Közösségek ökológiája

Mit nevezünk társulásnak?

• egy helyen különböző fajok• potenciális kölcsönhatásban• a közösség határait a kérdésfeltevés korlátozza

– növényközösség– hangyaközösség– madárközösség– stb.

A közösség szerkezete

• fajdiverzitás (sokféleség)– fajgazdagság– relatív tömegesség– megvalósuló kombinációk száma

– fajszám meghatározásának nehézségei• mintanagyság• megtalálhatóság

A közösség szerkezete

egyedszámok a mintában

fajs

zám

Ritka fajok Gyakori fajok

A közösség szerkezete

1. közösség 2. közösség

A B C D

A: 25% B: 25% C: 25% D: 25% A: 80% B: 5% C: 5% D: 10%

a sokféleséget (diverzitást) egyrészt a fajszámmal, másrészt a fajpopulációk tömegarányainak egyenletességével mérjük

A közösség szerkezete

• táplálkozási szerkezet

– táplálkozási szintek

– tápláléklánctáplélékhálózat

Csúcsragadozó

Harmadlagos fogyasztó

Másodlagos fogyasztó

Elsődleges fogyasztó

Elsődleges termelő

Szárazföldi tápláléklánc Tengeri tápláléklánc

Egy biocönózis táplálkozási hálózata(trópusi esőerdő, El Verde, Puerto Rico)

A közösség szerkezeteVipera

Lacertilia

AcariFormi-coidea

Tettigono-idea

AraneaeAcridoi-

dea"Sustin. Diptera"

"Hyme-noptera"

"Lepidoptera"

IsopodaDiplo-poda

Gastro-poda

Coleop-tera

Collem-bola

AcariLepidop-

teraHeterop-

teraCicadi-

neaAphidina

Coleop-tera

"Lárva"Coleop-

tera

Növényi detritusz

Zöld növények

"Állati detritusz"

A közösség szerkezete

• a tápláléklánc hosszának korlátai

– milyen hosszú lehet egytápláléklánc

– csomópontok láncolata

A közösség szerkezete

• Tápláléklánc hossza– a legtöbb tápláléklánc viszonylag rövid,

általában 5-nél nem több kapcsolatot tartalmaz

– két fő hipotézis van, amely azt magyarázza, hogy a tápláléklánc miért rövid

A közösség szerkezete

• Energetikai hipotézis: a táplálkozási szintek közötti energiaáramlás nem hatékony (átlagosan 10% jut át egyik szintről a másikra); kevés energia maradna a “csúcsragadozónak”

• ezért nincs tigrisevő madár nagyon nagy szervezetek a táplálékhálózat aljáról fogyasztanak (elefánt, bálna)

A közösség szerkezete

• Dinamikus stabilitás hipotézis:a hosszú láncok kevésbé stabilak, mint a rövidek, mert a lánc alján lévő populációk ingadozásai a csúcsragadozó kipusztulásához vezetnének– az eddigi eredmények az energetikai

hipotézis támasztják alá– a lánc hosszabb lehet, ha az alján bővülnek a

készletek...

53.15

Az egyes fajok hatása a közösségben

• domináns fajok – vagy a leghatékonyabb kompetítor– vagy a leghatékonyabban kerüli el a predációt – (removal experiment táplálkozási

közösségét borítja)

• kulcsfajok– nem szükségszerűen tömegesek– (removal experiment táplálkozási

közösségét borítja)

Kulcsfajok• Robert Paine kísérlete

a Pisaster nevű tengericsillagot eltávolította egy sziklás tengerpartról

• a Pisaster kagylókat fogyaszt; a kagylók a tengericsillag hiányában túlszaporodtak, és kiszorították a többi gerinctelent

Az egyes fajok hatása a közösségben

• Ökoszisztéma mérnökök– az élőhelyi viszonyokat alakítják át, így más

fajok számára kedvező vagy kedvezőtlen lesz a térésg

– hód– Juncus gerardi

szittyó jelenlétében

0

2

4

6

8

nö

vén

yfaj

ok

szám

a

Szikes mocsár szittyó (Juncus) jelenlétében

szittyó nélkül

a szittyó gátolja a felszíni sófelhalmozódást, és hozzájárul a talaj oxigénben dúsulásához, így több faj számára teremt kedvező feltételeket

ragadozó

növényevő

növény

ásványi anyag

Közösség szabályzása

• bottom-up• top-down

ragadozó

növényevő

növény

ásványi anyag

Közösség szabályzása

• bottom-up

• top-down

ragadozó

növényevő

növény

ásványi anyag

Közösség szabályzása

• bottom-up• top-down

• biomanipuláció

Zavarás hatása a közösségre

• „ökológiai egyensúly”

• nem-egyensúlyi közösségek

Zavarások

• zavarás – diszturbancia• különböző erősségű és időtartamú hatás,

amely megváltoztatja a közösséget, eltávolít belőle élőlényeket, és megváltoztatja a források hozzáférhetőségét

• (tűz, vihar, árvíz, túllegeltetés, mezőgazdálkodás stb.)

• (vakondtúrás...)

Zavarás:

gyakorisága

erőssége

Zavarások

• közepes zavarás hipotézis

• gyakori kismértékű zavarás – fenntartja a nagyobb biodiverzitást– csökkenti az erős zavarás esélyét

Zavarások

• emberi zavarás– mezőgazdaság– fakitermelés– települések – közlekedés

természetes élőhelyek feldarabolódása, elszegényedés

Ökológiai szukcesszió

• egy ökotóp életközösségének fokozatos változás

• elsődleges szukcesszió

• másodlagos szukcesszió

• szukcessziós folyamatok időtartama

Elsődleges szukcesszió

erdei deréce stádium1

1941

1907

1860

1760

Alaska

GlacierBay

Kilometers5 10 150

magcsákó stádium2

éger stádium3lúcfenyő stádium4

szukcessziós stádiumpionír Dryas éger lúc

tala

j nit

rog

én (

g/m

2 )

0

10

20

30

40

50

60

Ökológiai szukcesszió

• kapcsolat a korai és késői szukcessziós fajok között– facilitáció– inhibíció– tolerancia

Növényi szukcesszió stádiumai homoki gyepen (Margóczi 1995 után)

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

0 10 20 30 40 50 60

Rang

1 2

3

4

5 6 7

A közösség diverzitását befolyásoló biogeográfiai faktorok

Darwin és Wallace

• a fajgazdagság az Egyenlítőtől a sarkok felé csökken

• a fajgazdagság függ a szigetek méretétől és a szárazföldtől való távolságától

Egyenlítő-pólus gradiens

• Malayzia: 6 ha 711 fafaj

• Michigan: 2 ha 10-15 fafaj

• Alpok: 2 millió km2 50 fafaj

• Brazília: 200 hangyafaj

• Iowa: 73 hangyafaj

• Alaszka: 7 hangyafaj

Egyenlítő-pólus gradiens

• evolúciótörténet– trópusi élőhelyek öregebbek– trópusokon hosszabb vegetációs periódus

• klíma– besugárzás, hőmérséklet– hozzáférhető vízmennyiség

(evapotranspiráció)

fákaktuális párologtatás (mm/yr)

fafa

jok

szám

a

160

120

100

140

180

80

60

40

20

0100 300 500 900 1,100700

gerincesek

Vg

erin

ces

fajo

k sz

áma

(lo

gar

itm

iku

s sk

álán

)

200

100

50

10

0 500 1,000 1,500 2,000

potenciális párologtatás (mm/yr)

Területnagyság hatása

• ha minden más tényező azonos nagyobb területű közösségben több faj található

faj-terület görbék

területnagyság (hektár)

fajs

zám

1,000

100

10

10.1 1 10 100 103 104 105 106 107 108 109 1010

Szigetnagyság és fajgazdagság

szigetnagyság hatásatávolság hatása

MacArthur és Wilson modellje szigetbiogeográfia

• Egy szigetet benépesítő fajok számát két tényező határozza meg

– az új fajoknak a szigetre bevándorlási rátája– a szigetet benépesítő fajok kihalási rátája

Szigetbiogeográfia

Közösségszerveződési szabályok

• holisztikus és redukcionista szemlélet

• szegecs és redundancia modell

Közösségszerveződési szabályok

Közösségszerveződési szabályok

Életközösségek és biodiverzitás

• egy biocönózis működéséhez mennyi fajra van szükség?

• van-e szükséges minimális fajszám?

• a fajok egyenértékűsége• a fajok helyettesíthetősége• a fajok redundanciája• kulcsfajok (‘rivet – szegecs – hypothesis’)

• John Lawton „ökotronja”(állandó körülmények, különböző populációszám)

• Sam McNaughton szabadföldi vizsgálatai(legelő állatpopulációk száma)

• David Tilman kísérletei(Lawtonéhoz hasonló szabadföldön)

• fajgazdagabb biocönózisok primer produktivitása nagyobb, anyag-energiaáramlás hatékonysága jobb

• az egyes fajkomponensek hatékonysága eltérő