Az ökológia alapjai. Az ökológia tárgya, vizsgálati szintjei, skálázási problémák

Átírás

1 Az ökológia alapjai Az ökológia tárgya, vizsgálati szintjei, skálázási problémák

2 Az ökológia 10 szabálya Az ökológia tudomány Az ökológia csak az evolúció fényében érthető meg Semmi sem történik a faj érdekében A gének és a környezet egyformán fontosak Az összetettség csak modellek alapján érthető meg A mesélés veszélyes (a feltételezés nem tény) A magyarázatok egymásra épülnek (hierarchia) Az élőlényeket többféle tényező korlátozza A véletlen nagyon jelentős (nem minden jelezhet előre) Az ökológus sem mindentudó, neki is vannak korlátai

3 Előtörténet Ókor "ösztönös" ökológiai gondolkodás Görög-római, zsidó-keresztény kultúrkör egyedcentrikus, analitikus gondolkodás A nyugati tudomány nagyrészt a redukcionizmuson alapul a bonyolult rendszerek tulajdonságai alkotó elemeik tulajdonságai alapján megérthetők. Arisztotelész (Historia Animalium): egerek, sáskák elszaporodása, pestisjárvány Biblia: sáskajárás Keleti kultúrák holisztikus - szupraindividuális gondolkodás az erdő mint létezési-működési egység egészben gondolkodás (holizmus)

4 Európa a középkortól Részterületek törvényszerségeinek felismerése Machiavelli (1525) népességszabályozás Graunt (1662): demográfia Leuwenhoek: populációdinamika Buffon állat- és növénypopulációk változásainak hasonlóságai Malthus(1798): népesség és táplálék eltérő növekedése Fajok eredete és változása Cuvier: paleontológiai alapok E. Darwin, Lamarck, Wallace, Ch. Darwin: evolúció fajok versengése Humbolt: asszociáció, a növényzet szélességi körök szerinti változása és zonalitás

5 XIX. század második felétől Bradlay: növényi/állati produkció hasonlóságai, optimalizáció és optimális hozam Forbes: társulástan alapjai hasonlóságok Haeckel (1866): ökológia: az élőlények és a környezet kapcsolatát vizsgáló tudományok ökológia tárgya: adott területen együtt élő szervezetek kapcsolatai (1879) Möbius (1877): biocönózis fogalma Clements(1916): a társulás = szuperorganizmus (ld. Gaia) Adams (1917): ökológia = új természetrajz Elton (1927): tudományos természetrajz Matematikai megközelítés a XX. sz. elejétől

6 Új állatökológiai irányok Összehasonlító élettan ökológiai élettan (autökológia) Összehasonlító viselkedéstan (etológia) viselkedésökológia Viselkedésökológia szociobiológia: az evolúció alapelveinek alkalmazása az állatok szociális viselkedését meghatározó folyamatokra/jelenségekre.

7 Az ökológia fogalma Zavaros, rossz és semmitmondó definíciók, pl.: "az egyed és környezete viszonyával foglalkozó tudomány" környezetbiológia környezettudomány Ökológia = háztartás tudomány (= ökonómia!) oikos = otthon, ház, háztartás logos = tudomány ökológia = a természet gazdaságtana Haeckel (?1866, 1869) a természet gazdaságtanát (ökonómia) összefoglaló ismeretek "az ökológia azoknak a komplex viszonyoknak a tanulmányozása, amelyekre Darwin mint a létért folytatott harc feltételeire hivatkozott" Elton (1927) Az állatok és a növények szokásaikkal és élőhelyükkel összefüggésben való vizsgálata.

8 Az ökológia fogalma Pontosabb definíciók "Az ökológiai a biológiához, azon belül pedig az egyed fölötti (szupraindividuális) szerveződési szintekkel foglalkozó, szünbiológiához tartozó tudományág. azon jelenségeknek és tényezők a vizsgálata, amelyek a populációk és a populációkollektívumok tér-és időbeli mennyiségi eloszlását és viselkedését ténylegesen okozzák a kivülről ható környezeti és a belülről fakadó tűrőképességi tényezők kapcsolatai. Juhász-Nagy Pál (JNP): "koegzisztenciális kényszerfeltételek vizsgálata"; tér-idő szemlélet, holizmus Az élőlények a környezetminőség indikátorai

9 INFRAINDIVIDUÁLIS molekuláris sejtek szövetek szervek INDIVIDUÁLIS szervezetek SZUPRAINDIVIDUÁLIS populációk életközösségek társulások ökoszisztémák biómok bioszféra Az ökológia tárgya: szerveződési szintek

10 Az ökológia tárgya Szupraindividuális szintek: kollektivizáció és individualizáció váltakozása: Minőségileg új tulajdonságok megjelenése egyed az egyén populáció a homotipikus egyedek csoportja faj a többi fajtól elkülöníthető, egyedi társulás: együtt élő a fajokból keletkezik ökoszisztéma társulások és az abiotikus tényezők rendszere A szerveződés bonyolódásával nő a modellek bizonytalansága, valószínűségi jellege csökken az ismeret új jellemzőkre (paraméter) van szükség: pl. sűrűség, koreloszlás, ivararány, fajszám, diverzitás stb.

11 Az ökológia tárgya Az ökológia nem az egyedekkel foglalkozik Az egyed környezethez való alkalmazkodása (autökológia) inkább az ökofiziológia körébe tartozik Ökológiai szempontból a populáció és az ökoszisztéma a legfontosabb vizsgálati egységek (szünokológia). A szupraindividuális jelenségek elemi alapegysége a populáció populációk létezési (egzisztenciális), társulási (koegzisztenciális), valamint elkülönülési (szegregációs) feltételei.

12 Az ökológia tárgya A szupraindividuális rendszerek fejlődésének jellemzői: az egyes szinteken összerendeződő új rendszernek olyan új sajátságai vannak, amilyenekkel az egyes elemek nem rendelkeznek. a sokaság objektív létező kellő számú, azonos minőség egyed halmazt alkot, amelynek viselkedése "független" az elemek minőségétől a halmaz mozgása szükségszervé, az egyedeké pedig ehhez képest véletlenszervé válik a valószínűségi összefüggés a szupraindividuális rendszerek fő jellemzője. a folyamatok statisztikailag valószínűsíthető folyamatok eredményei, determinisztikus függvényekkel nem írhatók le.

13 A központi kérdések Centrális hipotézis (JNP): "Bárhol, bármikor, bármilyen populáció a természetben bármilyen mennyiségben megtalálható." = az élőlények a Földön véletlenszeren helyezkednek el NEM IGAZ! Az ökológia kulcskérdései: Hogyan jellemezhetők a tömörülések és ritkulások? deviációs alapkérdés Mi okozza őket? kényszerfelétel alapkérdés A mintázatot a külvilág (exteriőrkomplexum) és a belvilág (a populációk belső tulajdonságai, tűrőképessége = enteriőrkomplexum) összjátéka határozza meg. A belvilág határozza meg, hogy a külvilágból mi és mennyire fontos a környezet a külvilág azon része, ami hat, a tolerancia (tűrőképesség) pedig a belvilág hatás alatt álló része. R. McArthur: Tudományt csinálni annyit tesz, mint a természet mintázatait keresni. Ch. Krebs: "Ökológia: Az eloszlás és a gyakoriság (bőség) kísérletes elemzése."

14 Természetes kiválasztás és rátermettség az ökológiában Az élőlények tulajdonságai az evolúció során változnak A fizikai és kémiai folyamatok jellege változatlan az evolúció során változik annak módja/jellege, amit az élőlények az anyaggal és az energiával tesznek adaptáció: a szerkezet és a működés változása sikeres egyedek: túlélés, szaporodás, több utód sikertelen egyedek: elhullás, nem szaporodás, kevesebb utód eszközök: több utód vagy több szaporodás életstratégiák Az egyedek változása következtében a belőlük álló csoport is változik: populáció: egymással szaporodásra képes egyedek azonos időpontban azonos helyen élő csoportja faj: Olyan egyedek populációja vagy populációsorozata, amelyek az egymással való szaporodásra képesek, de nem a más fajok egyedeivel való szaporodásra. (A faj a más populációkkal való szaporodástól elzárt populáció.)

15 Skálázási problémák Az ökológiai folyamatok eltérő szerveződési szinteken egyed populáció ökoszisztéma biom bioszféra térben és lokális regionális globális időben különböző léptékben mennek végbe napi szezonális éves több éves évezredes évmilliós

16 Skálázási problémák A különböző szinteken és léptékekben létező jelenségek tulajdonságaikban rendkívül eltérőek más törvényszerűségek, más modellek, más elnevezések. A gazdálkodásnak ehhez kell igazodnia minden problémát a maga szintjén kell megoldani, DE ismerni kell a többi összefüggést

17 A gímszarvas elterjedése Magyarországon A gímszarvas populáció elterjedésének változása Bács-Kiskun megyében A gímszarvas egyedek területhasználata Egy egyed mozgáskörzete

18 Az ökológiai kutatás

19 Az ökológiai kutatás Melyek az ökológiai rendszerek funkcióit jellemző közös alapelvek és a közöttük levő különbségek? Mi a kérdés? Mi történik? Miért? Hogyan? Az ökológusok a játékszabályokat keresik: mi okozza a nagyobb fitness-t különböző helyeken, a helyi szabályok: miért/hogyan vezetnek az adott helyen található mintázathoz és sűrűséghez. modern ökológia rendszerelmélet evolúció-biológia

20 Az ökológiai kutatás Módszerek Megfigyelés és leírás. Hipotézis vagy magyarázat. Hipotézis tesztelése. Az általános ismeretek/tudás alkalmazása speciális esetekre. Hipotézis: elképzelés arra, hogyan működik a rendszer Predikció: mi következik a hipotézisből (mi történik, ha igaz) Kísérlet: megerősíti gyengíti cáfolja a hipotézist. Nem megbízható tudás megfigyeléses tudomány

21 Alkalmazott ökológia Az ökológiai elméletek alkalmazása az ökoszisztémák és természetes erőforrások kezelésben, a fenntartásban és a helyreállításban. természetes területek kezelése/fenntartása Alkalmazott ökológia harmincas évek elejétől kezdett fejlődni vadgazdálkodás halászat talajtan erdészet kártevők szabályozása Előrejelző (prediktív) modellezés a populációk és az ökolszisztémák szintjén. Új irányok az alkalmazott ökológiában: konszervációs biológia (conservation biology) tájökológia (landscape ecology) resztrorációs ökológia (restration ecology) ökoszisztéma menedzsment

22 Vadbiológia és vadgazdálkodás = alkalmazott ökológia Vadbiológia a vadfajok és a környezetük közötti kapcsolatok megértése és a gyakorlatban használható módszerek kidolgozása (alkalmazott állatökológia) A vadgazdálkodás A vadgazdálkodás a vadon élő állatok elterjedésének, állománynagyságának (sűrűségének) és az állomány minőségének befolyásolása Beavatkozás a vadpopulációk dinamikájába és élőhelyébe. A vadgazdálkodás céljai vadvédelem kicsi/csökkenő állományok vadállományok hasznosítása rendszeres növekedés vadállományok szabályozása nagy/túlzottan növekvő kárt okozó állományok