A populáció: A populáció nagysága. A populáció nagyságát kifejezhetjük az egyedszámmal.

Átírás

1 A populáció: Populációk Szerkesztette: Vizkievicz András azonos fajhoz tartozó egyedek, amelyek adott helyen és időben együtt élnek, egymás között szaporodnak, a faj folytonosságát fenntartó szaporodási közösséget alkotnak, tulajdonságai az egyedre nem csak az egyedek csoportjára jellemzők. A populáció nagysága A populáció nagyságát kifejezhetjük az egyedszámmal. Egy területen az adott faj egyedeinek a száma, a populáció abszolút nagysága. o Pontos meghatározása sokszor nehézségekbe ütközik, (pl. pázsitfűfélék). Az egységnyi területen vagy térfogatban az egyedek száma a populáció sűrűsége. o Az egységnyi terület mérete fajonként változó lehet. o Befolyásolja az adott élőlény testnagysága, mozgása, életmódja, táplálékigénye. A populáció szerkezete Az élőhelyen a populáció egyedeinek a térbeli eloszlása, melyet az egyedek közötti kölcsönhatások rendszere határoz meg. A legritkább az egyenletes eloszlás, ilyenek pl. az énekesmadarak populációi. (A) Gyakoribb a véletlenszerű eloszlás, mint pl. a pionír pázsitfűfélék csomói, vagy az akáciák eloszlása a szavannán. (C) 1

2 A felhalmozódó eloszlás főként a növényekre jellemző, szaporodási sajátságokkal kapcsolatos, így az indákkal, sarjakkal szaporodó növényekre jellemző (eper). A szigetszerű eloszlás jellemző pl. a falkában, csordában élő állatokra. (B) A populációk változásai, populációdinamika A populációkra szüntelen változás jellemző, legjellemzőbb a populációk időbeli egyedszám változása. A populációk egyedszám változása függ: (a környezet hatását figyelmen kívül hagyva) a szaporodási rátától, azaz a születések és a halálozások arányától, a ki- és a bevándorlások számától, az egyedek koreloszlásától, az ivararánytól. Természetesen, ezenkívül a populáció egyedszáma függ a környezet eltartóképességétől, a környezeti tényezők optimális értékeitől való eltérés mértékétől, más populációktól o ragadozók, o élősködők, o versenytársak számától. Születési ráta A születések számát a születési rátával adhatjuk meg, amely az egységnyi idő alatt született utódok száma, pl. emberi populációk esetén az 1000 lakosra jutó születések száma. Állatoknál a populáció női ivarú egyedeinek egységnyi idő alatt létrehozott utódainak a száma. Értéke fajonként eltérő. A születési ráta függ, a koreloszlástól (a populáció szaporodásra képes egyedeinek számától), az ivararánytól, szaporodásbiológiai sajátosságoktól (magok, termés mennyisége, peteszám, generációk száma évente stb.). 2

3 A születések számából, azaz a születési rátából következtethetünk a potenciális szaporodóképességre. A potenciális (ideális) szaporodóképesség a lehető legmagasabb elérhető utódszám. Ideális feltételek között a populációk korlátlanul növekedhetnének. Az egyedszámváltozást az idő függvényében ábrázolva egy exponenciális görbét kapunk. A reális szaporodóképesség a ténylegesen megvalósuló szaporodás mértéke. A potenciális szaporodóképességet korlátozza a környezet eltartóképessége (Kapacitás). Egyedszám Környezet eltartóképessége azt jelzi, hogy az adott környezetben mekkora egyedszámú populáció képes tartósan fennmaradni. A valóságban az egyedszám nem áll be egy állandó szintre, hanem az eltartóképesség környékén ingadozik (fluktuál). Az egyedszámnak ez a kialakult értéke fejezi ki a környezet eltartóképességét. A környezet eltartóképességét egy adott területen egy adott populációra vonatkoztatjuk. Ez alapvetően faji jellegtől, (méret, táplálékigény, viselkedési szokások territoriális, párválasztási) függ. A szaporodási ráta A szaporodási rátát a születések és a halálozások különbségéből kapjuk meg. A szaporodási rátából a populációk szaporodóképességére következtethetünk. A belső szaporodási ráta (r) értéke a populáció egy egyedére eső születések (b) és halálozások (d) számának a különbségéből adódik. r = b d Ha r + a populáció egyedszáma nő, ha 0 nem változik, ha értéke előjelű, mérete csökken. A szaporodási ráta általában új élőhelyek benépesítésekor a legmagasabb, kis egyedszám esetén a legnagyobb. Ez persze felveti a beltenyészet veszélyét, ami viszont az egyedek genetikai leromlásához vezet. Ezért populációknak van egy kritikus egyedszáma ún. kihalási küszöb -, amely alatt már a szaporodóképesség rohamosan csökken. A születés és a halálozás befolyásolja a koreloszlást döntően. A populáció koreloszlása A populációt alkotó egyedek különböző korosztályokba (korcsoportokba) sorolhatók, és ezek egymáshoz viszonyított arányai határozzák meg a korösszetételt. A korösszetételt a korfával ábrázoljuk, ahol a függőleges tengelyen az egyes korcsoportok arányát, a vízszintes tengelyen az y tengelytől jobbra a nők, balra a férfiak arányát tüntetjük fel. 3

4 Típusai: Növekvő, vagy fiatalodó populáció: o az egészen fiatal egyedek száma meghaladja a középkorú és az idős egyedek számát. A természetben az állatokra, o ill. a 3. világ elmaradott népességeire jellemző. Stabil populáció: o a különböző korosztályokhoz tartozó egyedek aránya nemzedékről nemzedékre változatlan marad. Kihaló, vagy elöregedő populációban a középkorú és idős egyedek száma jóval meghaladja a fiatalokét. o Fejlett ipari társadalmakra jellemző, és Magyarországra. Gradáció A populáció egyedszámának ugrásszerű emelkedése. egyedszá m lappangási szakasz bevezető szakasz kitörés összeomlás befejező szakasz a környezet eltartóképessége idő A kitörést mindig összeomlás követi az eltartóképesség korlátai miatt. Rovarokra (vándorsáska, levéltetvek, gyapjaslepke), egérfélékre, algákra (vízvirágzás) jellemző. Szaporodási stratégiák A szaporodási stratégiájuk alapján a populációk két csoportba sorolhatók. 4

5 A K stratégia (K konstans (állandó) A K stratégista fajok: egyedei hosszú életűek, általában nagytestűek, élőhelyeik környezeti feltételei állandóak, hosszú idő után válnak ivaréretté, utódaik száma csekély, fejlett az ivadékgondozás, az utódok felnevelésébe sok energiát fektetnek, a szaporodásuk során az utódok túlélési rátája magas, ilyenek a nagytestű gerincesek és a fák. Az r stratégisták (r reproduktív) Az r stratégista fajok: egyedei rövid életűek, kistermetűek, élőhelyeik környezeti feltételei gyorsan változhatnak, rövid idő után válnak ivaréretté, utódaik száma jelentős, nagyszámú utódjuk nevelésére kevés energiát fektetnek, az ivadékgondozás sokszor nem jellemző, a szaporodásuk során az utódok túlélési rátája alacsony, elsőként jelennek meg egy társulás kialakulásánál (pionírtársulás-alkotók), nem versenyképesek. Ilyenek pl. a rovarok, gyomnövények, rágcsálók. A populációk kölcsönhatásai Egy adott területen különböző fajok populációi élhetnek együtt és ezek között különféle kölcsönhatások lehetnek. A kölcsönhatásban lévő populációk kölcsönösen befolyásolják egymás egyedszámát. A kapcsolat lehet előnyös (+), hátrányos (-), vagy közömbös (0). +,+ mutualizmus (kölcsönösség) a) Szimbiózis, együttélés: két vagy több különböző faj szoros együttélése. A szimbiózisban mindkét fél kölcsönös előnyökhöz jut. 5

6 Pillangós virágúak (bab, borsó, lucerna, akác) és N-kötő baktériumok. Mikorrhiza, gombák virágos növények gyökerei. Termeszek - cellulózbontó ostoros egysejtű. Emlősök és a vastagbélben élő bélbaktérium, cellulózbontás, K és a B vitamintermelés. Zuzmókban moszatok - gombafonalak. 6

7 b) Alliancia: két populáció között kialakuló laza, alkalomszerű kapcsolat. Zebrák struccok, tisztogató alliancia: bivaly pásztorgém. c) Szaporodási mutualizmus: alkalomszerű, az egyik populáció számára nélkülözhetetlen. Ide tartozik az állatok általi virágmegporzás valamennyi formája, lucerna poszméh. d) Szimfilia: olyan együttélés, amikor egy társas rovar védelmet és táplálékot biztosít valamely másik rovar számára, amelynek testváladékát fogyasztja. Hangyák levéltetvek. +,- a) Zsákmányszerzés (predáció): az egyik populáció egyedei részben vagy egészben elfogyasztják a másik populáció egyedeit (préda). a. Növényevésről beszélünk, ha a préda növény, b. ragadozásról, ha a préda állat. A ragadozás prédája a zsákmány (rovaremésztő növények is ragadozók). A növényevés és a ragadozás között lényeges különbség, hogy a növényevés során a préda rendszerint nem pusztul el, csupán károsodik. c. Kannibalizmus: a populáció egyedei saját fajtársaikat fogyasztják. 7

8 b) Parazitizmus (élősködés) Az élősködő szervezet egy másik szervezet - a gazdaszervezet - testanyagaival táplálkozik. A gazdaszervezet károsodásával jár, többnyire azonban anélkül, hogy közvetlenül, vagy azonnal elpusztulna. a) Ektoparazitizmus esetén a parazita külső testfelületen él. Ilyen pl. a pióca, a marhabögöly, a gyötrőszúnyog vagy a közönséges kullancs. b) Endoparazitizmus esetén a parazita a gazdaszervezet belsejében él. Vírusok, baktériumok, bélférgek, stb. c) Fakultatív paraziták: táplálkozás után elhagyják a gazdaszervezetet, hosszabb ideig is képesek a gazdaszervezet nélkül élni. Ilyenek általában az ektoparaziták. d) Obligát paraziták: a gazdaszervezetet nem hagyják el, hosszabb ideig nélkülük életképtelenek. Ilyenek általában endoparaziták. e) Hiperparazitizmus: a hiperparaziták lárvái egyes parazitaként élő rovarlárvákban - fürkészlegyek vagy fürkészdarazsak lárváiban - fejlődnek. 8

9 f) Félparazitizmus: a növényvilágban előforduló félparazita szervezetek, például a sárga fagyöngy, szívógyökereiket a gazdaszervezet faelemeibe növesztik és a vizet valamint a szervetlen ionokat szívják el. Fotoszintetizálnak. 0,+ Kommenzalizmus (asztalközösség) Oroszlánok és hiénák, cápák és kalauzhalak, rénszarvasok és hófajdok, fák és mohák, bromliák, orchideák. A kommenzalista viszony legtágabban értelmezett kapcsolata, ha egy populáció puszta létével egy másik populáció számára biztosítja az életfeltételeket. Például a szagos mügés bükkösökben a bükk árnyékoló hatása teremti meg a szagos müge számára a létezés feltételeit. 0,- Amenzalizmus, antibiózis Az egyik populáció egyedeinek az anyagcsere-termékei a másik populáció egyedei számára kedvezőtlen körülményeket teremtenek. Az ecsetpenészekhez tartozó Penicillum fajok antibiotikumokat termelnek, amelyek a baktériumok nagy többsége számára mérgezőek. 9

10 Az allelopátia a növények közötti kölcsönhatások egyik típusa. Az allelopatikus kölcsönhatás lényege az, hogy egy növény valamilyen vegyületet juttat a talajba, amely gátolja, vagy ritkábban serkenti a szomszédos növényegyedek növekedését, vagy más életjelenségét. Ilyen pl. a dió által kibocsátott csírázást gátló juglon. -,- Versengés A hasonló környezeti igényű populációk szüntelen versengésben vannak a korlátozott mértékben rendelkezésükre álló erőforrásokért. Rövidtávon mindkét fél számára korlátozó jellegű. Hosszútávon az egyik populáció kiszorulását eredményezheti. Növények esetében a fényért, vízért, tápanyagokért, élőhelyért stb. Állatok esetében a táplálékért, a vadászterületért, búvóhelyért stb. Versengés alakul ki két populáció között akkor is, ha egy élőhelyen olyan új populáció jelenik meg, amelynek környezeti igényei nagymértékben átfedik valamelyik másik populáció környezeti igényeit. Ökológiai niche A környezeti tényezők olyan n-dimenziós tere (minden dimenzióját egy olyan környezeti tényező adja, amely a populáció előfordulását meghatározza), ahol a populáció egyedei előfordulhatnak és szaporodni képesek. A niche az ökológiai térnek az a része, amelyet a populáció jelenlétével kitölt. A niche francia szó, fülkét jelent. Egy populáció ökológiai niche-ét meghatározza az elfogyasztott táplálék típusa, ragadozói, környezeti (hőmérséklet, páratartalom, stb.) toleranciája, viselkedési szokásai. Az ökológiai niche-nél tágabban értelmezett az élettani niche, amely a populáció egyedeinek az élettani tűrőképességét mutatja az adott környezeti tényezővel szemben, ill. a környezeti tényezők összességével szemben. A természetben a populációk nem tudják teljesen kihasználni a tűrőképességük által meghatározott lehetőségeiket, mivel az adott tartományban számos más hasonló tűrőképességű populáció lehet jelen. Így a populációk felosztják egymás között a hasonló környezeti tényezők által meghatározott teret, és az adott populáció a tűrőképessége által meghatározott térnek csupán kis hányadát foglalja el. Tehát az élettani niche sokkal szélesebben határozza meg a populációk előfordulását, mint a ténylegesen megvalósuló ökológiai niche. 10

11 Az élettani niche a többi fajjal (populációival) való kölcsönhatás nélkül, az ökológiai niche e kölcsönhatások figyelembevételével mutatja meg a faj életlehetőségeit. Minden fajnak saját, rá jellemző ökológiai niche-e van; ha két populációnak azonos az ökológiai niche-e, akkor e két csoport között kompetició alakul ki (vadgerle, balkáni gerle). A hasonló igényű populációk felosztják egymás közt a hasonló élettereket, úgy hogy a különböző biotópok legalább egy lényeges tulajdonságukban különböznek. Ez a nicheszegregáció. Csúszkák az ágak alsó felszínén, a fakúszok a fa vastagabb ágainak felső felszínén, a fakopács a törzs mélyebb részeiből táplálkoznak, a harkályok az ágak mélyebb részeiből, a széncinege a vékony ágakon, a kékcinege az ágvégeken keresgél. Gauze-elv, a kompetitív kizárás elve A Gauze-elv szerint nem létezhet egy életközösségben (élőhelyen) két, teljesen azonos ökológiai igényű azaz niche-ű populáció. Másképp: két faj ugyanazt a niche-t nem foglalhatja el. Koevolúció A koevolúció a biológiában két faj egymással kölcsönhatásban történő evolúcióját jelenti. A különböző növények virágai és az őket beporzó rovarok vagy madarak (kolibri) egymáshoz alakulása, a gazdaszervezet-parazita, a ragadozó és zsákmányállata között. 11

12 Összefoglalva a populációk kölcsönhatásait +,+ mutualizmus +,- a) Szimbiózis, együttélés pillangós virágúak mikorrhiza termeszek. bélbaktérium zuzmók b) alliancia zebrák tisztogató közösség c) szaporodási mutualizmus: lucerna poszméh d) szimfilia Hangyák - levéltetvek a) Zsákmányszerzés (predáció) a. növényevés b. ragadozás c. Kannibalizmus b) Parazitizmus (élősködés) a) Ektoparazitizmus a pióca, a marhabögöly, a gyötrőszúnyog vagy a közönséges kullancs. b) Endoparazitizmus Vírusok, baktériumok, bélférgek, stb. c) Fakultatív paraziták az ektoparaziták d) Obligát paraziták endoparaziták e) Hiperparazitizmus f) félparazitizmus 0,+ kommenzalizmus (asztalközösség) a) táplálékszerzési oroszlánok és hiénák, cápák és kalauzhalak rénszarvasok és hófajdok b) beköltözés, szünókia, együttlakás parőkia A kékvércsék a vetési varjak elhagyott fészkeit használják. a gólyafészkek oldalában költő verebek. c) rátelepedés, epőkia. Az epifiton 0,- antibiózis antibiotikumok allelopátia -,- versengés 12

13 Példa az ökológiai niche-re. Biológia emeltszintű érettségi feladat 2012 május 13

14 Megoldás 14