Környezetvédelem (KM002_1)

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem

Környezetvédelem (KM002_1) 2. A környezetvédelem ökológiai alapjai 2007/2008-as tanév I. félév Dr. Zseni Anikó egyetemi docens SZE, MTK, BGÉKI, Környezetmérnöki Tanszék

Széchenyi Környezetvédelem István Az ökológia Egyetem

fogalma

„ecology” = szünbiológia

Szünbiológia az egyed feletti szerveződési szintekkel foglalkozik

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

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

1

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.

Széchenyi Környezetvédelem István Egyed feletti Egyetem

szerveződési szintek

Bioszféra mérsékelt övi lomberdő

Biom Biogeocönózis

kocsányos tölgyes

Életközösség Koalíció

kocsányos tölgy

= Biocönózis

klímazonális társulás intrazonális társulás

Populáció Csoport Egyed

2

Széchenyi István Egyetem

Zonális biomok


Trópusi esőerdő

3


Trópusi szavanna


Trópusi sivatag

4


Mérsékelt övi lomberdő


Mérsékelt övi füves puszta (sztyepp)

5

Széchenyi Környezetvédelem István Boreális Egyetem

tűlevelű erdő (tajga)


Tundra

6


¾ 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 ¾ biotóp (élőhely): az életközösség (biocönózis) élőhelye, természetes határait az élőlények kapcsolatai határozzák meg

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)

7

Széchenyi Környezetvédelem István Ökológiai környezet Egyetem

tűrőképesség

• • • •

és tűrőképesség

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

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

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Biomok a hőmérséklet és a nedvesség függvényében

9

Széchenyi Környezetvédelem István A populációk Egyetem

csoporttulajdonságai

¾ A, a populáció nagysága • meghatározza: születések, halálozások, beés kivándorlás

Széchenyi Környezetvédelem István Túlélési programok Egyetem

túlélési görbe

halálozási arány

10

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

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

11

Széchenyi Környezetvédelem István Életmenet Egyetem

Élőhely Testméret Egyed növekedése Élettartam Ivarérettség Szaporodások száma Kompetíciós képesség Ivadékgondozás

stratégiák

r-stratégista előrejelezhetetlen kicsi gyors rövid korán 1 gyenge alig

Széchenyi Környezetvédelem István Populációk Egyetem

K-stratégista előrejelezhető nagy lassú hosszú későn több erős jelentős

közötti kölcsönhatások

¾ 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)

12

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Életközösségek

(biocönózisok, társulások)

• adott helyen egy időben 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

13

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

14


Fogyasztók (konzumensek) → növényevők: pl. gazella


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

15


Konzumensek: ragadozó (lazac) Ð

ragadozó (barnamedve, halászsas)


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

16


Lebontó (reducens) szervezetek (ganajtúró bogár)


• Tápláléklánc • Táplálékhálózat

Elton-féle piramis

17


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 (szekunder) szukcesszió: az eredeti növényzet

időlépték szerint

nem minden faja semmisült meg, a növényzet fejlődése a talajban megmaradt propagulumokból indul meg

18


elsődleges szukcesszió


19


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


Felhagyott termőföldek szukcessziója: 1. Egyéves növények 2. Évelő fűfélék és más évelő lágyszárúak megjelenése 3. Fás növényzet kialakulása

21



Felhagyott termőföldek szukcessziója - Az évenkénti talajműveléssel az ember meggátolja a szukcesszió előrehaladását, ezáltal a termőföldek növényzete permanensen iniciális fázisban marad, ami 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. (PinkePál: Gyomnövényeink)

22


Felhagyott termőföldek szukcessziója - „A gyomnövények a másodlagos szukcesszió pionír fajai, ahol a szántóföld egy speciális terület.” (in Pinke-Pál: Gyomnövényeink eredete, termőhelye és védelme)


Szántóföldi szukcesszió:

Fás növények (zárótársulás) Évelő fűfélék és más évelő lágyszárúak Egyéves gyomnövények Mezőgazdasági ökoszisztéma

23

Széchenyi Környezetvédelem István Ökoszisztémák Egyetem

anyag- és energiaforgalma A szén körforgása

Széchenyi Környezetvédelem István Ökoszisztémák Egyetem

anyag- és energiaforgalma

A nitrogén körforgása

24

Széchenyi Környezetvédelem A nitrogén körforgása István Egyetem


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)

25


fotoszintézis


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

26

Széchenyi Környezetvédelem István Az energia Egyetem

útja az ökoszisztémában

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

fotoszintézis

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


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!

27


28

Környezetvédelem (KM002_1)

Recommend Documents