Az ökológia alapjai

Az ökológia alapjai
Az ökológia tárgya, vizsgálati
szintjei, skálázási problémák

Az ökológia 10 szabálya
• Az ökológia tudomány
• Az ökológia csak az evolúció fényében érthető meg
• Semmi sem történik a “faj érdekében”
• A gének és a környezet egyformán fontosak
• Az összetettség csak modellek alapján érthető meg
• A mesélés veszélyes (a feltételezés nem tény)
• A magyarázatok egymásra épülnek (hierarchia)
• Az élőlényeket többféle tényező korlátozza
• A véletlen nagyon jelentős (nem minden jelezhet előre)
• Az ökológus sem mindentudó, neki is vannak korlátai

Előtörténet
• Ókor
– "ösztönös" ökológiai gondolkodás
– Görög-római, zsidó-keresztény kultúrkör
• egyedcentrikus, analitikus gondolkodás
• A nyugati tudomány nagyrészt a redukcionizmuson alapul
• a bonyolult rendszerek tulajdonságai alkotó elemeik tulajdonságai
alapján megérthetők.
– Arisztotelész (Historia Animalium):
• egerek, sáskák elszaporodása, pestisjárvány
– Biblia: sáskajárás
– Keleti kultúrák
• holisztikus - szupraindividuális gondolkodás
• az erdő mint létezési-működési egység
• egészben gondolkodás (holizmus)

Európa a középkortól
• Részterületek törvényszerségeinek felismerése
– Machiavelli (1525) népességszabályozás
– Graunt (1662): demográfia
– Leuwenhoek: populációdinamika
– Buffon állat- és növénypopulációk változásainak
hasonlóságai
– Malthus(1798): népesség és táplálék eltérő növekedése
• Fajok eredete és változása
– Cuvier: paleontológiai alapok
– E. Darwin, Lamarck, Wallace, Ch. Darwin: evolúció fajok
versengése
– Humbolt: asszociáció, a növényzet szélességi körök
szerinti változása és zonalitás

XIX. század második felétől
• Bradlay: növényi/állati produkció hasonlóságai,
optimalizáció és optimális hozam
• Forbes: társulástan alapjai hasonlóságok
• Haeckel (1866):
– ökológia: az élőlények és a környezet kapcsolatát vizsgáló
tudományok
– ökológia tárgya: adott területen együtt élő szervezetek
kapcsolatai (1879)
• Möbius (1877): biocönózis fogalma
• Clements(1916): a társulás = szuperorganizmus (ld.
Gaia)
• Adams (1917): ökológia = új természetrajz
• Elton (1927): tudományos természetrajz
• Matematikai megközelítés a XX. sz. elejétől

Új állatökológiai irányok
• Összehasonlító élettan ökológiai élettan
(autökológia)
• Összehasonlító viselkedéstan (etológia)
viselkedésökológia
• Viselkedésökológia szociobiológia:
– az evolúció alapelveinek alkalmazása az állatok szociális
viselkedését meghatározó folyamatokra/jelenségekre.

Az ökológia fogalma
• Zavaros, rossz és semmitmondó definíciók, pl.:
– "az egyed és környezete viszonyával foglalkozó tudomány"
– környezetbiológia
– környezettudomány
• Ökológia = háztartás tudomány (= ökonómia!)
– oikos = otthon, ház, háztartás
– logos = tudomány
– ökológia = a természet gazdaságtana
• Haeckel (?1866, 1869)
– a természet gazdaságtanát (ökonómia) összefoglaló ismeretek "az
ökológia azoknak a komplex viszonyoknak a tanulmányozása,
amelyekre Darwin mint a létért folytatott harc feltételeire hivatkozott"
• Elton (1927)
– Az állatok és a növények szokásaikkal és élőhelyükkel összefüggésben
való vizsgálata.

Az ökológia fogalma
• Pontosabb definíciók
– "Az ökológiai a biológiához, azon belül pedig az egyed
fölötti (szupraindividuális) szerveződési szintekkel
foglalkozó, szünbiológiához tartozó tudományág.”
• azon jelenségeknek és tényezők a vizsgálata, amelyek a populációk
és a populációkollektívumok tér-és időbeli mennyiségi eloszlását és
viselkedését ténylegesen okozzák
• a kivülről ható környezeti és a belülről fakadó tűrőképességi
tényezők kapcsolatai.
• Juhász-Nagy Pál (JNP):
– "koegzisztenciális kényszerfeltételek vizsgálata"; tér-idő
szemlélet, holizmus
–Az élőlények a környezetminőség indikátorai

• INFRAINDIVIDUÁLIS
– molekuláris
– sejtek
– szövetek
– szervek
• INDIVIDUÁLIS
– szervezetek
• SZUPRAINDIVIDUÁLIS
– populációk
– életközösségek
• társulások
• ökoszisztémák
• biómok
– bioszféra
Az ökológia tárgya:
szerveződési szintek

Az ökológia tárgya
• Szupraindividuális szintek:
– kollektivizáció és individualizáció váltakozása:
– Minőségileg új tulajdonságok megjelenése
• egyed az “egyén”
• populáció a homotipikus egyedek csoportja
• faj a többi fajtól elkülöníthető, egyedi
• társulás: együtt élő a fajokból keletkezik
• ökoszisztéma társulások és az abiotikus tényezők rendszere
• A szerveződés bonyolódásával
–nő a modellek bizonytalansága, valószínűségi jellege
– csökken az ismeret
– új jellemzőkre (paraméter) van szükség: pl. sűrűség,
koreloszlás, ivararány, fajszám, diverzitás stb.

Az ökológia tárgya
• Az ökológia nem az egyedekkel foglalkozik
– Az egyed környezethez való alkalmazkodása (autökológia) inkább az
ökofiziológia körébe tartozik
• Ökológiai szempontból a populáció és az ökoszisztéma a
legfontosabb vizsgálati egységek (szünokológia).
• A szupraindividuális jelenségek elemi alapegysége a populáció
– populációk létezési (egzisztenciális),
– társulási (koegzisztenciális), valamint
– elkülönülési (szegregációs) feltételei.

Az ökológia tárgya
• A szupraindividuális rendszerek fejlődésének
jellemzői:
– az egyes szinteken összerendeződő új rendszernek olyan új
sajátságai vannak, amilyenekkel az egyes elemek nem
rendelkeznek.
– a sokaság objektív létező
• kellő számú, azonos minőség egyed halmazt alkot, amelynek
viselkedése "független" az elemek minőségétől
• a halmaz mozgása szükségszervé, az egyedeké pedig ehhez képest
véletlenszervé válik
• a valószínűségi összefüggés a szupraindividuális rendszerek fő
jellemzője.
– a folyamatok statisztikailag valószínűsíthető folyamatok
eredményei, determinisztikus függvényekkel nem írhatók
le.

A központi kérdések – Centrális hipotézis (JNP):
"Bárhol, bármikor, bármilyen populáció a természetben
bármilyen mennyiségben megtalálható."
• = az élőlények a Földön véletlenszeren helyezkednek el –
NEM IGAZ!
• Az ökológia kulcskérdései:
– Hogyan jellemezhetők a tömörülések és ritkulások? deviációs
alapkérdés
– Mi okozza őket? kényszerfelétel alapkérdés
• A mintázatot a külvilág (exteriőrkomplexum) és a belvilág (a populációk
belső tulajdonságai, tűrőképessége = enteriőrkomplexum) összjátéka
határozza meg.
• A belvilág határozza meg, hogy a külvilágból mi és mennyire fontos a
környezet a külvilág azon része, ami hat, a tolerancia (tűrőképesség) pedig
a belvilág hatás alatt álló része.
• R. McArthur:
– Tudományt csinálni annyit tesz, mint a természet mintázatait keresni.
• Ch. Krebs:
– "Ökológia: Az eloszlás és a gyakoriság (bőség) kísérletes elemzése."

Természetes kiválasztás és
rátermettség az ökológiában
• Az élőlények tulajdonságai az evolúció során változnak
• A fizikai és kémiai folyamatok jellege változatlan
– az evolúció során változik annak módja/jellege, amit az élőlények az
anyaggal és az energiával tesznek
– adaptáció: a szerkezet és a működés változása
• sikeres egyedek: túlélés, szaporodás, több utód
• sikertelen egyedek: elhullás, nem szaporodás, kevesebb utód
• eszközök: több utód vagy több szaporodás életstratégiák
• Az egyedek változása következtében a belőlük álló csoport is
változik:
– populáció: egymással szaporodásra képes egyedek azonos időpontban
azonos helyen élő csoportja
– faj: Olyan egyedek populációja vagy populációsorozata, amelyek az
egymással való szaporodásra képesek, de nem a más fajok egyedeivel
való szaporodásra. (A faj a más populációkkal való szaporodástól elzárt
populáció.)

Skálázási problémák
• Az ökológiai folyamatok
–eltérő szerveződési szinteken
• egyed – populáció – ökoszisztéma – biom – bioszféra
– térben és
• lokális – regionális – globális
–időben különböző léptékben mennek végbe
• napi – szezonális – éves – több éves – évezredes –
évmilliós

Skálázási problémák
• A különböző szinteken és léptékekben létező
jelenségek tulajdonságaikban rendkívül
eltérőek –
– más törvényszerűségek,
– más modellek,
– más elnevezések.
• A gazdálkodásnak ehhez kell igazodnia
– minden problémát a maga szintjén kell megoldani,
– DE ismerni kell a többi összefüggést

A gímszarvas elterjedése Magyarországon
A gímszarvas populáció
elterjedésének változása
Bács-Kiskun megyében
A gímszarvas egyedek
területhasználata
Egy
egyed
mozgáskörzete

Az ökológiai kutatás

Az ökológiai kutatás
• Melyek az ökológiai rendszerek funkcióit jellemző
közös alapelvek és a közöttük levő különbségek?
• Mi a kérdés?
– Mi történik?
– Miért?
– Hogyan?
• Az ökológusok a játékszabályokat keresik:
– mi okozza a nagyobb fitness-t különböző helyeken,
– a helyi szabályok: miért/hogyan vezetnek az adott helyen
található mintázathoz és sűrűséghez.
– modern ökológia
• rendszerelmélet
• evolúció-biológia

Az ökológiai kutatás
• Módszerek
– Megfigyelés és leírás.
– Hipotézis vagy magyarázat.
– Hipotézis tesztelése.
– Az általános ismeretek/tudás alkalmazása speciális esetekre.
• Hipotézis:
– elképzelés arra, hogyan működik a rendszer
– Predikció: mi következik a hipotézisből (mi történik, ha igaz)
• Kísérlet:
– megerősíti
– gyengíti
– cáfolja a hipotézist.
• Nem megbízható tudás
– megfigyeléses tudomány

Alkalmazott ökológia
• Az ökológiai elméletek alkalmazása az ökoszisztémák és
természetes erőforrások kezelésben, a fenntartásban és a
helyreállításban.
– természetes területek kezelése/fenntartása
• Alkalmazott ökológia
– harmincas évek elejétől kezdett fejlődni
• vadgazdálkodás
• halászat
• talajtan
• erdészet
• kártevők szabályozása
– Előrejelző (prediktív) modellezés a populációk és az ökolszisztémák
szintjén.
• Új irányok az alkalmazott ökológiában:
– konszervációs biológia (conservation biology)
– tájökológia (landscape ecology)
– resztrorációs ökológia (restration ecology)
– ökoszisztéma menedzsment

Vadbiológia és vadgazdálkodás =
alkalmazott ökológia
• Vadbiológia
– a vadfajok és a környezetük közötti kapcsolatok megértése és
– a gyakorlatban használható módszerek kidolgozása (alkalmazott
állatökológia)
• A vadgazdálkodás
– A vadgazdálkodás a vadon élő állatok elterjedésének,
állománynagyságának (sűrűségének) és az állomány minőségének
befolyásolása
– Beavatkozás a vadpopulációk dinamikájába és élőhelyébe.
• A vadgazdálkodás céljai
– vadvédelem kicsi/csökkenő állományok
– vadállományok hasznosítása rendszeres növekedés
– vadállományok szabályozása nagy/túlzottan növekvő kárt okozó
állományok