Predáció
Ökológia alapjai Ökológia alapjai
+‐ Egyik E ik populáció lá ió egyedei d i tápláléknak tá lálék k tekintik t ki tik a másik populáció egyedeit – herbivoria, predáció, parazitizmus. iti Taxonómiai csoportosítás: Állat fogyasztók – carnivor – ragadozó Nö én fog Növény fogyasztók as tók – herbivor herbi or - növényevő nö én e ő Mindkettőt fogyasztók – omnivor – mindenevő
Predátorok fő típusai: igazi predátorok; legelészők; paraziták, paraziták parazitoidok; (kannibalizmus)
„Étrend É összeállítás” A predátor lehet : -generalista:
többféle prédája van → stabilizálják a préda populációkat -specialista: 1 prédára specializálódott→ instabilitást okoznak
„Étrend É összeállítás” Specializáció mértéke Monofág
– elvben csak egy bizonyos faj egyedein él
Oligofág – csak egy család fajain él Polifág – több család fajain él Egyéb specializáció Herbivoria esetén növényi részek fogyasztásától függően specialista vagy generalista.
Monofág pl. koala, néhány lepke faj, Cinipidae - gubacsdarazsak Vadgesztenyelevél-aknázómoly (Cameraria ohridella)
Koala ((Phascolarctos cinereus))
Oligofág pl. Leptinotarsa decemlineta – colorado-bogár pl colorado bogár (burgonyabogár)
Polifág pl. sáskák, szöcskék, egyes lepkék Gyapjas lepke (Lymantria dispar)
Olasz sáska (C lli (Calliptamus italicus) i li )
Táplálék preferencia Előnyös legyen -
energia tartalom befektetett idő
A predáció populációdinamikája Hogyan szabályozza a ragadozó a zsákmánypopuláció abundanciáját? - a biológiai védekezés „csodálatos” eredményei ( l Icerya (pl. I purchasi h i (pajzstetű) ( j ű) és é Rodolia R d li cardinalis (katicabogár)) - nem azt kaptuk, amire vártunk (Ulex europaeus (sülzanót) és Apion ulicis (ormányosbogár)) - csatolt osszcilláció (kanadai hiúz és sarki nyúl) - a ragadozó populáció fluktuál de hat-e hat e a zsákmányra? (Senecio jacobea és Tyria jacobaeae)
Lotka-Volterra modell R-Zs viszony alapmechanizmusa: - differencia diff i egyenletek l k (Ni (Nicholson h l & Bailey) B il ) - differenciál egyenletek: 1. Rosenzweig & MacArthur-féle grafikus modell 2 Lotka 2. Lotka-Volterra-féle Volterra féle modell (a NAGYOK szerint a LEGEGYSZERŰBB!!!) - Alfred J. J Lotka (1925) és Vittorio Volterra (1926)
Feltételei Az ökológiai környezet állandó; Az interakcióban résztvevő fajok j egyedsűrűsége gy g megfelelően reprezentálható egyetlen változóval; Az interakció hatása azonnali A kölcsönhatás bekövetkezése a ragadozók és zsákmány állatok számának szorzatával arányos; A ragadozó születési aránya növekszik a zsákmány számának növekedésével; A zsákmány szaporodási rátája nem változik, a halálozási aránya növekszik a ragadozók számának növekedésével; !Eme leegyszerűsített modellben sok hiba akad!
Matematikai modell Ökológiai tanulmányaink egyik nagy alapvetése: dN/dt=rN ahol r a belső szaporodási p ráta,, N a zsákmányy ppopulációmérete p Első Lotka-Volterra egyenlet (predáció alatti zsákmánypopuláció növekedés): dN/dt=rN-a’PN / ’ ahol h l P a predátor dá populációmérete lá ió é a’’ a ragadozó d ó hatékonysága Második Lotka-Volterra egyenlet gy (van ( zsákmány y amit el is ejt j és így gy növekszik a ragadozó populáció): dP/dt=fa’PN-qP ahol q a mortalitási ráta f pedig a zsákmányból az utódokba allokált energia
Grafikus modell (R-Zs kapcsolat) -Azt a populációméretet, amelynél y a ppopulációk p külön-külön egyensúlyban vannak a zéró növekedési egyenesekk írják í ják le l – izoklinek. -Zsákmány Zsákmány és ragadozó p p populációinak változása az izoklinek eltolásával – fázissík!!! á i í -Neutrális stabilitás
Z ák á és Zsákmány é ragadozó d ó izoklinek. i kli k
Grafikus modell (R-Zs kapcsolat) Neutrálisan stabil oszcilláció
Ragadozó-zsákmány kapcsolat
Ragadozó-zsákmány kapcsolat A zsákmány részleges menedékkel rendelkezik - sok „éhes” száj és kevés „kaja” – stabil!!! - kevés „vicsorgó fog” és népes é prédasereg éd – instabil!!!
Ragadozó-zsákmány kapcsolat A táplálékváltás stabilizáló jellege – FÜGGETLEN!!! - a predátor izoklin minden zsákmány denzitás mellett azonos - „nem tanultam meg enni” – 3. típusú funkcionális válasz (gyakoribb prédát hatékonyabban fogyasztja) - „másik fogás az étteremben” - táplálékváltás
Ragadozó-zsákmány kapcsolat Többszörös egyensúlyi állapotú ragadozó-zsákmány kapcsolat - két stabil ppont között egy gy instabil – izoklin „p „púp” p - pl. rovargradációk
Védekezési mechanizmusok A préda szervezetek különböző adaptációs mechanizmusokkal védekeznek a ragadozás ellen. ellen Színezet – „ elbújok” azaz rejtő, megijesztelek azaz riasztó Mimikri – Bates-féle, Müller-féle, Agresszív, Dodson-féle Dodson féle, modell nélküli Mimezia – allomimezia, fitomimezia, zoomimezia Viselkedési adaptációk Mutualizmus
Színezet - rejtő
Nyírfaaraszoló (Biston betularia)
Ál á ó színezet Álcázó í t Anti-árnyék színezet Feldaraboló színezet Bengáli g tigris g (Panthera tigris tigris)
Pápaszemes pingvin (Spheniscus demersus)
Színezet – riasztó (aposzematikus)
Hétpettyes katicabogár (Coccinella septempunctata)
Német darázs (Vespula germanica)
Színezet – riasztó (aposzematikus) Nappali pávaszem (Inachis io)
Éjjeli pávaszem (Saturnia pyri)
Mimikri – Bates-féle
Díszes darázscincér (Plagionotus detritus) Lódarázs (Vespa crabro) Darázslepke ((Sesia apiformis) p )
Mimikri – Müller-féle
Kis gyöngyházlepke (Boloria dia)
Málna gyöngyházlepke (Brenthis daphne)
Mimikri – Agresszív
Myrmarachne sp.
Cerambycidae
Tettigonidae
Reduviidae
Alydidae l did
Mimezia – allomimezia, fitomimezia, zoomimezia
Kőhal
Mimezia – allomimezia, fitomimezia, zoomimezia
Holdasaraszoló H ld ló (Selenia sp.)
Vándorlólevél (Phyllum giganteus)
Mimezia – allomimezia, fitomimezia, zoomimezia
Viselkedési adaptációk Telepes költés, Csapatba verődés, Csapatos vadászat, vadászat stb. stb
Hiénakutya y (Lycaon pictus) S Sziklaugró ug ó ppingvin gv (Eudyptes chrysocome) Vetési varjú (Corvus frugilegus)
Herbivoria A predáció egy speciális esete: (kb. 26% 26%-ban ban rovarok - növényi szervezetek fogyasztása (kb fogyasztják őket) - nem jár a károsodott szervezet pusztulásával (kivéve magpredáció – speciális!!! pre-, és posztdiszperziós) - legelészők („grazers”) és fitofágok (főként rovarok) - folivor = levélfogyasztó, garnivor = magfogyasztó - szekunder anyagcseretermékek y g ((hát ez sem habos torta!)) - helyhez kötött fajok – élettani, szerkezeti, viselkedésbeli módosulás
A növény 1. 2. 3.
4. 5.
A herbivor szempontjából a legfontosabb a növény kémiai összetétele Primer és szekunder anyagcseretermékek A tápnövénykört a szekunder anyagcsere termékek határozzák meg (óriási diverzitás, több mint 100.000 vegyület) (védekezés az őket fogyasztók ellen, allelopátia védelem az UV sugárzás ellen) allelopátia, Ezek egy része nemcsak a herbivorokra veszélyes, hanem magára a növényre nézve is (pl. fitocidek) Nagyon változékony mennyiség és minőség (napárnyék, reproduktív szervek-levelek, levél-levél, )
A növényevő 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
A vizualitás fontossága egy kis kémiával fűszerezve (alapból is hatnak dolgok) A tápnövény az amelyen a herbivor evolúciós p magát g fenntartani értelemben hosszú ideigg képes A „negatív hatású” ingerek a fontosak! Legtöbb nagytestű generalista (kivételek és kevert populációk) A fitofágok g többsége g specialista p ((mono-,, oligo-, g , ppoli-)) Generalista – specialista „vita” C:N arány, y, na és mi lesz a szekunderekkel?
Növény-herbivor kapcsolat Kompenzáció: 1 Ha kicsi a kár (fotoakt 1. (fotoakt., raktár, raktár áramlás, áramlás szállítás, szállítás növelés, növelés rügy) Diszproporcionális következmény: 1. Ha nagy a kár („gyűrűs” kéreg, kórokozó, kompetíció, fiziológia) Előnyök: „Hová is ástam?” ástam? és a „megeszem a termést, kiürül a mag mag” magterjesztési mód
Védekezési mechanizmusok Ellenállóságnak (rezisztencia) nevezik egy növény olyan örökíthető tulajdonságainak a körét, amelynek következtében a herbivor kevesebbet fogyaszt belőle vagy egyáltalán nem fogyasztja, fogyasztja ahhoz a növényhez hasonlítva, amely ilyen tulajdonságokkal nem rendelkezik.
Növényi y ellenállóságg ((a növényi y oldalról): ) Antixenózis – a fogyasztók magatartását befolyásoló tulajdonságok j g ((védekezek!!!!)) Antibiózis – a fogyasztóra gyakorolt fiziológiai hatás ( g (megmérgezlek!!!!) g ) Tolerancia – lesz ami lesz elviselem
Rezisztencia Vertikális: E faj Egy f j egyetlen l biotípusára bi í á vonatkozik k ik (hozzáférhetőség – pl. tüskék, szőrök vagy f fogyaszthatóság h ó á – graminerák i ák Si-tartalma Si l Horizontális: Több fajra vagy biotípusra vonatkozik (kémiai rezisztencia – pprimer termékek hiánya y vagy gy táplálkozást gátló szekunderek termelődése)
Védekezési mechanizmusok Direkt (elkerülés, tolerancia) Indirekt (mutualizmus)
Ellenállóképesség p g a kialakulás módját j tekintve „beépített”,, állandó Konstitutív rezisztencia– rezisztencia „beépített tulajdonság pl.lignin, pektin Indukálható rezisztencia– rezisztencia valamilyen külső behatás hozza létre pl. a sebnél mérgek termelődnek
Direkt
Védekezési mechanizmusok
Elkerülés Az állati fogyasztás lehetőségének csökkentése. 3 út S k ti módosulás ód lá Szerkezeti statikus jellemző Fenológiai ritmus szabályozása di ik jellemző j ll ő Védekező Véd k ő anyagokk termelése lé - dinamikus
Direkt
Védekezési mechanizmusok
Tolerancia A herbivoria során keletkezett kár minimalizálására irányul. Herbivor típusától függ a válasz (lombfogyasztó, szívogató)
Indirekt
Védekezési mechanizmusok
Más szervezetek felhasználása a károsítók ellen. ll Például: olyan
faj mellett nő, amelyet a herbivorok nem szívesen fogyasztanak „személyi testőrök”- (mutualizmus)
Az anyaghoz kapcsolódó kérdések Milyen főbb típusai vannak a predátoroknak? Mik a Lotka-Volterra L k V l modell d ll feltételei? f l é l i? Milyen főbb típusait vannak a mimikrinek (rövid jellemzés és példák)? Mi történhet a szekunder anyagcseretermékekkel ha a y g fogyasztó szervezetébe kerülnek? Milyen kompenzációs folyamatokat ismersz a növény részéről a herbivória kapcsán?
