Predáció

Ökológia alapjaiÖkológia alapjai

++‐E ik lá ió d i tá lálék k t ki tikEgyik populáció egyedei tápláléknak tekintik a

másik populáció egyedeit – herbivoria, predáció, itiparazitizmus.

Taxonómiai csoportosítás:Taxonómiai csoportosítás:Állat fogyasztók – carnivor – ragadozóNö én fog as tók herbi or nö én e őNövény fogyasztók – herbivor - növényevő Mindkettőt fogyasztók – omnivor – mindenevő

Predátorok fő típusai:igazi predátorok; legelészők; paraziták parazitoidok;igazi predátorok; legelészők; paraziták, parazitoidok; (kannibalizmus)

É„Étrend összeállítás”

A predátor lehet : -generalista: többféle prédája van →

stabilizálják a préda populációkat -specialista: 1 prédára specializálódott→

instabilitást okoznak

É„Étrend összeállítás”Specializáció mértéke

Monofág – elvben csak egy bizonyos faj egyedein élMonofág – elvben csak egy bizonyos faj egyedein él

Oligofág – csak egy család fajain él

Polifág – több család fajain él

Egyéb specializációHerbivoria esetén növényi részek fogyasztásátólHerbivoria esetén növényi részek fogyasztásától függően specialista vagy generalista.

MonofágMonofágpl. koala, néhány lepke faj, Cinipidae - gubacsdarazsak

Vadgesztenyelevél-aknázómoly(Cameraria ohridella)(Cameraria ohridella)

Koala(Phascolarctos cinereus) ( )

Oligofágpl Leptinotarsa decemlineta colorado bogárpl. Leptinotarsa decemlineta – colorado-bogár (burgonyabogár)

PolifágPolifágpl. sáskák, szöcskék, egyes lepkék

Gyapjas lepke(Lymantria dispar)

Olasz sáska(C lli i li )(Lymantria dispar) (Calliptamus italicus)

Táplálék preferencia

Előnyös legyen - energia tartalombefektetett idő

A predáció populációdinamikája

Hogyan szabályozza a ragadozó a zsákmány-populáció abundanciáját?populáció abundanciáját?

- a biológiai védekezés „csodálatos” eredményei ( l I h i ( j ű) é R d li(pl. Icerya purchasi (pajzstetű) és Rodolia cardinalis (katicabogár))

- nem azt kaptuk, amire vártunk (Ulex europaeus (sülzanót) és Apion ulicis (ormányosbogár))

- csatolt osszcilláció (kanadai hiúz és sarki nyúl)- a ragadozó populáció fluktuál de hat-e aa ragadozó populáció fluktuál de hat e a

zsákmányra? (Senecio jacobea és Tyria jacobaeae)

Lotka-Volterra modell

R-Zs viszony alapmechanizmusa:diff i l k (Ni h l & B il )- differencia egyenletek (Nicholson & Bailey)

- differenciál egyenletek:1. Rosenzweig & MacArthur-féle grafikus modell2 Lotka-Volterra-féle modell (a NAGYOK2. Lotka Volterra féle modell (a NAGYOKszerint a LEGEGYSZERŰBB!!!)

Alfred J Lotka (1925) és Vittorio Volterra (1926)- Alfred J. Lotka (1925) és Vittorio Volterra (1926)

FeltételeiAz ökológiai környezet állandó;Az interakcióban résztvevő fajok egyedsűrűsége j gy gmegfelelően reprezentálható egyetlen változóval;Az interakció hatása azonnaliA kölcsönhatás bekövetkezése a ragadozók és zsákmány állatok számának szorzatával arányos;A ragadozó születési aránya növekszik a zsákmány számának növekedésével;A zsákmány szaporodási rátája nem változik, a halálozási aránya növekszik a ragadozók számának növekedésével;

!Eme leegyszerűsített modellben sok hiba akad!

Matematikai modell

Ökológiai tanulmányaink egyik nagy alapvetése:dN/dt=rN ahol r a belső szaporodási ráta, N a zsákmány populációméretep , y p pElső Lotka-Volterra egyenlet (predáció alatti zsákmánypopuláció

növekedés):/ ’ h l dá lá ió é ’ d ódN/dt=rN-a’PN ahol P a predátor populációmérete a’ a ragadozó hatékonysága

Második Lotka-Volterra egyenlet (van zsákmány amit el is ejt és így gy ( y j gynövekszik a ragadozó populáció):

dP/dt=fa’PN-qP ahol q a mortalitási ráta f pedig a zsákmányból az utódokba allokált energiautódokba allokált energia

Grafikus modell (R-Zs kapcsolat)Z ák á é d ó i kli k

-Azt a populációméretet,amelynél a populációk

Zsákmány és ragadozó izoklinek.

y p pkülön-külön egyensúlybanvannak a zéró növekedési

k í ják legyenesek írják le –izoklinek.Zsákmány és-Zsákmány és

ragadozó populációinak p pváltozása az izoklinek eltolásával –á i ífázissík!!!

-Neutrális stabilitás

Grafikus modell (R-Zs kapcsolat)Neutrálisan stabil oszcilláció

Ragadozó-zsákmány kapcsolat

Ragadozó-zsákmány kapcsolat

A zsákmány részleges menedékkel rendelkezikmenedékkel rendelkezik

- sok „éhes” száj és kevés „kaja” – stabil!!!- kevés „vicsorgó fog” és

é édnépes prédasereg –instabil!!!

Ragadozó-zsákmány kapcsolatA táplálékváltás stabilizáló jellege – FÜGGETLEN!!!

- a predátor izoklin minden zsákmány denzitás mellett azonos - „nem tanultam meg enni” – 3. típusú funkcionális válasz (gyakoribbprédát hatékonyabban fogyasztja)prédát hatékonyabban fogyasztja)- „másik fogás az étteremben” - táplálékváltás

Ragadozó-zsákmány kapcsolat

Többszörös egyensúlyi állapotú ragadozó-zsákmány kapcsolat- két stabil pont között egy instabil – izoklin „púp”p gy „p p- pl. rovargradációk

Védekezési mechanizmusok

A préda szervezetek különböző adaptációs mechanizmusokkal védekeznek a ragadozás ellenmechanizmusokkal védekeznek a ragadozás ellen.Színezet – „ elbújok” azaz rejtő, megijesztelek azaz riasztóriasztóMimikri – Bates-féle, Müller-féle, Agresszív, Dodson-féle modell nélküliDodson féle, modell nélküliMimezia – allomimezia, fitomimezia, zoomimeziaViselkedési adaptációkViselkedési adaptációkMutualizmus

Nyírfaaraszoló

Színezet - rejtő (Biston betularia)

Ál á ó í tÁlcázó színezet

Anti-árnyék színezet

Feldaraboló színezetBengáli tigrisg g(Panthera tigris tigris)

Pápaszemes pingvinPápaszemes pingvin(Spheniscus demersus)

Színezet – riasztó (aposzematikus)

Hétpettyes katicabogárNémet darázs

Hétpettyes katicabogár(Coccinella septempunctata)

(Vespula germanica)

Színezet – riasztó (aposzematikus)

Nappali pávaszem (Inachis io) Éjjeli pávaszem (Saturnia pyri)

Mimikri – Bates-féle

Díszes darázscincér (Plagionotus detritus)

Lódarázs (Vespa crabro)

Darázslepke(Sesia apiformis)( p )

Mimikri – Müller-féle

Málna gyöngyházlepke(Brenthis daphne)

Kis gyöngyházlepke(Boloria dia) (Brenthis daphne)(Boloria dia)

Mimikri – Agresszív

Myrmarachne sp.Tettigonidae Reduviidae

l didCerambycidae

Alydidae

Mimezia – allomimezia, fitomimezia, zoomimezia

Kőhal

Mimezia – allomimezia, fitomimezia, zoomimezia

H ld lóHoldasaraszoló (Selenia sp.) Vándorlólevél

(Phyllum giganteus)

Mimezia – allomimezia, fitomimezia, zoomimezia

Viselkedési adaptációkTelepes költés,Csapatba verődés,Csapatos vadászat stbCsapatos vadászat, stb.

Hiénakutya

Sziklaugró pingvin

y(Lycaon pictus)

S ug ó p gv(Eudyptes chrysocome)

Vetési varjúVetési varjú(Corvus frugilegus)

Herbivoria

A predáció egy speciális esete:- növényi szervezetek fogyasztása (kb 26%-ban rovaroknövényi szervezetek fogyasztása (kb. 26% ban rovarok

fogyasztják őket)- nem jár a károsodott szervezet pusztulásával

(kivéve magpredáció – speciális!!! pre-, és posztdiszperziós)- legelészők („grazers”) és fitofágok (főként rovarok)- folivor = levélfogyasztó, garnivor = magfogyasztó- szekunder anyagcseretermékek (hát ez sem habos torta!)y g ( )- helyhez kötött fajok – élettani, szerkezeti, viselkedésbeli

módosulás

A növény

1. A herbivor szempontjából a legfontosabb a növény kémiai összetétele

2. Primer és szekunder anyagcseretermékek3. A tápnövénykört a szekunder anyagcsere termékek

határozzák meg (óriási diverzitás, több mint 100.000 vegyület) (védekezés az őket fogyasztók ellen, allelopátia védelem az UV sugárzás ellen)allelopátia, védelem az UV sugárzás ellen)

4. Ezek egy része nemcsak a herbivorokra veszélyes, hanem magára a növényre nézve is (pl. fitocidek)

5. Nagyon változékony mennyiség és minőség (nap-árnyék, reproduktív szervek-levelek, levél-levél, )

A növényevő

1. A vizualitás fontossága egy kis kémiával fűszerezve (alapból is hatnak dolgok)(alapból is hatnak dolgok)

2. A tápnövény az amelyen a herbivor evolúciós értelemben hosszú ideig képes magát fenntartanig p g

3. A „negatív hatású” ingerek a fontosak!4. Legtöbb nagytestű generalista (kivételek és kevert4. Legtöbb nagytestű generalista (kivételek és kevert

populációk)5. A fitofágok többsége specialista (mono-, oligo-, poli-)g g p ( , g , p )6. Generalista – specialista „vita”7. C:N arány, na és mi lesz a szekunderekkel?y,

Növény-herbivor kapcsolat

Kompenzáció:1 Ha kicsi a kár (fotoakt raktár áramlás szállítás növelés1. Ha kicsi a kár (fotoakt., raktár, áramlás, szállítás, növelés,

rügy)Diszproporcionális következmény:Diszproporcionális következmény:1. Ha nagy a kár („gyűrűs” kéreg, kórokozó, kompetíció,

fiziológia)fiziológia)Előnyök:„Hová is ástam?” és a „megeszem a termést, kiürül a mag”„Hová is ástam? és a „megeszem a termést, kiürül a magmagterjesztési mód

Védekezési mechanizmusokEllenállóságnak (rezisztencia) nevezik egy növény olyan örökíthető

tulajdonságainak a körét, amelynek következtében a herbivorkevesebbet fogyaszt belőle vagy egyáltalán nem fogyasztja ahhoz akevesebbet fogyaszt belőle vagy egyáltalán nem fogyasztja, ahhoz anövényhez hasonlítva, amely ilyen tulajdonságokkal nem rendelkezik.

Növényi ellenállóság (a növényi oldalról):y g ( y )

Antixenózis – a fogyasztók magatartását befolyásoló tulajdonságok (védekezek!!!!)j g ( )

Antibiózis – a fogyasztóra gyakorolt fiziológiai hatás (megmérgezlek!!!!)( g g )

Tolerancia – lesz ami lesz elviselem

Rezisztencia

Vertikális:E f j l bi í á k ikEgy faj egyetlen biotípusára vonatkozik

(hozzáférhetőség – pl. tüskék, szőrök vagy f h ó á i ák Si lfogyaszthatóság – graminerák Si-tartalma

Horizontális:Több fajra vagy biotípusra vonatkozik (kémiai

rezisztencia – primer termékek hiánya vagy p y gytáplálkozást gátló szekunderek termelődése)

Védekezési mechanizmusok

Direkt (elkerülés, tolerancia)Indirekt (mutualizmus)Indirekt (mutualizmus)

Ellenállóképesség a kialakulás módját p g jtekintveKonstitutív rezisztencia– „beépített”, állandóKonstitutív rezisztencia „beépített , állandó tulajdonság pl.lignin, pektinIndukálható rezisztencia– valamilyen külsőIndukálható rezisztencia valamilyen külső behatás hozza létre pl. a sebnél mérgek termelődnek

Direkt Védekezési mechanizmusok

ElkerülésAz állati fogyasztás lehetőségének csökkentése.3 út

S k ti ód lá Szerkezeti módosulás Fenológiai ritmus szabályozása

Véd k ő k lé

statikus jellemző

di ik j ll ő Védekező anyagok termelése - dinamikus jellemző

Direkt Védekezési mechanizmusok

ToleranciaA herbivoria során keletkezett kár minimalizálására irányul.Herbivor típusától függ a válasz (lombfogyasztó, szívogató)(lombfogyasztó, szívogató)

Indirekt Védekezési mechanizmusok

Más szervezetek felhasználása a károsítók llellen.

Például: olyan faj mellett nő, amelyet a herbivorok

nem szívesen fogyasztanaknem szívesen fogyasztanak„személyi testőrök”- (mutualizmus)

Az anyaghoz kapcsolódó kérdésekAz anyaghoz kapcsolódó kérdések

Milyen főbb típusai vannak a predátoroknak?Mik L k V l d ll f l é l i?Mik a Lotka-Volterra modell feltételei?Milyen főbb típusait vannak a mimikrinek (rövidjellemzés és példák)?Mi történhet a szekunder anyagcseretermékekkel ha ay gfogyasztó szervezetébe kerülnek?Milyen kompenzációs folyamatokat ismersz a növényMilyen kompenzációs folyamatokat ismersz a növényrészéről a herbivória kapcsán?