Szabó D. Zoltán ://okologia.files.wordpress.com/2009/02/1eloadas_kozokol_iiev.pdf · - legproduktívabb, 1000 g szén megkötés/m2 okok: erős napsugárzás rendszeres esők produkció
Post on 19-Oct-2020
2 Views
Preview:
Transcript
Közösségökológiaelőadás
Szabó D. Zoltán
http://okologia.wordpress.com
Felhasznált és javasolt irodalom:
Begon, M., Harper, J.L., Townsend, C.R. 2006. Ecology –Individuals, populations and communities. Fourth Edition. Blackwell Science, Oxford
Townsend, C.R., Begon, M., Harper, J.L. 2003. Essentials of ecology. Second Edition. Blackwell Science, Oxford
Pásztor, E., Oborny, B. (szerk.). 2007. Ökológia. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest
Morin, P.J. 1999. Community Ecology. Blackwell Science, Oxford
Szentesi, Á., Török, J. 1997. Állatökológia (egyetemi jegyzet). Kovásznai Kiadó, Budapest
Előadás: jegyzet elektronikus formában az előadás honlapján
Gyakorlatok: feltételek teljesítése, jelenlét (max. 2 igazolt hiányzás) – 30 pont
Vizsga: (1) írásbeli, félév közepén – 20 pont
(2) szóbeli, félév végén – 50 pont
Terepgyakorlat: Túrterebes, június 29 – július 6
Bevezető
- fajok a természetben
közösségek tulajdonságai = fajok tulajdonságai + köztük levő interakciók
sejtek, szövetek vs. az egész szervezet
Közösségökológia: több fajból álló biológiai együttesek szerkezetének és viselkedésnek mintázatait tanulmányozza
Miről lesz szó?
- közösségek természete
antropogén szempontok: tölgyerdő, folyótorkolat,kérődző bendője
“állati szemmel”: lepkehernyó, tarisznyarák,egysejtű
más-más közösség egy faj szemszögéből
mégis: előbb emberi szempontok
- táplálkozók és táplálék: hogyan lesz hálózat?
emberi hatások energia- és táplálékláncokra
- kompetíció, predáció és diszturbancia szerepe
- interakciók és tápláléklánc, stabilitás
- szigetek és szigetközösségek
- fajgazdagság
- hogyan tartható fenn a fajgazdagság?
- egy kis biogeográfia
Szárazföldi biomok
- számuk változó lehet a különböző besorolások szerint
trópusi esőerdő
szavanna
mérsékeltövi füves területek
sivatag
mérsékeltövi lombhullató erdő
boreális tűlevelű erdő (tajga)
tundra
globális mintázatok: mikroszkóp vagy teleszkóp...
topográfiai és geológiai táj-jellegek néha jelentősen felülírhatják a globális mintázatokat
pl. trópusi hegyek, tundra déli lejtő
fajok előfordulása: élőhely és evolúció
pl. lemurok MadagaszkáronEucalyptus Ausztráliában
konvergens evolúció: taxonómiailag eltérő fajok hasonló adaptációkkal
biomok meghatározása: vegetáció alapján
mintha repülőből néznénk
maquis/garrigue chaparral Ausztrál bozótos (mallee)
Hogyan tudnánk mégis leírni a köztük levő hasonlóságokat?
Raunkiaer, dán botanikus (1907)
életformák
rügyek védelme alapján (Achilles sarkok) – szerinte ez sokat elárul a környezetről
Fanerofitonok (Phanerophyta, Ph), phanero=láthatórügyek a levegőben, kitéve szélnek, fagynak,
szárazságnaklegkevésbé védettek a trópusi erdőkben, másutt a rügyet
védik rügypikkelyeknyugalmi állapot a kedvezőtlen időszakokban
Kametofitonok (Chamaephyta, Ch)hajtásaik a talajfelszínhez közeli légrétegben vészelik át a
kedvezőtlen időszakot, betakarva a többi levélbe
Hemikriptofitonok (Hemikryptophyta, H)elpusztulnak annyira, hogy a rügyeket a talaj legfelső
rétege, az avar és az elszáradt levelek védik (pl. pázsitfüvek)
Kriptofitonok (Kryptophyta, Kr)földfelszín alatt helyezkednek el a rügyek
Geofitonok (Geophyta, G)földben tápanyagot halmoznak fel, tavasszal vagy ősszel
fejlesztenek felszíni hajtásokat
Terofitonok (Therophyta, Th)egyévesek, kedbezőtlen időszakot mag formájában
vészelik át, esetenként csak néhány hetet élnek
biomok felismerhetőek életforma-spektrumok szerint
- fauna követi a vegetációt – növényevők obligát módon és őket nagyjából a húsevők, bár ez utóbbiak mozgástere rendszerint nagyobb
- faunának viszont nincs olyan jól bevált osztályozási rendszere mint a flórának
Trópusi esőerdő
- a globális csúcs a globális biodiverzitás tekintetében- legproduktívabb, 1000 g szén megkötés/m2
okok: erős napsugárzásrendszeres esők
produkció nagy része magasan a lombkoronában (fanerofitonok)lágyszárúak is felkapaszkodnak (epifitonok)
- állatok egész évben aktívak, mindig van virág és gyümölcs
- nagy fajgazdagság – miért?
stabilitás a jégkorszakok idején
„szigetek” a szavannák tengerében, majd összeolvadás
specializálódott patogének, növényevők
növénydiverzitás
gyümölcsevő denevérek
beporzást végző rovarok
intenzív biológiai aktivitás a talajban
talajfelszín szinte teljesen csupasz
tápanyagok a növényekben, egyébként kimosódnak
irtások hatása:
Szavanna
- fű, elszórtan fákkal, de nagy nyílt területek is
- nagytestű növényevők folyamatosan legelik
füvek merisztémája a föld alatt vagy közelében
- gyakoriak a tüzek
- erős szezonalitás az esőknek köszönhetően
- száraz időszakokban nő a növényevők mortalitása
nagy telelő madárpopulációk: mag- és rovar abundancia
de kevés rezidens faj
Mérsékeltövi füves területek
Ázsia – sztyeppe
Észak-Amerika – préri
Dél-Amerika – pampa
Dél-Afrika – veldt
- legtöbb természetes vegetációt helyettesítették termesztett növényekkel: búza, árpa, zab, kukorica, stb.
- perifériákon: állattenyésztés
legjobban degradált az
összes biom közül
Sivatag
- szélsőséges esetben teljesen hiányzik a növényzet
két stratégia:
1. rövid és gyors élet ha esik az eső
2. hosszú élet, alkalmazkodással
- magevő hangyák és rágcsálók
- nomád életmódú madarak
- húsevők: víz a zsákmányból
- tenyésztett állatok:
teve, szamár, juh
Mérsékeltövi erdők
- telek függvényében lehullathatják a levelüket vagy sem
- talajszinten: tavasszal nyíló geofitonok
- foltos szerkezet fák kidőlése miatt
- állatok is szezonálisak, soknak rövid az életciklusa
- vonuló madarak
Tajga és tundra
- rövid vegetációs időszak és hosszú, hideg tél
- kevés faj
Pinus, Larix, Betula, Populus, Picea
biomonotonitás
- jégkorszak utáni lassú rekolonizáció
- járványok kialakulása
Choristoneura fumiferana, 40 éves ciklusok
- permafroszt: a talajban levő víz egész évben fagyott
szárazság, gyökerek a felszíni rétegben
északra tundrával kevert mozaik majd jégsivatag
- állatok: lemming, pocok, nyúl, hiúz
rénszarvas és karibu
baglyok, sirályok, szkuák
A közösségek természete
- szervezet
- populáció
sűrűség, ivar-arány, kor-osztályok,natalitás/imigrácó, mortalitás/emigráció - egyed alapján
- közösség: térben és időben együtt előforduló fajok populációnak együttese
Fő kérdések:
- hogyan terjednek el a természetben?
- hogyan befolyásolják az interakciók, környezet fizikai tulajdonságai és magának a közösségnek a tulajdonságai?
Kollektív tulajdonságok:
fajdiverzitás
közösség biomasszája
produktivitás
Származtatott tulajdonságok:
mutualizmus
parazitizmus
predáció
kompetíció
Pl. sütemény…
Egyik fő kérdés: léteznek-e ismétlődő mintázatok a kollektív és származtatott tuajdonságokban?
Ökoszisztéma
biológiai közösség + fizikai környezet
közösségökológia: nagy és komplex adatsorok
első lépés: mintázatok keresése
komplex rendszerek leírása egyszerű módon
mintázatok felismerése – minden tudományágban nagy szerepe van (pl. periódusos rendszer, csillagok mozgása)
mintázat: ismétlődő összefüggések
Közösség meghatározása: többféle nagyságban, skálán és szinten
- globális szinten
- finomabb élőhely-skálán
szint: feltett kérdéstől függ
Közösség szerkezetének leírása:
megszámolni minden fajt?
összehasonlítás: csak egyforma mintanagyság esetén
Diverzitás mutatók
- ha csak fajszámot használunk, egy fontos információ vész el: mely fajok gyakoriak és melyek ritkábbak?
függ a közösség meghatározásától
egy erdő poszátafajai – lehetséges akár minden egyedet megszámolni
Diverzitás-indexek
- Shannon…
- Simpson...
- Ekvitabilitás...
Hosszútávú kísérlet:
Rothamsted legelőin, 1856 óta
Shannon index változása, Rothamsted:
Rang-abundancia diagramok
- komplex közösségszerkezetek leírása egy jelleg (fajgazdagság, diverzitás, ekvitabilitás) alapján nem mindig kielégítő, sok információ elvész
- teljesebb a kép, ha a Pi értékeket rangjukkal ábrázoljuk: a legabundánsabb faj Pi értékét ábrázoljuk először, utána a következő legközönségesebbet és így tovább amíg elérünk a legritkábbig
- rang-abundancia diagram: egyedszámok, szesszilis fajok által lefedett területek, egyes fajok biomassza hozzájárulása a közösséghez
Niche-központú modellek (Tokeshi nyomán):
- dominance pre-emption (dominancia elő-vétel)
- random fraction (random rész)
- dominance decay (dominancia hanyatlás)
Rothamsted-kísérlet:
dominancia enyhén nőtt, fajgazdagság csökkent
- taxonómiai összetétel és fajgazdagság kiszámítása csak egy mód a közösségek jellemzésére (taxonómusok dominanciája)
diverzitás más, fontos összetevői: - bonyolultabb életciklusú fajok átalakulási formái
(ebihalak/békák, hernyók/lepkék)
- olyan szerkezet, amely több forrást szolgáltat (fa vs. fű, tehén vs. Nematoda féreg)
energetikai megközelítés
Térbeli közösségmintázatok
Gradiens analízis
Great Smoky Mountains (Tennessee), vegetációtérkép egy domb fáiról
Mi határozza meg elsődlegesen elterjedésüket?
→ magasság és nedvesség
Egyes fafajok abundanciája (törzsek százalékos gyakorisága alapján)
első két ábra: szubjektív elemzés, azt feltételezik, hogy ezek aterületek élesen elhatárolódnak egymástól
3. ábra: különböző fajok elterjedési mintázata → nagy átfedések, nincsenek éles határok
gradiens analízis fő tanulsága:
It ends not with a bang but with a whimper...
A világ így ér végetA világ így ér végetA világ így ér végetNem bumm-al, csak nyüszítéssel.
(T. S. Eliot)
Gerinctelenek eloszlása ár-apály övezetben, Kanada
- hiányosság: a gradiens kiválasztásának szubjektivitása
ha egy közösség fajai elrendezhetők egy gradiens mentén, egyáltalán nem jelenti azt, hogy az a faktor a legfontosabb.
→ valószínű erősen korrelál azzal ami igazán fontos az illető fajok életében.
Közösségek ordinációja és osztályozása
- statisztikai eljárások a szubjektivitás kizárására
→ a közösségek úgymond saját magukat rendezik el
Ordináció:
grafikusan
fajösszetételben és abundanciában hasonló fajok közel kerülnek egymáshoz, nem hasonlóak távolra
Wales-i homokdűnék növényzete:
50 közösség
tengelyek mat-i forrása: fajösszetétel és abundancia
Kérdés: a tengelyek valóban ökológiailag is értelmezhető gradienseknek felelnek-e meg?
módszer sikeres alkalmazásának feltétele: helyes környezeti tényezők mérése
növényökológusok: nedvesség, tápanyag-szintek, pH, oxigéndiffúziós ráták, stb.,
de lehetnek: legelés intenzitása, betegségek vagy egyéb interakciók
Mit árulnak el ezek az eredmények?
1. az elemzés által felfedett korrelációk valamely környezeti tényezővel specifikus hipotézisek alkotásához segítenek
DE: korreláció nem egyenlő ok-okozati összefüggéssel
2. általánosabban: bizonyos környezeti tényező-együttes hatása alatt prediktálható közösség fordul elő
Ordináció, vízi gerinctelenek, Dél-Anglia
patakok
újra: specifikus környezeti tényező-együttes mellett prediktálható a közösség
ha ismerem a pH →prediktálható a gerinctelen fauna
ha ismerem a fajokat →prediktálható a pH
Klasszifikáció:
az ordinációval ellentétesen azt feltételezi, hogy a közösségek diszkrét entitások/egységek
eredmény: hasonló közösség-csoportok, hasonlóan a taxonómiai klasszifikációhoz
- hasonló fajösszetételű fajok kerülnek egy csoportba
Határok problémája a közösségökológiában
- lehetnek éles határokkal elválasztható közösségek, ahol a fajok szomszédosak ugyan, de nem „folynak át” egymásba. Ha ilyen létezik is, nagyon ritka és kivételes.
Látszólag: szárazföld – víz határvonal
szárazföldön: savas és bázikus alapkőzetek
legbölcsebb megállapítás: valószínű nincsenek, csak egyes közösségek világosabban meghatározhatóak mint mások...
- ökológus jobban teszi ha az átmeneteket vizsgálja egyik közösségből a másikba, mintsem kartográfiai jellegűhatárvonalakat keresne
Frederic Clements (1916):
- közösség szuperorganizmus: fajok erősen kötődnek egymáshoz, evolúciós múltjuk során és a jelenben is
Gleason (1926) és mások:
-individualisztikus elv: koegzisztáló fajok közti kapcsolat egyszerűen a közös igény- és tolerancia hasonlóságok eredménye (és részben a véletlené).
- közösségek közti határoknak nem kell annyira élesnek lenniük és a faj-együttesek prediktálhatósága is kisebb
Jelenlegi nézet: közelebb az individualisztikushoz.
Gradiens analízis, ordináció és klasszifikáció azt mutatja, hogy adott hely, főleg fizikai jellegzetességei következtében többé-kevésbé prediktálható faj-együttesekkel rendelkezik.
Persze, egy faj ott lehet más csoportban is ahol másak a környezeti tényezők.
sokat és sokan gyötrődtek a határok kérdésével
→ szinte fiziológiai kényszer határokat definiálni
fontos kérdés, de nem alapvető jelentőségű
Közösségökológia: a szerveződés közösségi szintjét tanulmányozza és nem feltétlenül egy időben és térben körülhatárolható egységet
top related