Általános ökológia - 3. előadás. Interakciók. Valkó Orsolya. 1. rész: Pozitív kapcsolatok

Átírás

1 Általános ökológia - 3. előadás Interakciók Valkó Orsolya 1. rész: Pozitív kapcsolatok

2 Miről lesz szó? Interakciók típusai Neutralizmus és kommenzalizmus Protokooperáció, mutualizmus, szimbiózis Herbivoria Növényi carnivoria Növényi parazitizmus

3 Az interakciók típusai szimbiózis kommenzalizmus predáció, parazitizmus 0 kommenzalizmus neutralizmus? - predáció, parazitizmus? kompetíció és allelopátia

4 Kommenzalizmus

5 Kommenzalizmus 0 + kapcsolat. Asztalközösségnek is nevezik Számos növény-növény kapcsolat ide sorolható Kedvező talajállapot kialakítása: Szimbiotikus nitrogénfixáció-> talajnitrogén Lehullott lombavar->talaj víz- és szervesanyagtartalma Mikroklíma, mikroélőhelyek Árnyalás Epifitonok

6 Kommenzalizmus az állatvilágban

7 Kommenzalizmus az állatvilágban Beköltözés = szünókia

8 Kommenzalizmus az állatvilágban

9 Kommenzalizmus az állatvilágban

10 Szimbiotikus kapcsolatok

11 Mutualizmus, szimbiózis Fogalmi bizonytalanságok Odum (1953): Protokooperáció: fakultatív kölcsönösen előnyös kapcsolatok Mutualizmus ill. szimbiózis: Obligát kölcsönösen előnyös kapcsolatok Begon, Harper, Towsend (1986): Fakultatív mutualizmus =Protokooperáció Obligát mutualizmus = szimbiózis

12 Protokooperáció Buphagus spp.

13 Bohóchal és Anemóna Amphiprion ocellaris és Anemona spp.

14 A mutualista kapcsolatok Alga és gomba mutualista kapcsolata Zuzmószervezet és felépítése Növény és gomba mutualista kapcsolata Mikorrhiza és mikotallusz Növény és baktérium mutualista kapcsolata Nitrogén fixálók és pillangósok szimbiózisa Növény és rovar mutualista kapcsolatai Megporzási kapcsolatok

15 A zuzmó A gomba-alga együttélések igen ősiek Létrejöttük a szárazföldre lépéssel vette kezdetét Nedves, vízközeli régiókban alakultak ki először ilyen kapcsolatok Litorális zuzmók: szárazra került algatelepeket gombafonalak védik meg a kiszáradástól. Közismertebbek a szárazföldi zuzmók Zuzmók dominálta közösségek a földfelszín 8%-át borítják.

16 A zúzmók felépítése Zuzmók: algák (Phycophyta) és gombák (Mycota) együttélésével kialakuló élőlényegyüttesek. (NEM FAJOK) Rendszerezés során korábban a növényekhez sorolták őket. Fikobionta/Fotobionta: Eukarióta alga vagy cianobaktérium (85% zöldalga, 10% cianobaci, 5% is-is) Mikobionta: legtöbbször valamilyen tömlősgomba (Ascomycetes, 96%, 42%-uk él ebben a kapcsolatban)

17 A zuzmók morfológiája Kéregtelepű zuzmók Leveles zuzmók Bokros zuzmók

18 Zuzmók: az együttélés Az Fotobionta biztosítja a: Szerves anyagokat (cukor) Ha cianobaktérium, akkor a nitrogént is A Mikobionta biztosítja a: Víz és szervetlen tápanyagok Aljzat és tapadási felület??? Védelem (hideg és vízveszteség) Parazitikus jellegzetességek Ivarosan csak a gomba szaporodik A gomba védelmében drasztikusan pusztulhatnak az algasejtek Függetlenül csak az alga képes élni

19 A zuzmók ökológiai szerepe Pionír társulásalkotók Tundravegetáció Homoki szukcesszióindítás Talajképzés Kőzetbontó zuzmósavak Táplálékszervezetek Tundravegetáció Emberi fogyasztás Indikátorszervezetek Nehézfém-indikátorok

20 Gomba-növény szimbiózis Mikotallusz és mikorrhiza

21 Gomba-növény szimbiózis A gombák legjelentősebb szimbiotikus partnerei a magasabbrendű növények: Harasztok (korpafüvek, páfrányok) Virágos növények Alapvető típusai ennek az együttélésnek a mikotallusz és a mikorrhiza A harasztok gombákkal együtt élő gametofiton előtelepét nevezzük mikotallusznak.

22 Mikorrhiza Frank (1885) adta az elnevezést, gombagyökér. Az összes hajtásos növény 90%-a valamilyen kapcsolatban él. Azok a fajok nem alakítanak ki ilyen kapcsolatot, amelyek rövid életűek. Aszkuszos gombák, Bazidiumos gombák, Glomales rend fajai. Alapvető típusa az endo- és az ektomikorrhiza

23 Mikorrhiza Előnyös a növénynek, mert: Megnövekedett felszívó-felület Szelektív anyagfelvétel (fémionok) Kötött formában jelenlevő tápanyagok felvehetővé válnak Patogénekkel szembeni védelem (?) Előnyös a gombának, mert: Szerves anyagok, vitaminok és növekedésserkentők

24 VAM Mikorrhiza Vezikulo-Arbuscularis-Mikorrhiza Endomikorrhiza kapcsolat A legtöbb társulásban elterjedt kapcsolat, de füves területeken és a trópusokon domináns Főként lágyszárú fajok és a Glomales rend gombái alakítják ki ( növényfaj, 150 gombafaj) Az edényes flóra 90%-a kialakít ilyen kapcsolatot.

25 Ektomikorrhiza A hifák nem hatolnak be a gyökérsejtek belsejébe. Tajgavegetáció és lomberdei vegetáció meghatározó mikorrhiza-kapcsolata Legtöbbször bazidiumos gombák alakítják ki fásszárú fajokkal ( gombafaj, közel 2000 hajtásos növényfaj)

26 Ektomikorrhiza-anatómia A hifák a gyökérsejtek fala mentén, a sejtközötti állományban alakítják ki az ún. Hartig hálózatot.

27 Ektomikorrhiza-anatómia Russula sp. mikorrhiza Nyugati hemlokfenyő gyökerén

28 Egyéb ritkább mikorrhizák Ektendo mikorrhiza Ektomikorrhizához áll közel Pinus csemetéken figyelhető meg A gombahifák részben behatolnak a sejtekbe is

29 Egyéb ritkább mikorrhizák Orchid mikorrhiza Fordított kapcsolat Talajban élő szaprotróf csíranövény = Protokorm Ennek sejtjeibe hatolnak be a gombák pletont képezve

30 A mikorrhizák szerepe Javítják a növénypartner anyagcseréjét Tápanyagfelvétel Vízellátottság Pathogének elleni védelem Jobb adaptációs képesség Anyagforgalmi szerep Társulások tápanyagforgalma Növényközösségek organizációja

31 Baktérium-növény szimbiózis Nitrogén-kötés

32 A szimbiotikus nitrogén-fixáció Nitrogén fixáció során a légköri nitrogénből ammónia készül (nitrogenáz enzimkomplex) N 2 + 8H +16 ATP = 2NH ADP/Pi Prokarióta nitrogénkötő szervezetek vagy szabadon, vagy más szervezetekkel szimbiózisban élnek. A kapcsolat során szerves anyagokat juttat a növény az általában a gyökerein élő szimbiontáknak, és cserébe nitrogénvegyületeket kap

33 A partnerek Nitrogénkötő szervezetek (70%-teljes fixáció): Azotobacter és Azotococcus fajok gyökérszimbionták Spirillaceae fajai főként lágyszárúak gyökerein fordulnak elő Rhizobium genus fajai pillangósokkal élnek együtt Actinomycetes fajok az Alnus glutinosa gyökérgümőiben élnek.

34 A gümő kialakulása

35 A negatív interakciók Herbivória és növényi parazitizmus

36 Herbivoria Definíció: A préda-predátor kapcsolatok speciális típusa, növényi préda választása. Általában nem jár a prédaegyed pusztulásával. A prédaegyed helyhez kötött A préda gyakran nagyobb méretű, mint a predátor A predátor egyedszáma gyakran nagyobb, mint a préda egyedszáma

37 Herbivoria: Alkalmazkodás Alkalmazkodási mechanizmusok a préda oldaláról: Közvetlen (Direkt) mechanizmusok Elkerülés Tolerancia Indirekt mechanizmusok Más szervezetek igénybe vétele Alkalmazkodás a predátor oldaláról Állatökológia!!!

38 Herbivoria: Elkerülés A növények igyekeznek megakadályozni azt, hogy az állatok elfogyasszák őket. Szerkezeti módosulás Tüskék, tövisek, szőrök Emésztés nehezítése Védőburkok, bevonatok képzése Kémiai védekezés Méreganyagok termelése Fenológiai ritmus szabályozása Ritkaság Ephemer életmenet

39 Herbivoria: Elkerülés

40 Herbivoria: Tolerancia A növények kompenzálják a fogyasztók által okozott kárt. Tolerancia-mechanizmusok: Fokozott sarjadzás és hajtásképzés Nagy szénraktárak Magas tápanyag-allokációs ráta

41 Herbivoria: Indirekt módok Személyi testőrök Acacia cornigera

42 Predáció Növényi carnivoria

43 Zsákmányoló növények Növényi carnivoria Oka: Tápanyagéhség (Nitrogén-éhség) Magas a talaj víztelítettsége Alacsony ph Oxigénszegény állapotok Állati szervezetek zsákmányolása a nitrogénéhség lefedésére. Filogenetikailag megjelenése polifiletikus jelenség

44 Zsákmányoló növények Bromeliceae (Bromelia sp.) Byblidaceae (Byblis gigantea, B. liniflora) Droseraceae (Aldrovanda, Drosera, Dionaea, Drosophyllum) Lentibulariaceae (Pinguicula, Utricularia) Nepenthaceae (Nepenthes sp.) Saracceniaceae (Darlingtonia, Heliamphora, Saraccenia)

45 Csapdamechanizmusok Aktív csapdák: A növényi szervezetek gyors helyzetváltoztató mozgását feltételezik. Zárócsapdák Ajtóscsapdák Passzív csapdák: legtöbbször valamilyen statikus csapda ejti foglyul a prédát. Veremcsapdák Ragasztó alapú csapdák

46 Aktív csapdák Zárócsapda Dionea muscipula Két konvex levélfél csuklószerűen kapcsolódik Érzékszőrök találhatóak a belső felszínen Nagyon gyorsan összezáruló csapda

47 Aktív csapdák: Dionea

48 Aktív csapdák Ajtócsapdák Utricularia genus Víz alatti csapdák Egy csapdahólyagból, befelé nyíló fedélből és érzékszőrökből álló csapda Nyugalmi periódus: levegő tölti ki a hólyagot Nyíláskor a víz igen gyorsan beáramlik

49 Aktív csapdák: Utricularia

50 Passzív csapdák Veremcsapdák Saraccenia, Nepenthes, Darlingtonia Kancsó alakú módosult levél Fedél, perem, szőrök, nedű

51 Passzív csapdák: Nepenthes

52 Passzív csapdák: Darlingtonia

53 Passzív csapdák: Saraccenia

54 Passzív csapdák Ragasztócsapdák Drosera, Drosophyllum, Pinguicula Mirigyszőrös levélfelszín Beleragad az áldozat A levél lassan bepödörödik

55 Passzív csapdák: Drosera

56 Passzív csapdák: Pinguicula

57 Parazitizmus Növényi parazitizmus

58 Növényi parazitizmus Az egyik résztvevő (parazita) számára kedvező, míg a másik résztvevő (gazda) számára kedvezőtlen kapcsolat Típusai: Ekto-, ektendo és endo Obligát Fakultatív Monofág, Oligifág és polifág Holo- és hemi

59 Növényi parazitizmus Magasabbrendű növényi paraziták Polifiletikus jelenség (kétszikűek, 20 család, 5000 faj) Hajtás- és gyökér, hemi- és holoparaziták Morfológiailag leveles és redukált testfelépítésű paraziták

60 Növényi parazitizmus Santalaceae (Szantálfafélék cs.) Hemiparaziták Gyökérélősködők, vagy ágparaziták. Körte alakú szívótestek Thesium genus

61 Növényi parazitizmus Loranthaceae (fagyöngyfélék cs.) Hemiparazita félcserjék Ágparaziták Hausztóriumosak Ornithochor fajok Loranthus és Viscum genus

62 Növényi parazitizmus Cuscutaceae (Arankafélék cs.) Holoparaziták Hajtásparaziták Redukált testfelépítés Hausztórium Cuscuta genus fajai

63 Növényi parazitizmus Scrophulariaceae (Tátogatófélék cs.) Hemi- és holoparaziták Gyökérélősködők Euphrasia Rhinanthus Odontites Pedicularis Melampyrum

64 Növényi parazitizmus Euphrasia officinalis Odontites vulgaris

65 Növényi parazitizmus Pedicularis sp. Rhinanthus sp.

66 Növényi parazitizmus Lathraea squamaria Melampyrum nemorosum

67 Növényi parazitizmus Orobanchaceae (Szádorgófélék cs.) Obligát holoparaziták Gyökérparaziták Magvak hosszú ideig életképesek Sok gazda monofágia Orobanche genus (30 faj)

68 Ajánlott Irodalom Török P. és Tóthmérész B. 2006: Növényökológiai Alapismeretek. Kossuth Egyetemi Kiadó, pp Odum, E. P. 1953: Fundamentals of Ecology. Saunders, Philadelphia, London, pp Begon, M., Harper, J. L., et Towsend, C.R. 1986: Ecology. Blackwell, Oxford, pp. 876.