizáció)
Ökológiai alapfogalmak Egyed feletti szerveződési szintek (SIO) populáció, életközösség, biom, bioszféra RENDSZERMODELL –ökoszisztéma
Ökológiai környezet fogalma plurális környezet elv EGY OBJEKTUMRA ténylegesen és közvetlenül ható tényezők halmaza.
Ökológiai alapfogalmak Egyed feletti szerveződési szintek (SIO): populáció, életközösség, biom, bioszféra RENDSZERMODELL – ökoszisztéma
Ökológiai környezet fogalma plurális környezet elv
Tűrőképesség (tolerancia)
Alkalmazkodás
Ökológiai niche
Környezet és tolerancia
pesszimum
euriök oligo-
mezo-
sztenök
poli-
Élőlények csoportosítása tűrőképességük alapján Egy adott tényezőre tág tűrésű szűk tűrésű --- indikátor Több faktorral szemben generalista specialista
Ökológiai niche Hutchinson (1957)
n dimenziós absztrakt hipertérben tolerancia- és preferencia reprezentáló ponteloszlás
Shelford toleranciatörvénye: egy élőlény elterjedését az a környezeti tényező határozza meg, amelyre nézve a legszűkebb az élőlény toleranciája. Liebig-féle minimumtörvény: bármely biológiai folyamat sebességét az a tényező korlátozza, amely a szükségletekhez képest a legkisebb mennyiségben van jelen.
Az állatvilág életformái
Mozgás alapján ülő (szesszilis) helyváltoztató Táplálék alapján növényevő (fitofág) állatevő (zoofág) korhadékevő (szaprofág/ szaprofita) mindenevő (polifág)
Környezeti tényezők abiotikus
fény hő víz levegő talaj domborzat
biotikus
(kölcsön)hatások
A fény hatása
A napsugárzás 40-45% 55%
IV
Látható fény
UV
Szoláris koefficiens PAR=10,5 1023 J/év
A napsugárzás összetétele
látható
A Földet érő napsugárzás egyenlege
Reflexiós koefficiens (albedo)
A napsugarak beesési szöge 1. Nyár (Északi félteke)
Tél (Déli félteke)
A napsugarak beesési szöge 2. Tél (Északi félteke)
Nyár (Déli félteke)
A napsütéses órák száma Magyarországon
Egy terület fényviszonyai függnek
földrajzi szélességtől
évszaktól
domborzattól
felhősödéstől
biotikus tényezőktől
A fény hatása a növényekre
Különböző pigmentek elnyelési tartománya
klorofill-a
Fényabszorpció
klorofill-b
karotinoidok
400
500
600
hullámhossz (nm)
700
fotoszintézis
A fotoszintetikus aktivitás fényfüggése
fényintenzitás Fénykompezációs pont
Különböző fényigényű növények fotoszintézis görbéje
A növények fényigénye I. Megvilágítás erőssége szerint
fényigényes árnyéktűrő árnyékkedvelő sötétségkedvelő
II. Megvilágítás időtartama szerint
rövidnappalos: virágzáshoz 8-12 óra megvilágítás hosszúnappalos: 12-16 óra megvilágítás szükséges
A növények fényigénye
fényigényes (heliofil)
árnyéktűrő
árnyékkedvelő
sötétségkedvelő
A növények fényigénye
fényigényes (heliofil)
árnyéktűrő (helio-szkiofil)
árnyékkedvelő (szkiofil)
sötétségkedvelő (szkotofil)
A növények fényigénye
fényigényes (heliofil)
árnyéktűrő (helio-szkiofil)
árnyékkedvelő (szkiofil)
sötétségkedvelő (szkotofil)
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
A fény hatása az állatokra
Fénykedvelés (heliofil, szkiofil, umbrofil)
Hőtűréssel együtt
Napi ritmus
Tájékozódás
A hő
A Földet érő napsugárzás egyenlege
A hő hatása az élőlények közösségeire Hipertermofil Termofil Mezofil Pszichrotróf Pszichrofil
A fotoszintetikus aktivitás hőmérsékletfüggése
Carex melanostachya
Leucojum vernum
Oxytropis tschuktschorum Citrus limonum
Larix decidua Nephroma arcticum
Nephroma arcticum
Carex melanostachya
Leucojum vernum
Oxytropis tschuktschorum Larix decidua Citrus limonum Nephroma arcticum
Leucojum vernum
Carex melanostachya
Leucojum vernum
Larix decidua
Állandó és változó testhőmérséklet
Morfológiai alkalmazkodás
Blacktailed jackrabbit
http://homestudy.ihea.com/wildlifeID/043jackrabbit.htm
Bergmann-szabály
Egy taxonon belül a hidegebb élőhelyen élő állatok nagyobb méretűek.
120 cm 70 cm 50 cm
Császárpingvin Aptenodytes forsteri
Magellan Spheniscus magellanicus
Galapagos Spheniscus mendiculus
Allen-szabály A testből kiálló, sok hőt leadó szervek melegebb éghajlat felé nagyobbak lesznek.
sarki róka
vörös róka
Allen-szabály
sivatagi róka (Sahara)
Allen-szabály
A levegő
Az atmoszféra szerkezete
Cunningham & Cunningham, 2004, Fig. 9.1
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
A légkör oxigéntartalmának alakulása
A levegő O2-tartalmának hatása az élővilágra
legtöbb élőlény obligát aerob
magashegységekben felfelé csökkenő oxigéntartalom adaptáció talajban, vízben limitáló tényező
cickány
egér
repülő mókus
Glaciális ciklusok és a légkör CO2-koncentrációja
A légkör CO2 koncentrációja az utóbbi évezredben
A fotoszintézis CO2 koncentráció-függése
A légnyomás magasságfüggése
Felhőképződés
Szennyező anyagok a levegőben
természetes körülmények között nincs vagy igen kis mennyiség emberi tevékenység felszaporodnak élővilágra káros hatás
SOx, NOx, CH4, …
(Fazekas-Szerényi: 303-304.o.!)
Egy példa
(Kensington Garden)
1925: 3900 madárból 2600 házi veréb 1975: alig több mint 500 1995: 81 2000: 8 2001: -
Kerti rovarirtók? Csernobil? Macskák? Kevesebb fészkelőhely?
Denis Summers-Smith: - ‘70-’80-as évek fordulója: áttérés az ólmozatlan benzinre - MTBE (metil-terc-butil-éter) az új kopogásgátló - elpusztítja az apró rovarokat, amelyekkel a fiókák az első 3 napban táplálkoznak - Allee-hatás: a szociális fajoknak szükségük van egy minimális populációméretre a költéshez - (vándorgalamb, XIX. sz.: 50 év alatt kipusztult)
Savas eső okozta károk (Smoky mountains)
Savas esők
salétrom- és kénsav a csapadékban először Skandináviában lépett fel, Norvégiában 1978ra a barna pisztráng populációja a felére csökkent, 1983-ra további 40% csökkenés Ma az iparosodott országokban általános, pl. ÉAmerikában a csapadék pH-ja 5,6, New-Englandben 4,1, néha 3,0 (a pH=3,5 már közvetlenül károsítja a faleveleket) Kanada, tó pH-ja 6,6-ról 5,2 kénsavval. Nitrifikáló bakt. /N-körforgás/ blokkolódása. A kísérlet befejeztével a pH felment 5,4-re, de a nitrifikáció csak 1 év után indult be újra.
a
szennyezőforrás és a savas esők távolsága több 100 km is lehet (Anglia, Németo. Skandinávia) /Csoportosítás: lokális (pl. eutrofizáció), regionális (pl. savas esők) és globális (pl. széndioxid-kibocsátás) hatású szennyezések/ a kémények füstgázaiból a N és a S oxidjai eltávolíthatók, de 90% hatékonyság felett megugranak a költségek nehézfémek kioldása a talajból!
A napfény erősségének csökkenése
Izrael: 22%-os napfény-gyengülés az 1950-es és az 1990-es évek között Németország; Antarktisz (9%), USA (10%), Oroszország (30%), Nagy-Britannia (16%)
?
Globális felmelegedés
Global Dimming
Ausztrália: a vízpárolgás sebessége ugyanebben a 30 évben szintén csökkent A párolgás függ:
- a napfény erősségétől
- a relatív páratartalomtól - a hőmérséklettől
Global Dimming
A Maldív-szigetek északi (szennyezett levegőjű) tagjainak a levegőjében 10-szer annyi lebegő részecske van, mint a déli (tisztább levegőjű) tagjaiéban A 3 km-es levegőréteg 10%-kal csökkentette a napsugárzás erejét, ellentétben az addig feltételezett 1%-kal
Global Dimming
A lebegő részecskék részben elnyelik a fényt, részben – felhők kondenzációs magjaiként működve, a köréjük lecsapódott vízzel együtt – türköként visszaverik A szennyezett felhő több, de kisebb vízcseppből áll – „jobb” tükör
Global Dimming
A szennyezett felhők megváltoztathatják a hőmérsékleti viszonyokat és a csapadékeloszlást É-Amerika és Európa szennyezett levegője miatt az É-i félgömb óceánjai lehűlnek, és a csapadéköv délebbre vándorol ( Száhel)
Global Dimming
Európa: a levegő tisztulóban van
a visszaverés csökken
erősödik a felmelegedés (kondenzcsíkok) (2003: portugál tüzek, francia hőség, az Alpok gleccserei olvadnak stb.)
Ha csökkentjük a GD-et, erősödik a GW!
Global Dimming – Global Warming üvegházhatás
GD
GW
melegedés hűlés
Global Dimming
Alábecsültük az üvegházhatást – a globális hőmérséklet kétszer olyan sebességgel növekedhet: 2030 – 2 oC Grönland jege felolvad (7-8 m) 2040 – 4 oC Az Amazonas-medence pusztulása
CO2
2100 – 10 oC
az északi metán-hidrát instabillá válik
CH4
A levegő fizikai hatásai
szél kialakulása, szélrendszerek
párologtatást növeli hűtés, vízvesztés
szél nyíró hatása–növényzet fékező hatása
beporzás, termésterjesztés
A víz
A víz körforgása
A víz funkciója az élővilágban
tápanyag (fotoszintézis)
testfelépítő anyag
reakcióközeg
oldószer
hőszabályzó
élőhely
Az éves produkció csapadékfüggése
A víz környezeti tényezőként jelentkező tulajdonságai
sótartalom (salinitás)
oxigéntartalom
oxigén oldhatósága (mg/l)
Vizek O2 tartalma 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 0
10
20
hőmérséklet (°C)
30
40
A víz környezeti tényezőként jelentkező tulajdonságai
sótartalom (salinitás)
oxigéntartalom
hőmérséklet
A tengerfelszín hőmérséklete
Fig. 8.5
Klorofill-koncentráció az Atlanti óceánban
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
Hajtásos növények vízigénye
vízi növények (hidatofitonok)
mocsári növények (helofitonok)
közepes vízigényű növények (mezofitonok)
szárazságtűrők (xerofitonok)
sótűrők (halofitonok)
A C3-as és C4-es növények szöveti felépítése mezofillum sejt
C3 plant
nyalábhüvely sejt
C4 plant
C3-mas és C4-es növények
C4-es növények
C4 csukott sztómákkal is tudnak fotoszintetizálni C3 kisebb produktivitás evapotranspriáció miatt.
CAM
Állatok vízigénye
vízfelvétel/leadás vízben élők
szárazságtűrők
vízi állatok egyedfejlődésük egy szakaszát vízben töltők vízben/ből táplálkozók kompenzáció – állandó víztartalom „kiszáradástűrők” „nyári álom”
párolgáscsökkentés
Biomok Sarkvidéki Mérsékelt Szubtrópusi
30º N
Trópusi Egyenlítői
Egyenlítő
30º S
Trópusi esőerdő
Örök hó
Lombhullató erdő
Szavanna
Mediterrán
Tajga
Füves puszta
Tundra
Sivatag
Figure 34.9 Copyright © 2003 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
A talaj
A talaj abiotikus és biotikus részekből álló rendszer
Növények gyökerek
mikrobák, állatok
A talaj szerepe a geokémiai ciklusokban
A talaj kialakulása
kőzetek fizikai mállása (aprózódás) kémiai mállás (oxidációs, hidratációs, hidrolitikus folyamatok)
agyag
biológiai mállás 1. légköri N2 fixálás 2. ásványosodás 3. humuszképződés
A humuszsavak szerkezete (Schulten & Schnitzer, 1997)
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
Növények igényeinek megfelelő „tipikus” talaj összetétele
A talaj finomszerkezete
Víz és levegő a pórusokban
Talajlakó mikroorganizmusok
Szerves anyag (növényi, állati v. gomba)
A talaj levegőtartalma
nagy CO2-tartalom (akár 100x)
magas páratartalom
alacsonyabb oxigéntartalom
Élőlények talajvízigénye talajvízben élők Protozoa, Rotatoria, Nematoda
nedvességigényes fajok Nematoda, Collembola
szárazságtűrő Isopoda, Formicidae
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
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).
Galium aparine Plantago major
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)
Mikroba csoport Penészek
Növekedési pHtartomány 0,2–11
Élesztők
1,5–8,5
Salmonella
3,6–9,5
Listeria monocytogenes
4,2–9,6
Yersinia entercolitica
4,2—9,0
Escherichia coli
4,3–9,0
Bacillus cereus
5,0–9,5
Campylobacter
5,0–9,0
Shigella
5,0–9,2
Vibrio cholerae
5,0–9,5
Clostridium botulinum
4,3–8,5
Hazai talajok pH értéke
A talaj összetétele
szerves anyagok
humusz 85%
edafon egyéb
élőlények 5%
baktériumok 40% szervetlen anyagok 93%
gyűrűsférgek 12%
gombák 40%
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 sokfélesége
Baktériumok
Egysejtűek
Növényszerűek
Gombák
Növények
Állatok
Az edafon összetétele Csoport (db/m2) MIKROFLÓRA
(g/m2)
Csoport MAKROFAUNA
(db/m2)
3 · 10
5
4
(g/m2)
Baktériumok
1014
100
Televényférgek
Sugárgombák
1013
100
Giliszták
102
30
Gombák
1011
100
Rovarlárvák
1500
1
Algák
108
20
Légylárvák
100
1
Bogárlárvák
100
1,5
MIKROFAUNA Ostorosok
108
5
Százlábúak
30
0,4
Amőbák
107
5
Ikerszelvényesek
100
4
Csillósok
106
5
Ászkák
30
0,4
Pókok
50
0,2
MEZOFAUNA Fonálférgek
106
5 4
Atkák
7 · 10
Ugróvillások
5 · 10
4
0,6 1,5
MEGAFAUNA Gerincesek
0,01
0,1
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.
Ph.: Fonálférgek (Nematoda)
Ph.: Gyűrűsférgek - Annelida
Ikerszelvényesek (Diplopoda) osztálya
10 000 faj, 2-4 cm (30) 2-4. szelvényen 1 pár láb, többin 2 pár (max 350 pár)
Cl.: Pókszabásúak (Arachnida) osztálya
Atkák (Acari) alosztálya
páncélos atkák (Oribatida)
Cl.: Malacostraca - Felsőrendű rákok
Ászkák (Isopoda)
szürke gömbászka
pinceászka
Hatlábúak (Hexapoda) altörzse
Cl.: Parainsecta
O: Protura
O: Collembola –Ugróvillások
A nation that destroys its soils, destroys itself. – President Franklin D. Roosevelt, Feb. 26, 1937.
National Archives: 114 SC 5089
Veszélyeztető tényezők
A domborzat
nagy domborzati tényezők (macrorelief) hegységek elhelyezkedése, tengerszintfeletti magasság kis domborzati tényezők kitettség lejtőszög
A domborzat hatása a csapadékmennyiségre
Cickafark populációk a Sierra Nevada hegységben
Clausen, Keck és Hiesey kísérletei Különböző tengerszint feletti magasságból vett egyedek klónjait 3, különböző magasságban lévő közös kertben nevelték.
Ökotípus fogalma
Fiziológiai és ökológiai környezeti igény
fiziológiai igény – laboratóriumban kimérhető toleranciatartomány (1 faktorra) ökológiai igény – a természetben jelenlévő egyéb korlátozó tényezők hatása alatt megfigyelhető toleranciatartomány
Ellenberg kísérlete
Ellenberg kísérlete
sudár rozsnok franciaperje réti ecsetpázsit
Biotikus tényezők Populációk jellemzése Populációk kölcsönhatásai (intraspecifikus és interspecifikus kh.) Populációk együttesei
Populációdinamika N(t) a populáció egyedszáma t időpillanatban B születések száma D halálozások száma I bevándorlók száma E kivándorlók száma Általános mérlegegyenlet:
N = B – D + I – E
Exponenciális növekedés
N db egyedből k db osztódással 2k N db egyed lesz.
Logisztikus modell
Életmenet stratégiák Életmenet tulajdonság
r stratégia
K stratégia
Testméret Egyed növekedése Élettartam
kicsi gyors rövid
nagy lassú hosszú
Ivarérettség Szaporodások száma
korán egy
későn több
(szemelparitás)
(iteroparitás)
sok
kevés
kicsi
nagy
fejletlen
fejlett
Egy szaporodásból származó utódok száma Utód mérete
Ivadékgondozás
r-K kontinuum
r
K
Populációk közötti interakciók
intraspecifikus kölcsönhatások
egy faj populációi között
versengés, kannibalizmus, altruizmus
interspecifikus kölcsönhatások
különböző fajok populációi között
versengés, mutualizmus, táplálkozási kapcsolatok …
Kompetitív kizárás elve (Gauze-elv) két versengő faj csak niche-differenciációval élhet együtt állandó környezetben két faj egy forráson nagy niche-átfedéssel nem élhet ha nincs a két faj között megfelelő különbség, akkor az egyik faj kompetitív kizárja a másikat
(0,-) Amenzalizmus
szélsőségesen aszimmetrikus versengés
allelopatikus kölcsönhatás
méreganyag termelés, bomlástermékek gátlók
antibiózis
pl. gombák baktériumölő anyagokat termelnek
(+,-) kapcsolatok
ragadozás (carnivoria)
növényevés (herbivoria, fitofágia)
parazitizmus, parazitoid viselkedés
exoparazita, endoparazita
predáció
Predáció csoportosítása Táplálékpreferencia szerint a ragadozó
specialista – generalista monofág – oligofág – polifág
Növényevés levél – gyökér – faanyag – mag
A hiúz és havasi nyúl populációk változása a Hudson Bay Company adatai szerint
(0,+) Kommenzalizmus asztalközösség
az egyik populáció a másik aktivitása
révén több forráshoz jut
pl. :
oroszlánok – keselyűk, bivalyok – pásztorgémek
óriástatu (felbontja a termeszvárat) – kisebb rovarevők
Egyéb (0,+) jellegű kapcsolatok dögevés dög-dögevő, ragadozó-dögevő
ürülékevés lebontók (gyűrűsférgek, ízeltlábúak, gombák)
mimikri
Mutualizmus (+,+)
lazább kapcsolat megporzás, termésterjesztés levéltetvek – hangyák levélvágó hangyák – gomba tisztogatók riasztás szimbiózis
Mutualizmus (+,+)
lazább kapcsolat
szimbiózis ekto- vagy endoszimbiózis pl. zuzmók pillangósvirágúak+Rhizobium fajok kérődzők gyomor és bélbaktériumai termeszek cellulózbontó bélbaktériumai
OBLIGÁT/FAKULTATÍV
Populációk együttesei
Életközösség (=társulás, biocönózis) meghatározott szerkezetű, alkotó populációk között kapcsolatrendszer
Asszociáció (=növénytársulás, fitocönózis)
Cönológia (=társulástan)
Biocönózisok tulajdonságai A) TEXTÚRA
fajgazdagság (fajszám) fajlista diverzitás B) STRUKTÚRA
térbeli szerkezet vertikális és horizontális kapcsolatrendszerek •
•
C) VÁLTOZÁS •
időbeli változás (szukcesszió, zavarás) • stabilitás
Diverzitás
Melyiknek nagyobb a diverzitása?
Biocönózisok tulajdonságai A) TEXTÚRA
fajgazdagság (fajszám) fajlista diverzitás B) STRUKTÚRA
térbeli szerkezet vertikális és horizontális kapcsolatrendszerek •
•
C) VÁLTOZÁS •
időbeli változás (szukcesszió, zavarás) • stabilitás
Vertikális szintezettség
45
felső 40 lombkoronaszint 35 liánok 30 25
középső 20 lombkoronaszint 15 alsó 10 lombkoronaszint 5 gyepszint mohaszint
A tajgaerdő szintezettsége
Ár-apály zóna szintezettsége
Társulások horizontális tagozódása Términtázat (mozaikosság) finom szemcsés
durva szemcsés
A társulások trofikus szerkezete
táplálkozási szintek
termelők, elsődleges, másodlagos és harmadlagos fogyasztók, lebontók
táplálékláncok
táplálékhálózat
Lebontó lánc
Parazita lánc
Növényevő lánc
Tápláléklánc-típusok
Táplálékláncok hossza
energetikai okok
területigény
nagyság hipotézis
optimális táplálkozás hipotézis
stabilitási problémák
Tölgyerdei táplálékhálózat
Biocönózisok változása 1. ciklikus változások aszpektusok évszakos változás – pl. koratavaszi aszpektus fluktuáció klimatikus környezeti tényezők okozzák
2. irányult változások megváltozik az összetétel
szukcesszió • degradáció
•
Primer szukcesszió
Szekunder szukcesszió
Szukcessziós sorok (szérieszek) Pl. futóhomok beerdősülése
pionír növényzet (mohák, zuzmók)
egyéves növényfajok
évelő fajokból nyílt homokpusztai gyep
zárt homokpusztai gyep
nyílt homoki tölgyes
zárt homoki tölgyes
PIONÍR TÁRSULÁS
ZÁRÓTÁRSULÁS = KLIMAX
Feltöltődési szukcesszió organogén (pangóvizes) sorozat társulásai lebegő hínárok, gyökerező hínárok, nádas, magassás társulások,
láp- és mocsárrétek, fűzbokor ligetek, fűz-nyár ligeterdő
Feltöltődési szukcessziósorok
mineralogén (frissvizes) sorozat
iszaptársulások, fűzbokor ligetek, fűz-nyár ligeterdők, tölgy-kőris-szil ligeterdők, gyöngyvirágos tölgyes
Biológiai produkció Az élő rsz-ek által egységnyi idő alatt létrehozott ill. asszimilált élőanyag-mennyiség. Időegység egyed élete pop. generációs ideje vegetációs periódus
fényenergia fotoszintetizáló szervezetek kémiai energia
növényevők
ragadozók
Élőlények csoportosítása energiaforgalom szempontjából
elsődleges termelők; autotróf szervezetek
fotoszintetizálók kemoszintetizálók
másodlagos termelők; heterotróf szervezetek
fogyasztók (konzumensek)
élő szerves anyagot fogyasztanak
visszaforgatók (rekuperálók)
anyagcseretermékeket, holt szerves anyagot
Potenciális nettó primer produkció
Másodlagos produkció
Elton-piramis
Emberiség táplálása
300 ember 9,000,000 sáska 333,000 kg búza 600 ember 333,000 kg búza
A Föld teljes biomasszája
2425,2*109 t szárazanyag ~ 2,5*1012
A bioszféra anyagforgalma
bioszféra anyagforgalma zártnak tekinthető (kisebb ökoszisztéma nem) cirkuláció biocönózis és bioszféra szinten Termelők Fogyasztók
Életettelen raktár
Lebontók
Elemek körforgása gázciklusok ciklus nagy részében gázként van jelen szén (CO2), nitrogén, oxigén, víz
üledékes ciklusok üledékes kőzetekben hosszabb ideig raktározódnak foszfor, kén, kálium, …
A szén körforgása
