Szárazodás és annak következményei az Ugróvillás rovarokra (Collembola) TÉMAVEZETŐ: DOMBOS MIKLÓS PH. D.

Átírás

1 Szárazodás és annak következményei az Ugróvillás rovarokra (Collembola) KÉSZÍTETTE: KOCSIS BALÁZS TÉMAVEZETŐ: DOMBOS MIKLÓS PH. D. TUDOMÁNYOS FŐMUNKATÁRS, MTA -ATK TAKI 1

2 Célkitűzés A szárazodás által okozott szezonális dinamikai változások milyen jellegbeli változásokat okozhatnak az ugróvillások között? Milyen adaptációk jellemzőek? Hogyan mérhető a szárazságtolerancia? Hogyan hathat a klímaváltozás? Hogyan mérhetőek az eredmények terepen? 2

3 Tartalomjegyzék 1. A mezofauna és a lebontás 2. A talajok szervesanyag tartalmának lebontása 3. Talajfizika talajok vízgazdálkodása 4. Szárazság, klímaváltozás és a talajfauna 5. Alkalmazkodás a szárazodáshoz 5.1 Fiziológiai mechanizmusok 5.2 Morfológiai jellegek 5.3 Szárazság túlélése viselkedési mechanizmusok 6. Élőhelyek szárazodása, és hatásai a Collembola közösségekre 7. Szárazságtolerancia kísérletek, mérések leírása 8. Következtetések, a klímaváltozás ugróvillásokra gyakorolt hatásai 3

4 A mezofauna A talajlakó állatok méret szerinti osztályozása: <2μm Mikrofauna chemical engineers 2μm-2mm Mezofauna Biological regulators >2mm Makrofauna Biological engineers 4

5 A klímaváltozás és talajfauna A megnövekedett globális CO2-szint hatásai a talajra: Növelheti a növények produktivitását (ahol N nem limitáló tényező) Növények C:N arányát megváltoztathatja a lebonthatóság változhat Jelentős hatása lehet a talaj vízháztartására, a szélsőséges időjárási helyzetek gyakoriságára A talaj, csökkenteni és súlyosbítani is képes ezeket a hatásokat. 5

6 A klímaváltozás és Mo. talajai A vízgazdálkodás nagy változatosságot mutat Szélsőséges vízháztartási helyzeteket eredményezhet Nagyban hozzájárul a talaj fizikai félesége is. Jelentősen megnőtt vízmennyiség: aerációs problémák A szárazodáshoz való alkalmazkodás kulcsfontosságú lehet. 6

7 Fiziológiai alkalmazkodás - Ozmózis A talaj pórusterében élő fajok kiszáradással szembeni tűrőképessége kicsi Talajnedvesség, mint környezeti faktor optimális tartománya: 99.3% és 99.6% közötti relatív páratartalomhoz tartozó talajnedvesség A kiszáradást mint fiziológiai folyamatot az ozmózissal tudjuk leírni. Óránként akár 20% vizet is veszíthetnek 7

8 Fiziológiai alkalmazkodás - Ozmózis Folsomia candida, Folsomia fimetaria és Protaphura armata fajok a vérnyirokrendszerben cukrokat és cukoralkoholokat halmoznak fel. Hatására a vérnyirok ozmotikus nyomása megnő Passzív módon újra hidratálódtak Feltételei: Megfelelő mennyiségű energia Az elveszített víz mértéke elviselhető kell legyen Jelentősége: Természetes körülmények között hosszabb száraz periódusok is túlélhetővé válnak 8

9 Fiziológiai alkalmazkodás - membránlipidek A víz eltávozik a membránból a szárazság miatt a membránlipidek összetömörödnek: megmarad fluiditásuk és metabolikus funkcióik is. A hőmérséklet ingadozásával a zsírsavak összetételét úgy alakítják, hogy a szerkezete megmaradhasson. A csökkenő hőmérséklet: nő a telített zsírsavak aránya. 9

10 Morfológiai alkalmazkodás Orcheschella cincta A talaj felszínén él Erősen pigmentált, ugróvillája, szeme és csápjai jól fejlettek Onychiurus arcticus Epedafikus Hemiedafikus Euedafikus Talaj mélyebb rétegeiben él Nem pigmentált, ugróvillája és csápjai visszafejlődtek 10

11 Morfológiai alkalmazkodás Kutikula speciális szerkezete az egyik legfontosabb adaptáció Háromszögletű granulumok Hatszögletű gyűrűben kapcsolódnak egymáshoz Mérete, eloszlása, szerkezete fajonként változik testük vízháztartását is szabályozni tudják Szárazságot jól tűrő fajoknál granulumok közel vannak és a kutikula is megvastagodott. 11

12 Viselkedésbeli alkalmazkodás Vertikális migráció Nagy csoportok aggregálódása Anhidrobiózis: extrém kiszáradás Ürülékrészecskékből apró üregek építése Vedlési ciklus eltolódása 12

13 Abundancia (db/cm 2 ) Élőhelyek szárazodásának hatásai a collembola közösségekre A felmelegedés leginkább a szárazabb és hidegebb területeket érintheti. A talaj mélyebb rétegeibe költözhetnek a kiszáradás elől. További melegedés mértéke függene fajonként Az életközösségbeli funkciójukat is megváltoztathatja Fajok rangsora Öntözés Szárazság Kontroll Rang-abundancia diagram az ugróvillás közösség összetételéről Lindberg (2002) kísérletében. 13

14 Szárazságtolerancia kísérletek Laborkísérletek állandó páratartalmú, zárt kamrákban LRH50: az a relatív páratartalom érték, ami 50%-os halálozási rátát okoz A görbék alakjából megállapítható az életforma-típus A Folsomia candida széles körben használt faj az öko-toxikológiában (3 ISO teszt) 14

15 Terepi kísérletek A klímaváltozás hatásainak vizsgálata: hosszú távú, in situ tesztek A szárazodás hosszú távon milyen hatással van a populáció egyedszámára, biomasszájára és időbeli dinamikájára Mobil talajcsapdákba épített automatizált szondák Jövőben jó képet adhat az egymást felerősítő környezeti hatásokról 15

16 Összefoglalás, következtetések Rövid távon az alacsonyabb hőmérsékletet preferáló fajokat érintheti Hosszú távon felválthatják a szárazodás miatti limitáló hatások Változhat még: mezofauna közösségének összetétele, betöltött életfunkcióik Magyarországon területenként is nagy varianciát mutatnak a változások Hosszú távon jelentősen csökkenhet a talaj életközösségeinek rugalmassága és összetétele. 16