Általános ökológia - 3. előadás Interakciók Valkó Orsolya 1. rész: Pozitív kapcsolatok
Miről lesz szó? Interakciók típusai Neutralizmus és kommenzalizmus Protokooperáció, mutualizmus, szimbiózis Herbivoria Növényi carnivoria Növényi parazitizmus
Az interakciók típusai + 0 - + szimbiózis kommenzalizmus predáció, parazitizmus 0 kommenzalizmus neutralizmus? - predáció, parazitizmus? kompetíció és allelopátia
Kommenzalizmus
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
Kommenzalizmus az állatvilágban
Kommenzalizmus az állatvilágban Beköltözés = szünókia
Kommenzalizmus az állatvilágban
Kommenzalizmus az állatvilágban
Szimbiotikus kapcsolatok
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
Protokooperáció Buphagus spp.
Bohóchal és Anemóna Amphiprion ocellaris és Anemona spp.
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
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.
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)
A zuzmók morfológiája Kéregtelepű zuzmók Leveles zuzmók Bokros zuzmók
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
A zuzmók ökológiai szerepe Pionír társulásalkotók Tundravegetáció Homoki szukcesszióindítás Talajképzés Kőzetbontó zuzmósavak Táplálékszervezetek Tundravegetáció Emberi fogyasztás Indikátorszervezetek Nehézfém-indikátorok
Gomba-növény szimbiózis Mikotallusz és mikorrhiza
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.
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
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
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 (300.000 növényfaj, 150 gombafaj) Az edényes flóra 90%-a kialakít ilyen kapcsolatot.
Ektomikorrhiza A hifák nem hatolnak be a gyökérsejtek belsejébe. Tajgavegetáció és lomberdei vegetáció meghatározó mikorrhiza-kapcsolata Legtöbbször bazidiumos gombák alakítják ki fásszárú fajokkal (7-8000 gombafaj, közel 2000 hajtásos növényfaj)
Ektomikorrhiza-anatómia A hifák a gyökérsejtek fala mentén, a sejtközötti állományban alakítják ki az ún. Hartig hálózatot.
Ektomikorrhiza-anatómia Russula sp. mikorrhiza Nyugati hemlokfenyő gyökerén
Egyéb ritkább mikorrhizák Ektendo mikorrhiza Ektomikorrhizához áll közel Pinus csemetéken figyelhető meg A gombahifák részben behatolnak a sejtekbe is
Egyéb ritkább mikorrhizák Orchid mikorrhiza Fordított kapcsolat Talajban élő szaprotróf csíranövény = Protokorm Ennek sejtjeibe hatolnak be a gombák pletont képezve
A mikorrhizák szerepe Javítják a növénypartner anyagcseréjét Tápanyagfelvétel Vízellátottság Pathogének elleni védelem Jobb adaptációs képesség Anyagforgalmi szerep Társulások tápanyagforgalma Növényközösségek organizációja
Baktérium-növény szimbiózis Nitrogén-kötés
A szimbiotikus nitrogén-fixáció Nitrogén fixáció során a légköri nitrogénből ammónia készül (nitrogenáz enzimkomplex) N 2 + 8H +16 ATP = 2NH 3 +16 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
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.
A gümő kialakulása
A negatív interakciók Herbivória és növényi parazitizmus
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
Herbivoria: Alkalmazkodás Alkalmazkodási mechanizmusok a préda oldaláról: Közvetlen (Direkt) mechanizmusok Elkerülés Tolerancia Indirekt mechanizmusok Más szervezetek igénybe vétele Alkalmazkodás a predátor oldaláról Állatökológia!!!
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
Herbivoria: Elkerülés
Herbivoria: Tolerancia A növények kompenzálják a fogyasztók által okozott kárt. Tolerancia-mechanizmusok: Fokozott sarjadzás és hajtásképzés Nagy szénraktárak Magas tápanyag-allokációs ráta
Herbivoria: Indirekt módok Személyi testőrök Acacia cornigera
Predáció Növényi carnivoria
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
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)
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
Aktív csapdák Zárócsapda Dionea muscipula Két konvex levélfél csuklószerűen kapcsolódik Érzékszőrök találhatóak a belső felszínen Nagyon gyorsan összezáruló csapda
Aktív csapdák: Dionea
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
Aktív csapdák: Utricularia
Passzív csapdák Veremcsapdák Saraccenia, Nepenthes, Darlingtonia Kancsó alakú módosult levél Fedél, perem, szőrök, nedű
Passzív csapdák: Nepenthes
Passzív csapdák: Darlingtonia
Passzív csapdák: Saraccenia
Passzív csapdák Ragasztócsapdák Drosera, Drosophyllum, Pinguicula Mirigyszőrös levélfelszín Beleragad az áldozat A levél lassan bepödörödik
Passzív csapdák: Drosera
Passzív csapdák: Pinguicula
Parazitizmus Növényi parazitizmus
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
Növényi parazitizmus Magasabbrendű növényi paraziták Polifiletikus jelenség (kétszikűek, 20 család, 5000 faj) Hajtás- és gyökér, hemi- és holoparaziták Morfológiailag leveles és redukált testfelépítésű paraziták
Növényi parazitizmus Santalaceae (Szantálfafélék cs.) Hemiparaziták Gyökérélősködők, vagy ágparaziták. Körte alakú szívótestek Thesium genus
Növényi parazitizmus Loranthaceae (fagyöngyfélék cs.) Hemiparazita félcserjék Ágparaziták Hausztóriumosak Ornithochor fajok Loranthus és Viscum genus
Növényi parazitizmus Cuscutaceae (Arankafélék cs.) Holoparaziták Hajtásparaziták Redukált testfelépítés Hausztórium Cuscuta genus fajai
Növényi parazitizmus Scrophulariaceae (Tátogatófélék cs.) Hemi- és holoparaziták Gyökérélősködők Euphrasia Rhinanthus Odontites Pedicularis Melampyrum
Növényi parazitizmus Euphrasia officinalis Odontites vulgaris
Növényi parazitizmus Pedicularis sp. Rhinanthus sp.
Növényi parazitizmus Lathraea squamaria Melampyrum nemorosum
Növényi parazitizmus Orobanchaceae (Szádorgófélék cs.) Obligát holoparaziták Gyökérparaziták Magvak hosszú ideig életképesek Sok gazda monofágia Orobanche genus (30 faj)
Ajánlott Irodalom Török P. és Tóthmérész B. 2006: Növényökológiai Alapismeretek. Kossuth Egyetemi Kiadó, pp. 121-140. Odum, E. P. 1953: Fundamentals of Ecology. Saunders, Philadelphia, London, pp. 384. Begon, M., Harper, J. L., et Towsend, C.R. 1986: Ecology. Blackwell, Oxford, pp. 876.