környezetvédelem (km002 1)horvbal/kv2.pdf · egyetem Ökológiai környezet és tűrőképesség...
TRANSCRIPT
1
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
Környezetvédelem (KM002_1)
2. A környezetvédelem ökológiai alapjai
2007/2008-as tanév I. félév
Dr. Zseni Anikó egyetemi docens
SZE, MTK, BGÉKI, Környezetmérnöki Tanszék
SzéchenyiIstvánEgyetem Az ökológia fogalma
Környezetvédelem
SzünfenobiológiaAz egyed feletti szerveződési
szintek jelenségeivel foglalkozik
(biogeográfia, populációdinamika
stb.)
ÖkológiaA szünfenobiológia által leírt
jelenségek okaival foglalkozik(tájökológia, közösségi ökológia,
evolúciós ökológia, viselkedésökológia stb.)
Szünbiológiaaz egyed feletti szerveződési
szintekkel foglalkozik
„ecology” = szünbiológia
2
SzéchenyiIstvánEgyetem
• Az ökológia olyan szünbiológiai tudomány, amely azt vizsgálja, hogy melyek a növények, állatok és mikroorganizmusok egyed feletti szerveződési szintjeire ható kényszerfeltételek, és hogy e feltételek hogyan határozzák meg térbeli eloszlásukat, viselkedésüket, működésüket.
Környezetvédelem
Az ökológia fogalma
SzéchenyiIstvánEgyetem Egyed feletti szerveződési szintek
Környezetvédelem
Egyed
Csoport
Populáció
Koalíció
Életközösség
Biogeocönózis
Biom
Bioszféra
= Biocönózisklímazonális
társulás
intrazonálistársulás
kocsányos tölgy
kocsányos tölgyes
mérsékelt övi lomberdő
3
SzéchenyiIstvánEgyetem
Zonális biomok
SzéchenyiIstvánEgyetem
Trópusi esőerdő
Környezetvédelem
4
SzéchenyiIstvánEgyetem
Trópusi szavanna
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem
Trópusi sivatag
Környezetvédelem
5
SzéchenyiIstvánEgyetem
Mérsékelt övi lomberdő
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem
Mérsékelt övi füves puszta
(sztyepp)
Környezetvédelem
6
SzéchenyiIstvánEgyetem Boreális tűlevelű erdő (tajga)
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem
Tundra
Környezetvédelem
7
SzéchenyiIstvánEgyetem
ökoszisztéma• ~: élőlények és élettelen környezetük teljes
kapcsolatrendszere, mely nyílt rendszer (azaz komponensei változhatnak), és bizonyos mértékű önszabályozásra képes
• ~: egy populáció vagy populációkollektívumökológiai szemléletű tanulmányozására létrehozott rendszermodell
biotóp (élőhely): az életközösség (biocönózis) élőhelye, természetes határait az élőlények kapcsolatai határozzák meg
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem Ökológiai környezet és tűrőképesség
• Ökológiai környezet: a külvilág azon feltételeinek halmaza, amelyek ténylegesen és közvetlenül hatnak valamely szünbiológiai objektumra
Környezetvédelem
Környezeti tényezők
abiotikus
(fény, víz, talaj, hő, levegő,
domborzat stb.)
biotikus
(populációk egymásra gyakorolt hatása)
8
SzéchenyiIstvánEgyetem
• tágtűrésűek• szűktűrésűek (indikátor szervezetek)• generalisták• specialisták
Környezetvédelem
Ökológiai környezet és tűrőképesség
• ökológiai alkalmazkodás (adaptáció)
• Shelford toleranciatörvénye
környezeti tényező
tűrőképesség
SzéchenyiIstvánEgyetem
9
SzéchenyiIstvánEgyetem Az ökológiai niche
Környezetvédelem
Kétdimenziós niche
~: a populációra ténylegesen ható környezeti tényezőkre vonatkozó tűrőképességet reprezentáló modell
- fundamentális niche
- realizált niche
SzéchenyiIstvánEgyetem Biomok a hőmérséklet és a nedvesség függvényében
Környezetvédelem
10
SzéchenyiIstvánEgyetem A populációk csoporttulajdonságai
A, a populáció nagysága• meghatározza: születések, halálozások, be-
és kivándorlás
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem Túlélési programok
Környezetvédelem
túlélési görbe halálozási arány
11
SzéchenyiIstvánEgyetem
B, Az egyedek térbeli eloszlása (diszpergáltsága)
Környezetvédelem
szabályos (szegregált)
véletlenszerű (random)
csoportosuló (aggregált)
A populációk csoporttulajdonságai
SzéchenyiIstvánEgyetem Populációdinamika
• Nt+1 = Nt + B – D + I – E• Nt+1 = R*Nt
• R: nettó szaporodási ráta ( =, >, < 1)
Környezetvédelem
A környezet eltartóképessége (K): összesen hány egyedet tud eltartani egy adott fajból hosszú távon
populációnövekedési görbék
N: populáció egyedszáma
12
SzéchenyiIstvánEgyetem Életmenet stratégiák
Környezetvédelem
jelentősaligIvadékgondozáserősgyengeKompetíciós képességtöbb1Szaporodások száma
későnkoránIvarérettséghosszúrövidÉlettartamlassúgyorsEgyed növekedésenagykicsiTestméret
előrejelezhetőelőrejelezhetetlenÉlőhelyK-stratégistar-stratégista
SzéchenyiIstvánEgyetem Populációk közötti kölcsönhatások
Interspecifikus kölcsönhatások
• (-,-) Kompetíció (versengés)Gaus-féle elv (kompetitív kizárás elve)
• (+,-) Predáció (ragadozás)• (+,-) Parazitizmus (élősködés)• (+,+) Mutualizmus (kölcsönös segítség)• (+,0)
kommenzalizmus (asztalközösség)dögevésürülékevésmimikri (álcázás)
• (-,0) amenzalizmus (pl. antibiózis)
Környezetvédelem
13
SzéchenyiIstvánEgyetem Életközösségek (biocönózisok,
társulások)
• adott helyen egy időben létező, együtt élő és kölcsönhatásban álló növény- és állatpopulációk együttese
• jellemző tulajdonságai:
diverzitás (sokféleség)
térszerkezet
horizontális és vertikális elrendeződés
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem
gyepszintmohaszint
5
10
15
20
25
30
35
40
45
alsó lombkoronaszint
középső lombkoronaszint
felső lombkoronaszint
liánok
14
SzéchenyiIstvánEgyetem Táplálkozási hálózatok
Az élőlények alapvető típusai:
A, autotróf szervezetek• termelő (producens) szervezetek: zöld növények,
fotoszintézis → primer produkció
B, heterotróf szervezetek• fogyasztó (konzumens) szervezetek: növényevők,
mindenevők, ragadozók, élősködők → szekunder produkció
• lebontó (reducens) szervezetek: dögevők, szerves törmelékevők, gombák, baktériumok → szekunder produkció
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem
Termelő (producens) szervezetek
Környezetvédelem
15
SzéchenyiIstvánEgyetem
Fogyasztók (konzumensek) → növényevők: pl. gazella
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem
Konzumensek:
növényevő
(hócipős nyúl)
ragadozó (hiúz)
Környezetvédelem
16
SzéchenyiIstvánEgyetem
Konzumensek:
ragadozó (lazac)
ragadozó (barnamedve,
halászsas)
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem
Konzumensek:
élősködők
(a: kullancs, (b: fagyöngy),c: aranka)
17
SzéchenyiIstvánEgyetem
Lebontó (reducens) szervezetek
(ganajtúró bogár)
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem
• Tápláléklánc• Táplálékhálózat
Környezetvédelem
Elton-féle piramis
18
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
egy tengeri táplálékhálózat
SzéchenyiIstvánEgyetem Társulások változása
• Aszpektus: az évszakok változásával kapcsolatos szezonális ritmus, évente ismétlődik
• Szukcesszió: növénytársulások egymás után következése
szekuláris szukcesszió
biotikus szukcesszió
elsődleges (primer) szukceszió
másodlagos (szekunder) szukcesszió: az eredeti növényzet nem minden faja semmisült meg, a növényzet fejlődése a talajban megmaradt propagulumokból indul meg
Környezetvédelem
időlépték szerint
19
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
elsődleges szukcesszió
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
20
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
Zátonyok benépesülése:
1. Csupasz homok- vagy kavicsfelület
2. Pionír növények megtelepedése (pl. keserűfüvek)
3. Igényesebb fajok megjelenése (pl. fűzbokrok)
4. Fűz-nyár ligeterdő kialakulása
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
21
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
Zátonyok benépesülése
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
Felhagyott termőföldek szukcessziója:
1. Egyéves növények
2. Évelő fűfélék és más évelő lágyszárúak megjelenése
3. Fás növényzet kialakulása
22
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
Felhagyott termőföldek szukcessziója
- Az évenkénti talajműveléssel az ember meggátolja a szukcesszió előrehaladását, ezáltal a termőföldek növényzete permanensen iniciális fázisban marad, ami kedvez az r-stratégista gyomnövények tartós fennmaradásának.
- a tipikus szántóföldi gyomok csak az első évben képesek a fennmaradásra, ha a zavarás elmarad, a szukcesszió folyamán hamar kiszorulnak. A szántóterület felhagyása után néhány évtizeddel az adott területre jellemző zárótársulás alakul ki. (Pinke-Pál: Gyomnövényeink)
23
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
Felhagyott termőföldek szukcessziója
- „A gyomnövények a másodlagos szukcesszió pionír fajai, ahol a szántóföld egy speciális terület.” (in Pinke-Pál: Gyomnövényeink eredete, termőhelye és védelme)
SzéchenyiIstvánEgyetem
Szántóföldi szukcesszió:
Mezőgazdasági ökoszisztéma
Egyéves gyomnövények
Fás növények
(zárótársulás)
Évelő fűfélék és más évelő lágyszárúak
24
SzéchenyiIstvánEgyetem Ökoszisztémák anyag- és energiaforgalma
Környezetvédelem
A szén körforgása
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem
Ökoszisztémák anyag- és energiaforgalma
A nitrogén körforgása
25
SzéchenyiIstvánEgyetem
KörnyezetvédelemA nitrogén körforgása
SzéchenyiIstvánEgyetem
Anyag- és energiacsere az élőszervezetekben
producens növények fotoszintézise → szerves anyag
6 CO2 + 6 H2O + napfény + klorofill
C6H12O6 (glükóz) + 6 O2 + 2850 kJ/mol (megkötődik)
glükóz:1. nyersanyag (glükóz + N, P, K, Ca stb. a talajból →
szerves molekulák)2. energiaszolgáltató (sejtlégzés)
26
SzéchenyiIstvánEgyetem
fotoszintézis
SzéchenyiIstvánEgyetem
konzumens élőlények sejtlégzése:
C6H12O6 (glükóz) + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O - 2850 kJ/mol felszabadul
táplálék → emésztés → lebontás → glükózt minden sejthez eljuttatja → O2 is jön a vérrel ⇒ energiafelszabadítás a
sejtekben
Anyag- és energiacsere az élőszervezetekben
27
SzéchenyiIstvánEgyetem Az energia útja az ökoszisztémában
• az ökoszisztémák energia-átalakító rendszerek• forrás: a Nap sugárzó energiája
növényekben tárolt energia
növényevőkben tárolt energia
hőenergia
hőenergia
ragadózókbantárolt energia
fotoszintézis
az elfogyasztott táplálék egy része lebontódik, hogy energiát kapjon az élőlény ⇒ kevesebb növényevő, mint növény
⇒ kevesebb ragadozó, mint növény⇒ a biomassza tömege szintenként csökken
Környezetvédelem
SzéchenyiIstvánEgyetem
Hő Hő Hő Hő
Hő
Hő
Hő
1. Táplálkozásiszint
2. Táplálkozásiszint
3. Táplálkozásiszint
4. Táplálkozásiszint
Nap-energia
Producensek(növények) Elsődleges
konzumensek(növényevők)
Harmadlagoskonzumensek
(csúcsragadozók)
Másodlagoskonzumensek(ragadozók)
Reducensek(dögevők, törmelékevők, baktériumok, gombák)
Az energia veszteséggel lép tovább!
28
SzéchenyiIstvánEgyetem
Környezetvédelem