Ugrás a tartalomhoz

Környezetgazdálkodás

Dr. Barótfi István (2011)

Szent István Egyetem

4. fejezet - A környezet biológiai összefüggései

4. fejezet - A környezet biológiai összefüggései

Az ember a bioszférában él, itt fejti ki tevékenységét, beavatkozva annak összefüggéseibe (gyakran anélkül, hogy hatását előre felmérte volna). Az emberi tevékenységgel akkor a legkisebb a károkozás, ha ismerjük a bioszféra belső összefüggéseit és tevékenységünket össze tudjuk hangolni a célok és a várható következmények mérlegelésével.

A bioszféra funcionális alapegységei az ökoszisztémák. Az ezzel kapcsolatos legalapvetőbb ismereteket Kovács M: A környezetvédelem biológiai alapjai című könyve alapján mutatjuk be.

Az ökoszisztéma jelentősége

Az ökoszisztéma a bioszférának az a része, amely a biotop (élettelen környezet) és a biocönózis (növény- és állattársulás) együttes funkcionálása, dinamikus egysége, meghatározott anyag- és energiaforgalommal.

Az ökoszisztéma lehet erdő, rét, láp, mocsár, tó tenger stb. Természetes ökosziszma Magyarországon pl. egy középhegységi cseres-tölgyes vagy bükkös erdő, félkultúr ökoszisztéma pl. egy franciaperjés kaszálórét a Dunántúlon, kultúr-ökosziszma pl. egy alföldi búza- vagy kukoricavetés. A bioszférát a különböző területeken természetes (tundrák, erdők, szavannák — a klimatikus viszonyoktól függően), félkultúr (rétek, embertől befolyásolt erdők) és kultúr-ökoszisztémák együttese alkotja, amelyeket meghatározott növény- és állat-lág, valamint termőhely jellemez. A különböző ökoszisztémák létezése, funkcionálása ad alapot arra, hogy a Földön élet létezhet, és az emberiség fennmaradhat.

Az édesvizek és a tengerek algái, a magasabb rendű zöld növények azok, amelyek kloroplasztiszokkal rendelkeznek. A légköri CO2 felhasználásával, a napfényenergia segítségével szerves anyag előállítására képesek. A zöld növények a nap sugárzó energiáját átalakítják raktározott (kémiai) energiává, amely így használhatóvá lesz állatvilág és az ember számára. Jelenleg az emberiség számára a fotoszintézisen kívül más számottevő élelemforrás nincs.

A zöld növények stabilizálják a légkör oxigén- és széndioxid-tartalmát, a disszimiláció során meghatározott mennyiségű oxigén kerül vissza a légtérbe. Ez különös fontossággal bír napjainkban, amikor fokozódik az oxigén-felhasználás, és növekszik a légköri széndioxid mennyisége. A Föld növényzete egyelőre még fedezni képes az élőlények oxigénigényét, de a becslések szerint egyes országokban már jelentős oxigéndeficit mutatkozik, pl. Svájc esetében évi 4—7 millió tonna a becsült oxigéndeficit. Újabb vizsgálatok szerint a világtengerek növényi szervezetei (fitoplankton) azok a Földön levő oxigén mennyiségének a 80%-át produkálják. Ezért van különös jelentősége, hogy a tengerek, óceánok további szennyeződését — különösen az olajszennyeződést — megakadályozzuk.

Az ökoszisztémák igen fontosak mint a faj- és génmegőrző objektumok. Számos faj, különösen a széles ökológiai amplitúdóval bírók, természetes ökoszisztémában, sokféle biotópon előfordulnak, és kialakulnak ezen belül a különböző ökotípusok. A természetes és félkultúr ökoszisztémák eltűnésével veszélyeztetve van a faj genetikai, ül. ökológiai változatossága. A genetikai változatosság csökkenésén csak részben segíthetnek a botanikus kertek fajta-gyűjteményei.

13. ábra Mezei ökoszisztémák

Az ökoszisztéma kialakulása és fejlődése

Az ökoszisztémának térbeli kiterjedése (biotóp) mellett időbeli dimenziója van. A szukcesszionális fejlődés során meghatározott ideig tart, amíg egy adott termőhelyen a meghatározott életközösség kialakulhat.

A szukcesszió a növényzet fejlődésének folyamata, a biocönózisok időbeli egymásutánisága. A biocönózis megváltozásával megváltozik a biotóp, a megváltozott biotopon pedig új, az előbbivel összefüggő, de attól számos fajban különböző új biocönózis jelenik meg. Az egész fejlődési folyamat számos stádiumon át (az egyes stádiumok egy-egy biocönózisnak ill. biotópnak felének meg) eljut az un. zárótársulásig (klimax). A zárótársulás a klimatikus viszonyokkal egyensúlyban van, stabil és relatíve állandó. A mi éghajlati viszonyaink alatt zárótársulás az erdő.

Ismeretes a tavak elöregedésének, feltöltődésének a példája: az eutróf tóban megjelenik a hínár-, nádas- és a sásnövényzet. A növekvő szervesanyag-produkció következtében vastagodik a tófenék szedimentuma, csökken a víz mélysége és víztükre. Fokozódó feltöltődéssel megjelennek a magassásos- és láprétek, majd zárótársulásként az égerláp.

Másik gyakori példa az alföldi homokpuszták növényzetének fejlődése. A homok-pusztákon a mohák és zuzmók után megjelennek a termőréteg vastagodásával, a talaj humusztartalmának növekedésével párhuzamosan a nyílt és a zárt homoki gyepek, majd a szukcesszionális fejlődés utolsó stádiuma, a homoki tölgyes erdő.

A természetes ökoszisztémák hosszú fejlődés eredményeként alakultak ki. A szukcesszionális fejlődés általános ismérvei a következők:

  • Az életközösségek, biocönózisok változása szabályszerű folyamat, amelyek irányítottak és előre jelezhetők.

  • Változik a fajösszetétel, növekszik a fajszám.

  • A szukcesszió folyamán növekszik az összes biomassza mennyisége.

  • Növekszik az élettelen szerves anyag mennyisége.

  • Növekszik a klorofill mennyisége.

  • Növekszik a bruttó produkció mennyisége.

  • Növekszik az ökoszisztéma struktúrájának a változatossága, növekszik a vertikális szintek száma.

  • Az iniciális stádiumban levő biocönózisok nettó produkciója nagy, a klimax-ökoszisztémáé kicsi, gyakorlatilag a nullával egyenlő.

A klimaxtársulás kis nettó produkciójának oka, hogy a produkció nagy részé a légzésnél felhasználódik, de a természetben a bioszférában az oxigén-széndioxid egyensúlyban betöltött szerepük miatt igen fontosak.

A klimaxtársulások, mivel a környezetükkel dinamikus egyensúlyban vannak, a káros környezeti hatásokkal szemben jobban ellenállóak. Például egy nyílt vagy zárt homokpusztagyep instabil, míg a homoki tölgyes relatíve stabil és ennek következtében nagyobb a regulációs képessége. A zárótársulások a talajuk relatíve nagyobb humusz-tartalma miatt nagyobb mennyiségben képesek adszorbeálni pl. a levegő füstgázait).

A bioszféra stabilitása szempontjából igen fontos, hogy a Földön minél nagyobb körén maradjanak fenn az un. klimaxtársulások.

Különböző tájakon megfelelő mértékben kell kialakítani a különböző szukcesszió stádiumban levő, különböző nettó produkciójú (szántóföld, rét, erdő) ökoszisztémákat. Az ember számára a nagy nettó produkciójú mezőgazdasági kultúrák is fontosak, de a bioszféra stabilitása szempontjából és végső soron az ember szempontjából is — szükséges a klimax (erdő)-társulások (ökoszisztémák) fenntartása is. A klímax erdő-ökoszisztémák elpusztítása - hogy ezeket a területeket az ember mezőgazdasági kultúrába vonja, vagy iparterületekkel, városokkal beépítse — a Föld bioszférájának a megváltozását, egyensúlyának a megbomlását okozná, megfelelő természet- és környezetvédelmi intézkedések kialakításakor igen fontos a különböző ökoszisztémák szukcesszionális menetének az ismerete. A szukcesszió menete törvényszerűségeinek ismeretében előre meghatározható a lecsapolás, s, erdőirtás várható hatása.

A vízi ökoszisztémáknál előre számításba vehetjük a tápanyag feldúsulással (eutrofizzáció) problémákat és következtethetünk az algák és hínárfajok tömeges elszaporodására.

Az ökoszisztémák fejlődésének ismerete fontos a természetvédelmi területek fenntartásánál is. Egy adott ökoszisztéma megfelelő fejlődési stádiumban való tartásához gyakran rendszeres emberi beavatkozás szükséges. Pl. egy ritka fajokban gazdag láprét fennmaradásához - a beerdősülés ellen - rendszeres kaszálás szükséges.

Az ökoszisztéma komponensei

Egy adott szárazföldi vagy vízi ökoszisztéma funkcionálásához a következő négy alapkomponens szükséges:

Abiotikus környezet (biotop), amelyet a különböző ökológiai tényezők, mint a levegő, víz, talaj összhatása határoz meg.

Producensek (autotrof komponensek) körébe tartoznak a kloroplasztiszokkal író zöld növények (fák, cserjék, lágyszárúak, a mezőgazdasági kultúrnövények), a tengerek és az édesvizek algái, amelyek a napenergiát kémiai energiává alakítják át. Anorganikus anyagokból organikus anyagot állítanak elő, és azt fehérje, zsír, formájában halmozzák fel.

Egy ökoszisztéma akkor vehető „teljes"-nek, ha az autotrof organizmusok, a zöld növények elegendő mennyiségben fordulnak elő. A Föld jelentős részét ma az autotrof dominanciájú ökoszisztémák borítják. A producensek kiindulópontjai a táplálkozási láncnak, minden élő szervezet (beleértve az embert is) a producensek létezésétől függ. A producensek asszimilációs rátája a bruttó primer produkció. Bruttó primer produkció a szerves anyag teljes mennyisége, beleértve az a mennyiség is, amelyet a növény az életfolyamataihoz felhasznál. A növény szöveteiben az életfolyamata során elraktározott szerves anyag a nettó primer produkció. Ez a mennyiség áll a fogyasztók, a konzumensek rendelkezésére.

Fogyasztók A komponensek másik nagy csoportját a fogyasztók (makro- és mikrokonzumensek, heterotróf komponensek) alkotják.

A fogyasztók első csoportja a növényevő (herbivora) állatok (direkt vagy primer konzumens), amelyek a producenseket fogyasztják. Táplálékuk lehet az asszimiláló növényi felület (pl. a rétet legelő szarvasmarha, szántóföldön a pocok, sáska, vizekben a zooplankton). A zöld növényekben felhalmozódott keményítőt, cukrot, cellulózt stb., zsírokat és növényi fehérjéket a fogyasztók (primer konzumens) felhasználják, lebontják és más táplálkozásbiológiájú állatok számára hozzáférhetővé eszik a növények potenciális energiakészletét.

Az indirekt vagy hulladékevő fogyasztók körébe tartoznak a talajok és a vizek gerinctelen állatai (rekuperáns elemek).

A fogyasztók „csúcsát" a húsevők alkotják, amelyek lehetnek növényevőket fogyasztó húsevők (másodrendű konzumens) vagy húsevőket fogyasztó húsevők (harmadrendű konzumensek). A szárazföldi ökoszisztémában ezek a ragadozó madarak, ragadozó emlősök stb., vizekben pedig a rablóhalak.

Amikor a növényevő állatokat húsevők váltják fel és a húsevők is más állatok táplálékául szolgálnak, a táplálékenergiának ezt az átmenetét nevezzük táplálékláncnak.

Egy adott ökoszisztéma csak meghatározott mennyiségű fogyasztót képes eltartani, egy adott produkció következtében a táplálék korlátozott, és ez csak meghatározott nagyságú populáció létezését teszi lehetővé.

Az ökoszisztéma létezéséhez a konzumensek nem feltétlenül szükségesek. A szántóföldi ökoszisztémáknál (pl. egy búzatábla) a növényevők mint kártevők lépnek fel, amelyek tevékenysége az integrális növényvédelem segítségével meghatározott mértékűre csökkenthető. A primer produkció fogyasztója itt maga az ember.

A lebontók (mikrokonzumens, bioreduktor, bioreducens, destruáló, dekomponáló, mineralizáló) körébe tartoznak a különböző mikroorganizmusok, baktériumok, gombák.

A természetes ökoszisztémákban, erdőkben, tavakban nagyobb mennyiségű szerves anyag halmozódik fel (lehullott levél, gally, kidőlt fatörzs, elhalt lágyszárúak, tőfenékre került elhalt növények és állatok stb.). A kultúr-ökoszisztémákban a szervesanyag-felhalmozódás csak kismértékű (tarlómaradvány gyökerek stb.). Az indirekt konzumensek és a mikrokonzumensek igen fontos szerepet töltenek be a természetes ökoszisztémák létezésében, feladatuk, hogy az elhalt szerves anyagot újra bekapcsolják a tápanyag-körforgalomba. A lebontok nélkülözhetetlen komponensei a természetes, félkultúr és kultúr-ökoszisztémáknak.

A heterotróf szervezeteket összefoglaló néven szekunder producensként is említik.

Az egyes ökoszisztémáknak meghatározott szerkezeti felépítésük van. Az erdőökoszisztéma struktúráját a lombkorona-, cserje-, gyep- és mohaszint, valamint a talaj különböző szintjei határozzák meg. A rét-ökoszisztémában, az uralkodó fűfaj fiziognómiájától függően a felső és alsó gyepszint és a mohaszint különböztethető meg.

Az egyes szintekben eltérőek a fény, hőmérsékleti ill. a mikroklíma-viszonyok. A producensek autotróf tápanyagcseréje az erdőben a lombkorona-, cserje- és a gyep-szintben zajlik le. A heterotrof konzumensek is ezekben a szintekben fordulnak elő. A hazai tölgyeseink lombkorona-szintjében primer fogyasztó a nagy téli araszoló, a bontók, gombák, baktériumok a talaj felső szintjében fordulnak elő.

A lebontók akadályozzák meg azt, hogy a természetben nagyobb mennyiségű anyag, hulladék felhalmozódjon. Ezzel a ténnyel szemben áll az a veszélyes, hogy napjainkban növekszik az a hulladékmennyiség (különböző műanyagok, PVC zacskók, flakonok stb.), amely bioreducensek számára lebonthatatlan vagy mérgező. Egyre növekszik az elemeknek az a mennyisége, amely kikerül a tápanyag-körforgalomból.

Videó 2

Önellenőrző kérdések

  1. Mi az ökoszisztéma?

  2. Mik a producensek?