KURZUS: Környezetvédelem

MODUL: II. modul: A környezetvédelem ökológiai alapjai

4. lecke: Ökológiai alapfogalmak

|  | Az emberiség környezet-átalakító tevékenységének hatása a bioszféra megváltozásában a legszembetűnőbb. Például az erdőirtás következményei az ókortól napjainkig elkísérnek. A bioszféra működésének, kihasználhatósága határainak, regenerálódási képességének megértése kulcsfontosságú a környezetvédelem szempontjából. Ebben segít a bioszférával, a benne élő élőlényekkel és közösségekkel foglalkozó tudomány, az ökológia.
| Cél: A lecke célja, hogy a hallgató betekintést nyerjen a környezetvédelem ökológiai alapjaiba, és elsajátítsa az ökológiai gondolkodás elveit, amelyek szükségesek számára a környezetvédelem tananyag további értő feldolgozása során.
| Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes
| saját szavaival elmagyarázni, hogy mivel foglalkozik a szünbiológia és annak két résztudománya, definiálni az ökológia fogalmát, felsorolni az egyed feletti szerveződési szinteket és definícióikkal párosítani, definiálni a populáció, az életközösség, az élőhely, a biom, az ökoszisztéma és az ökológiai környezet fogalmát, példákat mondani a biotikus és abiotikus környezeti tényezőkre, ábrát készíteni a tűrőképesség magyarázatára, definiálni a tágtűrésű, szűktűrésű, generalista, specialista élőlények fogalmát, megfogalmazni Shelford tolerancia törvényét, saját szavaival elmagyarázni az ökológiai alkalmazkodás folyamatát, saját szavaival elmagyarázni az ökológiai niche fogalmát.
| Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége.
| Kulcsfogalmak:
| szünbiológia ökológia populáció életközösség élőhely biom ökoszisztéma ökológiai környezet biotikus tényezők abiotikus tényezők tűrőképesség tágtűrésű élőlények szűktűrésű élőlények generalista specialista Shelford tolerancia törvénye ökológiai alkalmazkodás (adaptáció) ökológiai niche.
| 1. Ökológiai alapok
| 1.1. Az ökológia fogalma
| Gyűjtse ki a szünfenobiológia és az ökológia mint résztudományok közti alapvető különbséget! Segítségül tanulmányozza az 1. ábrát is! Jegyezze meg az ökológia fogalmát!
| Az ökológia viszonylag fiatal tudományága a biológiának. Jóllehet számos, máig helytálló, az ökológiát megalapozó ismeret közel egy évszázados vagy még régebbi, önálló fejlődéséről csak az 1950-es évek végétől beszélhetünk. Az ökológia szó Ernst Haeckeltől származik, ő használta először; a kifejezést a görög oikosz (lakás) és logosz (tan) szavak egyesítésével alkotta, és az élő szervezetek környezettel való kapcsolatát vizsgáló tudományt értett alatta. A modern magyar ökológia teoretikus megalapozása Juhász-Nagy Pál (1935-1993) nevéhez fűződik, ő definiálta szabatosan az ökológiát és alapvető fogalmait. A nemzetközi szakirodalomban használt "ecology" fogalmának a szünbiológia felel meg. A szünbiológia foglalkozik az egyedfeletti szerveződési szintekkel (populációkkal, társulásokkal, a bioszférával). Alapkérdései, hogy milyen mértékben és miért tér el a valóság attól a nyilvánvalóan hamis állítástól, hogy "bármely faj bárhol, bármilyen mennyiségben megtalálható".
| A kétféle alapkérdésre a szünbiológia két külön résztudománya keresi a választ (1. ábra).
A szünbiológia tudomány részterületei
1. ábra
| A szünfenobiológia azt vizsgálja, hogy mennyire rendezett a populációk viselkedése térben és időben, azaz jelenség szinten foglalkozik populációk viselkedésével, kölcsönhatásaikkal, a Földön előforduló élőlényegyüttessel. Míg a szünfenobiológiai tudományok leíró jellegűek, az ökológia a másik alapkérdésnek megfelelően kauzális, oknyomozó jellegű.
| Az ökológia olyan szünbiológiai tudomány, amely azt vizsgálja, hogy melyek a növények, állatok és mikroorganizmusok egyed feletti szerveződési szintjeire ható kényszerfeltételek, és hogy e feltételek - beleértve az emberi hatásokat is - hogyan határozzák meg térbeli eloszlásukat, viselkedésüket, működésüket.
| Az ökológia az elmúlt évtizedekben jelentős fejlődésen ment keresztül. Ennek során újabb részterületei alakultak ki, mint például a tájökológia, a közösségi ökológia, urbánökológia stb. A szupraindividuális (egyed feletti) rendszerek működésének meghatározó eleme az anyag- és energiaáramlás, ezzel a produkcióbiológia foglalkozik.
| 1.2. Egyedfeletti szerveződési szintek
| Gyűjtse ki az egyedfeletti szerveződési szinteket! Jegyezze meg a populáció, az életközösség (biocönózis), a biotóp, a biom és az ökoszisztéma fogalmát!
| Az élő szervezetek nem magányosan élnek, hanem kisebb-nagyobb csoportokat alkotnak. Ezek a tömörülések meghatározott felépítésű és szerveződésű közösségek, amelyek hierarchikusan rendeződnek (2. ábra).
A szupraindividuális (egyed feletti) szerveződés szintjei, viszonyaik és rendszer-modelljeik
2. ábra
| A társas kapcsolatok alapegysége a csoport, amely nem minden populációban értelmezhető. Olyan egyedek halmaza, amelyek legalább ideiglenesen együtt élnek, közöttük erősebb kapcsolatok vagy hasonlóságok mutathatók ki, mint más egyedekkel.
| A populáció az élővilág egyedfeletti szerveződésének szerkezeti és működési alapegysége, valamely szünbiológiai vizsgálati szempont szerint azonosnak tekinthető egyedek közössége (pl. tényleges szaporodási közösség).
| Az életközösség (biocönózis) egy adott helyen egyidőben létező, együtt élő és kölcsönhatásban álló növény- és állatpopulációk együttesét jelenti. Növényeinek összessége a fitocönózis (növénytársulás), állatainak összessége pedig a zoocönózis (állat-társulás). Ha döntően az éghajlat határozza meg az életközösség képét, akkor klímazonális (éghajlati övnek megfelelő) társulásról beszélünk. Ha valamely élőhelyen más tényező fejt ki döntő hatást (pl. vízellátottság, domborzati viszonyok, talaj minősége), intrazonális társulás alakul ki. Az élőhely az a fizikai terület, ahol a vizsgált egyedfeletti szerveződés (pl. populáció vagy életközösség) előfordul. A biogeocönózis az életközösség és élőhelyének együttese. A Föld különböző fizikai adottságokkal rendelkező részein jellegzetes életközösségek élnek, ezek együttesét biomnak nevezzük, amely tartalmazza az éghajlatnak megfelelő klímazonális és az összes intrazonális társulást (3. ábra). Az élővilág legmagasabb szerveződési szintje a bioszféra, amely az atmoszféra, hidroszféra és litoszféra határán létező vékony, sérülékeny geoszféra (lásd 1. lecke).
| Tanulmányozza a 3. ábrát, és azonosítsa a középiskolai tanulmányai során már megismert biomokat!
A biomok elhelyezkedése és területe a Földön (https://www.mozaweb.hu/Lecke-BIO-Biologia_12-A_biomok_mint_eletkozossegek_emelt_szintu_anyag-102663)
3. ábra
| Az egyed feletti szerveződési szinteknek megfelelően a rendszerelemzés eszközével létrehozhatók absztrakt rendszer-modellek. Az ökoszisztéma (ökológiai rendszer) egy populáció vagy populációkollektívum ökológiai szemléletű tanulmányozására létrehozott, absztrakción alapuló rendszermodell. Alkalmas arra, hogy a valóság bonyolult jelenségeiből az adott szempontból leglényegesebb folyamatokat és összefüggéseket (pl. táplálkozási kapcsolatokat, energiaáramlási folyamatokat) egyszerűsített formában hűen tükrözze, és így a rendszerelemzés eszköztárával leírhatóvá és tanulmányozhatóvá tegye. Egyszerűbben úgy is megfogalmazhatjuk a fogalmat, hogy az ökoszisztéma az élőlények és élettelen környezetük teljes kapcsolatrendszere, mely nyílt rendszer (azaz komponensei változhatnak), és bizonyos mértékű önszabályozásra képes.
| 2. Ökológiai környezet és tűrőképesség
| Jegyezze meg az ökológiai környezet fogalmát! Gyűjtsön példákat az abiotikus és biotikus környezeti tényezőkre!
| Az ökológiai környezet fogalma némileg eltér a környezetvédelemben általánosan használt környezet fogalomtól. Az ökológiai környezet egy adott élőlénycsoportra definiált - mivel minden élőlényre más-más környezeti tényezők hatnak. Az ökológiai környezet a külvilág azon feltételeinek halmaza, amelyek ténylegesen és közvetlenül hatnak valamely szünbiológiai objektumra (pl. egy adott populációra).
| A környezeti tényezőket hagyományosan két csoportra osztják (4. ábra, bal oldal); a biotikus környezeti tényezők (élő környezeti tényezők) körébe a populációk egymásra gyakorolt hatását sorolják, az abiotikus környezeti tényezők (élettelen környezeti tényezők) együttesen ható éghajlati, hidrológiai tényezők stb. Szárazföldön általában a fény, a hőmérséklet alakulása, a vízellátottság, növények esetén a talaj tápanyag-ellátottsága bizonyul ténylegesen ható faktornak. Tengerben a fény, a sókoncentráció, édesvizekben gyakran az oxigéntartalom fontos tényező.
A környezeti tényezők és a tolerancia
4. ábra
| Tanulmányozza a 4. ábra jobb oldali ábráját és az 5. ábrát! Értelmezze a grafikonok két tengelyét, valamint a felrajzolt függvényt a tűrőképesség és a tűrőképességi tartomány megértéséhez!
| A környezeti tényezőkkel, mint kényszerfeltételekkel szemben az élők toleranciaviszonyai: tűrőképessége áll. Egy populáció adott környezeti tényezőjének azt az intervallumát, amelyen képes megélni, tűrőképességi tartománynak nevezzük; felső határa a tűrőképesség maximuma, alsó határa a minimuma. A populáció számára a legkedvezőbb viszonyok jelentik az optimum szakaszt (4. ábra, jobb oldal, 5. ábra). A fizikai környezeti tényezők jelentős részére (pl. hőmérséklet) az élőlények tolerancia-görbéje harang alakú. Míg a forrás-tényezőkre (pl. növények számára CO2, vagy állatok számára a táplálék-növények vagy -állatok száma) a tolerancia-görbe telítődő.
Tűrőképességi tartomány: a hőmérséklet, mint abiotikus környezeti tényező hatása a vörös lazac populációra
5. ábra
| Jegyezze meg a tágtűrésű, szűktűrésű, generalista és specialista élőlények jellemzőit! Jegyezze meg Shelford tolerancia törvényét és az ökológiai alkalmazkodás folyamatát! Korábbi tanulmányai felelevenítésével mondjon példát ez utóbbira!
| A tűrőképességük alapján az élőlényeket két csoportra osztjuk. A környezeti tényezők széles tartományát elviselni képes populációk - adott faktorra nézve - tágtűrésűek; míg kis változásokra is érzékenyen reagálnak a szűktűrésűek. A tigrisek például hővel szemben tágtűrésűek. A zuzmók hővel és vízzel kapcsolatosan tágtűrésűek, a levegőszennyezést viszont nem viselik el, tehát szűktűrésűek. A szűktűrésű élőlények indikátor szervezetekként használhatók, mert az adott környezeti tényező változását érzékenyen jelzik. A több faktorral szemben tágtűrésű fajokat generalistáknak nevezzük, az általában szűktűrésűek a specialisták.
| Shelford tolerancia törvénye szerint egy élőlény elterjedését az a környezeti tényező határozza meg, amelyre nézve a legszűkebb az élőlény toleranciája.
| Az élőlények toleranciája, a tűrési határok és az optimum értékei genetikailag rögzített evolúciós sajátságok. Az evolúció során a természetes szelekcióval ezek a tulajdonságok úgy változnak a populációban, hogy az élőlények igényei a környezet nyújtotta lehetőségekhez hangolódnak, ez a folyamat az ökológiai alkalmazkodás (adaptáció).
| 3. Az ökológiai niche
| A 6. és 7. ábra segítségével értelmezze az ökológiai niche fogalmát! Hasonlítsa össze a 4. és 5. ábrát a 6. és 7. ábrával!
| A populációk környezetük összes tényezőjével szembeni tűrőképességi viszonyai határozzák meg, hogy milyen életközösségekben képesek megélni, végső soron milyen szerepet játszanak az élővilágban. Ezt az ökológiai niche (ejtsd nis, jelentése fülke) fogalma írja le szabatosan. Az ökológiai niche a populációra ténylegesen ható környezeti tényezőkre vonatkozó tűrőképességét reprezentáló modell. Az egyes környezeti tényezőket tengelyekként felvéve ábrázoljuk az adott feltételekre vonatkozó preferenciáját. A 6. és 7. ábra két környezeti tényezőt feltételező, egyszerűsített esetet mutat. Egy adott térrészen minél sűrűbb a pontfelhő, annál nagyobb egyedszámban jelenhet meg az annak megfelelő környezeti viszonyok (pl. hőmérséklet és páratartalom) mellett a vizsgált populáció.
Kétdimenziós niche
6. ábra
| Fundamentális niche-nek azt a ponteloszlást tekintjük, amely a populáció vagy populációkollektívum potenciális helyzetét írja le. A valóságban a populációk az ökoszisztémákban rendszerint nem képesek elfoglalni a fundamentális niche-üknek megfelelő "térrészt", csak az adott esetben valóban (aktuálisan) realizált niche-t (7. ábra).
Két átfedő fundamentális niche-ű faj populációinak realizált niche-e
7. ábra

|  | Önellenőrző kérdések
| 1. Definiálja a szünbiológia fogalmát!
| 2. A szünbiológia mely résztudományára igaz? A: szünfenobiológia B: ökológia Vizsgálja, hogy hol élnek az élőlények. Vizsgálja, hogy milyen élőlények alkotnak közösséget egy adott helyen. Vizsgálja, hogy miért élnek egy adott helyen bizonyos állatok. Vizsgálja, hogy miért élnek egy adott helyen bizonyos növények. Leíró jellegű tudomány. Oknyomozó tudomány. Részterülete például a növénytársulástan.
| 3. Definiálja az ökológia fogalmát!
| 4. Melyek az egyed feletti szerveződési szintek?
| 5. Párosítsa a fogalmakat a definíciójukkal!
| csoport populáció életközösség élőhely biom ökoszisztéma
| 6. Definiálja az ökológiai környezet fogalmát!
| 7. Párosítsa a fogalmakat a hozzájuk tartozó állításokkal! A - abiotikus környezeti tényező B - biotikus környezeti tényező C - nem környezeti tényező a víz általában - a talaj nedvességtartalma egy talajlakó ugróvillás számára - a megvilágítás időtartama egy növény számára - egy nyúlpopuláció számára a farkaspopuláció egyedszáma - egy egerészölyv-populáció számára a levegő nitrogéntartalma - egy fülesbagoly-populáció számára az erdei vöröshangyák -
| 8. Ábrázolja egy állatpopuláció tűrőképességét a hőmérsékletre nézve! pl. egy muslica
| 9. Párosítsa a definíciókat!
| tágtűrésű szűktűrésű generalista specialista
| Egy környezeti tényező széles tartományát elviselni képes populáció. Egy környezeti tényező csak szűk tartományát képes elviselni. Több tényezővel szemben tágtűrésű. Több tényezővel szemben szűktűrésű.
| 10. Hogyan szól Shelford tolerancia törvénye?
| 11. Hogyan valósul meg az ökológiai alkalmazkodás
| 12. Mi az ökológiai niche?