Növényökológia - 4. előadás Növényi életciklus 3. rész: Szaporodás (ivaros)
A növényi életciklus vázlata
Miről lesz szó? Reprodukciós ráta és komponensei Ivaros szaporodás (Költségek és haszon) Nemiség kifejeződése Megporzás folyamata, típusok, speciális növényi módosulások Önbeporzás
A szaporodási ráta komponensei Szaporodási frekvencia Allokáció A diaspóra mérete, termésmennyiség Az első szaporodás időpontja
Szaporodási frekvencia Hagyományos nomenklatúra nehezen használható Ivaros szaporodásmeneten alapuló csoportosítás: Szemelpár: életük során csak egyszer szaporodnak (monokarp fajok) Iteropár: életük során legalább kétszer, de általában sokszor szaporodnak (polikarp fajok)
Allokáció fogalma Áthelyezést jelent, egy adott életszakaszra vagy folyamatra fordított anyag- és energiamennyiséget jelent általában. Három folyamatcsoport: Önfentartás => túlélés és alapanyagcsere Növekedés => Növekedés és fejlődés Szaporodás => párkeresés, ivarsejt produkció, gondoskodás
Reproduktív allokáció Szaporodás Növekedés Önfenntartás Többletforrás - nitrogénbevitel Tápanyagstressz Szemelpár stratégia
Reproduktív allokáció RE => Reproductive Effort: Szaporodást előkészítő, szaporodási és utódgondozási folyamatokra fordított anyag és energiamennyiség. RA=>Reproductive Allocation: ténylegesen mérhető, reproduktív szervekben öszpontosuló fitomassza. Az RE csak becsülhető az RA-n keresztül.
Reproduktív allokáció RA értéke egyéves fajoknál általában magasabb, mint többéveseknél Ez az összefüggés társulásfüggetlen (25%>11% erdők, 28%>10% gyepek) Vegetatívan szaporodó fajoknál ez magasabb mint az ivarosan szaporodó fajok esetében. (Ranunculus repens esetében 40%!!!)
Reproduktív allokáció Silvertown 1982 Senecio vulgaris Megközelítőleg 20-25%-os RA
Diaspóra mérete Fitness maximalizálása = Maximális RA? NEM! Maximális RA-val a kúltúrnövényeink rendelkeznek. Hiszen: Monokultúrák Gyomirtás, vegyszerezés Tápanyagbevitel Az RA csomagokra bontása a megoldás. => Mekkora csomagok?
Diaspóra mérete Apró magvak K-stratégia Előnyök: Olcsó Sok Könnyű terjedés r-stratégia Közepes magvak Előnyök: Sok tartalék Ellenálló Nagy magvak
Első reprodukció ideje Mikor? Stratégiafüggő: korai reprodukció (r-stratégisták) előnye: rövid generációs idő kisebb mortalitási rizikó hátrány: növekedés rovására megy alacsony volumenű késői produkció (K-stratégisták) Időpontja korrelál a testmérettel
Ivaros szaporodás Vegyünk-e pezsgőt???
Ivaros szaporodás Gaméták összeolvadásán alapuló szaporodási forma. KÖLTSÉGES: Gamétaképzés Florális struktúrák (generatív szervek) Csalogatóanyagok DE elterjedt, mert megéri folytatni (mert jó ) ELŐNYEI: Könnyű terjedés Heterogén génállomány plasztikus
Ivaros szaporodás Célja: A populáció túlélése Szaporodási siker maximalizálásán keresztül: Nemek kifejeződése Megporzási siker maximalizálása Tyúk vagy kakas? Módosulások és mutualista kapcsolatok Önkompatibilitás Önbeporzás és ennek elkerülése
Nemek kifejeződése Eltérő környezeti feltételek eltérő nemeket részesítenek előnyben. Kedvezőtlen körülmények: Megéri hímneműnek lenni és vegetatívan szaporodni. Pollenprodukció olcsóbb Nincs szükség bonyolult florális apparátusra Kétlakiság
Megporzás-Alapfogalmak Módok: Önbeporzás: Egyazon virágon belül Idegenbeporzás: Másik virágot Geitogámia: Ugyanazon egyed másik virágát porozza be. Xenogámia: más egyed virágát Autogámia Geitogamia Xenogamia
Szélporzás: Anemofilia A pollen bibére juttatása a szél segítségével történik. Nyitvatermők: Ősi jelleg Zárvatermők: levezetett a virágszerkezet másodlagos leegyszerűsödése. A fajok 10%-a. Betula, Populus, Quercus, Carex, Poa fajok. Virágjellemzők: Lombfakadás előtt nyíló virágok, exponált helyzet, egyszerű takarólevél, pollen apró, száraz, nektár nincs
Szélporzás: Virágzat típusok Immotiflorae: A virágok és a porzók mereven ülnek a hajtásokon. (nyitvatermők) Picea abies Pinus nigra
Szélporzás: Virágzat típusok Longistaminae: A virágok a hajtásokhoz mereven kapcsolódnak, a mozgékony porzók kilógnak a virágból. (Pázsitfüvek) Bromus erectus Bromus hordeaceus
Szélporzás: Virágzat típusok Amentiflorae: A porzók hosszú, lecsüngő barkavirágzatba tömörülnek (amentum). Szélporzású fák. Salix caprea Corylus avellana
Szélporzás: Virágzat típusok Penduliflorae: A csüngő hímvirágzat nem barka típusú (fejecske). Fagus sylvatica
Szélporzás: Virágzat típusok Explodiflorae: A portokok a virágok nyílásakor pattannak fel. Castanea sativa Urtica dioica
Vízporzás: Hidrofilia Víz segítségével történő megporzás Legalább részben alámerülő csoportok. Virágjellemzők: A virágszerkezet redukált Csak bibe és bibeszál Takarólevelek fejletlenek, vagy hiányoznak Vékonyfalú, alacsony átlagsűrűségű pollen Általában alárendelt szerepű tisztán csak néhány csoportnál jellemző
Vízporzás: Hidrofilia Vallisneria spiralis
Zoofilia-Állati megporzás Állatok segítségével történő megporzás Levezetett nyitvatermő csoportok (Ephedra, Welwitschia, Encephalarthos) Ősi zárvatermő csoportok Virágjellemzők: Az attól függ... Tipizálás: a megporzó rendszertani hovatartozása alapján.
Zoofilia-Állati megporzás A megporzók azért látogatják a virágokat, mert... táplálékot keresnek (pollen, nektár, egyéb virágrészek). fészeképítő anyagot (viaszok, mézga). petéket rakjanak. territoriálisan viselkednek (vagy fáznak). nemi kényszerek. És a növények behúzzák őket a csőbe...
Zoofilia-Állati megporzás Ősi zárvatermők, sugaras szimmetria, egyszerű szerkezet Bogarak (pollenfogyasztás, megnyúlt prothorax) Rothadó szagú fajok (Listera és gombaszúnyogok) Csöves virágok, összenövések (pártacső) Szenderek és egyéb pödörnyelvű lepkék Madarak és emlősök segítségével történő megporzás
Zoofilia-Állati megporzás Ősi csoportok=>kevés specializáció Aktinomorf szimmetria Szabad virágrészek Egyszerű szerkezet Levezetett csoportok=>specializációk Szoros kapcsolat=>sikeresebb megporzás Olcsóbb Megporzó kiaknázatlan forrást használ
Zoofilia-Bogárvirágok Bogárvirágok: Kevéssé módosultak, sugaras szimmetria, tányérszerűek, sok pollen, jól hozzáférhető nektár (ha van), erős (büdös) illat. Crataegus sp. Berberis sp.
Zoofilia-Lepkevirágok Lepkék által porzott virágok: éles kontúrok, csüngő, vagy álló virágok, mélyen lévő nektár, bódító, édes illat, nincs UV-jel, éjjel virágzó.
Zoofilia-Méhvirágok Méhvirágok: Zigomorfak, ülőhely, a felső ajak alatt a bibe és a porzó, mélyen van a nektár, könnyű édes illat, nappaliak.
Zoofilia-Madárvirágok Kolibrivirágok: A virágok csőszerűek, általában meredeken elállnak a hajtásoktól, gyakran füzéresek
Zoofilia-Emlősvirágok Denevér-virágok: harangalakúak, vagy kefeszerűek (gyakori a porzóoszlop), erős illatúak, gazdag, ragadós nektár, sok pollen, exponált helyzet
Önbeporzás A virág a saját bibéjére juttatja a pollenjét. A selfing előnyei: Egy hímnős egyed képes létrehozni egy populációt Nincs költséges florális apparátus Nem függ a külső körülményektől. Hátrány: beltenyésztés Gyakran igyekeznek ezt a növények elkerülni.
Önbeporzás elkerülése Autoinkompatibilitás: A megtermékenyítés nem sikerülhet a saját pollen segítségével. Dichogamia: Egy (hímnős) virágon belül a hím és a női ivartáj eltérő időpontban válik éretté. Proterogynia: A termőtáj előbb érik be mint a porzótáj. Proterandria: A porzók előbb beérnek, mint a termő
Önbeporzás elkerülése Női ivartáj Luzula campestris Hím ivartáj Geranium molle Hím ivartáj Női ivartáj
Önbeporzás elkerülése Dichogamia - Virágzatban Plantago lanceolata Sanguisorba minor
Önbeporzás elkerülése Herkogamia: A termőtáj és porzótáj térben szeparálódik. A virág teljesen feltagolódik (Iris) Csak a porzótáj és a termőtáj szeparálódik Primula veris
Önbeporzás elkerülése Primula elatior Iris sp.
Önbeporzás elkerülése Herkogamia: A termőtáj és porzótáj térben szeparálódik. A virág teljesen feltagolódik (Iris) Csak a porzótáj és a termőtáj szeparálódik Primula veris Diklinia: A termőtáj és a porzótáj két külön virágban található. Monoecia: egylakiság (Quercus sp.) Dioecia: kétlakiság (Salix sp., Cannabis sativa)
Kötelező és Ajánlott Irodalom Török P. és Tóthmérész B. 2010: Növényökológiai Alapismeretek. Kossuth Egyetemi Kiadó, pp. 49-77 Kugler H. 1970: Blütenökologie. Gustav Fischer Verlag, Jena, pp. 345. Willson, M. F. 1983: Plant Reproductive Ecology. Wiley, Chichester, pp. 283.