Az életközösségek jellemzői

Hasonló dokumentumok
Az ökológia alapjai. Diverzitás és stabilitás

Paleobiológiai módszerek és modellek 11. hét

TÁRSULÁSOK ÉS DIVERZITÁS

Niche. Tárgya a fajok koegzisztenciájának problémája A fogalom fejlődése: Toleranciahatárok! A hutchinsoni niche fogalom definíciója:

Közösségek jellemzése

Predáció szerepe a közösségszerkezet alakításában

Diverzitás és stabilitás. Mi a biodiverzitás?

Pedagógiai Kar Tantárgypedagógiai Tanszék. Ökológia. Összeállította: Dávid János. főiskolai docens

Bevezetés az ökológiába Szerkesztette: Vizkievicz András

Az Állatökológia tárgya

Ez megközelítőleg minden trofikus szinten érvényes, mivel a fogyasztók általában a felvett energia legfeljebb 5 20 %-át képesek szervezetükbe

Mennyire határozza meg az erdők faállománya az erdei élővilágot? Ódor Péter MTA Ökológiai és Botanikai Kutatóintézete

Környezetvédelem (KM002_1)

Rovarökológia. Haszon: megporzás. Bevezetés: rovarok és az ember. Haszon: méhészet

Egy élőhelyen azok a populációk élhetnek egymás mellett, amelyeknek hasonlóak a környezeti igényeik. A populációk elterjedését alapvetően az

A szárazföldi növénytársulások szerkezete

Az életközösségek jellemzői

Populáció A populációk szerkezete

Környezetvédelem (KM002_1)

Általános ökológia előadás II. félév Szabó D. Zoltán

Az ökológia alapjai NICHE

TÁRSULÁSOK SZERKEZETÉNEK JELLEMZÉSE KVANTITATÍV MÓDSZEREKKEL

Természetvédelem. 2. gyakorlat: A természetvédelem alapfogalma: a biodiverzitás


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

Dr. Torma A., egyetemi adjunktus. SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM, Környezetmérnöki Tanszék, Dr. Torma A. Készült: Változtatva: - 1/39

Az ökoszisztéma vizsgálata. Készítette: Fekete-Kertész Ildikó

Populációs kölcsönhatások. A populációs kölcsönhatások jelentik az egyedek biológiai környezetének élő (biotikus) tényezőit.

KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁS Az ember és környezete, ökoszisztémák. Dr. Géczi Gábor egyetemi docens

Minőségi változók. 2. előadás

KÖRNYEZETVÉDELEM- VÍZGAZDÁLKODÁS ISMERETEK

A vízi ökoszisztémák

MTA, Ökológiai Kutatóközpont, Ökológiai és Botanikai Intézet

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

Anyag és energia az ökoszitémában -produkcióbiológia

Természetvédelmi biológia

3. Ökoszisztéma szolgáltatások

ÁLTALÁNOS ÖKOLÓGIA (bb2n1101, aa2n1020) 2014/2015 I. félév

VÁLASZTHATÓ TANTÁRGY 3 kredit, 90 óra, 1 félév 10 óra előadás 4 óra előadás 20 óra gyakorlat óra önálló munka 86 óra önálló munka

Miért van egyes közösségekben több faj és másokban kevesebb? Vannak-e mintázatok és gradiensek a fajgazdagságban? Ha igen, ezeket mi okozza?

Fajok közötti kapcsolatok

BCE, Tájépítészeti Kar, Tájtervezési és Területfejlesztési Tanszék. MTA, Ökológiai és Botanikai Intézet

Az élőlény és környezete. TK: 100. oldal

Stabilitás és komplexitás a közösségekben

VIDÉKFEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM. Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvű Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola

STATISZTIKA. A maradék független a kezelés és blokk hatástól. Maradékok leíró statisztikája. 4. A modell érvényességének ellenőrzése

Energia. Abiotikus rendszer. élőhelyeken. Magyarországon környezetszennyező az egy főre eső települési hulladék

VEGETÁCIÓFORMÁCIÓK, FORMÁCIÓCSOPORTOK

AGRÁR-ÖKOLÓGIA ALAPJAI című digitális tananyag

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

Hogyan lehet Európa degradált élőhelyeinek 15%-át restaurálni?

Adatok statisztikai értékelésének főbb lehetőségei

Szigetbiogeográfia. A tapasztalat szerint:

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

A FÖLD egyetlen ökológiai rendszer

Microsoft Excel Gyakoriság

Az ökológia rendszer (ökoszisztéma) Ökológia előadás 2014 Kalapos Tibor

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

Hipotézis STATISZTIKA. Kétmintás hipotézisek. Munkahipotézis (H a ) Tematika. Tudományos hipotézis. 1. Előadás. Hipotézisvizsgálatok

Biomatematika 2 Orvosi biometria

A TERMÉSZETES ÉS ÉPÍTETT KÖRNYEZET VÉDELME. működése. Tárgyszavak: biodiverzitás; ökológia; stabilitás; ökoszisztéma ökológia.

Hipotézis, sejtés STATISZTIKA. Kétmintás hipotézisek. Tudományos hipotézis. Munkahipotézis (H a ) Nullhipotézis (H 0 ) 11. Előadás

matematikai statisztika

GEOGRÁFUS MSC záróvizsgatételek, Terület- és településfejlesztés szakirány. (GEOGRÁFUS I. záróvizsgabizottság)

Magyar joganyagok - 33/1997. (II. 20.) Korm. rendelet - a természetvédelmi bírság ki 2. oldal d)1 barlang jogellenes veszélyeztetése, károsítása eseté

Az ökoszisztémát érintő károk. Készítette: Fekete-Kertész Ildikó Ujaczki Éva

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

A VKI SZERINTI MAKROFITA MINŐSÍTŐ RENDSZER LEÍRÁSA

1. Egységben az erő! (5p) A következő két szöveg és eddigi tudásod alapján válaszolj a kérdésekre!

Szociális szerveződés

Szikes tavak ökológiai állapotértékelése, kezelése és helyreállítása a Kárpát-medencében n

Statisztika - bevezetés Méréselmélet PE MIK MI_BSc VI_BSc 1

Gyomnövény fogalma növényfaj 6700 gyomnövény 200 faj okoz világviszonylatban gondot

GEOGRÁFUS MSC záróvizsgatételek, Terület- és településfejlesztés szakirány (GEOGRÁFUS I. záróvizsgabizottság)

6. Előadás. Vereb György, DE OEC BSI, október 12.

STATISZTIKA. Egymintás u-próba. H 0 : Kefir zsírtartalma 3% Próbafüggvény, alfa=0,05. Egymintás u-próba vagy z-próba

Az ökoszisztéma Szerkesztette: Vizkievicz András

Turizmuson túl: az élővilág meghatározó szerepe az életminőségben. Török Katalin MTA Ökológiai Kutatóközpont

TALAJOK OSZTÁLYOZÁSA ÉS MEGNEVEZÉSE AZ EUROCODE

Az információelmélet alapjai, biológiai alkalmazások. 1. A logaritmusfüggvény és azonosságai

Dekomponálás, detritivoria

Magyarországi állóvizek sugaras szimmetriájú kovaalgái. Elterjedés, diverzitás Ács Éva és Kiss Keve Tihamér

Statisztika I. 11. előadás. Előadó: Dr. Ertsey Imre

Biomatematika 2 Orvosi biometria

Vadbiológia és ökológia II.

Biodiversity is life Biodiversity is our life

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

AZ AUTÓPÁLYÁK MENTÉN LÉTREHOZOTT MESTERSÉGES VÍZTESTEK KOLONIZÁCIÓS FOLYAMATAINAK VIZSGÁLATA

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

Populációk együttesei

BAGME11NNF Munkavédelmi mérnökasszisztens Galla Jánosné, 2011.

A pikoalgák sikeressége vízi ökoszisztémákban a környezeti faktorok tükrében

MagyarBrands kutatás 2017

VÍZFOLYÁSOK FITOPLANKTON ADATOK ALAPJÁN TÖRTÉNŐ MINŐSÍTÉSE A VÍZ KERETIRÁNYELV FELTÉTELEINEK MEGFELELŐEN

Tápanyagok vízi közösségekben

Struktúra nélküli adatszerkezetek

Adatok a Cserhát kisvízfolyásainak halfaunájához

A társulás életközösség, biocönózis - egy adott helyen, adott időben együttlétező populációk életközössége. Stabil, önszabályozó rendszer.

Egyváltozós függvények 1.

KÖZPONTI STATISZTIKAI HIVATAL. Szóbeli vizsgatevékenység

Átírás:

Az életközösségek jellemzői 2. Szerkezet Ökológia előadás 2014 Kalapos Tibor

Fajonkénti egyedszám TEXTÚRA ( szövet ) Minden fajhoz hozzárendeljük a populációja tömegességét (abundanciáját) A fajok számosságának mértékét az összes faj tömegességéből való százalékos részesedéssel jellemezhetjük (0-100%) - domináns (= társulásalkotó) - szubordinált (= kísérőfaj) Faj rangsorrend nagyfokú kiegyenlítettség, alacsony dominancia Faj rangsorrend mérsékelt kiegyenlítettség, magas dominancia

Faj relatív tömegessége (%) Egy idealizált rang-dominancia diagram (a függőleges tengely itt lineáris skálázású) D tömeges (domináns) S kísérő (szubordinált) T átmeneti (tranziens) Faj-abundancia eloszlások (rang - relatiív abundancia diagramok) -a közösséget alkotó fajok gyakorisági eloszlásának ábrázolása Részletes képet ad a közösségről A fajokat relatív gyakoriságuk szerint csökkenő sorrendbe rakjuk Az így képzett görbe lefutása jellemzi a közösséget illetve alakjának változása bizonyos folyamatokat Fajok rangsora 3

Faj relatív tömegessége (log skála) Fajok rangsora Rang abundancia diagram ábrázolások hosszú távú gyepökológiai kísérletben (Rothamsted, Anglia). A tartósan bőven trágyázott, eredetileg (1856) fajgazdag, magas egyenletességű közösség 1949-re egy fajszegény, erős dominanciát mutató közösséggé alakult. 4

Log normál eloszlás főleg mérsékelt övi közösségekre jellemző egy változó log normál eloszlást mutat ha logaritmusának eloszlása normális itt: adott közösség fajai relatív gyakoriságának logaritmusai mutatnak normális eloszlást sokszor az eloszlás balra ferde, mivel a mintavételezés miatt kimaradnak a ritka fajok 5

Log lineáris eloszlás a források felosztása egy geometrikus sorozattal írható le A leggyakoribb faj az összes gyakoriság d hányadát képviseli a rákövetkező a maradék d hányadát és így tovább jellemző a taposott (ruderális) gyomközösségekre lefutása a forrásfelosztásról is információt ad: elsőként a domináns faj kapja a források d hányadát majd a rákövetkező a maradék d hányadát stb. 6

Törött pálca modell a rendelkezésre álló forrást véletlenszerű darabokra osztjuk ( törjük) majd ezeket véletlenszerűen rendeljük az egyes fajokhoz A legkiegyenlítettebb eloszlás 7

Relatív tömegesség Összefoglalva a 3 eloszlástípust A textura számszerű jellemzése: diverzitás = sokféleség Melyik közösség a diverzebb (sokfélébb)? Többfajta diverzitásról is beszélhetünk: Alfa diverzitás: egy adott közösség fajszáma (S); Béta diverzitás: egy közösségben a fajszámon kívül figyelembe vesszük a fajonkénti egyedszámokat (D, H); Gamma diverzitás: regionális skálán értelmezett diverzitás: u.az a közösségtípus (pl. bükkerdő) fajösszetételében mennyire pontosan ismétlődik helyről-helyre (nagy különbségek a helyek között = magas gamma diverzitás). 8

Egyszerű diverzitás függvények (β diverzitás) Shannon-féle entrópia, ahol p i az i-edik faj relatív gyakorisága (összegük 1) log p i : az i-edik faj megtalálásakori meglepődés a ritka (kis egyedszámú) fajokra érzékeny függvény Szélső értékek: min: egy tömeges faj (monokultúra) p i =1 H = 0 max: az összes p i azonos, azaz ha S fajunk van a p i -k értéke 1/S Egyenletesség (ekvitabilitás, J): a fajok tömegességi viszonyainak egyenletessége 9

Egyszerű diverzitás függvények (β diverzitás) Simpson index D = 1/S p i 2 jelentése: mi a valószínűsége annak, hogy két egyedet véletlenszerűen kiválasztva, azok ugyanazon fajhoz tartoznak Az index inkább a gyakoribb fajokra érzékeny 10

Példa a diverzitás alkalmazására: a faj-egyed diverzitás alakulása Rothamsted (Anglia) hosszú távú gyepkísérletében: a tartósan trágyázott (fertilized) parcellában markáns diverzitás esés figyelhető meg a kontroll, nem trágyázotthoz képest. 13

Életközösségek fajkészletének hasonlósága Nem csak a fajok száma, hanem a konkrét identitása is számít! Szélsőségek: két közösséget ugyanazok a fajok alkotnak (azonosság) két közösségben egyetlen faj sem azonos (teljes különbözőség) számszerűsítés hasonlósági indexek kiindulás: a két összevetendő közösség (X és Y) fajlistája Jacquard index (S J ): S J = a/(a+b+c) ahol a= közös fajok száma, b= csak az X közösségben előforduló fajok száma, c= csak a Y közösségben előforduló fajok száma Sorensen index (S S ): S S = 2a/(2a+b+c) súlyozza a két közösségben közös fajokat Értelmezés: a fajkészlet nagyfokú hasonlósága hasonló ökológiai környezetre és evolúciós előtörténetre utal. X b a Y c 14

Textúra Bioindikáció Hogyan használhatók az élőlénytársulások (= fajok spontán közösségei) sajátságai az élőhelyi környezet egyes tulajdonságainak kimutatására? Minden faj határozott környezeti igényekkel (niche) rendelkezik jelenlétével minden faj jelzi a környezet számára alkalmas állapotát; ez a niche általában durván u.az adott fajra egy régióban egy élőhelyen számos, különböző igényű faj együtt; az együtt élő fajok kollektív környezeti igényei jelzik a környezet állapotát Ha minden fajra ismerjük ezeket az igényeket akkor elég csak az élőhelyen a faj-együttest összeírni és a tömegességi viszonyokat becsülni majd ezekkel súlyozva a fajok környezeti igény mutatóit az élőhelyi környezet állapotát ismerhetjük meg BIOindikáció = az élőlény közösség jelzi a környezeti sajátságot pl. műszeres mérések helyett 15

Textúra Bioindikáció A növényökológiában leggyakrabban használt bioindikációs kategóriarendszerek Életforma (klímához alkalmazkodottság) Flóraelem, faunaelem (klímához alkalmazkodottság) Ökológiai indikátorétékek (helyi életfeltételek tűrése) hőmérsékleti igény nedvesség igény talaj kémhatás (ph) igény nitrogén igény fényigény stb. Természetvédelmi érték besorolás (gyakoriság ritkaság) Az egyes fajok kategóriarendszer szerinti értékbesorolása élőhelyi előfordulása alapján tehát a realizált niche mutatói ha kísérletesen önállóan nevelve mérnék, akkor lenne a fundamentális niche kézikönyvekben publikált érték listák (lehetőleg) minden fajra 16

Életformák Ph = Fanerofiton (fák) Ch = Kamefiton (cserjék) H = Hemikriptofiton (talaj szintjében áttelelő évelő lágyszárúak) G = Geofiton (talajban áttelelő évelő lágyszárúak) Th = Terofiton (egyévesek) HH = Hidatofiton (vízfelszín alatt áttelelők

Ph = Fanerofiton (fák) Ch = Kamefiton (cserjék) H = Hemikriptofiton (talaj szintjében áttelelő évelő lágyszárúak) Kr = Kriptofiton (talajban áttelelő évelő lágyszárúak) Th = Terofiton (egyévesek)

Ökológiai indikátor értékek

1950 Ökológiai indikátor értékek Tata, Fényes-forrás mocsárrétek 1986

Tata, Fényes-forrás, mocsárrétek Természetvédelmi érték spektrum 1950 1986 Természetességet jelzők Zavarásra utalók KV = fokozottan védett fajok TZ = természetes zavarástűrő fajok V= védett fajok GY = honos gyomnövények E = társulásokban tömeges fajok G = gazdasági növények K = természetes kísérőfajok A = behurcolt idegen fajok TP = természetes pionírok

Az élőlényközösségek szerkezete Térbeli szerkezet = valós 3D térben a struktúra ált. növénytakaró meghatározó, állatközösségek követik kivétel pl. korallzátonyok: a korallpolipok a szerkezetképzők! Vízszintes szerkezet: populációk egyedeinek diszpergáltsága finom / durva szemcsés szerkezet korábban a fajszám terület összefüggésnél áttekintettük Függőleges szerkezet: szintezettség ált. valamilyen forrás / kondicionáló tényező függőleges gradiense mentén pl. erdei lombkorona szintek a fény egyre csökkenő mennyisége szerint 27

Az élőlényközösségek szerkezete Térbeli szerkezet = a valós 3D térben felvett struktúra Függőleges szerkezet: szintezettség tengerparti árapályzónában a vízborítottság tartama alapján. Élőlényközösség függőleges tagozódása sziklás tengerparton 28

halászsas csuka sügér küsz rák Tápláléklánc egy tóban Svédországban Az élőlényközösségek szerkezete Kapcsolatszerkezetek Az együtt élő populációk közötti kölcsönhatások hálózata Absztrakt térben értelmezett szerkezet Táplálékhálózatok: ki kit fogyaszt egymással kapcsolt táplálékláncok hálózatot képeznek A láncok korlátozott hosszúak, általában 3-4 (csak ritkán több) eleműek: magyarázatára több hipotézis: energiaveszteség a láncszemek között, így csak korlátozott lánchosszon halad át annyi energia, ami egy populáció helyi fenntartását fedezni tudja. ennek értelmében: produktívabb élőhelyeken hosszabb láncok valós adatok alig támogatják a kevesebb elemből álló láncok zavarás utáni helyreálló képessége (rezilienciája) magasabb, mint a számos eleműeké: tehát a múltbeli feltehetően többszöri bolygatás hatására a kevesebb elemű láncok nagyobb valószínűséggel maradhattak fenn; - kevés bizonyíték a láncon felfelé haladva az egyed testmérete nő ( a fogyasztó ált., de nem mindig nagyobb a fogyasztott szervezetnél, különösen a ragadozóknál), viszont a testméret növelésének korlátja megakadályozhatja még további ragadozószintek beépülését). ökoszisztéma mérete nő hosszabb láncok (több faj, nagyobb populációméretek): számos valós bizonyíték, egyik fő hatás lehet! 29

Az élőlényközösségek szerkezete Kapcsolatszerkezetek A táplálékláncon át közvetett populációs hatások ( trophic cascades ) pl. ragadozó alacsonyan tartja a növényevő populáció méretét a fogyasztott növénypopulációk magas egyedszámúak (= ragadozó közvetett pozitív hatása a növényekre) ha a ragadozót eltávolítják, sokszor a növények mennyisége jelentősen csökken az elszaporodó növényevők miatt pl. farkas a Yellowstone Nemzeti Parkban vízi életközösségekben az ilyen felülről szabályozottság gyakoribb egyszerűbbek a láncok, főleg a magasabb trofikus szinteken természetvédelem: túlhalászással ált. ezeket a felülről szabályozó ragadozókat (tőkehal, cápa) távolítjuk el szabályozatlan rendszer, fitoplankton túlszaporodik oxigénben szegény, zavaros tengervíz alkalmatlan élőhely a legtöbb vízi szervezetnek szárazföldi közösségekben ritkább fajgazdagabb alsó trofikus szinteken (növények) a felső kontroll hatására a fajösszetétel úgy változik, hogy a növényevő kevesebbet tud fogyasztani (pl. mérgező vagy rossz ízű fajok válnak tömegessé) a legtöbb életközösség egyszerre felülről (fogyasztó) és alulról (források) szabályozott, de relatív részesedésük életközösségenként változik! Tengerparti homokdűnéken a Spartina füvet fogyasztó csiga ragadozói (rákok, teknős) pozitív közvetett hatással vannak a fű mennyiségére 30

Az élőlényközösségek szerkezete: tengeri táplálékhálózat 31

Az élőlényközösségek szerkezete Táplálék hálózatok: megjelenítés 3 típusa 1) kapcsolati háló: ki kit fogyaszt a közösségben (A) 2) energia háló: mekkora energia- vagy anyagmennyiség mozog az egyes kapcsolatokon keresztül (B) 3) működési jelentőség (funkcionális) hálók: csak a közösség szempontjából fontos, legerősebb kapcsolatokat tüntetik fel (C) eltávolítási kísérletekkel azonosítják Általános következtetések: a komponensek között mozgó energia mennyisége gyenge jelzője a kapcsolat fonntosságának (erősségének) egy hálózaton belül rendszerint kevés erős és számos gyenge kapcsolat áll fenn KULCSFAJOK 32

Az élőlényközösségek szerkezete Táplálék hálózatok: Kulcsfajok (keystone species) kis egyedszám + aránytalanul magas erősségű kapcsolatok rendszerint csúcsragadozók eltávolításuk jelentősen átrendeződik a hálózat, módosulnak a dominancia viszonyok ilyen: (ragadozás fejezet) Pisaster tengeri csillag biztosította együttélés árapályzóna rögzült szervezeteinél (Paine 1966) a csúcsragadozó nagyszájú sügérből 600 egyed visszatelepítése a Michigan-tóba (területe > ½ Magyarország) nagyságrendekkel csökkentette a planktonevő halak tömegességét emelte a bolharák mennyiségét a víz markáns tisztulása. Más ökológiai hálózatok életközösségekben pozitív kölcsönhatási (mutualista) hálózatok pl. növény megporzó hálózatok Hálózatok fő topológiai jellemzői kapcsolatság (konnektivitás) a tényleges kapcsolatok száma az összes lehetségesből beágyazottság a kölcsönhatások magját sok kapcsolatot kialakító generalisták adják, hozzájuk kötnek specialisták alegységekre tagozódás (modularitás) vannak-e egymással szorosan, másokkal lazábban kapcsolódó alhálózatok ( klikkek )? sügér planktonevő halak bolharák víz átlátszóság 33