MECSEKI GYÓGYNÖVÉNYEK TEREPI VIZSGÁLATA I. 1.Előadás Növénytársulások termőhelyi és ökológiai tényezői Papp Nóra

Biológiai organizáció 1.Egyedalatti (infraindividuális) szint - molekuláris - sejtes - szöveti - szervi - szervrendszeri 2. Egyedi (individuális) szint = szervezet 3. Egyedfeletti (szupraindividuális) szint - populáció: egy élőhelyen egy fajhoz tartozó egyedek összessége - társulás: egy élőhelyen különböző fajokhoz tartozó populációk összessége, melyek egymással kapcsolatban állnak (+ / ―) - bioszféra: társulások (növényi és állati) összessége

Tudományterületek (gyógynövények terepi vizsgálata)  növényföldrajz (fitogeográfia) - éghajlattan, talajtan, geológia, földrajz  növénytársulástan (fitocönológia)  populációdinamika  florisztika  ökológia  fenológia / fenofázisok (pompás dió)

FLÓRA: egy adott területen élő növényfajok összessége, alapegysége a faj AREA: a növények elterjedési területe (kontinuus / diszkontinuus) VEGETÁCIÓ: egy területen előforduló növénytársulások összessége, alapegysége a társulás (pl. mecseki déli lejtő vegetációja: szurdokerdők + pusztafüves lejtők + sziklagyepek stb.) NÖVÉNYTÁRSULÁS : - térbeli struktúra: vízszintes (pl. talajért) és függőleges (pl. fényért) - időbeli struktúra: működési időszakosság miatt alakul ki - zonalitás: zonális, extrazonális, intrazonális társulások zonális extrazonális intrazonális (azonális) - az adott éghajlati viszonyoknak - egy vegetáción belül más - egy vegetáción belül általában legjobban megfelelő társulás vegetációzóna társulásai szélsőséges talajviszonyok ~ vízszintes, lapos területeken is megjelenhetnek között jön létre D→  É

Zonális társulások

Extrazonális társulások

Intrazonális társulások

NÖVÉNYTÁRSULÁSTANI ALAPFOGALMAK  diverzitás: sokféleség -társulásé: hány faj építi fel → eltérések a társulások között (pl. sziklagyep > mangrove) -faj-egyed diverzitás: egy társulás egy fajához hány egyed tartozik

NÖVÉNYTÁRSULÁSTANI ALAPFOGALMAK  tolerancia: növényfajok környezeti tényezőkre vonatkozó tűrőképessége - pl. fényre, vízre  preferencia: a növényfaj előnyben részesít 1-2 társulást mint élőhelyet - társulás-közömbös fajoknál ez minimális (pl. farkas-kutyatej) - karakterfajoknál maximális (pl. varjúhájfélék : száraz gyep, sziklagyep)

NÖVÉNYTÁRSULÁSTANI ALAPFOGALMAK  niche: olyan „tér”, ahol egy faj életképes populációt tud fenntartani  szukcesszió: növénytársulások időbeli egymás után következése tó feltöltődése beerdősülés

 reliktum fajok: maradványfajok; a földtörténet során valamikor nagyobb elterjedésűek voltak, de mára kis területre visszaszorulva, elszigetelten jelennek meg páfrányfenyő (Ginkgo biloba)  endemikus fajok: bennszülött fajok; csak meghatározott élőhelyen fordulnak elő dolomitlen a Pilisben bánáti bazsarózsa a Mecsekben (Linum dolomiticum) (Paeonia officinalis ssp. banatica)

 vikarizmus: rokon vagy nem rokon fajok eltérő élőhelyen helyettesítik egymást különböző földrajzi és hasonló ökológiai környezetben illatos hunyor kisvirágú hunyor pirosló hunyor (Helleborus odorus) (Helleborus dumetorum) (Helleborus purpurascens) D-DunántúlDunántúli-khg., Ny- és D-Dunántúl Északi-khg. Echinopsis sp. Euphorbia globosa (Cactaceae – kaktuszfélék, Bolívia) (Euphorbiaceae – kutyatejfélék, Afrika) (konvergencia)

 biotípus: fajon belül (ált. populációnként) kialakuló azonos genotípusú egyedek; morfológiailag nem térnek el, csak élettani szempontból ( → növénynemesítés)  ökotípus: - fajon belül morfológiailag elkülönülő egyedek populációnként vagy populáción belül - a környezet szelekciós hatására alakulnak ki (adaptáció) - a változás itt ökológiai tényezőkkel magyarázható - földrajzilag ugyanazon v. más helyen, de más ökológiai paraméterek között - kialakulás: géncentrumból vándorolnak a fajok → kedvezőtlen helyekre is eljuthatnak - ha ezek a tényezők a a faj örökletes tűrőképességén belül hatnak, a növény alkalmazkodni próbál - a morfológiai eltérések mellett lehetnek élettani, genetikai különbségek is = morfológiai és fiziológiai plaszticitás - szelekció indul meg → génösszetételben is lehet változás → új ökotípus - öröklődő lehet, ha szaporítás után is megtartják új bélyegeiket → alfaj ? Fontos a fajképződésben: faj ökotípus alfaj új faj - ökofiziológia: ökológiai folyamatok magyarázata élettani, biokémiai stb. módszerekkel; terepi + laboratóriumi vizsgálatok együttese! - pl. Populus alba: árterek mentén > homokbuckákon

 kemotaxonómia: - különböző taxonómiai rendszerek a növényvilág rendszerezésére - képet adnak a növények diverzitásáról és a változatosság okairól - a rokon taxonokéhoz hasonló és elkülönítő bélyegek egyaránt nagy jelentőségűek - ma elfogadott fő taxonómiai kategóriák: világ, törzs, osztály, főrend, rend, család, tribusz, nemzetség, szekció, faj, alfaj, változat és forma (Borhidi 1995) - régen morfológiai és hisztológiai vizsgálatokra alapozott rendszerek - ma + : kémiai tulajdonságok jellemzése, speciális növényi metabolitok rendszertani bélyegként való értékelése (pl. ionok, kristályok, poliszacharidok, fehérjék, lipidek, terpének, fenoloidok, azotoidok) - renden, családon, fajon belül (pl. Asterales: poliacetilének, Gentianales: iridoidok, Lamiaceae: illóolajok – monoterpének, Asteraceae: szeszkviterpének) - de !!! : a növényi fenofázisok befolyásolhatják a hatóanyagtartalmat → gyűjtés idejét  kemotípus: - speciális kémiai karaktert örökítő egyedek csoportja - pl. különböző illóolaj-összetétel (komponensek dominanciája, aránya stb.) - pl. Thymus vulgaris kemotípusai: “Thymol”, “Citral”, “Geraniol”

NÖVÉNYÖKOLÓGIA I. FÉNY  fontos limitáló tényező  direkt sugárzás: hősugárzás, felmelegít; csak a %-a hasznosítható; védekezési mechanizmusok: - fototropizmus (+/–) - pl. sivatagi növények szervei - szövettani bélyegek  szórt sugárzás: %-a a fotoszintézisben hasznosítható  fotoszintetikus aktív radiáció (PAR): nm; klorofill és más festékanyagok adszorbeálják (festékanyagok: hatóanyagok is lehetnek!)  társulás szintjén: többszintű társulásnál a növények maximális fénykihasználásra törekednek; egy adott fényklímához a legjobban adaptálódott társulások alakulnak ki  növény szintjén: - fénykompenzációs pont = ahol a képződött szerves anyag ellensúlyozza a légzési veszteséget - fénytelítettség: fajonként eltérő (pl. árnyék-adaptáltak előbb érik el) - Ellenberg ökológiai 9 skálás mutatója Borhidi szerint a hazai flórában: L-index (LB-értékek: árnyékkedvelők → napfénynövények)

HELIOPHYTON: - teljes megvilágításnál - sziklagyep, sivatagok Adonis vernalis Linaria vulgaris HELIOSCYOPHYTON: - teljes megvilágítás csak egy ideig SCYOPHYTON: - árnyékkedvelők (pl. gyepszintben) Allium ursinum Asarum europaeum SCOTOPHYTON: - nagyon kevés fénynél - barlangi mohák, gombák, zuzmók, moszatok (pl. Baradlaia speluncaecola – endemikus alga) Megvilágítás szerint Hedera helix

II. HŐMÉRSÉKLET  a növényeknek nincs állandó belső hőmérséklete ← befolyásol a környezet  a víz (→ vízi növények) és a talaj (→ növények gyökérzete) közvetlenül felmelegszik  a napsugárzás kb. 40 %-a hőként éri el a Földet  hőkompenzációs pont: az a hőmérséklet, ahol a két ellentétes hőmérséklettől függő folyamat, a fotoszintézis és a légzés egymással egyforma intenzitású - trópusokon: 1,5 – 3,5 °C alatt elpusztulnak Cinnamomum cassia - sarkvidéken: – 60 °C (0 °C alatt is fotoszintetizálnak!) - kékmoszatok: 80 °C Cetraria islandica

 hőtűrés: - a minimális hőmérséklet alatt a szövetek megfagynak, növekedésgátlás - maximális felett hősokk, enzimkárosodás - sejtszinten: fagypontcsökkentő anyagok termelése - szövetszinten: a fiatal és osztódó szövetek hőtűrése kisebb; epidermiszen pl. kutikula, trichómák (fényvisszaverők), héjkéreg a fás szárúakon, magon hőszigetelő réteg -szervszinten: pl. tőlevélrózsa beborulása, üstökös fák elhalt levelei hőszigetelők - társulásszinten: szintezettség és záródás befolyásolja az aktív felszín (← direkt sugárzás) létrejöttét; aktív felszínen hőmérséklet-grádiens kialakulása - ez a hőingadozás társulások közül pl. nyílt felszíneken nagyobb - különböző hőigényű fajok elterjedése, adaptációja  hőeloszlás → biomok zonális elhelyezkedése, társulások zonációja → biomassza mennyisége  ökológiai 9 skálás mutató: T-index (TB-értékek: sarkvidék → mediterrán régió)

III. VÍZ  hidrobiológia  felszíni vizek a Föld 71 %-án  sós víz és édes víz aránya: 97,3 : 2,7  nagyon fontos ökológiai hatótényező (vízi növényeknél: élettér)  ökológiai 12 skálás mutató: W-index (WB-értékek: szárazságtűrők → vízinövények)  szerepei pl.: - reakciótér a növényi sejtekben - pl. turgorállapothoz (+ koncentrációnövelők) - táplálkozás során transzport-közeg - hőszabályozó pl. nagy párolgáshő esetén - fotoszintézis fényszakaszában víz fotolízise ( → elektron)  növényi vízforgalom: felvétel, szállítás-tárolás, leadás 1. felvétel: - számos tényező befolyásolja - gyökérszőrök vékony sejtfalán - gyökérzet: intenzív, extenzív, szukkulenseké - speciális felvétel pl.: elcsökevényesedik, korpafüveknél ligulával, epifitonoknál szívópikkelyekkel Salvinia natans Lycopodium clavatum pl. Tillandsia sp.

2. vízszállítás-tárolás - xylem elemeivel - speciális réteg pl. az orchideák léggyökerén: velamen radicum 3. leadás - párologtatás sztómákon és kutikulán - sztómanyitásra számos tényező hat - speciális leadás: guttáció hydatódával → Dieffenbachia sp. - ez egyben szívóhatás a gyökér felé - napi ritmusok  vízháztartás: HYDATOPHYTONOK HELOPHYTONOK MEZOPHYTONOK XEROPHYTONOK Nymhaea alba Alnus glutinosa Helianthemum ovatum Euphorbia myrsinites

 szárazságtűrés: - sejtszinten különböző CO 2 -fixálások: C4-es növények C3-as növények CAM-növények - dikarbonsav-ciklus - Calvin-ciklus - Crassulaceae Acid Metabolism - kis vízfelhasználás - 10x vízfelhasználás - szerves savakban kötik a CO 2 -t - korlátlan vízkészlet - korlátozott vízkészlet - magas ozmotikus koncentráció - pl. kaktuszfélék - pl. kukorica - pl. varjúhájfélék, epifitonok Lophophora williamsii Zea mays Sedum sp. - szövetszinten: különböző védekező mechanizmusok, pl.: kutikula, xeromorf és kevés sztóma, víztartó alapszövet, szklerenchyma, ritkább levélerek, trichómák, vastag sejtfal Pinus nigra Opuntia sp. levéltövis Lilium szárGlycine max

- szervszinten pl.: kicsi levél szálas levél bepöndörödő levél levéltövis kevés elágazás Portulaca oleracea Oryza sativa Calluna vulgaris Opuntia sp. Cactaceae család tagolt: Ficus carica Tilia tomentosa Fagus sylvatica Aloe ferox Euphorbia sp. tagolatlan: Asarum europaeum Pelargonium zonale levél szár gyökér levéltagoltság levélprofil-állítás lombhullatás szervszukkulencia

- társulásszinten: - befolyásol a talaj, társulás szerkezete, gyökértömeg (vízmegtartás) - egyéb szárazság-elkerülő védekezések pl.: efemer életciklus, geofitonok - csapadék esetén a trópusokon csepegtetve öntözés, mérsékelt övi lomberdőben a fák a vizet a gyökérhez juttatják - sok csapadék esetén pl. több epifiton, tölcsérszerű vízgyűjtés (pl. Bromeliaceae), légzőgyökerek, pányvázó gyökerek Ananas comosus trópusok égerláp Taxodium distichum Alnus glutinosa

IV. LEVEGŐ  önmagában nem, csak alkotórészei a ható tényezők  O 2 : jelenlegi szintjét a növények határozzák meg  CO 2 : - trópusoktól a sarkok felé mennyisége csökken - fotoszintézis egyik kiindulási anyaga, C-forrás - évszakos mennyiségi változás: nyáron < télen - egy többszintű társulásban pl. felső szintek < alsó szintek ( → áramlás) - kompenzációs pont: fajonként eltérő - vízinövényeknek vízben oldott állapotban  N 2 : melléktermék, ami a levegőben felhalmozódik; növények számára közvetlenül nem felvehető  SO 2 : csapadék formájában savas esőt okozhat (H 2 SO 3 ); indikátorok: zuzmók, mohák Cetraria islandica Evernia prunastri  fizikai hatás (szél): befolyásolja a növekedési formát → pl. Juniperus communis