Alapértelmezett nézet
Kapcsolat Bejelentkezés
Oktatás Kurzusok Hidrobiológia – biológus MSc

Hidrobiológia – biológus MSc

Nyelv
magyar
Jelleg
mandatory
Értékelés
semi-final examination
Év a tantervben
2
Szemeszter a tantervben
1
Kredit
2
Előadás óraszám / félév
30
Szervezeti egység
Ökológiai Tanszék
Kik vehetik fel a tárgyat?
  • Biológus MSc

A kurzus leírása

A tágy célja az édesvízi élőlényekről és vízi ökoszisztémákról szóló ismereteink rendszerének bemutatása, alapozva a biológia BSc képzés keretében megszerzett fizikai és kémiai, biológiai, rendszertani és ökológiai ismeretanyagra. Főbb fejezetei:
A hidrobiológia fogalma, tárgyköre; Hidroszféra, hidrológiai ciklus, globális vízháztartás; A víz, mint anyag (fizikai jellemzők); Az édesvizek felosztása, keletkezés, morfológia: álló és folyóvizek (tavak, folyók, felszínalatti vizek); Az édesvizek optikai tulajdonságai, hőmérsékleti viszonyok, vízmozgások (áramlások); Az édesvizek kémiai tulajdonságai (oldott sók – ionösszetétel, oldott oxigén, szervetlen szén – karbonát ciklus, pH, vezetőképesség, redoxpotenciál, szerves anyagok); Elemkörforgások: nitrogén, foszfor, esszenciális elemek (vas, kén, szilicium); Tavak és folyók élővilága: élőhelyek, élettájak és életközösségek (plankton, nekton, benton, élőbevonat); A szerves szén, szerves anyag, detritusz; A vízi ökoszisztémák szerkezete és termelése, produktivitása (termelés, fogyasztás, lebontás); Táplálékhálózatok (anyag és energia forgalom); Ökológiai vízminőség és vízminősítés (halobitás, trofitás, szaprobitás, toxicitás); Vízszennyezés, toxikus elemek akkumulációja; Biológiai indikáció, biomonitorozás. 

Kötelező irodalom:

Dévai Gy. – Nagy S. – Wittner I. – Aradi Cs. – Csabai Z. – Tóth A. 2001. A vízi és a vizes élőhelyek sajátosságai és tipológiája. pp. 11-74. In.: Bőhm A. – Szabó M. (szerk.) Vizes élőhelyek: a természeti és társadalmi környezet kapcsolata. – TEMPUS, Budapest, 248. pp.

Felföldy L. 1981. A vizek környezettana. Általános hidrobiológia. – Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 290. pp.

Padisák J. 2005. Általános limnológia. (egyetemi tankönyv) – ELTE Eötvös Kiadó, Budapest, 310. pp.

Sebestyén O. 1963. Bevezetés a limnológiába. A belvizek életéről. –                                     Akadémiai Kiadó, Budapest, 235. pp.

Szilágyi F. – Orbán V. 2007. Alkalmazott hidrobiológia. – Magyar Víziközmű Szövetség, Budapest, 624. pp.

Előadások tematikája

1.

01 A víz jelentősége, történeti áttekintés, tudományterületi besorolás

Általános bevezető: óravázlat, követelményrendszer, ajánlott irodalom ismertetése.

A víz jelentősége: a Föld és hidroszféra vízkészlete, demoforikus növekedés, vízlábnyom. A hidrobiológiai történetének rövid áttekintése. Tudományterületi besorolás: a hidrobiológia tárgya, társtudományok, hidrológia vs. hidrobiológia, biológia vs. hidrobiológia.

02 A víz, mint anyag; a víz, mint közeg; hidrológiai ciklus; vízháztartás

A vízmolekula szerkezete és a víz fázisváltozásai. A víz speciális tulajdonságai: sűrűség, fajhő és hőkapacitás, viszkozitás, felületi feszültség, oldószerhatás, kapilláris hatás. A víz, mint életközeg: szárazföldi vs. víz élőlények, sűrűség-viszkozitás, ozmoreguláció, oldott szilárd anyagok és gázok, vizek rétegződése. Hidrológiai ciklus: párolgás, légköri mozgás, lecsapódás, lefolyás, evapo-transpiráció. Tavak vízháztartása, vízmérlege, vízforgalma.

2.

03 Állóvizek, vízfolyások (földrajzi eloszlás, eredet, forma, víztér típusok)

Tavak földrajzi eloszlása. Tókeletkezés geológiai folyamatai: belső és külső erők. 

A tómedencék morfometriája: formák és méretek. Víztértípusok, a vízterek ökológiai szempontú minősítése alapján. A nagytavak, mélytavak és sekélytavak sajátosságai. Állóvizek típusai (sekélytavak, kopolyák, kistavak, fertők, lápok, mocsarak, kisvizek). A vízfolyások sajátosságai (folyamok, folyók, kisvízfolyások). Források (reokrén, limnokrén, helokrén) Felszín alatti vizek (juvenilis, fosszilis, vadózus). Víztározók, vizes élőhelyek. A vízgyűjtőterület jelentősége.

04 Vízmozgások

Vízmozgást eléidéző erők (nehézségi erő, szél, Coriolis-erő, hőmérsékletváltozás, légnyomásváltozás). Aperiodikus vízmozgások: lamináris és turbulens áramlások, konvekció. Periodikus vízmozgások: hullámzás, tólengés (Seiche). A vízmozgások biológiai rendszerekre gyakorolt hatása (áramlást kedvelő – reofil – és álló vizeket kedvelő – limnofil – élőlények).

3.

05 Fény

A vizek fényklímája: a fény, mint energia; a közvetlen és közvetett sugárzás; ibolyántúli (300-380 nm), látható (380-700 nm), infravörös (700-3000 nm) tartományok; fényvisszaverődés, fényelnyelés és fényszóródás; fény spektrális összetétele, Secchi-átlátszóság. A vizek természetes színe és színeződései. A fény biológiai vonatkozásai: fotoszintézis (fotikus és afotikus réteg), fotoszintetikus pigmentek, állatok pigmentáltsága.

06 Hőmérséklet

A vizek termikus tulajdonságai. A fényenergia hővé alakulása. A hőátadás és hőveszteség formái (hővezetés, hőáramlás, hősugárzás, párolgás). A hőmérséklet és a sűrűség kapcsolata, a tavak hőmérsékleti rétegződése: epilimnion, metalimnion, hipolimnion kialakulása. A hőmérsékleti rétegződés éves ciklusa (direkt és indirekt rétegződés, ciklikus felkeveredés, múló rétegzettség. Tótípizálás az éves vertikális felkeveredés alapján. Vízfolyások hőmérsékleti viszonyai. A hőmérséklet biológiai vonatkozásai: az élőlények hőigénye; a hévizek, a hó és jég élővilága. Hőszennyezés.

4.

07 Sótartalom (oldott anyagok)

Az összes sótartalom alakításában döntő 4 fő kation [kalcium (Ca2+), magnézium (Mg2+), nátrium (Na+), kálium (K+)] és 4 fő anion [bikarbonát (HCO3-), karbonát (CO32-), szulfát (SO42-), klorid (Cl-)]. A kationok és anionok eredete, a természetes vizek összes sótartalma. Az édesvizek sótartalma: hipotónikus környezet – élőlények ozmótikus képessége. Halobitás – halinitás: halinikus vizek (tengerek); mixohalinikus vizek (tenger és édesvíz keveredése); limnohalobikus (limnikus és halobikus kontinentális vizek). Maucha-féle összsó-tartalom csillagdiagramja. Oldott szerves anyagok.

08 Oxigén

Az oxigén eloszlás dinamikája a vizekben, az oxigén oldhatóságát befolyásoló tényezők (hőmérséklet, légköri és hidrosztatikus nyomás, sótartalom). Az oxigén forrásai (befolyó víz, diffúzió az atmoszférából, fotoszintézis) és felhasználódása (légzés, szerves anyagok bomlása, kiszellőzés az atmoszférába, kifolyó víz). Hőmérsékletileg rétegzett tavak vertikális oxigénprofiljai (ortográd, klinográd, pozitív és negatív heterográd oxigén görbe). Oxigén telítettség, oxigén hiány. Az élőlények szerepe a vizek oxigénháztartásában: a napszakos, vertikális és horizontális változások. A folyóvizek oxigénviszonyai.

5.

09 Szén körforgalom

Globális szénforgalom. A biológiai szénciklus központi vegyülete a széndioxid. A széndioxid oldódása vízben: a szervetlen szén bonyolult egyensúlyi reakciói és az összes széndioxid kémiai formáinak megoszlása (CO2, HCO3-, CO32-). A szervetlen szénformák aránya a pH függvényében. A vizek pufferkapacitása. A szervetlen szén, mint a fotoszintézis fő forrása. Széndioxidot növelő (légzés, diffúzió, szervesanyagok bakteriális lebontása) és csökkentő (fotoszintézis, diffúzió, biogén mészkiválás, pH emelkedés) tényezők. Széndioxid és metánképződés az aerob, ill. anaeorb bomlás során.

10 Nitrogén körforgalom

A nitrogén globális körforgalma. A legfontosabb tápanyag, amely az édesvizek termelését befolyásolja, ill. limitálja, a nitrogén. A bioszféra legfőbb nitrogénforrása a légköri molekuláris nitrogén (N2) megkötése. A nitrogén különböző oxidációs állapotai. Az édesvizek domináns nitrogén formái: oldott molekuláris N2; ammónia nitrogén (NH4+); nitrit (NO2-); nitrát (NO3-); és szerves vegyületek (aminosavak, aminok, nukleotidok, fehérjék és alacsony nitrogéntartalmú ellenálló humuszvegyületek). Ammónia-ammónium pH függő egyensúlya. A nitrogén ciklus komplex biokémiai folyamatai: nitrogénkötés, ammonifikáció, nitrifikáció, nitrátammonifikáció, denitrifikáció.

6.

11 Foszfor körforgalom

A foszfor fontos szerepet játszik a biológiai anyagcserében: más tápanyagokkal összehasonlítva a foszfor kisebb mennyiségben fordul elő és általában az első elem, amely limitálja a biológiai termelést. A természetes vizekben a foszfor oldott formában elsősorban, mint reaktív ortofoszfát (az oldott szervetlen foszfát egyetlen közvetlen felvehető formája), és nem reaktív polifoszfátok, valamint szerves foszforvegyületek formájában fordul elő. Ezen kívül előfordul kolloidálisan, szesztonikus formában, fenéküledékben szilárd részecskékhez kötve, de legjelentősebb mennyisében az élőlények testében található. A vizek foszforgalma: a víz-üledék határfelület foszforkicserélődése folyamatai; élőlények szerepe a foszforforgalomban.

12 Kén, vas, szilícium körforgalom

A kén mindig olyan mennyiségben van jelen, amely a fehérje és a szulfát észter szintézis követelményeit kielégíti. A szulfát és a szerves anyagok lebontásából származó kénhidrogén dinamikája befolyásolja a többi tápanyag körforgását, a termelést és az élőlények eloszlását. Oxidációs állapotai (-2, 0, +4 és +6) révén sokféle folyamatban vesz részt. A vizek kénforgalmának bakteriális folyamatai.

A vas a növények és algák számára nélkülözhetetlen, bár különleges oldódási viszonyai miatt a felszíni vizekben igen kis mennyiségben található. A két vegyértékű vasvegyületek oldatban maradásához 50 %kisebb oxigéntelítettség, bomlásképes szerves anyagok, szabad szén-dioxid és 7,5-nél kisebb pH-érték szükséges. A kovamoszatok szilíciumszükségletének kielégítése miatt gyakran vá­lik a víz szilíciumtartalma a fitoplankton életének meghatározó tényezőjévé. Sekély tavainkban, ahol a víz állandó kapcsolatban van a fenéküledékkel, szilíciumhiány nem alakulhat ki. A szilícium forrása vizeinkben a Földön igen elterjedt szilícium-dioxid (kvarc, kova, amorf SiO2) és a különféle szilikátok.

7.

13 A vízi ökoszisztémák szerkezete (élettájak – társulások – életformatípusok)

A meder függőleges tagolódása az alaktani viszonyok, a fénybehatolás mértéke, a hőmérséklet változása, ill. a biológiai termelés és anyagforgalom jellegzetességei

szerint:  tájékok (tractus), azon belüli övek (cingulus) és lépcsők (gradus). Litorális (parti) tájék: paralimno-litorális (partfeletti) öv, litorális (parti) öv; profundális (mélységi) tájék: litoriprofundális (partalatti vagy átmeneti) öv, euprofundális (mélységi) öv, abisszális (nagymélységi öv). A vízi élettájak típusai: faciál (vízfelületi élettáj), fitál (makrovegetációborítású vízi élettáj), bentál (üledékfelszíni és üledékben lévő vízi élettáj), pelagiál (nyíltvízi élettáj), sztigál (alapkőzetben lévő, felszíni víztérhez közvetlenül kapcsolódó vízi élettáj), freatál (alapkőzetben lévő, felszíni víztérrel közvetlen kapcsolatban nem lévő vízi élettáj). A vízfolyásoknak az eredettől a torkolatig a következő főbb szakaszokat lehet elkülöníteni: krenál (forráskibuggyanások és forrásmedencék), ritrál (hegy- és dombvidéki kisvízfolyások: patakok és csermelyek), flebál (síkvidéki kisvízfolyások: erek), potamál (folyamok és folyók). Életformatípusok, társulások: neuszton (a vízfelszínen élő és intenzív önálló helyváltoztatásra nem képes szervezetek), pleuszton (a vízfelszínen élő és intenzív önálló helyváltoztatásra képes szervezetek), rizomenon (a vízfenéken gyökerező növények), metafiton (a makrovegetáció közötti vízben található szervezetek), biotekton (a vízfenéktől eltérő aljzaton élő szervezetek), pedon (a vízfenék felszínén vagy magában a fenék anyagában élő szervezetek), plankton (a nyíltvízben élő és intenzív önálló helyváltoztatásra nem képes szervezetek), nekton (a nyíltvízben élő és intenzív önálló helyváltoztatásra képes szervezetek), sztigon (az alapkőzetnek a felszíni vizekhez közvetlenül kapcsolódó üreg-, hasadék-, rés- és pórusrendszereiben élő szervezetek), freaton (az alapkőzetnek a felszíni vizekhez közvetlenül nem kapcsolódó üreg-, hasadék-, rés- és pórusrendszereiben élő szervezetek)

14 Fitoplankton

Az édesvízi fitoplanktont nagyon változatos, majd minden főbb taxonómiai csoportot képviselő alga építi fel. A legtöbb alga számára a szervesanyag szintézisének kizárólagos módja a fotoszintetikus autróf anyagcsere. Az algák fényenergia elnyelő pigmentjei változatosak, a klorofill-a minden algában előfordul és ez az elsődleges fotoszintetikus pigment. A legtöbb fitoplankton algának nincs vagy nagyon korlátozott a helyváltoztató képessége, többségüket a turbulens vízmozgások diszpergálják szét. A fitoplankton szervezetek többségének a fajsúlya nagyobb, mint a vízé, a megvilágított trofogén zónából lesüllyednek. Az algák lebegőképességének javítására, a csökkenő süllyedésre különböző módok szolgálnak. Az édesvizek egyik feltűnő jelensége, a nagyszámú fitoplankton faj egymás mellett élése (koexisztenciája). A fitoplankton társulások térbeli és időbeli növekedését és szukcesszióját sok környezeti tényező kölcsönhatása szabályozza. A társulásokon belül megfigyelhető az algapopulációk és a biomassza évszakos mintázata és szukcessziója. A kerekesférgek és planktonikus rákok fitoplankton legelése befolyásolhatja az algapopulációt és azok szukcesszióját.

8.

15 Zooplankton

Az édesvízi zooplanktonban négy fő állatcsoport dominál: a protozoák, a kerekesférgek és két rák alosztály (a cladocerák és a copepodák). A kerekesférgek helytűlők és főleg a parti zónához kötődnek, néhányuk azonban teljesen planktonikus: ezek a fajok a zooplankton jelentős részét alkothatják. A planktonikus copepodáknak két nagyobb csoportja van, a calanoidák és a cyclopoidák. A két csoport testfelépítése, az antenna hossza és a lábak alapján válik szét. A cyclopoid copepodák ragadozók, a kerekesférgek és cladocerák legfőbb táplálékgyűjtési módja a részecskék szűrése. A zooplankton szervezetek szaporodási sebessége és életmenete (életciklusa) változatos (szűznemzés, ivaros szaporodás), évszakos szukcessziójuk és populációdinamikájuk szintén fajonként és eltérő tavi körülmények között igen változatos. Sok zooplankton szervezetnél, különösen a cladoceráknál határozott napszakos vertikális vándorlás figyelhető meg, valamint az évszakos polimorfizmus, vagy ciklomorfizmus.

16 Bakterioplankton

A bakterioplankton fontos szerepet játszik a tóban termelt (autochton) és a kívülről bejutott (allochton) szervesanyagok feldolgozásában, ásványosításában (természetes tisztulásban), a C, N, S körforgalmában. A formált és oldott szervesanyag nagy része még azelőtt lebomlik az aerob pelagiális vizekben, hogy a tómedence fenekén leülepedne, mint formált detritusz. A lebomlást zömében a planktonikus baktériumok végzik, amelyek enzimatikusan asszimilálják az oldható szerves szubsztrátokat. A planktonikus baktériumok száma, biomasszája és termelése általában növekszik az édesvizek növekvő fotoszintetikus termelésével. Az aerob vizekben a planktonikus baktériumok az egyszerű szerves szubsztrátokat (aminosavakat, mono- és oligoszacharidokat, egyszerű szerves savakat, és rövid-láncú telítetlen zsírsavakat) gyorsabban asszimilálják és mineralizálják, mint az összetettebb, oldott szerves vegyületeket. A formált szerves detritusz lebomlási sebessége a kezdeti szakaszban az első fokú reakció sebességéhez közeli, és azután lecsökken, ahogy az ellenállóbb vegyületek felhalmozódnak.

9.

17 Makrofiták

Morfológiájuk és fiziológiájuk alapján a vízi makrofitonokat négy csoportra osztjuk, minden csoport a parti zóna egy-egy jelentősebb részén uralkodik: emerz, úszólevelű, víz alá merülő (szubmerz), szabadon úszó makrofitonok. Az emerz makrofitonok felálló, egyenes leveleket hajtanak a fejlett rizóma alapból, és fiziológiailag a szárazföldi növényekhez hasonlítanak. A víz alá merülő zárvatermők számos morfológiai és fiziológiai alkalmazkodást fejlesztettek ki a vízi környezethez (pl. heterofillia, támasztó szövetek, csökevényes, vékony kutikula). Az édesvízi ökoszisztémák vizes és parti régiói általában intenzív anyagcseréjűek, a vízi makrofitonok jelenlétének köszönhetően. A littorális makrofita-epifita együttes, mint szelektív anyagcsereszűrő működik.

18 Bevonatlakó algák és zooplankton

A víz alá merült és a víz fölé emelkedő, valamint úszó makrofitonok víz alatti részei nagy felületet biztosít a mikroflóra kolonizációjához. Emellett, minden élettelen felület/aljzat, különösen a fotikus zónában, alkalmas hogy a helyhez kötött mikroflóra betelepüljön. A parti társulások rögzült algái sokszor a folyóvizek és sekély tavak algabiomasszájának döntő részét adják. Az összes algafajnak több mint 90 %-a rögzülten növekedik az alámerült élőhelyeken. A mérsékelt övben, a rögzült algák évszakos biomasszája általában követi a beeső fény és hőmérséklet évszakos változását. A homokszemekhez tapadt algák fotoszintézise nagyobb, mint a szerves üledékhez kötötteké. A makrofitonokon élő epifitikus algák gyakran produktívabbak, mint az üledéken élők. Dinamikus anyagcsere kapcsolat áll fönn az epifiton algák, a baktériumok és az aljzatul szolgáló makrofitonok között. A Föld legtöbb tava sekély és jelentős parti övvel rendelkezik. A parti öv algáinak és makrofitonjainak produktivitása általában növekszik a fitoplanktonéhoz viszonyítva, amikor a tavak (tápanyagban) dúsulnak. A parti öv sok egysejtűje, kerekesférge, és mikroszkopikus rákja rögzül az üledékre vagy a makrofitonokra, és nem igazi, (vagy csak időszakosan) planktonikus. A növényekhez kötött zooplankton általában meghatározott makrofiton típushoz kötődik.

10.

19 Üledék (és a mikrobiális anyagcsere)

Az üledék anyagai eredetük szerint: allochton, ill. autochton. A biológiai eredetű szervetlen és szerves üledékek (förna, ävja): dü, jüttja, szapropél, tőzeg. Az édesvizek üledéke a biológiai aktivitás fő helye. A folyóvizek üledékét az áramlási sebesség meghatározta szemcseméret eloszlás alapján lehet osztályozni. A szervetlen és szerves részecskék mérete jelentős mértékben befolyásolja sok bentikus gerinctelen elterjedését és növekedését. A tavi üledék a legfőbb helye a detritusz szervesanyag mikrobiológiai lebontásának és a tápanyagok biogeokémiai körforgásának. A nyílt vízben keletkezett formált szervesanyag gyorsabban és teljesebb mértékben lebomlik a kiülepedés során, mint a parti növényzet jóval ellenállóbb strukturális szövetei. A baktérium populáció és annak anyagcsere aktivitása több nagyságrenddel nagyobb az üledék felszíni rétegeiben, mint a fölötte elhelyezkedő vízben, és anyagcsere aktivitása meredeken csökken az üledéken belül az üledék-víz határfelülettől a mélyebb rétegek felé haladva. Oxigénmentes körülmények között az ásványosodás sebessége lassabb, mint aerob körülmények között. (pl. anaerob erjedés: CO2, CH4 és H2 keletkezése).

20 Bentosz és élőbevonat

A bentál az üledékfelszíni és üledékben lévő vízi élettáj, melynek két fő élőlényegyüttese a bentosz és biotekton (élőbevonat). A bentikus állatok majd minden állattörzset képviselnek, eloszlásukban, táplálkozási típusukban, szaporodásukban, morfológiai és viselkedési jellemzőikben nagy változatosság és rendkívüli heterogenitás jelentkezik. A bentikus állatcsoportok rövid bemutatása.  A litorális és profundális tájék (detritofágia; nyílt élőhely, függő társulás) elkülönítése. A vízfolyások bentikus élőlényegyüttesei (táplálkozási csoportok, aljzat, áramlás, drift). Élőbevonat (biotekton, perifiton; bakteriotekton, fitotekton, zootekton). Bentonikus eutrofizálódás. Természetes és mesterséges víztisztítás élőbevonattal.

11.

21 Biológiai termelés (termelés – fogyasztás – lebontás)

A vízi ökoszisztéma magába foglalja az egész vízgyűjtő medencét: a vízgyűjtő területről lefolyó víz tápanyag és szervesanyag tartalmat a szárazföldi, folyóvízi és vizenyős területek, ill. maga a tó és tározó módosítja. A termelékenység (termelés sebessége) kicsi, ill. közepes a szárazföldi rendszerekben, magasabb a szárazföld és víz határfelületén lévő wetlandeken, és legkisebb a tavak nyíltvízi részén. Az élőlények csak nagyon kicsiny részét adják az ökoszisztéma összes szervesanyagának. A legtöbb szervesanyag nem élő és együttesen detritusznak hívjuk. A biológiai produkció az élőlények és az ökoszisztémák zavartalan életének elemi föltétele az állandó anyag­csere-kapcsolat az élőlény és a környezet között, vagyis örökös anyagmozgás, válto­zás, amit az élőlények által használt energia fűt. Anyagkörforgalom és energiaáramlás. Táplálkozás, táplálkozástípusok. Termelés (producensek), fogyasztás (konszumensek), lebontás (dekomponensek). Állomány, népesség, biomassza. Társulások anyagcseréje (termelés/lebontás, P/R). Táplálékláncok, táplálékhálózatok, Elton-piramis. Folyóvizek anyagforgalma: ciklusok és spirálok.

22 A szerves szén körforgalma és a detritusz

A természetes vizekben a szerves szén szinte teljes mennyiségét oldott szerves szén (DOC) és elhalt formált szerves szén (POC) alkotja. A DOC és POC közötti arány általában 6:1 és 10:1 között van mind a tavi, mind a folyóvízi rendszerekben. A teljes POC-nek csak egy nagyon kicsiny részét adja az élőlények élő POC-je. A vízi ökoszisztémák legtöbb szerves szene holt szerves anyagként jelentkezik, mind oldott, mind formált formákban, és ez a szerves anyag vagy detritusz számos döntő szerepet játszik. A detritusz anyagcsere legfőbb területei a bentikus régió, sok tóban a legtöbb formált szerves anyag itt bomlik le, valamint a pelágikus övezet a POC kiülepedés során. Így a másodlagos termelés a produkció helyeiről lebontás helyszínére tevődik át. Az ökoszisztéma működése szempontjából a detritusz a szerves szén (oldott és partikulált) összességét jelenti, amely bármelyik trofikus szintről (ürítéssel, kiválasztással, elválasztással, autolízissel) nem-predációs úton vész el, vagy az ökoszisztéma számára külső forrásból érkezik és a rendszeren belül körforgásba lép (allochton szerves szén). A detritusz táplálék lánc bármely olyan lánc, amelyben a detritusz szerves szénvegyületeihez kötött kémiai energia hozzáférhetővé válik az élőlények számára.

12.

23 A tavi ökoszisztémák egyedfejlődése

Az autotróf termelést szabályozó, egymással kölcsönhatásba álló mechanizmusok különböző ontogenetikus utakat követnek mialatt a tómedencében lezajlik a szukcesszió és a tó végérvényesen megszűnik mint vízi ökoszisztéma, és szárazföldi ökoszisztémává alakul. Sok sebességszabályozó mechanizmust érint az, amikor az allochton tápanyag terhelés és szervesanyag dominanciáját felváltja a parti és vizenyős területeken felgyorsult szervesanyag terhelés. Az oligotróf, eutróf és disztróf tavak ontogenezise. A tavi ontogenezis szukcessziós sorozatának végső állapotát a tó medencét körülvevő vizenyős területek és a parti öv makrovegetáció típusa határozza meg. A növényzet fejlődését viszont erőteljesen befolyásolják a régió meghatározó éghajlati körülményei (csapadék, páratartalom).

24 Paleolimnológia

Az üledékek ásványtani összetétele és szerkezete, szerves és szervetlen összetevői, valamint a szervezetek üledékben megőrzött morfológiai maradványai alapján az ökoszisztéma múltbeli állapotai és körülményei – amelyek a termelés pozitív vagy negatív irányú változásaihoz vezettek – feltárhatók. A tó történetében bekövetkezett múltbeli események megismeréséhez szükséges ismerni az üledékek lerakódásának időbeli alakulását: radioaktív szén (C-14); izotópok (pl. 210Pb, 137Cs); maradvány mágnesesség; rétegek megkülönböztetése. Az üledék kémiai és biológiai maradványainak paleolimnológiai analízise: (pigmentek bomlástermékei, fosszilizálódott állati és növényi morfológiai maradványok, pollenanalízis).

13.

25 Biológiai vízminőség ­– vízminősítés (halobitás, trofitás/konstruktivitás, szaprobitás/destruktivitás, toxicitás)

Vízminőség vs. vízminősítés (minőség vs. jóság). Hazai biológiai vízminősítő rendszerek rövid ismertetése. A vízminőség négy alapfogalma: sztatikus (állapot, tulajdonság), dinamikus (folyamat, képesség). A biológiai vízminőség fontosabb mutatói: halobitás, trofitás – konstruktivitás, szaprobitás – destruktivitás, toxicitás)

26 Európai Víz Keretirányelv (VKI)

Komp­lex ökológiai szemlélet a vízgazdálkodásban. A VKI az ökológiai szempontokat helyezi minden területen előtérbe. Alapfogalmak, elvek (komplementaritás, megelőzés, „szennyező fizet", költségmegtérülés, fenntarthatóság, közvélemény bevonása) és módszerek. A bevezetés egyes főbb lépései: jogharmonizáció, tipológia, íztestek kijelölése és besorolása, védett területek nyilvántartási rendszere, referencia állapot, referencia területek és indikátor paraméterek meghatározása, felszíni és felszín alatti víztestek jellemzése, terhelések és hatások elemzése, monitoring tervezése, környezeti célkitűzések meghatározása, interkalibráció, vízgazdálkodási tervek készítése és megvalósítása.

14.

27 Folyóvizek ökológiája

A folyóvizek hosszú idejű analitikus vizsgálata során felhalmozódott részeredmények szintézise tette lehetővé, hogy a múlt század második felében – az átfogó, holisztikus megközelítések segítségével – megszülethessenek a folyó-koncepciók. Kérdés, hogy e koncepciók a folyókutatás elmúlt évtizedei során meddig jutottak, és hogy mennyire vannak összhangban napjaink ökológiai ismereteinek általános és koncepcionális elveivel. Kezdetben az volt a központi kérdése, hogyan alakulnak a mintázatok és folyamatok a környezeti gradiensek – a folyókat meghatározó egyirányú áramlás – mentén. A gradiensek osztályozása vezetett a „steram zonation concept”-hez, a folyó hosszában megkülönböztethető társulások sorozatának felismeréséhez. A gradiens analízisek sorában, ezt követte a „river continuum concept”, amely a folyót struktúrájában és funkciójában eltérő életközösségek folyam(at)ának tekintette, amelyre jellemző, hogy a felső szakaszon megtermelődött szerves anyag folyamatosan transzportálódik az alsó szakaszra, és ez azután a társulások struktúráját és funkcióját alapvetően meghatározza a vízfolyás hosszában. A diszturbanciára, mint az ökoszisztéma ökológiai integritásának fenntartásáért felelős tényezőre, építenek különböző – „serial discontinuity”, „telescoping ecosytem” – modellek azokban a folyókban, ahol a természetes dinamikát a szabályozások csökkentették. A „flood pulse concept” középpontjában pedig a vízi és szárazföldi élővilágnak a nagy ártereken, a váltakozó nedves és száraz periódusokkal kapcsolatos dinamikája és adaptációs stratégiája áll. Az ekotónok, a viszonylagosan homogén foltok közötti szemi-permeábilis határok, átmeneti zónák, legjellemzőbbek az érintetlen árterekre. A változatos folt típusokat és szukcessziós állapotokat létrehozó természetes zavarások nagyon fontos szerepet játszanak az ekotón élőhelyek diverzitásának fenntartásában. A hierarchia elmélet azt igyekszik igazolni, hogy az ökológiai jelenségek mintázata skála és változó függő, és, hogy a kapcsolatok tájléptékű ismerete nélkülözhetetlen a valós mintázatok és folyamatok felismeréséhez. A folyóvízi táplálékhálózatok szintén jól példázzák a skálafüggést. A konnektivitás – amelynek vizsgálata viszonylag új a folyóvízi ökológiában – komplex jelenség, amit nem lehet egyszerű gradiensként kezelni. A folyóvízi ökoszisztéma elméletek és a ma ismert ökológiai teóriák a jövőben várhatóan egy modulokból – a különböző koncepciók legfőbb alkotó elemeiből – építkező integrált és dinamikus folyóvízi ökoszisztéma modellben találkoznak. A környezeti problémák pedig kimondottan sürgetik a gyakorlati konzervációs és restaurációs megoldásokat.

28 Biomonitorozás

A biológiai minősítési módszerek és rendszerek általános áttekintése. Fogalmak: survey, surveillance, monitoring; biológiai indikáció; a biomonitorozás aszpektusai és funkciói; az időskála). Biotikus indexek, szaprobitás, élőhely minősítés, ökoszisztéma szintű megközelítés. Makroinvertebratákkal való minősítés (biotokus indexek, pontozásos rendszerek). Módszerek (mintavétel, mesterséges alzat, élőbevonat). Ökotoxikológia. Biakkumuláció. Passzív biomonitorozás (PBM-esettanulmányok). Aktív biomonitorozás (ABM-esettanulmányok). Korai biológia jelzőrendszerek (BEWS-esettanulmányok). Monitor rendszerek - kockázatbecslés/kárelhárítás.

15.

29 Mintavételi módszerek

Mivel a tárgy ismertetése előadásra épül, az utolsó órák egyikén a hallgatók rövid bemutatót kaphatnak – az elsősorban folyóvizekben, a bentál vizsgálata és a makroszkopikus gerinctelenek kutatása során alkalmazott módszerekről.

30 Konzultáció

Értékelés leírása

Tantárgyfelelős: Oertel Nándor
Javasolt félév: 3.
Félévi óraszám: 30+0
Előtanulmányi követelmény: Populációk és közösségek ökológiája
Kredit: 2+0
Ismeretek ellenőrzése: vizsga
Megj.: Ökológia szakirányon kötelező

Vizsgainformáció

Szóbeli vizsga (kollokvium)