AZ ÉLET KIALAKULÁSA A FÖLDÖN

Az eukarióta sejt megjelenését követően 600 millió évig csak egysejtűk éltek a Földön

Az ivaros szaporodás megjelenése - kérdések:1. Melyik szervezetnél jelent meg? Fejlettebb egysejtű

eukarióta algáknál és egysejtű eukarióta állatoknál. 900 millió éves algafossziliák, amelyek már ivarosan is szaporodtak

A Naprendszer bolygóinak kialakulása: 4.6 milliárd évvel ezelőttre tehetőAz első prokarióta élőlények 3,5 mrd éve, az elsőeukarióták 1,5 – 1,7 mrd éve jelentek meg

2. Milyen előnnyel járt? Adaptív génkombinációk gyors elterjedése a populációban – új élőhelyek meghódítását segíti elő, kiterjedtebb ökológiai és földrajzi elterjedéslehetősége

Az élőlények relative homogén környezetben főleg ivartalanul szaporodnak

Sárma

Az élővilág országai Whittaker szerint

A cianobaktériumok (kékeszöld algák) az első hatékony oxigén-termelők a Földön

1. Rekuktív légkör kezdett átalakulni oxidatívvá –légköri O2 szelekció – az obligát anaerob szervezeteknek méreg!

2. Ózonpajzs létrejötte – a bioszféra határainak kiterjedése

Úgy az aerob, mint az anaerob prokarióták lehetnek auto-és heterotrófok

Wilson (1992) adatai szerint a kutatók összesen 1 413 000 fajt írtak le; a fajok legtöbbje a rovarok közé tartozik

vírusok1000

baktériumok4800

algák 26 900

eukarióta egysejtűek30 800

növények248 500

18%gombák69 000

5%

az összes egyéb állat281 000

20%

rovarok751 000

53%

3.8. ábra. Az eddig leírt fajok számát a piros oszlopok jelzik, a becsült fajszámokat a kék oszlopok mutatják azokra az élőlénycsoportokra, amelyek

várhatóan meghaladják a 100 000-es fajszámot (Hammond 1992).

400 000

900 000

400 000

400 000

1 400 000

750 000

8 000 000950 000

100 000

70 000

120 000

27 000

30 000

5 000

4 800

1 000

7 500

75 000

250 000

175 000

222 000

100 000

220 000

300 000

0 1 000000

2 000000

3 000000

4 000000

5 000000

6 000000

7 000000

8 000000

9 000000

vírusok

baktériumok

fonalférgekrákok

egysejtűek

algákgerincesek

puhatestűek

gombákpókszabásúak

növények

rovarokmég le nem írtfajokleírt fajok

PontosságKözepesNagyKözepesKözepesKözepesNagyCsekély

CsekélyKözepesKicsiCsekélyCsekély

Az ökológia tudománya

CH (centrális hipotézis): a természetben (1) bárhol,(2) bármikor, (3) bármilyen mennyiségben,előfordulhatnak az élőlények (fajok).

CT (centrális tézis): a CH mindhárom állítása hamis!

Ernst Haeckel (1834-1919) az ökológia megteremtője,a görög oikos (háztartás) szóból származik.

Ökológia és ökonómia: ugyanaz az eredete

Milyen mértékben NEM IGAZ? – leíró tudományok

biogeográfia – állat- és növényföldrajz

társulástan (cönológia

Miért NEM IGAZ? – Mi(k) az oka(i) a CH-tólvaló eltérésnek?

ökológia

A (szün)biológia körébe tartozó tudomány, feladataazoknak a háttérjelenségeknek és folyamatoknak a kutatása, amelyek az egyed feletti szerveződésiszintek (SIO) viselkedését (pl. tér-idő eloszlását, ennekdinamikáját behatárolják. Célja: feltárni és értelmezni aSIO-kra hatást gyakorló ökológiai környezeti tényezőkés a hatásokat felfogó, azokra reagáló ökológiatolerancia tényezők összekapcsoltságát (komplementaritását)

Az ökológia definíciója:

Az ökológia kapcsolódhat objektumokhoz (növényökológia, állatökológia), vagy a biológiai szerveződési szintekhez (populáció~, társulás ~)

ÖKOLÓGIAI ALAPFOGALMAK

1./ Környezet - tolerancia komplementaritás

• környezeti tényezők – tolerancia tényezők

abiotikus biotikus

• forrástényezők és kondicionáló tényezők

víz, széndioxid, tápanyagzsákmány, búvóhely

hőmérséklet, pH,redox-potenciál

tágtűrésű szűktűrésű

2./ Korlátozás – indikáció, indikátor szervezetekElőzmény: J. von Liebig –minimum-elv (1840)

extrémum – relatív limitáció

Általános indikátor elmélet, indikáció jelensége

Indikátor szervezetek, példák:

Egyed feletti szerveződési szintek és főbb jellemzőik

POPULÁCIÓK - definíció

• egyedszám - N

• egyedsűrűség/denzitás

• korcsoport-szerkezet

Populációdinamikai alapok:

- születési (b) és halálozási ráta (d): r = b - d

- populációk időbeli egyedszámváltozása

dN/dt = rNexponenciális növekedés

dN/dt = rN (1-N/K)logisztikus növekedés

Ökológiai stratégiák: r – K stratégizmus, r –K kontinuum

Populációk térszerkezeteHorizontális térszerkezet (mintázat, pattern) DISZPERGÁLTSÁG

Diszpergáltsági típusok

Szabályos diszpergáltság: homogenitás jellemzi.

Csoportos diszpergáltság: heterogenitás jellemzi.

Eloszlások okai: „külső” és „belső”.

KKüülslsőő: a környezet tér-idő heterogenitása. Durvaszemcsés – finomszemcséskörnyezet

BelsBelsőő: genetikai okok (vegetatív szaporodás, terjedési stratégiák, klonális élőlények, magszórási stratégiák, viselkedésökológiai tulajdonságok,szociális viselkedési formák)

Populációk (fajok) közötti kölcsönhatások„BIOTIKUS” környezeti tényezők

Predáció – ragadozó-zsákmány kapcsolat [+;-]Klasszikus ragadozásParazitizmusHerbivóriaMagpredáció

Besorolási problémák: dög-, avar-, korhadék-, ürülékevők, mindenevők. Pl.: VARJÚ

Élőlényközösségek

Definíció: térben és időben együttélő, különböző táplálkozási típusú populációkegyüttélése, ahol a szervesanyag felépítése, a megtermelt szervesanyag felhasználása ésaz elhalt szervesanyag lebontása egy körfolyamatban, a biológiai ciklusbanvalósul meg.

Anyagforgalom és energiaáramlás

Biológiai diverzitás

Közösségek szerkezetei

1./ Térszerkezet: horizontális/mintázatvertikális – szárazföldi, vízi közösségek

Oka: környezeti tényezők

2./ Időszerkezet: időlépték fontossága• napi ritmus• évszakosság/aszpektualitás• szukcesszió

biotikus/ökológiai szekuláris

3./ Kapcsolatszerkezet – táplálkozási kapcsolatok

Biológiai ciklus – a közösségben a szervesanyagfelépítése, felhasználása és az elhalt szervesanyaglebontása egy körfolyamatban valósul meganyagforgalom

A biológiai ciklus sebessége a lebontóktól függ.Humuszképződés és humuszfelhalmozódás

Táplálékláncok: ragadozólánc/legelőlánc

lebontóláncparazitalánc

Energiaáramlás

A légkör széndioxid mérlege

Biológiai diverzitás – élővilági sokféleség

• genetikai diverzitás – a populáció genetikai változatossága,alkalmazkodóképesség

Alapja a bioszféra fejlődésének és stabilitásának. Szerepe legalább három fogalommal jellemezhető: alkalmazkodóképesség, hatékonyság, fennmaradás.

A biológiai szerveződés összes szintjén (egyed alatti, egyedi és egyed feletti szintek) értelmezhető.Nemcsak az alkotó részek sokféleségét jelenti, hanem a folyamatok és a kapcsolatok változatosságát is.

A biodiverzitás formái

H p pii

n

i' log= −=∑

1

ahol H’ a Shannon-Wiener diverzitás mérőszáma, pi az i-edik fajhoz tartozó egyedek aránya, n pedig az összes fajszám a mintában.

Egyenletesség - egyedek megoszlása a fajok között

• Fajdiverzitás – fajok sokfélesége, fajgazdagság. Hányfaj él a bioszférában?

• Közösségi/ökológiai diverzitás – fajgazdagságot és tömegességi viszonyokat vesz figyelembe. Mérőszámok – „a diverzitást becslő formulákdiverzitása is elég nagy”!

Faj – egyed diverzitás

• Tájdiverzitás – tájelemek/tájfoltok megoszlása

A Föld nagy diverzitású élőhelyei

• Trópusi esőerdők• Korallszirtek• Szigetek (izolátumok)• Élőhelyszigetek (ökológiai izolátumok)

A Föld kis diverzitású élőhelyei

• Sivatagok• Tajga• Tundra• Magashegységek

TRÓPUSI ESŐERDŐK

Hegyi esőerdő Braziliában

Atrocarpus - kenyérfa

Korallképződés öve

Korallszirtek

Tengeri sün Sargassum

Sivatagok/félsivatagok

Saguaro

kaktuszbagoly

kaktuszökörszem

Kilimanjaro

hóleopárd

Himalájai thar

Óriás panda

Catharanthus roseus