Környezetvédelem (KM002_1)

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem

Környezetvédelem (KM002_1) 2. A környezetvédelem ökológiai alapjai 2016/2017-es tanév I. félév Dr. habil. Zseni Anikó egyetemi docens

SZE, AHJK, Környezetmérnöki Tanszék

Széchenyi István Egyetem

• „Bármely faj bárhol, bármilyen mennyiségben megtalálható” • Milyen mértékben és miért tér el ettől a valóság? •  az ecology tudománya

1

Széchenyi Környezetvédelem István Az ökológia Egyetem

fogalma

„ecology” = szünbiológia

Szünbiológia az egyed feletti szerveződési szintekkel foglalkozik

Ökológia

Szünfenobiológia Az egyed feletti szerveződési szintek jelenségeivel foglalkozik (biogeográfia, populációdinamika stb.)

A szünfenobiológia által leírt jelenségek okaival foglalkozik (tájökológia, közösségi ökológia, evolúciós ökológia, viselkedésökológia stb.)

Széchenyi Környezetvédelem István Az ökológia Egyetem

fogalma

• Az ökológia olyan szünbiológiai tudomány, amely azt vizsgálja, hogy melyek a növények, állatok és mikroorganizmusok egyed feletti szerveződési szintjeire ható kényszerfeltételek, és hogy e feltételek hogyan határozzák meg térbeli eloszlásukat, viselkedésüket, működésüket.

2

Széchenyi Környezetvédelem István Egyed feletti Egyetem

szerveződési szintek

Bioszféra mérsékelt övi lomberdő

kocsányos tölgyes

Biogeocönózis

= életközösség + élőhelye

Életközösség

= Biocönózis

Koalíció kocsányos tölgy

= életközösségek együttese

Biom

Populáció

klímazonális társulás intrazonális társulás

Csoport Egyed


Biomok elhelyezkedése és területe a Földön

3


Trópusi esőerdő


Trópusi szavanna

4


Trópusi sivatag


Mérsékelt övi lomberdő

5


Mérsékelt övi füves puszta (sztyepp)


Boreális tűlevelű erdő (tajga)

6


Tundra


 ökoszisztéma • ~: élőlények és élettelen környezetük teljes kapcsolatrendszere, mely nyílt rendszer (azaz komponensei változhatnak), és bizonyos mértékű önszabályozásra képes • ~: egy populáció vagy populációkollektívum ökológiai szemléletű tanulmányozására létrehozott rendszermodell

 biotóp (élőhely): az életközösség (biocönózis) élőhelye, természetes határait az élőlények kapcsolatai határozzák meg

7

Széchenyi Környezetvédelem István Ökológiai környezet Egyetem

és tűrőképesség

• Ökológiai környezet: a külvilág azon feltételeinek halmaza, amelyek ténylegesen és közvetlenül hatnak valamely szünbiológiai objektumra Környezeti tényezők

abiotikus

(fény, víz, talaj, hő, levegő, domborzat stb.)

biotikus (populációk egymásra gyakorolt hatása)

Széchenyi Környezetvédelem István Ökológiai környezet Egyetem

tűrőképesség

• • • •

és tűrőképesség

tágtűrésűek szűktűrésűek (indikátor szervezetek) generalisták specialisták • ökológiai alkalmazkodás (adaptáció) • Shelford tolerancia törvénye

környezeti tényező

8


Széchenyi Környezetvédelem István Az Egyetem

ökológiai niche

~: a populációra ténylegesen ható környezeti tényezőkre vonatkozó tűrőképességet reprezentáló modell - fundamentális niche - realizált niche

Kétdimenziós niche

9

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Biomok a hőmérséklet és a nedvesség függvényében


A biomok elhelyezkedése a hőmérséklet és a csapadék függvényében

10

Széchenyi Környezetvédelem István A populációk Egyetem

csoporttulajdonságai

 A, a populáció nagysága • meghatározza: születések, halálozások, beés kivándorlás

Széchenyi Környezetvédelem István Túlélési programok Egyetem

túlélési görbe

halálozási arány

11

Széchenyi Környezetvédelem István A populációk Egyetem

csoporttulajdonságai

B, Az egyedek térbeli eloszlása (diszpergáltsága)

szabályos (szegregált)

véletlenszerű (random)

csoportosuló (aggregált)

Széchenyi Környezetvédelem István Populációdinamika Egyetem

• Nt+1 = Nt + B – D + I – E • Nt+1 = R*Nt • R: nettó szaporodási ráta ( =, >, < 1) N: populáció egyedszáma

populációnövekedési görbék

Környezet eltartóképessége (K): összesen hány egyedet tud eltartani egy adott fajból hosszú távon

12

Széchenyi Környezetvédelem István Életmenet Egyetem

Élőhely Testméret

stratégiák

r-stratégista előrejelezhetetlen kicsi

K-stratégista előrejelezhető nagy

gyors rövid korán 1 gyenge alig

lassú hosszú későn több erős jelentős

Egyed növekedése Élettartam Ivarérettség Szaporodások száma Kompetíciós képesség Ivadékgondozás

Széchenyi Környezetvédelem István Populációk Egyetem

közötti kölcsönhatások

 Interspecifikus kölcsönhatások • (-,-) Kompetíció (versengés) • • • •

•

Gaus-féle elv (kompetitív kizárás elve) (+,-) Predáció (ragadozás) (+,-) Parazitizmus (élősködés) (+,+) Mutualizmus (kölcsönös segítség) (+,0)  kommenzalizmus (asztalközösség)  dögevés  ürülékevés  mimikri (álcázás) (-,0) amenzalizmus (pl. antibiózis)

13

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Életközösségek

(biocönózisok, társulások)

• adott helyen egyidőben létező, együtt élő és kölcsönhatásban álló növény- és állatpopulációk együttese

• jellemző tulajdonságai: 

diverzitás (sokféleség)



térszerkezet horizontális és vertikális elrendeződés


45

felső 40 lombkoronaszint 35 liánok 30 25 középső 20 lombkoronaszint

15 alsó 10 lombkoronaszint 5 gyepszint mohaszint

14

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Táplálkozási

hálózatok

Az élőlények alapvető típusai: A, autotróf szervezetek • termelő (producens) szervezetek: zöld növények, fotoszintézis → primer produkció B, heterotróf szervezetek • fogyasztó (konzumens) szervezetek: növényevők, mindenevők, ragadozók, élősködők → szekunder produkció • lebontó (reducens) szervezetek: dögevők, szerves törmelékevők, gombák, baktériumok → szekunder produkció


Termelő (producens) szervezetek

15


Fogyasztók (konzumensek) → növényevők: pl. gazella


Konzumensek: növényevő (hócipős nyúl)  ragadozó (hiúz)

16


Konzumensek:

ragadozó (lazac) 

ragadozó (barnamedve, halászsas)


Konzumensek: élősködők (a: kullancs, b: fagyöngy, c: aranka)

17


Lebontó (reducens) szervezetek (ganajtúró bogár)


• Tápláléklánc • Táplálékhálózat

Elton-féle piramis

18


egy tengeri táplálékhálózat

Széchenyi Környezetvédelem István Társulások Egyetem

változása

• Aszpektus: az évszakok változásával kapcsolatos szezonális ritmus, évente ismétlődik • Szukcesszió: növénytársulások egymás után következése 

szekuláris szukcesszió



biotikus szukcesszió



elsődleges (primer) szukceszió



másodlagos szukcesszió

időlépték szerint

19


elsődleges szukcesszió


Zátonyok benépesülése:

1.

Csupasz homok- vagy kavicsfelület

2.

Pionír növények megtelepedése (pl. keserűfüvek)

3.

Igényesebb fajok megjelenése (pl. fűzbokrok)

4.

Fűz-nyár ligeterdő kialakulása

20

Széchenyi Környezetvédelem István Zátonyok benépesülése Egyetem


21


Felhagyott termőföldek szukcessziója: 1.

Egyéves növények

2.

Évelő fűfélék és más évelő lágyszárúak megjelenése

3.

Fás növényzet kialakulása

•

az évenkénti talajművelés meggátolja a szukcesszió előrehaladását  a termőföldek növényzete permanensen iniciális fázisban marad  kedvez az r-stratégista gyomnövények tartós fennmaradásának

•

a tipikus szántóföldi gyomok csak az első évben képesek a fennmaradásra  ha a zavarás elmarad, a szukcesszió folyamán hamar kiszorulnak  a szántóterület felhagyása után néhány évtizeddel az adott területre jellemző zárótársulás alakul ki

•

 a gyomnövények a másodlagos szukcesszió pionír fajai, ahol a szántóföld egy speciális terület

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Ökoszisztémák

anyag- és energiaforgalma A szén körforgása

22

Széchenyi Környezetvédelem István Ökoszisztémák Egyetem

anyag- és energiaforgalma

A nitrogén körforgása

Széchenyi Környezetvédelem A nitrogén körforgása István Egyetem

23


Anyag- és energiacsere az élő szervezetekben

producens növények fotoszintézise → szerves anyag 6 CO2 + 6 H2O + napfény + klorofill

C6H12O6 (glükóz) + 6 O2 + 2850 kJ/mol (megkötődik) glükóz: 1. nyersanyag (glükóz + N, P, K, Ca stb. a talajból → szerves molekulák) 2. energiaszolgáltató (sejtlégzés)


fotoszintézis

24


Anyag- és energiacsere az élő szervezetekben konzumens élőlények sejtlégzése: C6H12O6 (glükóz) + 6 O2

6 CO2 + 6 H2O - 2850 kJ/mol felszabadul táplálék → emésztés → lebontás → glükózt minden sejthez eljuttatja → O2 is jön a vérrel  energiafelszabadítás a sejtekben

Széchenyi Környezetvédelem István Az energia Egyetem

• •

útja az ökoszisztémában

az ökoszisztémák energia-átalakító rendszerek forrás: a Nap sugárzó energiája hőenergia

fotoszintézis

növényekben tárolt energia

hőenergia növényevőkben tárolt energia ragadózókban tárolt energia

az elfogyasztott táplálék egy része lebontódik, hogy energiát kapjon az élőlény  kevesebb növényevő, mint növény  kevesebb ragadozó, mint növény  a biomassza tömege szintenként csökken

25


Hő

1. Táplálkozási szint




Producensek (növények)

Elsődleges konzumensek (növényevők)

Másodlagos konzumensek (ragadozók)

Harmadlagos konzumensek (csúcsragadozók)

Hő

Hő

Hő

Napenergia

Hő

Hő

Reducensek (dögevők, törmelékevők, baktériumok, gombák)

Hő

Az energia veszteséggel lép tovább!


26

Környezetvédelem (KM002_1)

Recommend Documents