Növényökológia - Plant ecology
.jpg)
Növényökológiával egy subdiscipline az ökológia amely tanulmányozza a forgalmazási és bőség a növények , a hatását a környezeti tényezők alapján a rengeteg növény, és a kölcsönhatások és azok között a növények és más élőlények. Ilyen például a mérsékelt égövi lombhullató erdők elterjedése Észak -Amerikában, az aszály vagy az árvizek hatása a növények túlélésére, valamint a sivatagi növények közötti verseny a vízért, vagy a legelő állatok állományának hatása a gyepek összetételére.
Az OW Archibold globális áttekintést nyújt a Föld főbb növényzeteiről. Felismer 11 fő növényzettípust: trópusi erdők, trópusi szavannák, száraz vidékek (sivatagok), mediterrán ökoszisztémák, mérsékelt égövi ökoszisztémák, mérsékelt égövi legelők, tűlevelű erdők, tundra (poláris és magashegységi egyaránt), szárazföldi vizes élőhelyek , édesvízi ökoszisztémák és tengerparti/tengeri rendszerek. A témák ezen szélessége a növényökológia összetettségét mutatja, mivel magában foglalja a lebegő egysejtű algáktól a nagy lombkoronát képező fákig terjedő növényeket.
A növényeket meghatározó egyik jellemző a fotoszintézis . A fotoszintézis olyan kémiai reakció, amely glükózt és oxigént hoz létre, ami létfontosságú a növények életében. A növényökológia egyik legfontosabb szempontja a növények szerepe a föld oxigénnel telített légkörének megteremtésében , amely esemény körülbelül 2 milliárd évvel ezelőtt történt. Dátumozható sávos vasképződmények lerakódásával , jellegzetes üledékes kőzetekkel, nagy mennyiségű vas -oxiddal. Ugyanakkor a növények elkezdték eltávolítani a szén -dioxidot a légkörből, ezáltal elindítva a Föld éghajlatának szabályozásának folyamatát. A Föld hosszú távú tendenciája az oxigén növekedése és a szén -dioxid csökkenése volt, és a Föld történetének számos más eseménye, például az élet első szárazföldi mozgása, valószínűleg ehhez az eseménysorhoz kötődik.
Az egyik korai klasszikus növény -ökológiai könyv JE Weaver és FE Clements írta . Széles körben beszél a növényközösségekről, és különösen az olyan erők fontosságáról, mint a verseny és az olyan folyamatok, mint az utódlás. A kifejezés ökológia maga alkotta német biológus Ernst Haeckel .
A növényökológia szervezeti szintekre is osztható, beleértve a növények ökofiziológiáját , a növényállomány ökológiáját , a közösségökológiát , az ökoszisztéma ökológiát , a tájökológiát és a bioszféra ökológiáját.
A növények és a növényzet tanulmányozását bonyolítja formájuk. Először is, a legtöbb növény van gyökerezik a talajban , ami megnehezíti megfigyelni és mérni tápanyagfelvételt és a fajok közötti interakció. Másodszor, a növények gyakran vegetatív módon szaporodnak, azaz ivartalanul, oly módon, hogy megnehezítik az egyes növények megkülönböztetését. Valójában az egyén fogalma kétséges, mivel még egy fa is tekinthető a kapcsolódó merisztémák nagy gyűjteményének. Ezért a növényökológia és az állatökológia különböző stílusokban közelít meg olyan problémákat, amelyek olyan folyamatokat foglalnak magukban, mint a szaporodás, a szétterítés és a kölcsönösség. Egyes növényökológusok nagy hangsúlyt fektettek arra, hogy a növényállományokat állatpopulációkként kezeljék, a populációökológiára összpontosítva. Sok más ökológus úgy véli, hogy bár bizonyos tudományos problémák megoldásához hasznos a népességökológiára támaszkodni, a növények megkövetelik, hogy az ökológusok többféle perspektívával dolgozzanak, amelyek megfelelnek a problémának, a léptéknek és a helyzetnek.
Történelem
Növényökológiával az eredete alkalmazása növényélettan a felmerült kérdéseket növény geográfusok . Carl Ludwig Willdenow volt az elsők között, aki megjegyezte, hogy a hasonló éghajlat hasonló típusú növényzetet produkált, még akkor is, ha a világ különböző részein helyezkedtek el. Willdenow tanítványa, Alexander von Humboldt a fiziognómia segítségével jellemezte a vegetáció típusait, és megfigyelte, hogy a vegetációs típusok eloszlása környezeti tényezőkön alapul. A későbbi növényföldrajzosok, akik Humboldt munkájára építettek, többek között Joakim Frederik Schouw , AP de Candolle , August Grisebach és Anton Kerner von Marilaun voltak . Schouw 1822 -ben megjelent munkája a növények eloszlását a környezeti tényezőkhöz (különösen a hőmérséklethez) kapcsolta , és megalapozta a növénytársulások elnevezésének gyakorlatát azáltal, hogy az uralkodó faj nevéhez hozzáadta az -etum utótagot . A herbáriumgyűjteményekből dolgozva De Candolle a növények elosztásának általános szabályait kereste, és a hőmérséklet alkalmazásával is megállapodott. Grisebach kétkötetes munkája, a Die Vegetation der Erde nach Ihrer Klimatischen Anordnung 1872-ben jelent meg, és a növényföldrajz leíró területként érte el "végső formáját".
Kezdve az 1870-es években, a svájci botanikus Simon Schwendener együtt tanítványai és kollégái, kapcsolatot teremtettek az üzem morfológia és fiziológiai adaptációk, letegye az első ökológia tankönyvek, Eugen Warming „s Plantesamfund (megjelent 1895) és Andreas SCHIMPER ” s 1898 Pflanzengeographie auf Physiologischer Grundlage . A felmelegedés sikeresen beépítette a növények morfológiáját, élettani rendszertanát és biogeográfiáját a növényföldrajzba, hogy megteremtse a növényökológia területét. Bár inkább morfológiai, mint fiziológiai, a Schimper -féle növényi élettani ökológia kezdetének tekintették. A növényökológia kezdetben a növények elosztásának statikus elképzelései köré épült ; az utódlás fogalmának beépítése hozzáadott egy olyan elemet, amely idővel változott a területen. Henry Chandler Cowles tanulmányai a növények egymásutániságáról a Michigani -tó homokdűnéin (1899 -ben jelent meg) és Frederic Clements 1916 -os monográfiája a témában a növényökológia kulcsfontosságú elemeként állapította meg.
A növényökológia a huszadik század folyamán az ökológia szélesebb szakterületén alakult ki. Ihlette felmelegedés Plantesamfund , Arthur Tansley meghatározott térképének brit növénytársulások . 1904 -ben William Gardner Smith -szel és más, a növényzet feltérképezésében részt vevő személyekkel közösen létrehozta a British Vegetation Survey and Study Központi Bizottságát, amelyet később rövidítettek a British Vegetation Committee -re. 1913 -ban a Brit Vegetációs Bizottság megszervezte a Brit Ökológiai Társaságot (BES), az első ökológusok szakmai társaságát. Ezt követte 1917 -ben az Amerikai Ökológiai Társaság (ESA) létrehozása; növény -ökológusok alkották a legnagyobb alcsoportot az ESA alakuló tagjai között.
Cowles tanítványai fontos szerepet játszottak a növényökológia területének fejlődésében a huszadik század első felében, köztük William S. Cooper , E. Lucy Braun és Edgar Transeau .
| A növényökológusok grafikus idővonala |
|---|
|
terjesztés
A növények eloszlását a történelmi tényezők, az ökofiziológia és a biotikus kölcsönhatások kombinációja szabályozza . Az adott helyen jelenlévő fajok halmazát történelmi esetlegesség korlátozza. Ahhoz, hogy megjelenhessen, egy fajnak vagy kifejlődött egy területen, vagy el kellett szétszóródnia (akár természetes módon, akár emberi tevékenység révén ), és nem szabad kihalnia helyileg. A helyben jelenlévő fajok halmaza tovább korlátozódik azokra, amelyek fiziológiai alkalmazkodással rendelkeznek a fennálló környezeti feltételek túléléséhez. Ezt a csoportot tovább alakítják a más fajokkal való kölcsönhatások.
A növényközösségek széles körben eloszlanak biomákba a domináns növényfajok alapján. Például a gyepeket a füvek, míg az erdőket a fák uralják. A biómákat a regionális éghajlat határozza meg , főleg a hőmérséklet és a csapadék, és követik az általános szélességi tendenciákat. A biómákon belül sok ökológiai közösség lehet , amelyeket nemcsak az éghajlat és számos kisebb méretű tulajdonság befolyásol, beleértve a talajt , a hidrológiát és a zavarrendszert . A biómák is emelkednek a magassággal, a magas magasságok gyakran hasonlítanak a magasabb szélességi körökben találhatókhoz.
Biológiai kölcsönhatások
Verseny
A növények, mint a legtöbb életforma, viszonylag kevés alapelemet igényelnek: szén, hidrogén, oxigén, nitrogén, foszfor és kén; ezért CHNOPS életformáknak nevezik őket. Kisebb elemekre is szükség van, gyakran mikroelemekre, például magnéziumra és nátriumra. Amikor a növények a közelben nőnek, kimeríthetik ezen elemek készletét, és negatív hatást gyakorolhatnak a szomszédokra. Az erőforrásokért folytatott verseny a teljes szimmetriától (minden egyén ugyanannyi erőforrást kap, méretüktől függetlenül) a tökéletes méretű szimmetrikusig (minden egyén ugyanannyi erőforrást használ ki egységnyi biomasszánként) az abszolút méret-aszimmetrikusig (a legnagyobb egyedek az összeset kihasználják) a rendelkezésre álló erőforrás). A méret aszimmetria mértéke nagy hatással van az ökológiai közösségek szerkezetére és sokszínűségére. Sok esetben (talán a legtöbb esetben) a szomszédokra gyakorolt negatív hatások a fényért való aszimmetrikus versenyből fakadnak. Más esetekben verseny lehet a föld alatt a víz, a nitrogén vagy a foszfor miatt. A verseny észleléséhez és méréséhez kísérletekre van szükség; ezek a kísérletek megkövetelik a szomszédok eltávolítását és a válaszok mérését a többi növényben. Sok ilyen tanulmányra van szükség, mielőtt hasznos általánosításokat lehet levonni.
Összességében úgy tűnik, hogy a fény a legfontosabb erőforrás, amelyért a növények versenyeznek, és a növénymagasság növekedése az evolúciós idő alatt valószínűleg tükrözi a magasabb növények kiválasztását a fény jobb elfogása érdekében. Ezért sok növényközösség hierarchiába rendeződik a fény viszonylagos versenyképessége alapján. Egyes rendszerekben, különösen a terméketlen vagy száraz rendszerekben, a föld alatti verseny jelentősebb lehet. A talaj termékenységének természetes színátmenetei mellett valószínű, hogy a talaj feletti és a föld alatti verseny aránya változik, és a termékenyebb talajokban magasabb a talaj feletti verseny. Azok a növények, amelyek viszonylag gyenge versenytársak, idővel elmenekülhetnek (ha életben maradnak, mint eltemetett magvak) vagy a térben (ha szétszóródnak egy új helyre, távol az erős versenytársaktól.)
Elvileg lehetséges a versenyt a korlátozó erőforrások szintjén vizsgálni, ha rendelkezésre állnak a versengő növények élettani folyamatainak részletes ismeretei. A legtöbb szárazföldi ökológiai vizsgálatban azonban csak kevés információ áll rendelkezésre a különböző növényfajok növekedését korlátozó erőforrások felvételéről és dinamikájáról, ehelyett a versenyt a szomszédos növények megfigyelt negatív hatásaiból lehet következtetni anélkül, hogy pontosan tudnánk, mely erőforrásokat a növények versenyeztek. Bizonyos helyzetekben a növények versenyezhetnek egyetlen növekedést korlátozó erőforrásért, talán a fényért a mezőgazdasági rendszerekben, amelyek elegendő vízzel és tápanyaggal rendelkeznek, vagy a mocsaras növényzet sűrű állományaiban, de sok természetes ökoszisztéma esetében a növényeket számos erőforrás, például fény , foszfor és nitrogén egyszerre.
Ezért sok részletet kell még feltárni, különösen a természetes növénytársulásokban felmerülő versenyfajtákat, az adott erőforrást (erőforrásokat), a különböző erőforrások relatív fontosságát és más tényezők, például a stressz vagy a szabályozás zavarait a verseny fontosságát.
Kölcsönösség
A kölcsönösséget úgy definiálják, mint "két faj vagy egyén közötti kölcsönhatást, amely mindkettő számára előnyös". Valószínűleg a legelterjedtebb példa a növényekben a kölcsönös előnyös kapcsolat a növények és a gombák között, úgynevezett mikorrhiza . A növény segíti a tápanyagok felvételét, míg a gomba szénhidrátot kap. A legkorábbi ismert fosszilis növények némelyike még fosszilis mikorrhizát is tartalmaz a rizómáiban.
A virágos növények egy csoport, amely két nagy kölcsönösség segítségével fejlődött ki. Először is, a virágokat beporozzák a rovarok. Úgy tűnik, ez a kapcsolat abból ered, hogy a bogarak primitív virágokból táplálkoznak, pollent esznek, és (akaratlanul) beporzóként is viselkednek. Másodszor, a gyümölcsöket megeszik az állatok, majd az állatok szétszórják a magokat. Így a virágos növények valójában három fő típusú kölcsönösséget mutatnak, mivel a legtöbb magasabb növénynek is van mikorrhizája.
A növények jótékony hatással is lehetnek egymásra, de ez kevésbé gyakori. Ilyenek például a "nővérnövények", amelyek árnyéka lehetővé teszi a fiatal kaktuszok megtelepedését. A kölcsönösség legtöbb példája azonban nagyrészt csak az egyik partner számára előnyös, és lehet, hogy nem igazán az igazi kölcsönösség. Az ezeknél az egyoldalúbb kapcsolatoknál használt kifejezés, amely többnyire előnyös egy résztvevő számára, a könnyítés. A szomszédos növények közötti megkönnyítés a stresszes környezet negatív hatásainak csökkentésével járhat. Általánosságban elmondható, hogy a segítés nagyobb valószínűséggel fordul elő fizikailag megterhelő környezetben, mint kedvező környezetben, ahol a verseny lehet a legfontosabb kölcsönhatás a fajok között.
A kommenalizmus hasonló a könnyítéshez, mivel az egyik növény többnyire kizsákmányolja a másikat. Ismerős példa az epifiták, amelyek trópusi fák ágain nőnek, vagy akár mohák, amelyek lombhullató erdők fáin nőnek .
Fontos, hogy nyomon kövessük az egyes fajok által kapott előnyöket a megfelelő kifejezés meghatározásához. Bár az embereket gyakran lenyűgözik a szokatlan példák, fontos megjegyezni, hogy a növényekben a fő kölcsönösség a mikorrhiza, a beporzás és a magok szétszóródása.
Parazitizmus
A parazitizmus a biológiában a különböző fajok közötti kölcsönhatásra utal, ahol a parazita (az egyik faj) a gazda (a másik faj) kárára részesül. A paraziták túlélése általában egy másik organizmustól (gazdájától) függ, amely általában az élőhely és a tápanyagszükségletet is magában foglalja.
A kommenalizmus
A kommenalizmus két faj közötti biológiai kölcsönhatásra utal, amelyben az egyik előnyös, míg a másik egyszerűen érintetlen. Az előnyös fajokat kommunálisnak, míg az érintetlen fajokat gazdaszervezetnek nevezik. Például a növényekhez kötődő élőlényeket (epifiták) kommenzálnak nevezzük. A teknősök vagy lajhárok hátán növekvő algákat szintén kommensnek tekintik. Túlélési arányuk magasabb, ha a gazdájukhoz kötődnek, azonban nem ártanak és nem is hasznosak a gazdának. A világon az összes edényes növényfaj közel 10% -a epifita, és legtöbbjük trópusi erdőkben található. Ezért a világ teljes növényi biológiai sokféleségének nagy részét teszik ki, ami az összes faj 10% -a, és a trópusi országokban található összes érrendszeri növényfaj 25% -a. A kommenálisok azonban képesek idővel parazitákká alakulni, ami a siker csökkenését vagy a populáció összességének csökkenését eredményezi.
Gyógynövény
Fontos ökológiai funkciója növények az, hogy termelnek szerves vegyületek számára növényevők a alján a élelmiszer-web . A növényi tulajdonságok nagy száma, a tövisektől a kémiai védekezésig, összefüggésben lehet a növényevéssel. A nagy növényevők sok hatással lehetnek a növényzetre is. Ezek közé tartozik a kiválasztott fajok eltávolítása, rések létrehozása az új egyedek regenerálódásához, a tápanyagok újrahasznosítása és a magvak szétszórása. Bizonyos ökoszisztéma -típusokat, például a gyepeket, a nagy növényevők hatásai uralhatják, bár a tűz is ugyanolyan fontos tényező ebben a biomban. Néhány esetben a növényevők szinte képesek eltávolítani az összes növényzetet egy helyen (például libák a kanadai Hudson -öböl alföldjén és nutria a louisianai mocsarakban), de általában a növényevők szelektívebb hatást fejtenek ki, különösen akkor, ha nagy ragadozók szabályozni a növényevők számát. A növényevők hatásainak tanulmányozásának szokásos módszere az, hogy olyan területeket készítenek, ahol nem tudnak táplálkozni, és összehasonlítják a kitettségekben lévő növényközösségeket a kinti növényekkel. Az ilyen hosszú távú kísérletek gyakran azt mutatják, hogy a növényevők jelentős hatással vannak a növényközösséget alkotó fajokra.
Más témák
Bőség
Egy növényfaj ökológiai sikerét egy adott környezetben számszerűsítheti a bősége , és a növény életformájától függően különböző bőségmérők lehetnek relevánsak, pl. Sűrűség , biomassza vagy növénytakaró .
A növényfajok számának változását mind abiotikus tényezők, pl. Klímaváltozás , mind biotikus tényezők, például növényevő vagy fajközi verseny okozhatják .
Gyarmatosítás és helyi kihalás
Az, hogy egy növényfaj jelen van -e a helyi területen, a gyarmatosítás és a helyi kihalás folyamatától függ . A gyarmatosítás valószínűsége csökken a szomszédos élőhelyekkel való távolsággal, ahol a faj jelen van, és növekszik a növények bőségével és termékenységével a szomszédos élőhelyeken, valamint a fajok elterjedési távolságával. A helyi kihalás valószínűsége a bőséggel csökken (élő növények és magvak egyaránt a talaj vetőmagban ).
Élet formák
Reprodukció
A szaporodásnak néhány módja van a növények életében, az egyik a partenogenezis. A partenogenezist "az ivartalan szaporodás egyik formájaként határozzák meg, amelyben genetikailag azonos utódok (klónok) keletkeznek". A szaporodás egy másik formája a keresztmegtermékenyítés, amelyet úgy határoznak meg, hogy "megtermékenyítés, amelyben a petesejtet és a spermiumot különböző egyedek termelik", és a növényekben ez a petesejtben fordul elő. Amint a petesejt megtermékenyül a növényben, ez lesz az úgynevezett mag. A mag általában tartalmazza az endospermium és az embrió néven is ismert tápanyagszövetet. A csemete fiatal növény, amely nemrégiben csírázott. A növény szaporodásának másik formája az öntermékenyítés; amelyben mind a sperma, mind a petesejt ugyanabból az egyénből származik- ez a növény tehát önkompatibilis címzett növény.
Lásd még
- Biogeokémia
- Közösségi ökológia
- Erdei ökológia
- CSR elmélet
- Tájökológia
- R* szabály
- Méret-aszimmetrikus verseny
- Rendszerek ökológiája
- Növényzet
Hivatkozások
További irodalom
-
Archibold, OW (1995). "A világ vegetációjának ökológiája". Chapman és Hall, London. Hiányzik vagy üres
|url=( segítség ) - Cittadino, E. (1990). A természet mint laboratórium. Darwini növényökológia a Német Birodalomban, 1880-1900 . Cambridge: Cambridge University Press.
- Crawley, Michael J. (1997) [1986]. Növényökológia . Blackwell Tudományos Közlemények. ISBN 9780632036394. Lap április 24-, 2012-es . ISBN 0-632-01363-X
- Gibson, J. Phil; Gibson, Terri R. (2006). Növényökológia . Zöld Világ. OCLC 60839405 . ISBN 0-7910-8566-X
-
Keddy, Paul A. (2007). "Növények és vegetáció: eredetek, folyamatok, következmények". Cambridge University Press. Hiányzó vagy üres
|url=( segítség ) ISBN 978-0-521-86480-0