KURZUS: Környezetvédelem
MODUL: II. modul: A környezetvédelem ökológiai alapjai
5. lecke: A környezeti tényezők hatása az élőlényekre
Cél: A lecke célja, hogy a hallgató a populációknak a környezeti tényezők hatására kialakult jellemzőinek megismerésével a tananyag további moduljaiban megértse és felismerje az élővilág, mint környezeti elem változásainak mozgatórugóit. | |||
Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes | |||
| |||
Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége. | |||
Kulcsfogalmak: | |||
| |||
1. A környezeti tényezők hatása az élőlényekre | |||
Elevenítse fel a 4. leckéjében az ökológiai környezeti tényezőkről tanultakat! | |||
Az abiotikus környezeti tényezők az ökológiai környezet élettelen fizikai, kémiai összetevői; klimatikus faktorok, talaj- és kőzettani jellemzők, domborzati viszonyok (lásd 4. lecke). Az élőlényekre nemcsak az abiotikus környezeti tényezők vannak hatással, hanem a velük egy területen élő fajtársaik (intraspecifikus kölcsönhatások) és az ott előforduló más fajba tartozó egyedek is (interspecifikus kölcsönhatások), azaz a biotikus környezeti tényezők. A kialakuló bonyolult kapcsolatrendszer szabályozza a populációk, életközösségek és végső soron az egész bioszféra működését. A környezeti tényezők hatása a populációk, társulások jellemzőin keresztül követhető nyomon. | |||
1.1. A populációk csoporttulajdonságai | |||
Az 1. ábra segítségével jegyezze meg a populációk korfáinak három típusát! Rajzolja le ezeket jegyzetfüzetébe! | |||
A populációknak számos olyan tulajdonsága van, amely az egyedeken nem tanulmányozható, azaz csoporttulajdonság. Egy adott időpontban beszélhetünk a populáció nagyságáról (egyedszám) ill. adott területen a populáció sűrűségéről (denzitás). Ez utóbbi azt mutatja meg, hogy egységnyi területen vagy térfogatban hány egyed él. | |||
A populáció nagysága változó, a születések (natalitás), halálozások (mortalitás) száma, valamint a be- és kivándorlás (migráció) együttesen határozza meg. A populáció koreloszlását korfával jellemezhetjük (1. ábra). A korösszetétel alakulása (fiatalodó, stabil, öregedő) függ az egyedek élettartamától is. A populáció csoportjellemzői közé tartozik az ivararány is, ami szintén megjeleníthető a korfán. Változatlan környezetben a populációk a stabil koreloszlás felé tartanak. A stabil korcsoportszerkezet fajra jellemző, azt elsősorban az élőlény életmenet sajátosságai határozzák meg. | |||
| |||
Tanulmányozza a 2. ábrát, és magyarázza el a 3 túlélési program és hozzá tartozó halálozási ráták közti különbséget! | |||
Az egyes életkorokban más-más a túlélés esélye, a túlélési program (2. ábra) fajra jellemző sajátság. Három fő (elméleti) túlélési görbe típust különböztetünk meg. Az I. típus élete nagy részében a halálozás kicsi, míg öregkorban nagy (pl. ember), a II. típus esetén állandó a halálozási ráta (pl. egyes madarak, magbank a talajban), míg a III. típusnál fiatalkorban nagy a halandóság, később kicsi (pl. halak, rovarok, tengeri gerinctelenek). | |||
| |||
A 3. ábra segítségével értelmezze az egyedek térbeli eloszlásának 3 fő típusát! | |||
Az egyedek térbeli eloszlása (diszpergáltsága) azt mutatja meg, hogy a populáció tagjai hogyan népesítik be a rendelkezésükre álló teret. A populációk térbeli eloszlásának három alaptípusa a szabályos (szegregált), a véletlenszerű (random) és a csoportosuló (aggregált) eloszlás (3. ábra). | |||
| |||
1.2. Populációdinamika | |||
Jegyezze meg a populációk egyedszámának alakulását leíró mérleg-egyenletet! | |||
A populáció mérete (egyedszáma) időbeni változásaival a populációdinamika foglalkozik. A populáció egyedszámának (N) alakulását diszkrét időben (nem átfedő nemzedékeket feltételezve) az általános mérleg-egyenlettel jellemezhetjük: | |||
Azaz a populáció létszáma a következő időlépésre az aktuális egyedszámhoz (Nt) képest nő a születések számával (B), csökken a halálozások számával (D), nő a bevándorlók egyedszámával (I) és csökken a kivándorlók számával (E). | |||
A 4. ábra és az alábbi egyenlet segítségével értelmezze az exponenciális és a logisztikus populációnövekedési görbe közti különbséget! Rajzolja meg a két görbét! Jegyezze meg a környezet eltartóképességének fogalmát! | |||
Ha a populáció állandó ütemben szaporodik, korlátlan exponenciális növekedésről beszélünk: | |||
(azaz ). | |||
Az R a nettó szaporodási ráta: | |||
| |||
A korlátlan növekedés természetesen egyetlen populációra sem állhat fenn tartósan. Realisztikusabb feltételezés, hogy az egyedek szaporodási üteme - és a születési és halálozási ütem is - függ az egyedszámtól (4. ábra). | |||
| |||
A logisztikus modell azt feltételezi, hogy az egyedszám növekedésével csökken a populáció növekedési üteme. Az élettér csak korlátozott számú egyedet képes eltartani az adott populációból. Ha ennél magasabb a létszám, akkor a halálozás üteme meghaladja a születését. Hosszútávon a populáció nagysága egy egyensúlyi egyedszámhoz közelít, amelyet a környezet határoz meg. A környezet eltartóképessége (K) azt fejezi ki, hogy az adott élőhely összesen hány egyedet képes eltartani egy adott fajból hosszú távon. | |||
1.3. Életmenet stratégiák | |||
Az 1. táblázat segítségével jegyezze meg az r- és a K-stratégista élőlények közötti különbségeket! Keressen példákat korábbi tanulmányaiból, mindennapi életéből a két típusra! | |||
Egy-egy élőhely meghódítására vagy megtartására különböző stratégiák alakultak ki az evolúció folyamán, amelyeket alapvetően két csoportba sorolunk (1. táblázat). Az r-stratégista populációk a szaporodóképességüket maximalizálva időszakosan foglalják el az élőhelyeket, míg a K-stratégista populációk lényegesen kevesebb utódot produkálnak, azonban stabilabban ki tudják használni a környezet eltartóképességét. | |||
| |||
A természetes populációk között e két szélsőség között folyamatos átmenet van. Pl. az egyéves növények r stratégiájúak, ehhez képest az erdei fák K-stratégisták. Viszont az erdei fák között is vannak inkább a kontinuum r irányába állók (pl. nyár és nyírfajok: gyors növésű puhafák, amik hamar igen sok apró termést hoznak), és inkább a K végpont közelében levők (pl. tölgy, bükk: hosszú évtizedek után termőre forduló, de sokszor termő, lassú növekedésű kemény fák). | |||
2. Populációk közötti kölcsönhatások | |||
| |||
A társulásokban és életközösségekben a populációk helyzetét, szaporodását döntően befolyásolják a közöttük kialakuló kapcsolatok, amelyek az egyes populációk számára lehetnek előnyösek (+), semlegesek (0) vagy hátrányosak (-). A valós társulásokban bonyolult kölcsönhatás-hálózatok működnek, amelyekben egy kölcsönhatás-típusban számos populáció vesz részt, egy adott populáció sokféle kölcsönhatástípusban szerepel egyszerre. Ha a kölcsönhatásban álló populációk egy fajba tartoznak, intraspecifikus kölcsönhatásról, ha különböző fajba, akkor interspecifikus kölcsönhatásról beszélünk. Az interspecifikus interakciók alaptípusai populáció-párokat tekintve a következők. | |||
| |||
3. Életközösségek | |||
Jegyezze meg a diverzitás, a térszerkezet és a vertikális szerkezet fogalmát! Különítse el az 5. ábrán a trópusi esőerdők vertikális szintjeit! | |||
Egy életközösségben vagy biocönózisban számos növény-, állat- és mikrobiális populáció él együtt úgy, hogy viselkedéstípusaik többé-kevésbé összehangoltak. A biocönózisok nem különíthetők el élesen egymástól, kettő közötti a határzóna az ún. ökoton, ahol mindkét életközösség fajai előfordulhatnak, emellett előfordulnak olyan fajok is, amelyek egyik biocönózisra sem jellemzők. A társulások, életközösségek jellemző tulajdonságai a diverzitás és a térszerkezet. | |||
A diverzitás (sokféleség) a társulást alkotó populációk változatosságát fejezi ki. Minél több faj található a társulásban, annál nagyobb a diverzitás értéke, de nemcsak fajgazdagságot, hanem egyedszámbeli egyenetlenséget és életforma-gazdagságot is takar. Minden környezeti változás befolyásolja a sokféleséget, ezért a diverzitás vizsgálata sok információt ad az adott terület állapotáról. A csökkenés mindig a károsító hatásokat jelzi, fontos figyelmeztetés lehet. (Lásd még 15. lecke.) | |||
A térszerkezetet a társulásokat alkotó populációk térbeli elhelyezkedése jelenti. A társulásoknak meghatározott horizontális és vertikális elrendeződése van. A vertikális szerkezet a szintezettség; az egyes szintek az ott élő populációk alapján jól elkülöníthetők (5. ábra). A társulás fejlettségét a szintezettség is mutatja. A mérsékeltövi lombos erdőkben pl. öt szintet különböztetünk meg. A legmagasabb fák alkotják a lombkorona I-es szintet, az alacsonyabbak a lombkorona II-est, ezután következik a cserje-, a gyep- és a mohaszint. A horizontális elrendeződés az abiotikus faktorok alapján alakul ki. A horizontális szerkezetet a környezet populációk által érzékelt heterogenitása adja (pl. források egyenlőtlen eloszlása). | |||
| |||
4. Táplálkozási hálózatok | |||
| |||
Az életközösségekben a táplálkozási kapcsolatok bonyolult rendszere alkotja a táplálékláncokat. A táplálékláncok a növények szervesanyag-produkciójára épülnek, a heterotróf szervezetek csak ezt tudják felhasználni. A táplálékláncon belüli szerepük alapján beszélhetünk producens (termelő), konzumens (fogyasztó) és reducens vagy dekomponáló (lebontó) szervezetekről. | |||
A tápláléklánc szemléletes ábrázolási módja az Elton-piramis, amely utal az egyes szintek tömeg- és egyedszámára is. Elton eredetileg növényevőkre épülő táplálékláncra írta le (6. ábra). A táplálékláncoknak több típusa ismert, a 6. ábra jobb oldalán a parazita láncot mutatjuk be. | |||
| |||
Egy biocönózisban élő, különböző populációk tagjai a táplálkozás során különféle növényeket és állatokat fogyasztanak, és ők is több más populáció számára jelentenek táplálékot, így bonyolult táplálkozási hálózatok alakulnak ki (7. ábra). Különösen fontos az, hogy hány ponton kapcsolódnak össze az egyes táplálékláncok, a konnektivitási (kapcsolódási) pontok számától függ a biocönózis stabilitása. A táplálkozási kapcsolatok változnak, a táplálékul szolgáló és a fogyasztó szervezetek egymástól függenek, kapcsolatuk a szabályozási mechanizmusok alapja. | |||
| |||
5. Társulások változása | |||
Jegyezze meg a szekuláris, a biotikus, az elsődleges és a másodlagos szukcesszió fogalmát ill. jelenségét! Tanulmányozza a 8. ábrát és az 1. képet az elsődleges szukcesszió folyamatának megértéséhez! | |||
Az élőlényközösségek folyamatosan változnak részben ciklikusan, részben pedig valamilyen trend szerint. Az évszakok változásával kapcsolatos szezonális ritmus az aszpektus, amely évente ismétlődik. A különböző aszpektusokat eltérő fajok megjelenése jelzi. Az aszpektusok kialakulását főleg a fény- és hőmérsékleti viszonyok határozzák meg. A szabályos ciklikus változások mellett megfigyelhető a közösségek szabálytalan fluktuációja (ingadozás) is, ami az egyes évek eltérő időjárásának vagy egyes biotikus kölcsönhatásoknak (pl. kártevők elszaporodása) tulajdonítható. | |||
A növénytársulások egymás után következését szukcessziónak nevezzük. Az előidéző hatás szerint beszélünk természetes és emberi beavatkozásra létrejövő szukcesszióról. | |||
A természetes szukcessziónak időléptéke szerint két típusa van: | |||
| |||
Ha a szukcesszió az élet csíráit teljesen nélkülöző felszínen (pl. bányákból kitermelt meddőkőzet) indul el, elsődleges (primer) szukcessziónak nevezzük (8. ábra, 1. kép). Benne a betelepedésnek (kolonizáció) kiemelten fontos szerep jut, éppen ezért lassabb is, mint a másodlagos szukcesszió, amely egy korábban már élőlényközösséget hordozó, de annak pusztulásakor lecsupaszodó felszínen zajlik, ezért a pusztulást túlélő növények és állatok ill. azok kitartó képletei (a talaj magbank-készlete, hagymák, gyöktörzsek, peték, bábok stb.) játsszák a fő szerepet, a kolonizáció kevésbé fontos. | |||
| |||
|
Önellenőrző kérdések | ||
1. Rajzolja le egy fiatalodó, egy stabil és egy öregedő populáció korfáját! | ||
2. Párosítsa a túlélési görbék három alaptípusát az állításokkal!
![]() | ||
3. Írja fel a populációk egyedszámának alakulását leíró mérleg egyenletet! | ||
4. Rajzolja fel az exponenciális növekedés modelljét! | ||
5. Rajzolja fel a logisztikus növekedés modelljét! | ||
6. Melyik modellre vonatkoznak az egyes kijelentések? A: exponenciális növekedés ![]() | ||
7. Mit nevezünk a környezet eltartóképességének? | ||
8. Melyik stratégiára jellemző (r vagy K)? magas a szaporodási rátájuk ![]() | ||
9. Sorolja fel az interspecifikus kölcsönhatások típusait! Mindegyikre mondjon példát! | ||
10. Melyik kölcsönhatásra igaz? Párosítsa az állításokat a kölcsönhatásokkal! a: amenzalizmus ![]() | ||
11. Mit mond a Gauze-elv? | ||
12. Definiálja a diverzitás fogalmát! | ||
13. Mit értünk egy életközösség térszerkezetén? | ||
14. Mit jelent életközösség vertikális szerkezete? | ||
15. Melyek a tápláléklánc elemei? | ||
16. Melyik fogalomra igaz? A: szekuláris szukcesszió ![]() | ||
17. Melyikre igaz az állítás? A: elsődleges szukcesszió ![]() |