Növényi életciklus 2. rész: Magnyugalom-Csírázás

Átírás

1 Ökológia I előadás Növényi életciklus 2. rész: Magnyugalom-Csírázás

2 A növényi életciklus vázlata

3 A magnyugalom A terjedés időbeli aspektusa

4 A magnyugalom Definíció: Az új növénynemzedék megjelenése és a csírázás között eltelt rövidebb-hoszabb idő. Szinoním elnevezése a dormancia. Két nézőpont Ökológiai nézőpont Fiziológiai nézőpont

5 Ökológiai nézőpont Szezonális dormancia Szezonális ritmus Stabil környezeti feltételek mellett Általában megszűnése előrejelezhető Opportunisztikus dormancia Nincs szezonális ritmus Véletlenszerűen változó környezeti háttér Megszűnése nem megjósolható

6 (Öko)Fiziológiai nézőpont Elsődleges magnyugalom (Innate dormancy) Megakadályozza a csírázást az anyanövényen Kedvező körülmények között megszűnik Másodlagos magnyugalom (Induced dormancy) Kedvezőtlen körülmények indukálják Nem szűnik meg kedvező körülmények között Kierőszakolt magnyugalom (Enforced dormancy) Kedvezőtlen körülmények indukálják Kedvező körülmények között megszűnik

7 A magnyugalom típusai Elsődleges magnyugalom Magérés Nincs magnyugalom Csírázás Kierőszakolt magnyugalom Másodlagos magnyugalom

8 Magnyugalom-Endogén Endogén magnyugalom Éretlen embrió Maghéj ellenállása Fraxinus, Viburnum genusok Caltha palustris, Anemone nemorosa Mechanikai ellenállás (Prunus sp.) Gázdiffúzió akadályozása (Xanthium pennsylvanicum) Víz bejutásának akadályozása (Fabaceae) Endogén anyagcseregátlók (ABA, etilén, kumarinszerű vegyületek, allelopatikumok, magas cukor és sókoncentráció a termésben stb.)

9 Magnyugalom-Exogén Exogén magnyugalom A magnyugalom elsődlegesen külső okokra vezethető vissza: Alacsony talajnedvesség Magas hőmérséklet Magas talajsótartalom Erősen alacsony ph Sötétség Nem megfelelő légköri viszonyok. Magnyugalom megszűnése: sztratifikáció és szkarifikáció fogalma.

10 A csírázás A legkritikusabb életszakasz

11 A Csírázás Definíció: A dormancia megszűnésétől a csíranövény megjelenéséig tartó morfológiai és élettani változások sorozata Epigeikus és hypogeikus

12 A Csírázás Szakaszai: A mag vízzel való telítődése Enzimhidratáció, szállítási folyamatok Emrió aktiválódása Tápanyagmobilizáció Embriónövekedés és új szövetek képződése Csíranövény kialakulása

13 Környezeti tényezők Abiotikus tényezők Víz Levegő (légköri gázok) Hő Tápanyagok Fény Sótartalom Biotikus tényezők

14 Abiotikus tényezők-víz Víz Eszenciális a csírázáshoz Enzimhidratáció Katalizátor Folyadékturgor kialakítása Csírázásgátlók kimosása Sókoncentráció csökkentés Tápanyagfelvétel Gázdiffúzió akadályozása

15 Abiotikus tényezők-levegő Levegő összetétele Mélység detektálása Széndioxid általában gátol Magas CO2 koncentrációhoz alkalmazkodtak bizonyos fajok: Typha, Scirpus, Juncus 2-5 %-os koncentráció hathat serkentőleg 5 %-feletti koncentráció a legtöbb faj csírázását gátolja A magas oxigén koncentráció serkentőleg hat Kivétel néhány faj: pl. Zostera marina

16 Abiotikus tényezők-hő Hő szerepe Konstans hő hatás Max. 57 C, Pinus rigida C, Sesamum orientale Min. Fagypont környéke ill. az alatt. Opt C, de lehet magasabb is: Zea mays, Oryza sativa, 35 C, vagy alacsonyabb: búzafélék 15 C, Rosaceae 10 C. Hőingás hatása Szabad felszínek, sztratifikáció

17 Abiotikus tényezők - Hő Akác csírázás

18 Abiotikus tényezők-fény A fény Szabad felszínek érzékelése Fitokróm rendszer: Fitokróm A-E Fitokróm-A: Alacsony fényintenzitás detektálása Fitokróm B: Pfr és Pr forma relatív aránya Fotoblasztia Pozitív fotoblasztikus magok Negatív fotoblasztikus magok Közömbös magok

19 Abiotikus tényezők-tápanyag A tápanyagok szerepe Szabad felszín detektálása Szabad tápanyagok jelenléte serkenti a csírázást. Sók szerepe Extrém sós termőhelyek (szikes, tengerpartok) Gátló hatású magas koncentrációban A tengervíz sókoncentrációjának 1/3-án De: Zostera marina 3%-mellett Salicornia pacifica var. utahensis 5%-mellett.

20 Biotikus tényezők Magpredáció Csíranövény predáció Allelopatikumok Herbivorok Vektor-szervezetek (menedékhely hipotézis) Mikrobiális bontás

21 A diaspórabank A magkészlet-ökológia alapjai

22 A diaspórabank Definíció: Azon természetes úton előforduló magvak összessége, amelyek anyagcseréjük vonatkozásában anyanövényeiktől már függetlenné váltak és emellett csírázó-képesek, vagy ezt a képességet a jövőben elnyerhetik (Csontos 2001). Általában a talaj felső cm-ében lokalizálható.

23 Diaspórabank: Van-e és Hol? Nincs magkészlet Egyivarú fajok állományai (Elodea canadensis, Ephedra distachia) Mangrove genusok (pl. Avicennia, Rhizophora) Pormagvú fajok (pl. Pyrola, Orchidaceae) Nem a talajban lokalizálható Vizi- vízparti növények egy része (Cocos nucifera) Epiphytonok (Viscum, Loranthus) Tűzadaptált fajok (Banksia, Pinus halepensis)

24 Diaspórabank: Vertikális profil

25 Diaspórabank: Horizontális profil Agrostis capillaris Sieglingia decumbens

26 Diaspórabank: Milyen sűrűségben? Arktikus területeken előfordul, hogy nincs diaspórabank. Láprétek esetében a db/m2 sem ritka. A maximális denzitás amit kimutattak db/m2-volt a Spergula marina esetében ( 0,05 mg-os magok). Társulástól és szukcessziós állapottól függ a denzitása

27 Diaspórabank: Meddig? Eltemetéses kísérletek. Beal (1879) elkezdett, 21 fajjal, ebből a Malva pusilla, a Verbascum blattaria ma is csíraképes. Duval (1902) 109 fajjal. Sok gyom még közel 40 évvel a kezdettől is csírázott. Probléma: Nem a valós körülményeket modellezik Herbáriumi lapok: Pontosan datált gyűjtések. Milberg (1994): Geranium bohemicum (129 év) British múzeum (1940) Albizia julibrissin (Kína 1713, 227 éves) Probléma: Nem valós körülményeket modellezik

28 Diaspórabank: Meddig? Ásatások: Mélyben megmaradt intakt talajrétegek vizsgálata. Nelumbo faj magja volt, ezt ásatáskor egy kiszáradt tómederben találták Kínában. ( éves) Canna compacta, Argentina ( éves), rituális nyaklánc belseje. Probléma:Kormeghatározás bizonytalan, Intakt talajrétegek?

29 Diaspórabank: Típusok Tranziens: A magvak a talajban nem életképesek (nem kimutathatóak) egy évnél hosszabb idő után. Perzisztens: Egy évnél hoszabb ideig életképesek a talajban: Rövidtávú perzisztens: min. 1 de max. 5 évig életképesek a talajban Hosszútávú perzisztens: több mint 5 évig életképesek a talajban

30 Diaspórabank: Típusok Őszi csírázás Tavaszi csírázás Egész évben Egész évben

31 Diaspórabank vizsgálata Fizikai elválasztás és csíráztatás

32 Miért kell vizsgálni? Mert nem sokat tudunk róla? A magyar flóra alig 20%-ára ismert milyen diaspórabank típusba sorolható. Egyes társulások diaspórakészlete alig ismert. (dolomittölgyesek, szikesek, vízi vegetáció) Évszakos dinamika, horizontális és vertikális mintázat, terjedés(?)...

33 Miért kell vizsgálni? Mert fontos? Természetvédelmi megfontolások. Hogyan védjünk egyes fajokat? Hogyan védjünk egyes közösségeket? Restaurációs ökológiai megontolások. Hogyan állítsunk helyre bizonyos közösségeket? Zavarások, kezelések detektálása

34 Hogyan vizsgálható? Fizikai elválasztás Fizikai úton történő magszeparálás Utólagos életképesség-meghatározás Üvegházi csíráztatás Csíráztató ládákban Csíráztatásos életképesség-meghatározás

35 Fizikai elválasztás Nehézoldatos eljárás (Flottálás) K2CO3, Na2CO3, CaCl2, ZnCl2 oldatok 1,4-1,7 g/cm3-es sűrűség Gyors végrehajtás Felülúszóban vannak a magok Határozás: Schermann Sz. Magismeret I-II Beijerinck: Zadenatlas

36 Fizikai elválasztás Átmosó szűréses eljárás Talajminta koncentrálás Szitasoron történő átmosás Igen apró magok kimutatására általában nem alkalmas Egy adott méretkategóriába tartozó magok elkülönítésére kiváló Növeli a csíraképességet

37 Fizikai elválasztás Szelelés Legklasszikusabb módszer (ókor) Sok szerves szennyezőt tartalmazó mintáknál használható jól. Aerodinamikai szeparálás Szélcsatorna (gyakran a felülúszó tisztítása)

38 Fizikai elválasztás Életképesség meghatározás Vetéses életképesség meghatározás TTC festés Nemzetközi szabványban rögzített módszer Redoxindikátor (redukált forma színtelen) Problémák: Nincs speciális festődési térkép Látszólagos életképesség Ketté kell vágni a magot Koncentráció? Zelenchuk-féle látszólagos életképesség

39 Üvegházi csíráztatás Intakt minták csíráztatása Terepen gyűjtött gyep illetve talajtéglák csíráztatása. Terepi körülmények jobb modellezése Fizikailag aprózott minták Nagyméretű szennyezők eltávolítása Néhány cm vastag mintafelszín, forgatás Mintakoncentrálás,vékonyréteges csíráztatás Később példavizsgálat bemutatása

40 A módszerek előnyei Csíráztatás Fizikai elválasztás Határozás könnyű Nem eszközigényes Nem pénzigényes Több évig futhat Életképesség közvetlenül adódik Fajszámot jobban becsli Gyors Nem helyigényes Sok minta feldolgozható Fajok csírázásökológiája nem befolyásolja Denzitást jobban becsli

41 A módszerek hátrányai Csíráztatás Időigényes Helyigényes Eltérő igények Több évig futhat Alulbecsli a magkészletet Fizikai elválasztás Határozás nehéz Kicsi magok elvesznek Munkaigényes Eszközigényes Életképesség-meghatározás Túlbecsli a magkészletet

42 Minta -vizsgálat Gyertyánkúti rétek Junco-Molinietum

43 A mintavétel Tavasszal (?télen), hóolvadás után

44 A mintavétel Vertikális szegmensek különválasztása Gyertyánkúti-rétek Fúrásos mintavétel (2005. április)

45

46 DE Botanikus Kert (Üvegház) 2005 április 23.???

47 DE Botanikus Kert (Üvegház) 2005 május 5. Prunella sp. Galium boreale Myosotis palustris Potentilla recta

48 DE Botanikus Kert (Üvegház) 2005 május 22. Peplis portula Scrophularia umbrosa Prunella vulgaris

49 DE Botanikus Kert (Üvegház) 2005 május

50 Kötelező és Ajánlott Irodalom Török P. és Tóthmérész B. 2006: Növényökológiai Alapismeretek. Kossuth Egyetemi Kiadó, pp Thompson K. & Fenner 2005: The Ecology of Seeds. Cambridge University Press, Cambridge, pp Csontos P. 2001: A természetes magbank kutatásának módszerei. Scientia Kiadó, Budapest, pp. 155.

51