Homokpusztagyepi növények fotoszintézisének és vízforgalmának vizsgálata, különös tekintettel az időszakos szárazság hatására

Hasonló dokumentumok
Pannon löszgyep ökológiai viselkedése jövőbeli klimatikus viszonyok mellett

Homokpusztagyepi növények fotoszintézisének és vízforgalmának vizsgálata, különös tekintettel az időszakos szárazság hatására

Városi fák környezeti hasznának vizsgálata. Dr. Hrotkó Károly

Az állományon belüli és kívüli hőmérséklet különbség alakulása a nappali órákban a koronatér fölötti térben május és október közötti időszak során

Szakmai törzsanyag Alkalmazott földtudományi modul

Aszálykárok csökkentése biobázisú talajadalék felhasználásával. Záray Gyula professor emeritus

A domborzat mikroklimatikus hatásai Mérési eredmények és mezőgazdasági vonatkozások

Hosszú távú vizsgálat jobban kimutatja a társulási szabályok változásait a másodlagos szukcesszió során, mint a tér-idő helyettesítés módszere

Curriculum vitae. DE, Mezőgazdaság-, Élelmiszertudomány és Környezetgazdálkodási. Kar, Természetvédelmi mérnöki Msc, I.

Azok a külső környezeti tényezők, növényi szervesanyag mennyiségét két nagy csoportba sorolhatók.

A magbank szerepe szikes gyepek fajgazdagságának fenntartásában

Populáció A populációk szerkezete

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

1. HELYZETÉRTÉKELÉS. Országos áttekintésben a márciusi átlaghoz viszonyított legnagyobb csapadékhiány (32 mm) Kapuvár állomáson fordult elő.

Kutatói pályára felkészítı akadémiai ismeretek modul

Hazai gyepek szénmérlege eltérő időjárású években

Globális változások lokális veszélyek

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

A magyarországi termőhely-osztályozásról

1. HELYZETÉRTÉKELÉS. A sokévi szeptemberi átlaghoz viszonyított legnagyobb csapadékhiány (20-39 mm) a Szatmári-síkságon jelentkezett.

Koós Sándor. tudományos segédmunkatárs MTA ATK Talajtani és Agrokémiai Intézet 1022 Budapest, Herman Ottó utca 15.

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ, OPERATÍV ASZÁLY- ÉS VÍZHIÁNY- ÉRTÉKELÉS

A Tócó, egy tipikus alföldi ér vízminőségi jellemzése

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

A Föld és a növényzet elektromos tulajdonságai*

A július havi csapadékösszeg területi eloszlásának eltérése az júliusi átlagtól

Legmagasabb szintjük a gyepszint, amelyben csak lágyszárú növények fordulnak elő.

A talajnedvesség mérése és modell alkalmazása. Dr. Rajkai Kálmán MTA ATK TAKI, Budapest

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Szarvasmarha- és juh legelés szerepe a Pannon szikes gyepek Natura 2000-es élőhelyek fenntartásában március Gödöllő

ORSZÁGOS KÖRNYEZETEGÉSZSÉGÜGYI INTÉZET FŐIGAZGATÓ

14. N.4. A klímaváltozás hatása a legelőgazdálkodásra

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

1. A kutatás célja, a munkatervben vállalt program A korábbi ( ) OTKA kutatás folytatásaként a természetvédelmi területbe beágyazódott,

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

ALFÖLDI GYEPTÁRSULÁSOK HATÁRAINAK SZERKEZETE ÉS KAPCSOLATA EDAFIKUS HÁTTÉRTÉNYEZİKKEL. Zalatnai Márta

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ, OPERATÍV ASZÁLY- ÉS VÍZHIÁNY- ÉRTÉKELÉS

AGRÁR-ÖKOLÓGIA ALAPJAI című digitális tananyag

Munkaerőpiaci mutatók összehasonlítása székelyföldi viszonylatban

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

Értékpapír-állományok tulajdonosi megoszlása II. negyedév 1

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

A május havi csapadékösszeg területi eloszlásának eltérése az májusi átlagtól

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

Magyarország növényvilága. Tóth Zoltán Déli Tömb VII. emelet szoba /1718 mellék

Makroelem-eloszlás vizsgálata vizes élőhely ökotópjaiban

SAVANYÚ HOMOKTALAJ JAVÍTÁSA HULLADÉKBÓL PIROLÍZISSEL ELŐÁLLÍTOTT BIOSZÉNNEL

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

Növények élettana. orem.

A jövő éghajlatának kutatása

Birka (Ovis aries, L.)- és nyúllegelés (Oryctolagus cuniculus, L.) hatásainak vizsgálata az égésre homokpusztagyepen

Bevezetés az ökológiába Szerkesztette: Vizkievicz András

Paleobiológiai módszerek és modellek 11. hét

Adatok statisztikai értékelésének főbb lehetőségei

A április havi csapadékösszeg területi eloszlásának eltérése az április átlagtól

REGIONÁLIS KLÍMAMODELLEZÉS AZ OMSZ-NÁL. Magyar Tudományos Akadémia szeptember 15. 1

A nagy termés nyomában. Mezőhegyes, szeptember 11.

Szennyvíziszap komposzt energiafűzre (Salix viminalis L.) gyakorolt hatásának vizsgálata

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ, OPERATÍV ASZÁLY- ÉS VÍZHIÁNY- ÉRTÉKELÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ, OPERATÍV ASZÁLY- ÉS VÍZHIÁNY- ÉRTÉKELÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

Agrár-környezetvédelmi Modul Vízgazdálkodási ismeretek. KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI MSc

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ, OPERATÍV ASZÁLY- ÉS VÍZHIÁNY- ÉRTÉKELÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Gazdasági mutatók összehasonlítása székelyföldi viszonylatban

A talajnedvesség megőrzésének jelentősége és hazai gyakorlata

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

A KUKORICA CSEPEGTETŐ SZALAGOS ÖNTÖZÉSE

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

Altruizmus. Altruizmus: a viselkedés az adott egyed fitneszét csökkenti, de másik egyed(ek)ét növeli. Lehet-e önző egyedek között?

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ, OPERATÍV ASZÁLY- ÉS VÍZHIÁNY- ÉRTÉKELÉS

Szárazodás és annak következményei az Ugróvillás rovarokra (Collembola) TÉMAVEZETŐ: DOMBOS MIKLÓS PH. D.

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

A talaj vízforgalma és hatása a mezőgazdasági termelésre

Vízgyűjtők távérzékelésen alapuló mezőgazdasági biomassza és aszálykockázati értékelése

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

Szárazföldi természetes ökoszisztémák és a szárazodás

Levélfelületi index mérése és modellezése intenzív cseresznye ültetvényben. Készítette: Piblinger Brigitta Környezettan alapszakos hallgató

A napenergia hasznosítási lehetőségei a Váli völgy térségében. Simó Ágnes Biológia környezettan 2008

ORSZÁGOS KÖRNYEZETEGÉSZSÉGÜGYI INTÉZET

TELEPÜLÉSI CSAPADÉKVÍZGAZDÁLKODÁS: Érdekek, lehetőségek, akadályok

Duna Stratégia Zöld minikonferencia október 8. A talajvízforgalom szerepe és jelentősége változó világunkban

Az éghajlatváltozás és az aszály

Antal Gergő Környezettudomány MSc. Témavezető: Kovács József

AZ ALFÖLDI KÖRNYEZET ÉS TÁJ AZ ÉGHAJLATVÁLTOZÁS TÜKRÉBEN

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ, OPERATÍV ASZÁLY- ÉS VÍZHIÁNY- ÉRTÉKELÉS

INTEGRÁLT VÍZHÁZTARTÁSI TÁJÉKOZTATÓ ÉS ELŐREJELZÉS

A kukorica vízfelhasználása. Összefoglalás. Summary. Bevezetés

Kutatás-fejlesztési adatok a PTE KFI stratégiájának megalapozásához. Országos szintű mutatók (nemzetközi összehasonlításban)

Átírás:

Kandidátusi értekezés tézisei Homokpusztagyepi növények fotoszintézisének és vízforgalmának vizsgálata, különös tekintettel az időszakos szárazság hatására Kalapos Tibor Eötvös Loránd Tudományegyetem, Növényrendszertani és Ökológiai Tanszék Budapest 1994

1 I. Tudományos előzmények és célkitűzések Az ökológiai módszerelmélet egyik legfontosabb alapelve a komplementációs elv. Ennek értelmében a külvilág ténylegesen ható tényezői, a környezeti tényezők és az élőlényegyüttesek e hatásokra fogékony belső tulajdonságai, vagyis a toleranciatényezők csakis együtt, kölcsönösen értelmezhetők [JUHÁSZ-NAGY 1986]. A növénypopulációk számos toleranciasajátsággal rendelkeznek, ezek közül az egyik legalapvetőbb a szervezetek élettani (fiziológiai) tűrőképessége. Az, hogy egy populáció tartósan fennmaradhat élőhelyén a populációt alkotó egyedek számos fiziológiai adaptációs tulajdonságának köszönhető. Különösen a környezeti tényezők szélsőségeinél válnak fontossá ezek (pl. szikesek növényeinek sótűrési mechanizmusai). Jóval általánosabb viszont, hogy egy környezeti tényező hatása a szervezet megváltozott élettani működésén keresztül vezet el az egyed, majd a populáció növekedésének módosulásához, végülis az élőlényegyüttes környezeti reakciójához. Ezek indokolják a növényélettani folyamatok ökológiai szempontú vizsgálatát, vagyis az ökofiziológiai (más néven fiziológiai ökológiai) megközelítést. A vízhiány a Föld jelentős területén korlátozza a természetes növényzet fejlődését és a mezőgazdasági növénytermesztést egyaránt. A növényvilágban a szárazsággal szembeni alkalmazkodás sokféle módja figyelhető meg, akár azonos élőhely együtt élő fajai között is. Ezeknek jelentős részét képezik a növényi anyagcsere (itt fotoszintézis és vízforgalom) adaptív módosulásai. Ezt a témakört vizsgáltam a hazai természetes növényzet egy különösen érdekes részének, az alföldi homokpusztának a növényeinél. Bár épp erről a növényközösségről rendelkezünk talán a legalaposabb ökofiziológiai ismeretekkel, számos új összefüggés mutatja, hogy feltártsága még korántsem teljes. Célkitűzéseim a következők voltak:

2 1.) Megismerni, hogy az időszakos vízhány miként befolyásolja a növények élettani működését - elsősorban fotoszintézisét és vízforgalmát - egy hazai természetes gyeptársulásban. 2.) Feltárni azokat a - főleg fiziológiai természetű - alkalmazkodottsági mechanizmusokat, melyek lehetővé teszik ezeknek a növényeknek a tartós fennmaradását az adott környezeti terhelés mellett. 4.) Felkutatni a különleges alkalmazkodási formát képviselő C 4 -es fotoszintézisút képviselőit a magyar flórában. 3.) Összehasonlítani a C 3 -as és a C 4 -es fotoszintézisút számos ökológiai és ökofiziológiai tulajdonságát. A kitűzött célok megvalósításához egyaránt használtam termőhelyi megfigyeléseket és műszeres méréseket, kontrollált körülmények között végzett kísérletet és irodalmi adatokra támaszkodó értékelést. II. Kutatási terület és alkalmazott módszerek A vizsgálati objektum Vizsgálataimat az Alföld természetes növényzete egy jellegzetes tagjának, a Duna-Tisza közi homokvidék évelő nyílt homokpusztagyepének (Festucetum vaginatae danubiale) néhány jellemző növényfaján végeztem. A terület szemiarid klímája és a homoktalaj kedvezőtlen vízgazdálkodása együttes hatásaként itt az időszakos (rendszerint nyári) szárazság a növényzet fejlődését korlátozó legfőbb tényező. Ez lehetőséget nyújtott a szárazsággal szembeni sokféle növényi viselkedés tanulmányozására. A Bugaci Ősborókás területén egy kb. 30*100m-es, enyhén bolygatott gyepállományban a következő fajokat elemeztem részletesen: Alkanna tinctoria, Carex liparicarpos, Festuca vaginata, Koeleria glauca, Potentilla arenaria és Tragus racemosus. Egyes vizsgálatokba a gyep további hat növényfaját (Bromus tectorum, Colchicum arenarium, Cynodon dactylon, Lithospermum arvense, Stipa

3 borysthenica és Viola kitaibeliana) vontam be. Munkámat az 1989-93 években végeztem. Vizsgálati eljárások A célkitűzések megvalósításának elsődleges módja a természetes élőhelyen végzett műszeres ökofiziológiai mérések voltak. Ennek során a növények fotoszintézisének, vízforgalmának és néhány kapcsolódó növényi és környezeti paraméternek az alakulását követtem számos mérési napon (ún. napi menetek rögzítése) az április-augusztus időszakban (évszakos változás figyelése) az 1991-93 években. Egyes ökofiziológiai mutatók (pl. a levél vízhiánya és vízpotenciálja) közötti összefüggés vizsgálata külön méréssorozatban, de ugyanabból a gyepállományból vett mintákon történt 1989-91 folyamán. A termőhelyi ökofiziológiai vizsgálatok kiegészítéseként egy kontrollált körülmények között (klímakamrában) végzett kísérletben vizsgáltam a rövid időtartamú talajszárazodás hatását a növény növekedésére és levelének H 2 O és CO 2 gázcseréjére három egyéves pázsitfűfajnál. Ehhez a homokpusztagyep egyik tavaszi elemét, a C 3 -as fotoszintézisű Bromus tectorumot, az ugyanitt nyári egyéves, C 4 -es Tragus racemosust, továbbá - összehasonlítási céllal - egy viszonylag szárazságellenálló búzafajtát (Triticum aestivum cv. Katya-A-1, C 3 -as növény) használtam. A kísérletet az Utrechti Egyetem (Hollandia) Növényökológiai és Evolócióbiológiai Tanszékén végeztem, 1991-ben. A különböző (C 3 ill. C 4 ) fotoszintézisutak hazai képviselőinek azonosítását taxonómiai és szakirodalmi adatok alapján hajtottam végre. A két csoport ökológiai tulajdonságainak összehasonlítására több mutatót használtam (pl. Raunkiaer életforma, ökológiai indikátor értékek, természetvédelmi-érték kategóriarendszer, virágzás ideje). Ezek értelmezésénél az ökofiziológiai mérések eredményeit is felhasználtam. Mintavétel

4 A termőhelyi ökofiziológiai vizsgálatokat végig azonos gyepállományban végeztem. A mérésekhez levágott növényi leveleket használtam. Ahol egy minta több levelet is tartalmazott, ott azokat külön egyedekről gyüjtöttem. Teljesen kifejlett leveleket használtam, kerültem a feltűnően nagy vagy kicsiny növényegyedeket. A levél gázcseréjének és vízállapotának vizsgálatakor egy mérés általában három ismételt mintávételből állt, ismétlésenként más-más egyedekről származó levélmintával. Mérési módszerek Az ökofiziológiai tulajdonságok méréséhez korszerű metodika alkalmazására nyílt lehetőségem. A levél pillanatnyi nettó fotoszintézisét hordozható infravörös gázanalizátorral (ADC LCA2) mértem, transzspirációját ugyanezzel a műszerrel a levélkamra (PLC) légnedvesség-tartalmának változásán keresztül állapítottam meg. A levél vízállapotát annak víztelítettségi hiányával (levél-tömegmérésekből számítva) és vízpotenciáljával jellemeztem. Ez utóbbit termoelemes higrometria útján (Wescor HR-33T készülékkel, C52-SF növénykamrákkal) vagy nyomáskamra eljárással határoztam meg. A levélterületet egy LI-3000A vagy LI-3100 típusú levélterületmérővel, a fényintenzitást a PLC növénykamrába épitett fénykvantumáramlássűrűség érzékelővel (kvantum-szenzor), a külső léghőmérsékletet és páratartalmat pedig Assman szellőztetett száraz-nedves hőmérőpárral mértem. A levél durva szerkezetének jellemzésére az ökofiziológiai vizsgálatokhoz kapcsolódó levéltömeg- és területmérések adataiból számított néhány egyszerű mutatót használtam. Statisztikai értékelés Az adatok értékeléséhez hagyományos egyváltozós statisztikai eljárásokat alkalmaztam (pl. t-teszt, lineáris regresszió, varianciaanalízis, Chi 2 -próba). A különbségeket p<0.05 valószínűségi szinten tekintettem szignifikánsnak.

5 III. Új tudományos eredmények 1) Termőhelyi ökofiziológiai vizsgálatok Az évelő homokpusztagyepben (Festucetum vaginatae danubiale) az időszakos szárazság miatt különösen jelentős szerephez jutnak a populációk fennmaradásában az élettani folyamatok szintjén jelentkező alkalmazkodások. E környezeti terheléssel szemben számos növényi viselkedés figyelhető meg, ami ugyanakkor a korlátozott nedvesség-forrás térben vagy időben való felosztását is eredményezi az együttélő fajok között. - Több, főleg rövid életű egyéves növény (pl. Lithospermum arvense, Viola kitaibeliana) egyedfejlődését a tavaszi csapadékos periódusra időzíti (szárazság időbeni elkerülése), megjelenésük inkább mezofiton jellegű. - A szárazság idején is aktív xerofitonok (szárazságtűrők, ám a kiszáradást kivédők) különböző módon tarthatják fenn élettani folyamataikat a kritikus időszak során. A felszínközelben gyorsan kiszáradó, de mélyebben tartósan nedves homoktalajon a gyökérzet mélysége és a hajtás asszimilációs tevékenységének intenzitása között szoros a kapcsolatot találtam. - A fajok fotoszintetikus kapacitásában (termőhelyen észlelt legmagasabb aktivitásában) jelentősek a különbségek. A C 4 -es növények jóval meghaladják a C 3 -asokat, melyek közül a vizsgált kétszikűek (Alkanna tinctoria és Potentilla arenaria) magasabb értéket mutatnak mint a szklerofill fűneműek (Festuca vaginata és Carex liparicarpos, míg Koeleria glauca kevésbé tér el). Ez utóbbiaknál a levél jelentős részét fotoszintetikusan inaktív struktúra (pl. szklerenchima) tölti ki. Ezek a különbségek mutatják, hogy azonos fotoszintézis típuson belül a pillanatnyi asszimilációs teljesítmény fokozása és a kedvezőtlen körülmények közötti tartós aktivitás fenntartása a levél szintjén jelentkező két ellentétes követelmény, az egyik csak a másik rovására fokozható. - A szklerofill fűneműek (különösen Festuca vaginata) általában alacsony intenzitású vízforgalmuk segítségével képesek stabil vízállapotuk fenntartására, ám Carex

6 liparicarposnál a sekély gyökérzet miatt sokszor a "víztakarékos" viselkedés ellenére is magas szöveti vízhiány jelentkezik, míg Koeleria glauca viszonylag élénk vízforgalmú. A vizsgált kétszikűek transzspirációs aktivitása magas, ami Potentilla arenarianál jelentős szöveti vízhiány kialakulásához vezet, míg Alkanna tinctorianál a mély gyökérzet vízfelvétele biztosítja a hajtás tartósan magas víztartalmát. - A labilis vízállapotú Potentilla arenarianál a fotoszintézis viszonylag magas szöveti vízhiány-toleranciáját figyeltem meg; a levél víztartalmának 40%-át elveszítve is képes fotoszintetikus kapacitásának mintegy 38%-ával működni. Eltérően a vizsgált C 3 -as növényektől, a C 4 -es Tragus racemosusnál a mérsékelt (kb. 20%- os) levél-vízhiány csupán kissé csökkenti a fotoszintézist, amiben feltehetően jelentős szerepe van a levél jellegzetes anatómiai szerkezetének. - A vizsgált fajok jelentősen különböznek a levél egyidejű vízhiánya és vízpotenciálja (a víztartalom energiaállapota) közötti összefüggés meredekségében, aminek a növényi vízfelvételben lehet funkcionális jelentősége. A tavaszi növények és a mélyen gyökerező xerofiton Alkanna tinctoria levelében a vízpotenciál csak lassan csökken a levél vízhiányával. A keletkező csekély növényi vízpotenciál ("nedvesség-szívóerő") gradiens valószínűleg elégséges a talaj (térben /Alkanna/ vagy időben /tavasziak/) rendelkezésre álló, könnyen hozzáférhető vízkészletének felvételéhez. A sekély vagy közepesen mély gyökérzetű évelők - főleg szklerofill fűneműek - levelében a vízpotenciál gyorsan esik a levél víztartalmának csökkenésével. A növényben így kialakuló meredek vízpotenciál gradiens feltehetően elősegíti a hatékonyabb vízfelvételt a száradó talajból. A két vizállapotjellemző kapcsolatában jelentős szerepe van a levél szerkezetének, elsősorban a szöveti rugalmasságot meghatározó "keménylevelűség" mértékének. E tekintetben jelentős a fajok közötti eltérés, az évelő fajoknál - különösen a szklerofill fűneműeknél - határozott az évszakos változás (emelkedés) tavaszról nyárra.

7 - Termőhelyi körülmények között a levél gázcseréjének (nettó fotoszintézisének és transzspirációjának) ütemét légköri és talajtulajdonságok együttesen határozzák meg. Magas talajnedvesség-tartalomnál a fotoszintézis napi menete szorosan követi a fényintenzitás napi változását (elsősorban fényszabályozottság áll fenn), míg száraz talajnál ez az összefüggés jóval gyengéb (nedvességkorlátozás). A talaj csökkenő nedvességtartalmával hasonló légköri viszonyok mellett is változik a növényi gázcsere napi lefutása a következő módon: "egycsúcsú" menet déli csúcsteljesítménnyel -> "kétcsúcsú" görbe délelőtti és délutáni maximummal ill. déli visszaeséssel -> "egycsúcsú" menet kora délelőtti mérsékelt maximummal és monoton csökkenéssel a nap folyamán (derült napokon értelmezve mind). Általában egy ilyen irányú évszakos változás követhető a humid tavaszról az aszályos nyárra, bár a csapadékjárástól függően rövid időszakokra ettől eltérő viselkedés is jelentkezhet. A nettó fotoszintézis és a sztómás vízpáravezetés közötti szoros korreláció arra utal, hogy ezekért a változásokért a gázcserenyílások szabályozó működése a felelős. - A homokpusztagyepben együtt élő, de gyökérzetükkel eltérő mélységre hatoló fajok a nedvességforrás térbeli felosztását mutatják. Az egyes talajrétegek különböző nedvességtartalma miatt a vízforgalom intenzitása is rendkívül széles skálán mozog. Míg Festuca vaginata levele víztartalmának megfelelő vízmennyiség csupán 7-11-szeresét párologtatja el egy nap alatt, addig az élénk vízforgalmú kétszikűeknél (Alkanna tinctorianál és Potentilla arenarianál) ez elérheti a 19-35-szörös értéket azonos körülmények között. 2.) Talajszárazodás hatásának vizsgálata klímakamrás kísérletben A rövid időtartamú talajszárazodás hatását vizsgáló klímakamrás kísérletben a következő eredményeket kaptam (a vizsgált fajok Bromus tectorum /C 3 /, Tragus racemosus /C 4 / és Triticum aestivum cv. Katya-A-1 /C 3 / voltak):

8 - A nagyfokú talajszárazság jelentősen mérsékelte mind a levél gázcseréjét mind az egyed növekedési ütemét. Ugyanakkor több növényi válaszreakciót is sikerült megfigyelni, ami a terhelés kedvezőtlen hatását enyhíteni igyekszik. - A talaj szárazodásával a levél fotoszintézise és transzspirációja egyaránt mérséklődött, mégpedig oly módon, hogy egyidejűleg emelkedett a pillanatnyi fotoszintetikus vízhasznosítási hatékonyság (WUE, vagyis az egységnyi elpárologtatott vízmennyiségre jutó nettó fotoszintézis). A változás elsősorban a gázcserenyílások megfelelő szabályozó tevékenységének tulajdonítható. - Triticum aestivumnál sikerült megfigyelni, hogy a talaj fokozatos szárazodásával a gázcserenyílások működése - és így a levél asszimilációja is - szorosabb kapcsolatot mutatott a talaj vízállapotával mint a levél vízpotenciáljával. Ez egy közvetlen (valószínűleg kémiai jelzésen alapuló) kommunikációs kapcsolat létezésére utal a gyökér és a hajtás között, aminek jelentős szerepe lehet a gyors növényi stressz-reakcióban. - A súlyos talajszárazság következtében a nettó fotoszintézis üteme drasztikusan csökkent mindkét fotoszintézis típusnál (C 3 ill. C 4 ). - A szárazságterhelés nyomán a növényegyed növekedési ütemének csökkenésével a biomassza egyeden belüli eloszlása (allokáció) is változott. A gyökérzet részaránya növekedett, míg a levélzeté csökkent. A vízfelvevő és a vízleadó növényi részek arányának ilyen változása a víz hatékonyabb hasznosítását eredményezi az növényegyed szintjén is. Triticum aestivumnál a biomassza allokáció változása hamarabb jelentkezett mint a növény növekedési ütemének mérséklődése. - A három vizsgált pázsitfűfaj közül a C 4 -es Tragus növekedési üteme (RGR) csak kissé emelkedett a C 3 -as Bromusé és Triticumé fölé, levelének magasabb fotoszintézise ellenére. Ennek egyik lehetséges nagyarázata az, hogy Tragus jellegzetes klonális növekedése miatt az egyed biomasszájának jelentős része (közel 50%-a) a fotoszintézishez csak kis mértékben hozzájáruló szárakban található. Ez a növekedési forma viszont valószínűleg a stressz-kivédésben

9 játszik fontos szerepet a növény természetes élőhelyén (homokpuszta). Feltűnően alacsony (mindössze 10%) ugyanakkor a gyökérzet részesedése az egyed biomasszájából. 3.) Az eltérő (C 3 és C 4 ) fotoszintézisutak ökológiai tulajdonságainak összehasonlítása A C 4 -es fotoszintézisút a növényvilág több csoportjában párhuzamosan kialakult, evolúciósan újkeletű adaptációs mechanizmus. Leginkább a magas fényintezitású, meleg és legtöbbször időszakosan száraz élőhelyek növényei között gyakori. A magyar flóra ezirányú vizsgálata a következőket mutatta: - A makroklíma hazánk területén a C 3 -as növények számára kedvező, így ezek dominálnak a flórában. Ugyanakkor edafikus tényezők és bolygatás hatására számos élőhelyen - különösen az Alföld pusztai növényzetében - jelentős a C 4 - esek jelenléte is. - A hazai pázsitfűfajok (Poaceae) 14.4%-a (25 faj) C 4 -es növény, ezek zömmel egyévesek, sokuk adventív gyomnövény. Az őshonos fajok inkább évelők, száraz gyepek vagy szikesek lakói, azaz stressz-toleránsok. Kompetítor C 4 -es fajunk nincs, ami feltehetően az anyagcsereút magas fény- és hőmérsékleti igényére vezethető vissza. (C 3 -asok korán záródó lombsátra alatt hátrányban vannak.) A két fotoszintézisút fenológiája is eltérő; a C 4 -es fajok zömmel nyáron fejlődnek, mintegy két hónappal később virágoznak mint a C 3 -asok. Ez valószínűleg a C 4 -es fotoszintézis magasabb hőmérsékleti igényével magyarázható. Az ökológiai indikátorértékek összevetése alapján a C 4 -es fajok termőhelyi hőigénye magasabb, a nedvesség- és talajkémhatás-igényben nincs lényeges különbség, míg a C 4 -esek magasabb nitrogén-igénye valószínűleg a gyomnövények magas részesedésével magyarázható. - A magyar flóra nem-pázsitfű fajainál a C 4 -es taxonok feltárása folyamatban van, egyenlőre összesen 26 fajról bizonyosak ismereteink az Amaranthaceae, Chenopodiaceae, Cyperaceae, Euphorbiaceae, Portulacaceae és Zygophyllaceae

10 családokból. Ezek - a C 4 -es füvekhez hasonlóan - gyomnövények vagy stressztoleránsok, jellegzetesen nyári elemei a flórának. - A homokpusztai növényzetben jelentős a C 4 -es fotoszintézisű fajok szerepe, különösen bolygatás hatására nő abundanciájuk. Szénasszimilációjuk jelentősen eltér a velük együtt előforduló C 3 -as növényekétől; fotoszintetikus kapacitásuk és vízhasznosítási hatékonyságuk magasabb, aktivitásuk ritmusa napi és évszakos időléptékben is különböző. Hatékonyabb vízhasznosításuk révén a C 4 - es növények tartósan képesek fenntartani magasab fotoszintetikus aktivitásukat szárazság idején mint a C 3 -asok, ez azonban nem jelenti egyben a szélsőségesen magas szöveti vízhiány jobb elviselését is. IV. A disszertáció eredményeinek gyakorlati hasznosíthatósága A természetes növényzet a külső hatásokra adott egyik legkönyebben "olvasható" jelzése a fajösszetétel változása. Ezt időben megelőzi, így érzékenyebb mutató lehet a fajok ökofiziológiai viselkedésének a módosulása, bár ennek "érzékelése" jóval munkaigényesebb feladat. Egyes élettani típusok képviselőinek térnyerése utalhat az élőhely változásának természetére is, így pl. a C 4 -es növényeké sokszor annak szárazodásával jár együtt. Természetvédelmi szempontból sem elhanyagolható, hogy az általában emlegetett faj-egyed diverzitás mögött jelentős működésbeli (fiziológiai) sokféleség is létezik egy élőhelyen, melynek megőrzése éppúgy fontos. A természetes növények időszakos szárazsággal szembeni viselkedése, az ökofiziológiai alkalmazkodások sokfélesége hasznos hátteret nyújthat a mezőgazdaság számára is, különösen a szárazság-ellenálló növényfajták nemesítésénél. Ugyanakkor a gyomnövények fiziológiájának (pl. fotoszintézis típusának) az ismerete segítheti az ellenük való védekezést. Csakis a növények ökofiziológiai viselkedésének alapos tudásával tehetők felelős előrejelzések a globális klímaváltozás várható hatására mind a természetes növényzet, mind a mezőgazdasági növénykultúrák tekintetében.

11 V. Az értekezés témaköréből készült közlemények és előadások jegyzéke Almádi, L., Kovács-Láng, E., Mészáros-Draskovits, R. & Kalapos, T. 1986: The relationship between the transpiration and photosynthesis of xerophytic grasses. Abstracta Botanica 10: 1-16. Kalapos, T. 1989: Drought adaptive plant strategies in a semiarid sandy grassland. Abstracta Botanica 13: 1-15. Kalapos, T. 1991: C 3 and C 4 grasses of Hungary: their environmental requirements, phenology and role in the vegetation. Abstracta Botanica 15: 83-88. Kalapos, T. 1991: Szezonnaja i szutocsnaja dinamika transzpiracii. (Seasonal and daily course of transpiration). In: Simon, T. & Kefeli, V.I. (eds): Dinamika rasztyityelnava vesesztva i szovremennije pocsvennije processzi v travjanictih ekoszisztemah. (Dynamics of primary production and soil processes in grassland ecosystems). Acad. Sci. USSR, Puschino. pp. 119-126. Kalapos, T. 1994: Leaf water potential - leaf water deficit relationship for ten species of a semiarid grassland community. Plant and Soil 160: 105-112. Kalapos, T., van den Boogaard, R. & Lambers, H. 1994: Effect of soil drying on growth and leaf gas exchange of two C 3 and one C 4 grass species. Physiologia Plantarum (közlésre benyújtva). Előadások és poszterek Kalapos T. 1988: Növényi szárazságadaptív stratégiák vizsgálata homoki gyeptársulásban. I. Magyar Ökológus Kongresszus, Budapest. Előadás kivonatok és poszter összefoglalók: 87. Kovács-Láng, E., Kalapos, T. & Mészáros-Draskovits, R. 1989: Comparison of photosynthesis and transpiration in four species in a semiarid grassland community. In: Gáborcik, N. (ed.): Ekológia Trávneho Porastu III: 67-76. Banská Bystrica. Kalapos, T. & Jabbour, A. 1989: Preliminary studies on water relations of Tragus racemosus (L.) All., an autumn annual in a semiarid steppe vegetation. In: Gáborcik, N. (ed.): Ekológia Trávneho Porastu III: 87. Banská Bystrica. Kalapos, T. 1990: Comparison of leaf water potential and water saturation deficit in some species of a semiarid grassland. In: N. Gáborcik, V. Krajcovic & M. Zimková (eds.): Soil - Grassland - Animal Relationships. Proceedings of 13th General Meeting of the European Grassland Federation, Banská Bystrica. Vol. II.: 405-408.

12 Kalapos T. 1991: A hazai C 3 és C 4 tipusú pázsitfüvek néhány ökológiai sajátságának összehasonlítása. II. Magyar Ökológus Kongresszus, Keszthely. Poszterek összefoglalói: 67. Kovács-Láng, E. & Kalapos, T. 1992: Ecophysiological background of grass production under dry conditions in Hungary. Proceedings of the XIVth General Meeting of the European Grassland Federation. Lahti, Finland. pp. 132-136. Kovács-Láng, E. & Kalapos, T. 1992: Water use efficiency (WUE) of plant populations under water stress. Bulletin du Museum d'histoire Naturelle de Marseille (Mesogee) 52: 67. Kalapos, T. 1993: C 4 grasses in the vegetation of Hungary. 15. International Botanical Congress, Yokohama, Japan. Abstracts p. 264. Kalapos T. 1994: Kapcsolat a levél vízállapota és fotoszintézise között néhány homokpusztagyepi xerofitonnál. III. Magyar Ökológus Kongresszus, 1994. július 3-6., Szeged. Előadások és poszterek összefoglalói: 80. Kalapos T. 1994: Összefüggés a levél vízpotenciálja és vízhiánya között tíz homokpusztagyepi növényfajnál. Poszter az V. Növényélettani Kongresszuson, Szeged. Kalapos, T. 1994: Relationship between leaf water potential and leaf water deficit for ten species of a semiarid grassland. In: Tallis, J.H., Norman, H.J. & Benton, R.A. (eds.): Progress to meet the challenge of environmental change. Proceedings of the VI. International Congress of Ecology, 21 to 26 August, 1994, Manchester UK. p. 318. Kovács-Láng E., Kalapos T., Hahn I., Standovár T. & Mázsa K. 1994: Néhány összefüggés a gyökérzet és a hajtás működése között az évelő homokpusztagyepben, és azok lehetséges szerepe a fajok közötti forrásfelosztásban. III. Magyar Ökológus Kongresszus, 1994. július 3-6., Szeged. Előadások és poszterek összefoglalói: 101. Kalapos, T. 1995: Differential water stress tolerance of photosynthesis in sympatric sand grassland species. EURECO 95 7th European Ecological Congress, August 20-25, 1995, Budapest, Hungary.