Pedagógiai Kar Tantárgypedagógiai Tanszék
Ökológia Összeállította: Dávid János főiskolai docens
ÖKOLÓGIAI SZERVEZŐDÉSI SZINTEK biológiai rendszerek: az élő egyedek összessége és az élettelen környezet biológiai organizáció: hierarchikusan egymásra épülő szintek háromféle ökológiai szerveződési szint: •
egyed alatti (infraindividuális)
•
egyedi (individuális)
•
egyed feletti (szupraindividuális) HEFOP 3.3.1.
ÖKOLÓGIAI SZERVEZŐDÉSI SZINTEK
magasabb szintek mindig magukba foglalják az alacsonyabbakat kapcsolatuk kölcsönös minden szintre sajátságos jelenségek és törvényszerűségek jellemzőek a magasabb szinteken növekszik a szerkezeti és működésbeli komplexitás HEFOP 3.3.1.
ÖKOLÓGIAI SZERVEZŐDÉSI SZINTEK
egyed feletti szerveződési szintek: • populáció • biocönózis • bioszféra • ökoszisztéma
Az ökológiai folyamatok szerveződési alapegysége a
populáció
HEFOP 3.3.1.
Az élőlényekkel foglalkozó néhány tudomány • Egyed alatti szerveződési szintekkel: – Anatómia: a testfelépítést tárgyalja. – Fiziológia (élettan): az életfolyamatokat vizsgálja.
• Az egyedek szintjét vizsgálja: – Autökológia
• Egyed feletti szerveződési szintekkel: – Szünökológia: közösségi ökológia
AZ ÉLŐVILÁGOT ÉRŐ HATÁSOK
Kültakaró ANTROPOGÉN HATÁSOK KÉMIAI
Élőlény (egyed)
ABIOTIKUS környezet •Napfény •Hő •Víz, pára •Levegő •Talaj •Domborzat
FAJON BELÜLI
FIZIKAI
Genetikai információtartalom
HEFOP 3.3.1.
BIOTIKUS környezet
FAJOK KÖZÖTTI
HEFOP 3.3.1.
Az ökológiai környezet fogalma • Az adott szupraindividuális objektumra ténylegesen ható tényezők összessége, amelyek megszabják azt, hogy térben hol, időben mikor és milyen mennyiségben, milyen élőlények élhetnek együtt. • Környék vagy milliő: Azoknak a tényezőknek az összessége, amelyek a fenti feltételek kialakításában nem játszanak szerepet, de az adott élőhelyen (biotópban) jelen vannak. • Plurális környezet elve: Egy élőlényközösségben az ökológiai környezetek sokasága hat.
Tűrőképesség (tolerancia) – A környezeti tényezők hatását az élőlények felfogják és válaszolnak rá. – Megmutatja, hogy az élőlény milyen mértékben képes elviselni az egyes környezeti tényezőket. – A tolerancia nagyban függ az adott szervezet belső környezetétől. Ez határozza meg, hogy milyen mértékben képesek felfogni és elviselni a külső környezeti hatásokat. – Egy-egy faj esetében a tűrőképesség környezeti tényezőnként erősen eltérhet. – A külső környezeti tényezők és a belső tűrőképességi tényezők együtt alkotják az ökológiai tényezőket.
Ökológiai tűrőképességi (tolerancia) tartomány • Az egyedek és a populációk válaszreakcióit a környezeti tényező változásának hatására az optimumgörbével jellemzik. • Olyan függvény, amely az adott populáció egyedeinek eloszlását jellemzi az adott környezeti tényező mentén. • Ökológiai tűrőképességi (tolerancia) tartomány vagy ökológiai valencia a környezeti tényezőknek az az értéktartománya, amelyen belül az egyedek még életképesek.
Optimumgörbe
Szűk- és tágtűrésű fajok • Szűktűrésű (sztenök) faj – Több környezeti tényezőt vizsgálva a minimum és a maximum pont közel van egymáshoz. – A környezeti tényezőket kis mértékben tudja elviselni specialista faj.
• Tágtűrésű (euriök) faj – Több környezeti tényező esetében a minimum és maximum pont távol van egymástól. – A környezeti tényezőket tág tartományok között tudja elviselni generalista faj.
Szűk- és tágtűrésű fajok optimumgörbéi
Ökológiai indikáció • A környezeti tényezők változásai módosítják az egyedek és a populációk életfolyamatait. • A változások valamilyen jelenségben nyilvánulnak meg. • A jelenségek (jelek) függnek az adott környezeti tényezőtől és annak erősségétől. • A jelek alapján következtethetünk a környezeti tényező mértékére, illetve változására.
Indikátor szervezetek • A környezeti tényezők változásait jelző szervezetek. • Az élővilágban minden fenetikai (megjelenő) jelenség mögött egy vagy több ökológiai hatás áll. Pl. – Alaktani (morfológiai) – Trofikus (táplálkozásbeli) – Etológiai (viselkedési) – Cönológiai (társulásbeli)
Példák az indikátor szervezetekre • Levegő magas nitrogén- és kén-oxidtartalmát jelzik – zuzmók
Példák az indikátor szervezetekre • Talajsavanyúságot jelző növények – Tőzegmohák – Csarab – Áfonyák
Példák az indikátor szervezetekre • Nitrogénben gazdag talajt jelző növények – Csalán – Fekete bodza
Példák az indikátor szervezetekre • Magas sótartalmat jelzik – Sóvirág – bárányparéj
Példák az indikátor szervezetekre • Vizek magas oxigéntartalmát jelzik – Pisztrángok
Példák az indikátor szervezetekre • Meredek lösz és homokfalakat jelzik – Gyurgyalag – Parti fecske
Példák az indikátor szervezetekre • Tápláléknövény előfordulását jelzik – A specialista lepkék, amelyek hernyói csak egy növényfajon képesek megélni pl. hangyaboglárka az őszi vérfűn
Általános ökológiai indikációs elv • A természetben minden faj populációja indikátor értékű. • Minden egyes környezeti hatás indikálódik, azaz az élőlények jelzik. • A hatások észlelésének azonban korlátai vannak, ezért a jelzéseknek csak töredékét tudjuk leolvasni a természetben, de ettől még a jelenségek léteznek.
A környezeti tényezők korlátozó hatása: a limitáció • A populációk és az élőlényközösségek tér- és időbeli előfordulását, valamint a viselkedésüket a környezeti tényezők korlátozzák. • Az ökológiai limitáció a környezeti és a toleranciatényezők kapcsolatai révén valósul meg. • A környezeti tényezők bármelyike, amennyiben bármilyen irányban meghaladja vagy megközelíti a tűrőképesség határait korlátozó (limitáló) tényezővé válhat.
A limitációs, ún. minimum elv • J. Liebig nevéhez kötődik 1840-ből „A gazdasági növények terméshozamát mindig a szükségletekhez képest legkisebb mennyiségben jelen lévő, azaz a viszonylag minimumban lévő tápanyag szabályozza, illetve korlátozza, annak ellenére, hogy az összes többi tápanyag esetleg korlátlan mennyiségben van jelen.” • A minimum-elv érvényes bármelyik környezeti tényezőre. • A korlátozó tényezők a környezet szabályozó szerepét érvényesítik a populációk és a társulások előfordulásában.
Példák a limitációra • A szárazföldi növényeknél a talaj kémhatása (pHja) jelentős korlátozó tényező lehet. Ha a talaj savanyodik a talaj mikroorganizmusai elpusztulhatnak. • A talajlakó nitrogénkötő baktériumok kevés oxigénben nem élnek meg. • Az oxigénben szegény vizekben nem tudnak megélni az oxigént kedvelő szervezetek. • Az oxigénben szegény vizekben nem megy végbe a növényi részek lebontása, tőzeg képződik.
Az élőlények életét meghatározó tényezők • Alkalmazkodás (adaptáció) – Az élőlények hosszabb időskálán képesek változni (evolúciós tulajdonság), ennek egyik eredménye lehet, hogy egy adott környezeti tényezőt az egyedek, illetve az utódgenerációk jobban el tudnak viselni.
• Környezeti tényező erőssége – A környezeti tényezők nem egyforma erősségűek, folytonosan változnak.
Niche elmélet • Az ökológiai környezet sokdimenziós (n) ökológiai (hiper-) tér. • Az elméleti tér tetszőlegesen sok (n) számú ható tényezőjét egy grafikonon ábrázolhatjuk, amelyen a tengelyeken az egyes környezeti tényezőket tüntetjük fel. • Az n dimenziós hipertérből az egyes populációk által elfoglalt, tűréshatárokkal kijelölt térrészeket nichenek nevezzük.
Niche elmélet • A niche-t meghatározó környezeti tényezők mindegyikének van egy-egy alsó és felső értéke. • A szélső értékeken belül – ha más populáció nincs jelen – a populáció zavartalanul megtalálja az életfeltételeit. • A szélős értékek között meghatározott topológiai (nem feltétlenül valóságos) tér a fundamentális niche.
Niche elmélet • A valóságban azonban egy-egy élőhelyen egyszerre több populáció egyedei is együtt élnek. • Ekkor a társulásokban fellép a kompetíció (versengés) • A populációk nem tudják kitölteni a tér (fundamentális niche) egészét, annál kisebb térrészletre szorulnak vissza. • Az együttélés során a populációk által elfoglalt térrészletet nevezzük realizált (tényleges) nichenek.
Niche elmélet
Niche elmélet
Niche elmélet
Niche átfedődés • Az együttélő populációk között gyakori, hogy niche-ük részben vagy teljesen átfedi egymást. • Ilyenkor megindul a verseny a forrásokért (élőhelyért, fészkelőhelyért, táplálékért stb.) • A verseny eredményeképpen az ugyanazon forrásokat használó populációk niche elkülönül egymástól. • Két ugyanolyan forrásokat hasznosító populáció tartósan nem tud egymás mellett megélni (niche szegregáció)
Niche szegregáció
Niche szegregáció
Niche szegregáció
