Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Ökológiai alapismeretek. Ökológia  Biológia tudományának része  Egyed feletti szerveződési szintek  Környezeti tényezők (külső jellemzők) és környezeti.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Ökológiai alapismeretek. Ökológia  Biológia tudományának része  Egyed feletti szerveződési szintek  Környezeti tényezők (külső jellemzők) és környezeti."— Előadás másolata:

1 Ökológiai alapismeretek

2 Ökológia  Biológia tudományának része  Egyed feletti szerveződési szintek  Környezeti tényezők (külső jellemzők) és környezeti tűrőképességek (belső jellemzők) összekapcsoltsága  Populációk tér- és időbeli mennyiségi eloszlásának és az ebben történő változásoknak vizsgálata  Élőlények egymás közötti és környezetükkel való kölcsönhatásait kutatja  Élőlény központúság jellemzi  Oksági összefüggésekre kíváncsi (törvényszerűségek, létrejött struktúrák)

3 Földrajzi burok (~1500 km)  Geoszféra (élettelen természet), részei:  litoszféra  hidroszféra  atmoszféra  Bioszféra (földi élet színtere, ill. a legmagasabb biológiai szerveződési szint)  Nooszféra (társadalom)  Bioszféra: troposzféra, sztratoszféra, pedoszféra, hidroszféra (ahol élet előfordul)  Élettelen közegek és az élőlények kölcsönhatásban vannak (anyagcsere folyamatok)  Eltérő kiterjedés a Föld felszínén (~20 km, alsó sztratoszféra, mélytengeri árkok)  Élőlények 99.7 %-a 10 km vastag rétegben (6 km a légkörben, 4 km a tengerben, 10 m a talajban)

4 Hol található élet? 0 tengerszint 1500 -3000 -1500 3000 4500 6000 9000 -6000 -7500 -9000 -4500 baktériumok és spórák madarak 7500 állatok növények 2800 -100 élet 95%-a tengeri állatok szórványos állati élet élet nyomai

5 Szerveződés  Élővilág fejlődése: szerveződési szintezettség fejezi ki  Csoportosulás és elkülönülés: egymást váltó tendenciák  A halmazokba összerendeződő egyedek kölcsönhatásai miatt az új rendszer az egyedekre nem jellemző sajátosságokkal bír  A halmaz viselkedése független az egyedek viselkedésétől, a halmaz viselkedése szükségszerű (tömegjelenség), az egyéneké véletlen  Az egyed feletti biológiai rendszerek valószínűségi (statisztikai) összefüggések által meghatározottak, determinisztikus függvényekkel nem írhatóak le  Kollektivizálódás és individualizálódás váltakozása jellemző

6 szervezet populáció társulás bioszféra molekuláris sejt szövet szerv INFRAINDIVIDUÁLIS INDIVIDUÁLIS (egysejtű, soksejtű) SZUPRAINDIVIDUÁLIS Szerveződési szintek  Biológiai rendszerek: élőlények közössége (nem elszigetelt egyedek)  Hierarchikusan egymásra épülő szerveződési szintek  A magasabb szintek részként mindig tartalmazzák az alacsonyabbakat  A magasabb szintek szerkezeti és működési komplexitása magasabb (sajátos törvényszerűségek)

7 Élőlény Minden élőlény életjelenségeket mutat mérettől függetlenül Életjelenségek: - szaporodó képesség - érzékelés - mozgás - belső program megléte (növekedés, fejlődés) Élőlény: együtt teljesülnek ezen életjelenségek!!! Vírus: nem élőlény, hanem fertőző genetikai információ (gazdaszervezetre utaltak)

8 Faj  Biológiai alapegység  Hasonló genetikai állományú egyedek  Hasonló külső megjelenésű egyedek  Egymással szaporodni képes egyedek  Szaporodásra képes utódok létrehozása  Kb. 5 millió faj azonosítható  Fajmeghatározás: legtöbbször külső jegyek alapján  Alsóbb szerveződési szintek (baktériumok, algák): nehézségek a fajmeghatározás körül (élettani tulajdonságok, sejtanyagok alapján lehet)

9 Populáció  Ökológiai alapegység, az egyed feletti jelenségek működési egysége  Azonos fajhoz tartozó egyedek összessége, melyek tényleges szaporodási közösséget alkotnak  Egymással kölcsönhatásban álló, kellően nagyszámú egyed által alkotott halmaz, önálló működési egység  Viselkedésük független és eltérő az alkotó egyedekétől  Törvényszerűségeik csak statisztikailag értékelhető valószínűségi összefüggésekkel jellemezhetőek (alacsonyabb szinteknél determinisztikus)

10 Társulás (1)  = Biocönózis (fitocönózis, zoocönózis, bakteriocönózis)  Adott helyen (területen) és időben élő fajok egyedeinek összessége és kapcsolatrendszere  Különböző populációk együttélése összehangolt viselkedéstípusok szerint  Összehangolt viselkedéstípusok: táplálkozás, szaporodás, térkihasználás  Alapkérdés:  Miért azok a fajok élnek az adott helyen együtt?  Mi szabja meg a populációk viselkedését az adott területen?

11 Társulás (2)  Alapvető információ: a társulás faji összetétele (fajlista)  Növényfajok listája = flóra  Állatfajok listája = fauna  baktériumok, gombák  Alapvető kapcsolatrendszerek:  Kompetíció (=versengés)  Forrásokért (táplálékért)  Élőhelyért  Trófikus kapcsolatok (mi mit eszik?)  Parazitizmus (=élősködés)  Biom: társulás-komplexek, egységes földrajzi életterek  Szárazföld: éghajlati övek által meghatározott zonobiomok  Összességük a bioszférát alkotja

12 Ökoszisztéma (1)  = Ökológiai rendszer  Absztrakcióval létrehozott rendszermodell  Populáció vagy társulás tanulmányozása érdekében  A valóság bonyolult folyamatait és összefüggéseit egyszerűsítve írja le (határozott módon összekapcsolt elemek, mennyiségileg leírható egység)  Kölcsönhatás rendszer  Populációk között (táplálkozási kapcsolatok, kompetíció, stb.)  Populációk és az élettelen környezet között  Jellemző folyamatok: anyag és energia átadás, áramlás  Nem külön szerveződési szint, hanem bármeny egyed feletti organizációs egység rendszerszemléleti megközelítése (modell)

13 Ökológiai környék és környezet  Környék: a külső, lehetséges tényezők összessége  Környezet: az adott helyen és időben ténylegesen ható tényezők halmaza  Környezet: mindig az adott populációt alkotó élőlények valamely tulajdonságára hat (táplálkozás, költő-, búvóhely igény, fagyérzékenység)  Pl. virágzó gyümölcsfák: vakondok - környék eleme; méh – környezeti tényező (táplálékforrás)  Térben és időben állandóan változó környezet – az élőlények a tűrőképességük szerint reagálnak a változásokra (változik a tér- és időbeli mennyiségi eloszlás)  A környezeti tényezők a populációk számára limitáló faktorok  Legfontosabb tényezők: élelem, tér, klíma, ragadozó, versenytárs, búvó-, költőhely

14 Ökológiai tűrőképesség  Fajra jellemző, öröklődő belső sajátság  Tolerancia a környezeti tényezők változására (milyen határokon belül viseli el, hogyan reagál ezekre)  Adott környezeti tényező érték (pl. fényintenzitás, hőmérséklet) fajonként más és más mértékben limitál az eltérő tűrőképességek miatt  Bizonyos tényezők egyesek számára limitáló, mások számára közömbös hatásúak, az ökológiai környezet fajonként eltérő lehet  A tűrőképesség csak a környezettel együtt értelmezhető mindig (komplementer viszony), a tolerancia környezet specifikus (adott tényező adott toleranciára hat)  A tűrőképesség az élőlények limitált belső sajátossága

15 T [°C] egy faj egyedei hogy érzik magukat 54525 Tűrőképesség-görbe

16 Limitációs elv  Limitáló tényezők (kényszerfeltételek): hatóképes környezeti tényezők, melyek a populáció tűrőképességének határait megközelítik vagy meghaladják  Ezek korlátozzák (limitálják) a populáció előfordulását, viselkedését  Az a tényező az elsődlegesen limitáló, amelynek a többihez képest legkisebb mértékű változása már meghaladja a tűrőképességet  Változást előidéző környezeti hatások: limitáló tényezők  Változást elszenvedő belső sajátságok: limitált faktorok  A populációknál megfigyelhető változási jelenség a limitáltság

17 Niche  Környezeti tényezők értékeinek azon tartományai, melyek között egy faj hosszú ideig fennmaradhat (többdimenziós topológiai tér)  Niche-elmélet: fajpopulációra definiált forrás hasznosítás (több dimenziós koordináta rendszer)  Megadja a populáció létezésének környezeti feltételrendszerét  Tengelyek száma = közvetlenül ható környezeti tényezők száma  Tengelyek mentén a fajok a tűrőképességüknek megfelelő szakaszon fordulnak elő  A szakaszok meghatározzák a populáció által elfoglalt térrészletet (niche)  A niche elmélet lehetővé teszi a populáció és a környezet kapcsolatának elemzését és fajonkénti összehasonlítását  Nem mérhető minden faktor (néhányat kiválasztanak)  Nem élesek a niche határai (diffúz pontfelhő a környezeti tényezők optimális vagy kedvezőtlen egybeesésének megfelelően)

18 Niche (2D) Pl. Madár (1-15 mm méretű rovarok fogyasztása) Niche szélesség (a forrás melyik szakaszát használják) Niche görbe alakja (kihasználás mértéke) Niche optimum (forráshasznosítási görbe csúcsa)

19 Niche (3D) Pl. Mókus (a lehatárolt tér pontjai a populáció előfordulási tartományát jellemzik)

20 Niche átfedés S1S1 S2S2 Együtt élő populációk: van Niche-átfedés (létezik olyan létfeltétel, ami több populáció számára megfelelő) Átfedés esetén a két populáció egymás mellett létezve verseng az adott forrásért Nincs átfedés: nem élhetnek egymás mellett

21 Niche szegregáció Több populáció azonos niche tere esetén Együttélés esetén osztozniuk kell a forrásokon Együttélés hatására a niche-k különválhatnak egymástól

22 Ökoton  =Szegélytársulás (két társulás határán jön létre, átmeneti jellegű)  Két társulásétól eltérő minőségű összetétel  Változatos faji összetétel  Intenzív anyagforgalom  Példák: tóparti nádas, élőbevonat, víz-levegő határfelületének élőlénytársulása (neuszton)

23 Ökológiai sokféleség  = Diverzitás, változatosság  Az életközösségek sokféleségét, az őket alkotó populációk változatosságát és az egyes populációk előfordulási gyakoriságát jellemzi  Mérés, számszerűsítés: diverzitás indexek  Fajgazdagság (fajok száma az életközösségben)  Egyedsűrűség (különböző fajok egyedeinek száma)  Minél több a populáció, annál diverzebb egy társulás  Minél jelentősebb mértékben tér el a fajok egyedszáma, annál kisebb a diverzitás  Diverzitás csökkenése (fajok eltűnése) – jelentős ökológiai degradáció indikátora (pusztuló életközösségek)

24 Természetes zonáció (1) Társulások szabályos térbeli változása (egymásra következése) adott időben Oka a környezeti tényezők folyamatos térbeli változása (vízmélység csökkenés a part felé, léghőmérséklet csökkenés a hegyek felé) A környezeti tényezők térbeli változásának más és más tűrőképességű populációk képesek megfelelni Hegyvidéki zonáció (erdős puszta – lombhullató erdők – örökzöld erdők – cserjések – havasi gyep – mohák, zuzmók – örök hó) Tavi zonáció (nyíltvízi társulások – hínárnövényzet – mocsári növényzet – réti növényzet – bokorfüzesek - ligeterdők) Emberi tevékenység: jelentős zavarások (pl. partszabályozás)

25 Természetes zonáció (2)

26 Szukcesszió (1) Társulások szabályos időbeli változása (egymás után következése) adott helyen Oka a környezeti tényezők folyamatos időbeli változása (vízmélység csökkenés a tó feltöltődése miatt) A környezeti tényezők időbeli változásának más és más tűrőképességű populációk képesek megfelelni Tavi szukcesszió (nyíltvízi társulások – hínárnövényzet – mocsári növényzet – réti növényzet – bokorfüzesek - ligeterdők) Szekuláris szukcesszió: földtörténeti idővel mérhető változások (pl. jégkorszak utáni melegedés) Biotikus szukcesszió (rövidebb időtartam, társulások fokozatos változása, növekedő fajgazdagság)

27 Mesterséges szukcesszió jellemzői  Regresszív folyamat  Emberi beavatkozás következménye  Rövid idő alatt végbemegy  Diverzitás csökken  Társulások közötti kapcsolatok szegényednek  Instabil ökoszisztéma Természetes szukcesszió jellemzői  Progresszív folyamat  Hosszú ideig tartó folyamat  Diverzitás nő  Élőlény társulások közötti kapcsolatok bővülnek  Stabil ökoszisztéma  Végső állapota a klimax Szukcesszió (2)

28 A populáció jellemzői (1) Adott időintervallumban és meghatározott földrajzi térben (szaporodási közösség) élő, azonos fajú egyedek csoportja Kölcsönhatásban állnak egymással az egyedek (létfeltétel)  Egyenlő esélyű kapcsolatok (stabilizáló tényező)  Kellően nagyszámú egyed alkotja (egyedszám: a források eltartó képessége szabályozza)  Sztochasztikus (véletlen) folyamatok jellemzik (környezeti tényezők és kölcsönhatások véletlenszerűen változnak)  A populációban lezajló események statisztikailag értelmezhetőek (lehetséges kimenetelek valószínűségi eloszlása)  A környezeti tényezők (élelem, klíma, versenytárs, ragadozó), a belső egyedi sajátságok (mozgás, táplálkozás, fejlődés, termékenység) és a lezajló kölcsönhatások (születés, halálozás, vándorlás, versengés) határozzák meg a populáció állapotjellemzőit (egyedszám, koreloszlás, elterjedés, géngyakoriság)

29 A populáció jellemzői (2)  A kölcsönhatások száma = N (N - 1) Ahol: N = egyedszám  Egyedszám változás: ∆N = B - D + I - E Ahol: N = Egyedszám B = Születés szám D = Halálozási szám I = Bevándorlás E = Elvándorlás  A stabilitást alapvetően meghatározó tényezők: születés, halálozás, vándorlás

30 Populációdinamika  A populáció nagyságának és összetételének változása  Potenciális natalitás (fajra jellemző maximális születésszám, az ökológiai natalitás ennél kisebb)  Potenciális mortalitás (fajra jellemző minimális halálozásszám, az ökológiai halálozás ennél nagyobb)  Koreloszlás jellemzése: korfa korcsoport korcsoport aránya férfiaknők 0-5 5-10 15-20 20-25 25-30 35-40 40-45 45-50 50-55 55-60 60-65

31 Növekvő populáció (piramis) Stabil populáció (harang) Csökkenő populáció (urna) 1 1 1 1 - fejlődő kor 222 2 - kifejlett kor 3 33 3 - öregedő kor Korfa típusok Gyorsan változó korfa

32 Növekedési görbék (1) 1.) exponenciálisdN/dt = rN N 0 = 20 r = 0.5 N generációk r – növekedési ráta N – egyedszám Lotka-Volterra egyenletek

33 2.) logisztikusdN/dt = rN(K-N)/KK – környezet eltartóképessége N 0 = 20 r = 0.5 K = 1000 generációk N K Növekedési görbék (2) Környezet eltartó képessége: forráskapacitás, populáción belüli és azok közötti kölcsönhatások (logisztikus görbe) Eltartó képesség: a születés és a halálozás egyensúlyban van  Valóság: nem aszimptotikus közelítés (fölékerül, majd alásüllyed)  Sűrűségváltozás (fluktuáció): környezeti tényezők, ill. belső szabályozó mechanizmusok miatt

34 Gradáció Intenzív dinamikájú egyedszám változás a populációban Környezeti tényezők hirtelen megváltozása (táplálékforrás megjelenése, ragadozók hiánya) Gyors elszaporodás (van táplálék, nincs versenytárs), majd gyors pusztulás (ragadozó, táplálék felélése, elégtelen térrész)  Pl.: sáska, rügyféreg, lemming

35 Populáción belüli kölcsönhatások Versengés (kompetíció): a populáció (azonos faj) egyedei egymással versengenek a jobb létfeltételekért (csoportban élő állatok hierarchiája: előjogok a táplálkozásra, szaporodásra, vezetésre; új egyedek harca a helyért a rangsorban) Kooperáció (együttműködés) előnyök az egyedek számára a populáció fennmaradása érdekében: - közös zsákmányszerzés (egyedül nem tudják) - szaporodó és költő kolóniák (közös nevelés és utódvédelem, árvák felnevelése) - együtt vonulás (ragadozók elleni védekezés,zsákmánnyá válás esélyének csökkentése, hőveszteség csökkentése, légellenállás csökkentése)

36 A hatása B-re +0- B hatása A-ra +++0+-+ B hatása A-ra 0+000-0 B hatása A-ra -+-0--- Populációk közötti kölcsönhatások ++ szimbiózis, kooperáció ++ +0 0+ +0 kommenzalizmus ++ +0 0+ -+ +- +- predáció, parazitizmus 00 00 neutralizmus +- -+ 0- -0 -0 ammenzalizmus 00 -- -- kompetíció 0- -0

37 Versengés (-,-) Versengés = a populációk által hasonló módon használt, korlátozottan rendelkezésre álló forrásokon való osztozás A versengésben érdekelt felek mindegyike számára hátrányos Létfeltételi források: víz, táplálék, fény, költő-, rejtekhely Pl. növények térfoglalása, állatok territóriumának kijelölése A versenyképesebb populáció megmarad, a másik fél elpusztul, kiszorul a társulásból vagy alkalmazkodik és beilleszkedik Stabil társulások: kialakult a versengés alapján a források összehangolt megosztása Éles kompetíció: új fajok megjelenése (ha versenyképes, kiszoríthatja az ősi populációkat) pl. invázió (vándorkagyló) vagy ember általi betelepítés (naphal, üregi nyúl)  Stratégiák: Egyensúlyi (K): stabil környezeti feltételek esetén, tartós megjelenés, kevés utód, hosszú fejlődés, nagy méret, eltartóképesség teljes kihasználása - Specialista: adott forrás birtoklására szakosodott, más fajok kiszorítására tör - Generalista: sok forrást tud hasznosítani, specialistává válhat Opportunista (r): kiváró, gyors szaporodás, rövid élettartam, túlélő formák, más fajok hiányában dominánsak, gyors megjelenés, a változásokat kis mértékben viselik el, hamar eltűnhetnek

38 Neutralizmus (0,0) A populációk egymás számára közömbösek, nincsenek hatással egymás létfeltételeire Pl. együtt élő vöröshangya és denevér populációk vagy szivacsok és vízimadarak) Szimbiózis (+,+) A kapcsolat az érintett populációk mindegyike számára előnyös Jellemző típusok: -Alliancia (nagyemlősök élősködőit fogyasztó madarak) -Mutualizmus ("A" faj számára "B" faj jelenléte létfontosságú, pl. rovarporzás) -Ektoszimbiózis = egyik faj a másikon él (tisztogató, védő, táplálkozási, halak – garnélák) -Endoszimbiózis = egyik faj a másikban él (táplálkozási és anyagcsere kapcsolat) Pl.: pillangósok – nitrogénkötő baktériumok (szerves táplálék – nitrogén), fenyők – gombák (vízellátás - tápanyagok), tarisznyarák – tengeri rózsa (védelem - táplálék)

39 Ammenzalizmus (-,0) A populációk egyike számára a kapcsolat hátrányos, a másiknak közömbös Pl. egyik növény jelenléte káros a másik fejlődésére (kutyatej – szőlő, rozs – búza) Kommenzalizmus (+,0) A populációk egyike számára a kapcsolat előnyös, a másiknak közömbös (asztalközösség) Jellemző típusok: - Probiózis = együttlakás (denevérek) - Epőkia = rátelepedés (tengeri epizoonok, orchideák) - Szünőkia = beköltözés (pl. fészekhasználat) - Entőkia = egy másik állatban élés, annak veszélyeztetése nélkül - Forézis = szállítás (egyik állat egy másikat használ fel helyváltoztatásra - Kommenzalizmus (ragadozók - hiénák és keselyûk, ménesek – fecskék, cetek – rákok)

40  Populációk más populációkat fogyasztanak  Populációk mások számára szolgálnak élelemül  Táplálkozási kapcsolat (fogyasztó – fogyasztott)  Növényevők (herbivorok) – a fogyasztott növények károsodnak, de nem feltétlenül pusztulnak el (pl. legelők)  Húsevők (karnivorok) – ragadozók, a fogyasztott állati populáció egyedei elpusztulnak (növényi ragadozók is)  Kannibalizmus (saját fajon belüli predáció, pl. csíkbogárlárva, fekete özvegy, csuka, oroszlán)  A ragadozó funkcionális szerepe: -Stabilizálja a zsákmány létszámát -Befolyásolja a zsákmány egyedek egymás közti versenyét (pl. búvóhely) -Szelekciós erőt jelent a zsákmánypopuláció genetikai fejlődéséhez Predáció (+,-)

41  Parazitizmus = élősködés  Az egyik populáció egyedei a másikból táplálkoznak, annak életben hagyásával  Fakultatív paraziták (nem kötődnek egyetlen szervezethez, pl. gombák)  Obligát paraziták (gazda specifikusak)  Hiperparaziták (az élősködők élősködői; szekunder és primer)  Külső, belső paraziták  Teljes- és félparaziták  Pl. üszőgombák, lisztharmat, peronoszpóra, fagyöngy; tetvek, bolha, galandféreg, kullancs, májmétely, parazita lárvák Parazitizmus (+,-)

42 Térbeni kölcsönhatások  Helyváltoztatás oka: -Zsákmányszerzés, szaporodás -Környezet megváltozása  Helyváltoztatás miatt változik az egyedsűrűség: -Tömörülés (aggregáció) -Szétszóródás (diszperzió) - Elvándorlás Az aggregálódott csoportokra az intenzív forráshasznosítás jellemző (seregélyek, legelő csordák): felélés majd továbbvonulás A csoportok adott célból, alkalmilag aggregálódnak (vonulás), majd szétszóródnak a források kimerülésének elkerülése érdekében Kompetíció eredménye lehet az elvándorlás (kiszorul) Életstratégiák a környezet függvényében -Környezet kedvező itt és most = a faj szaporodik -Kedvezővé váló környezetben a faj megjelenik, nyugalmi szakasz után szaporodik -Környezet kedvező máshol = szétterjed, majd szaporodik -Környezet kedvező máshol és később: a faj megjelenik, szétterjed, majd szaporodik

43 Ökoszisztéma működése (1)

44 Ökoszisztéma működése (2) Elton-féle energia piramis Tápláléklánc-típusok Növényevő ÉlősködőKorhadékevő


Letölteni ppt "Ökológiai alapismeretek. Ökológia  Biológia tudományának része  Egyed feletti szerveződési szintek  Környezeti tényezők (külső jellemzők) és környezeti."

Hasonló előadás


Google Hirdetések