Juhász-Nagy Pál Doktori Iskola

Állandó link (URI) ehhez a gyűjteményhez

https://hdl.handle.net/2437/2266

Természettudományi Kar

Juhász-Nagy Pál Doktori Iskola
(vezető: Dr. Tóthmérész Béla)

Természettudományi doktori tanács

tudományágak:
- biológiai tudományok
- környezettudományok

Doktori programok:

Biodiverzitás
(programvezető Dr. Barta Zoltán)
Biológia
(programvezető Dr. Sipiczki Mátyás)
Biotechnológia
(programvezető: Dr. Pócsi István)
Hidrobiológia
(programvezető Dr. Dévai György)
Alkalmazott ökológia
(programvezető Dr. Magura Tibor)
Kvantitatív és terresztris ökológia
(programvezető: Dr. Tóthmérész Béla)

Böngészés

Megjelenítve 1 - 20 (Összesen 244)

Szabadon hozzáférhető
Population processes in a Przewalski’s horse herd in the Hortobagy National Park
Kerekes, Viola; Barta , Zoltán; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar
Összefoglaló Jelen doktori disszertációban a Hortobágyon élő Przewalski lovakkal (Equus ferus przewalskii) kapcsolatos tanulmányaimat ismertetem. A faj őse a prehisztorikus vadló, mely az ember előretörésével fokozatosan eltűnt Európából majd Ázsia nagy részéről is. 1881-ben Nyikolaj Przewalski kapitány Mongólia és Kína határvidékén megfigyelt és leírt egy vadló populációt. A faj a zord időjárási körülmények, a katonai tevékenységek és az elfogó expedíciók hatására eltűnt a vadonból, az utolsó egyedet 1969-ben látták. Az állatkertnek és a nemzetközi összefogásnak köszönhetően a faj fennmaradt, és szaporodásnak indult, majd lehetővé vált visszatelepítésük az eredeti élőhelyükre. 1985-ben Kínába, majd 1992 Mongóliába vittek egyedeket állatkertekből. Később európai területekre (Ukrajna, Magyarország, Franciaország) is telepítettek lovakat. Jelenleg mintegy 2500-3000 példány él a világon, ezek összesen 12 egyed leszármazottjai. A Hortobágyi Nemzeti Park vezetősége 1997-ben döntött úgy, hogy egy olyan területet alakít ki, ahol nagytestű legelő állatok élnek „félvad” körülmények között minimális ember beavatkozás mellett. Ezért Przewalski lovakat és rekonstruált őstulkokat telepítettek be a 3000 hektáros, villanypásztorral körbekerített, un. Pentezug területre. A Hortobágyi Nemzeti Parkban (más területekhez hasonlóan) a lovak hárem csapatokban élnek, ahol egy hárem csődör védelmezi a csapatot és hozzá évekig hűséges kancák és csikóik élnek együtt. Az ún. agglegény csapatban fiatal mének vagy kiöregedett hárem csődörök verődnek össze. A fiatal egyedek mindig elhagyják a csapatot: a kancák egy másik, nem közel rokon mén által vezetett csoporthoz csatlakoznak, a mének pedig az agglegényekhez. A lovakat egyedileg ismerjük fel csoportbeli hovatartozásuk és egyedi bélyegeik alapján Ezen felül a lovakból vett biopszia minta genetikai elemzésével a szülők személye biztosan beazonosítható. A doktori értekezésemben a Przewalski ló populációjának különböző szociális és demográfiai változásait vizsgáltam, a több évtizeden át gyűjtött adatbázis alapján. Abban bíztunk, hogy az átfogó tanulmányok elehetővé teszik a populációra ható folyamatok jobb megértését és támpontot adhatnak az állomány kezelésében nemcsak itt Hortobágyon, hanem a világ más tájain is. A négy tanulmányban konkrét céljaim a következők voltak: 1. Az első tanulmányban a pentezugi populáció szociális és demográfiai változásait követtük nyomon. Megvizsgáltuk, hogy az emberi és nem emberi eredetű jelenségek hogyan befolyásolják a populáció növekedését, és meghatároztuk, hogyan változtak az alapvető genetikai jellemzők populációs szinten. 2. A második a tanulmányban célunk az volt, hogy meghatározzuk a Przewalski lovak élőhelyhasználatának, aktivitásának és kondíciójának különbségét két különböző időszakban, amikor a nagytestű fűevők egyedsűrűsége jelentősen eltérő volt. 3. A harmadik a tanulmányban célunk az volt, hogy megvizsgáljuk a csikózás arányát és a kancák kondícióját a változó időjárás és az egyedsűrűség összefüggésében. 4. A negyedik tanulmányban megvizsgáljuk, hogyan tükrözi a finom léptékű mozgás a szociális struktúrát ebben a Przewalski ló populációban. A tanulmányokból származó eredmények alapján megállapítottuk, hogy a pentezugi vadló populációra mind a szociális mind a környezeti faktorok hatással voltak. A lovak száma dinamikusan növekedett 1997 után és az eleinte elkülönült hárem csapatok egy nagy ménest alkotva mozogtak. A mozgási mintázatok tükrözték az állatok szociális viszonyait és a ménesen belül ez alapján jól elkülöníthetőek voltak a hárem és agglegény csapatok. Az állomány növekedésének megfékezésére 2013-ban kezdődött a területen a mesterséges termékenység-szabályozás a Porcine zona pellucida (PZP) alkalmazásával. Az egyedszám növekedésével párhuzamosan csökkent a PZP-vel nem kezelt kancák ellési rátája és az első ellés 3 éves korról 4-5 évesre tolódott. A nagyobb állatlétszám hatására megváltozott az lovak területhasználata és kondíciójuk is csökkent. Bizonyos időjárási jelenségek kombinálódása (például hideg tél, kevés őszi csapadék a kancák első évében vagy ellés előtt), az tovább csökkenthette az ellési rátát. 2018-ban az elhullás jelentősen megnövekedett a korábbi évekhez képest az extrém hideg tavasz, az előző aszályos évek, és a nagy állatlétszám (lovak és marhák) miatt. Azóta a lovak populációja újra növekedésnek indult, de igyekszünk az eddigi tudást felhasználni az állomány növekedésének visszafogására. A kutatómunkák során a lovak demográfiával, szociális viselkedésével kapcsolatban három általános megfigyelést tettünk. (1) A vadon tartott nagytestű fűevők állományának szabályozása adaptív emberi beavatkozást igényel. (2) A lovak szociális viselkedését és az állomány demográfiai jellemzőit számos belső és külső tényező együttesen határozza meg. (3) A lovak egyedi felismerése nagyon hatékony és hasznos eszköz mind az állomány szabályozásban mind a kutatásban. Összegzésképpen elmondhatjuk, hogy a kutatásaink hozzájárultak a Przewalski lovak demográfiájának és szociális viszonyainak jobb megértéséhez, továbbá a nagytestű fűevőekkel történő területkezelés hatékonyságának növeléséhez. Summary in English In this doctoral dissertation, I present my studies related to the Przewalski's horses (Equus ferus przewalskii) living in the Hortobágy. The species' ancestor is the prehistoric wild horse, which gradually disappeared from Europe and most of Asia due to human expansion. In 1881, Captain Nikolai Przewalski observed and described a wild horse population along the border of Mongolia and China. Due to harsh weather conditions, military activities, and capture expeditions, the species vanished from the wild, with the last sighting occurring in 1969. Thanks to zoos and international cooperation, the species survived and began to reproduce, allowing for its reintroduction into its original habitat. In 1985, individuals were taken to China, and in 1992 to Mongolia from zoos. Later, horses were also introduced to European regions (Ukraine, Hungary and France). Currently, about 2,500–3,000 individuals exist worldwide, all descendants of 12 individuals. In 1997, the management of the Hortobágy National Park decided to create an area where large grazing animals could live under "semi-wild" conditions with minimal human intervention. As a result, Przewalski’s horses and reconstructed aurochs were introduced to the 3,000-hectare, electric-fenced area called Pentezug. In the Hortobágy National Park (as in other areas), the horses live in harem groups, where a harem stallion protects the group, and mares and their foals live together, remaining loyal to the stallion for years. In the so-called bachelor groups, young stallions or former harem stallions band together. Young individuals always leave the group: mares join another group led by an unrelated stallion, and stallions join the bachelors. We recognize the horses individually based on their group affiliation and unique markings. Additionally, by performing genetic analysis on biopsy samples taken from the horses, the identity of the parents can be reliably determined. In my doctoral dissertation, I examined various social and demographic changes within the Przewalski horse population, based on a database collected over several decades. We hoped that the comprehensive studies would enable a better understanding of the processes affecting the population and provide guidance for managing the herd not only here in Hortobágy but also in other parts of the world. In the four studies, my specific objectives were as follows: 1. In the first study, we tracked the social and demographic changes of the Pentezug population. We examined how human and non-human factors influenced population growth and identified how basic genetic characteristics changed at the population level. 2. In the second study, our goal was to determine the differences in habitat use, activity, and condition of the Przewalski horses during two different periods when the density of large grazers varied significantly. 3. In the third study, our aim was to investigate the foaling rate and the condition of the mares in relation to changing weather patterns and population density. 4. In the fourth study, we examined how fine-scale movements reflect the social structure in this Przewalski horse population. Based on the results of the studies, we determined that both social and environmental factors affected the Pentezug wild horse population. The number of horses increased dynamically after 1997, and initially distinct harem groups began to move as one large herd. Movement patterns reflected the social relationships among the animals, and within the herd, the harem and bachelor groups were clearly distinguishable. To control the population's growth, artificial fertility regulation began in 2013 with the application of Porcine zona pellucida (PZP). As the population grew, the foaling rate of mares not treated with PZP decreased, and the age of first foaling shifted from 3 years to 4–5 years. The increase in the number of animals also affected the horses' land use, and their condition declined. Certain weather phenomena (such as a cold winter or low autumn rainfall during a mare's first year or before foaling) further reduced the foaling rate. In 2018, mortality increased significantly compared to previous years due to an exceptionally cold spring, previous drought years, and the high animal density (horses and cattle). Since then, the horse population has started to grow again, but we are striving to use the knowledge gained to curb the population's growth. During our research, we made three general observations regarding the demography and the social behavior of the horses. (1) The regulation of large grazing herbivore populations in the absence of predators requires adaptive human intervention. (2) The social behavior of the horses and the demographic characteristics of the population are influenced by a combination of internal and external factors. (3) Individual recognition of the horses is an effective and useful tool for both population management and research. In conclusion, our research has contributed to a better understanding of the demography and social relationships of Przewalski’s horses and has enhanced the effectiveness of managing areas with large grazing herbivores.
Szabadon hozzáférhető
Borászati starterkultúra fejlesztés a Tokaji borvidéken
Kállai, Zoltán; Sipiczki, Mátyás; Kállai, Zoltán; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar
A minőségi borkészítés iránti fokozott igény miatt a borélesztők kutatása egyre nagyobb hangsúlyt kapott. Felismerték, hogy az ellenőrizhető, célirányos erjesztés kiváló borászati tulajdonságokkal rendelkező élesztők tisztatenyészetével, ún. starterkultúrával érhető el, amivel általában a végtermék jobb minőségű, mint azok a borok, amik spontán erjedéssel készültek. Noha vannak kereskedelmi starterkultúrák, amik végrehajtják a must fermentációját, de úgy gondolják, hogy a helyi szelektálású élesztők sokkal hatékonyabbak a helyi borok erjesztésében. Magyarországon az Ampelológiai Intézet 1901 óta foglalkozott a magyar borvidékekről származó borélesztők begyűjtésével és azok vizsgálatával. Az izolálás óborokból, kierjedt borok seprőjéből, szőlőbogyókról és levelekről történt (Soós és Ásvány, 1950). Ezeknek a törzseknek egy részét megőrizte a Mezőgazdasági és Ipari Mikroorganizmusok Nemzeti Gyűjteménye. Az Ampelológiai Intézet kutatói által a Tokaji borvidékről begyűjtött Tokaj törzsek pontos molekuláris taxonómiai azonosítását elvégeztük, mivel azt izolálásukkor a kor technikai ismerete nem tette lehetővé. Feltérképeztük a törzsek fiziológiai és genetikai diverzitását, illetve ezek lehetséges kapcsolatát. Illetve megvizsgáltuk, hogy a több mint 100 éven keresztül tartó mesterséges törzsfenntartás miként befolyásolhatta a törzsek borászati tulajdonságait, hogy ennyi idő után alkalmasak-e borok kierjesztésére, esetleg borászati starterkultúraként felhasználhatóak-e? Továbbá a spontán erjedés előnyös tulajdonságát modellezve egy multistarter kultúrát fejlesztettünk ki, mely alkalmas eszköz lehet a Tokaji borászoknak a boraik kierjesztéséhez a külföldi starterkultúrák helyett. Az általunk kifejlesztett starterkultúrát Tokaji borvidékre jellemző élesztőfajok alkotják (Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces uvarum, Candida zemplinina). A felhasznált törzsek mindegyike a Tokaji borvidékről lett izolálva. A törzsek borászati tulajdonságait laboratóriumi vizsgálatokban és félüzemi erjesztésekben is értékeltük. Eredményeink alapján elmondhatjuk, hogy sikerült kidolgoznunk egy olyan starterkultúrát, mellyel ki lehet váltani a külföldi borvidékekről származó kereskedelmi starterkultúrák alkalmazását a helyi bortermelőknek. With the increased demand for quality winemaking, research into wine yeasts has become increasingly important. It has been recognised that controlled, targeted fermentation can be achieved by pure cultivation of yeasts with excellent oenological properties, so-called starter cultures, which generally produce a higher quality end product than wines made by spontaneous fermentation. Although there are commercial starter cultures that perform the fermentation of must, it is believed that locally selected yeasts are much more effective in fermenting local wines. In Hungary, the Institute of Ampelology has been collecting and studying wine yeasts from Hungarian wine regions since 1901. The isolation was carried out from old wines, from the lees of fermented wines, from grapes and leaves (Soós and Ásvány, 1950). Some of these strains have been preserved in the National Collection of Agricultural and Industrial Microorganisms. An accurate molecular taxonomic identification of the Tokaj strains collected from the Tokaj wine region by researchers of the Institute of Ampelology was carried out, because the technical knowledge of the time did not allow it at the time of their isolation. The physiological and genetic diversity of the strains and their possible relationships were examined. In addition, we investigated how the artificial maintenance of the strains for more than 100 years might have affected their oenological properties, their suitability for wine fermentation after such a long period of time, and their potential use as wine starter cultures. Furthermore, by modelling the advantageous property of spontaneous fermentation, a multistarter culture was developed as a suitable tool for Tokaj winemakers to ferment their wines instead of foreign starter cultures. The starter culture we have developed is composed of yeast species typical of the Tokaj wine region (Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces uvarum, Candida zemplinina). All the strains used have been isolated from the Tokaj wine region. The oenological properties of the strains were evaluated both in laboratory tests and in semi-commercial fermentations. Based on our results, we can say that we have succeeded in developing a starter culture to replace the use of commercial starter cultures from foreign wine regions by local wine producers.
Szabadon hozzáférhető
Madarak általi magterjesztés és talajbolygatás hatása szárazgyepek struktúrájára és fajkészletére
Borza, Sándor; Deák, Balázs; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Ökológiai Tanszék
Az európai szárazgyepek területének kiterjedése jelentősen csökkent az elmúlt évszázadokban bekövetkezett intenzív emberi tájátalakító tevékenységeknek köszönhetően. Ennek ellenére ezek az élőhelyek számos védett és fokozottan védett növény- és állatfaj számára nyújtanak életteret. Emiatt ezeknek az élőhelyeknek a védelme és megőrzése kulcsfontosságú természetvédelmi feladat. A gyepi élőhelyek védelmének megalapozása érdekében elengedhetetlen, hogy megismerjük az ökoszisztéma működését fenntartó ökológiai folyamatokat, így például a talajbolygatás hatását és a gyepekben működő magterjedési folyamatokat. Doldozatomban egyrészt az eurázsiai darvak (Grus grus) táplálkozásából eredő talajbolygatás ökológiai hatását vizsgáltam szikes szárazgyepekben. A vizsgált területen a darvak jól elkülönülő élőhelyfoltokat hoztak létre, melyeknek fajösszetétele eltért a bolygatatlan területekétől. Eredményeim igazolták, hogy a daruszántások alapvetően befolyásolják a szikes gyepi növényközösségek szerkezetét és működését, ami alapján elmondható, hogy az eurázsiai daru ökoszisztéma mérnök fajként funkcionál a hortobágyi szikes szárazgyepekben. Dolgozatom második fejezetében egy többszintű magterjesztési hálózatot vizsgáltam nyílt, természetközeli élőhelyeken a gyöngybagoly (Tyto alba), mint modellfaj segítségével. Sikerült alátámasztanom a köpetek általi másodlagos magterjesztés folyamatát, illetve a köpeteknek a csíranövényekre kifejtett pozitív hatását. Eredményeim alapján elmondható, hogy a baglyok által végzett másodlagos magterjesztés alkalmi, de fontos esemény lehet a hosszú távú magterjesztés szempontjából a vizsgált nyílt élőhelyen, illetve a köpetanyag jelenléte hozzájárulhat a csíranövények megtelepedéséhez és fejlődéséhez.
Szabadon hozzáférhető
Application of chlorophyll fluorescence imaging in duckweed ecotoxicological testing
Irfan, Muhammad; Oláh, Viktor; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Növénytani Tanszék
Increasing freshwater pollution due to anthropogenic activities have resulted in an immediate need for in situ water quality monitoring for management and conservation purposes. Different bioindicator organisms are being used to monitor water quality and model the toxicological effects of environmental pollutants. Using duckweeds in toxicological studies is becoming common due to their superior characteristics including fast growth rate, easy management, and faster response rate. In addition to classical growth-based toxicological assays, chlorophyll fluorescence (ChlF) induction-based methods are also becoming popular in duckweed toxicity tests as non-destructive, fast and easily applicable way to measure photosynthetic inhibition under toxicant exposure. In the growth-based toxicological assays, the adverse effects of the applied toxicants are mainly characterized as changes in the growth rates of surface area or production of new fronds. The ChlF-based methods, on the other hand, rely on the measurement of ground and maximum fluorescence levels under dark- and light-adapted states of the photosystem. These basic parameters are then used to derive many ChlF-based endpoints for the measurement of toxic effects. In this research, two duckweed species, namely Spirodela polyrhiza and Lemna gibba were used to assess the most sensitive endpoints using Pulse Amplitude Modulated (PAM) ChlF method and to possibly reduce the required measurement duration. The sensitivity of ChlF-based endpoints was then compared with the most applicable and most sensitive surface area growth-based endpoint to check the potential of ChlF alone to substitute the growth-based endpoints. Another aim of this research was to measure these endpoints from a small, less resource intensive and comparatively short-term tissue-culture plate-based system instead of the standardized duckweed testing system with higher infrastructure and resource requirements. For this purpose, plants were grown in smaller volume of test solutions for a shorter period. In short, the efforts were made to significantly reduce the time and effort required for the standard assay methods while producing higher throughput and increasing the efficiency of the tests. According to our findings with S. polyrhiza, many ChlF-endpoints responded to the applied treatments with varying degrees of sensitivity. Out of the tested ChlF-based endpoints, the sensitivity of dark-adapted chlorophyll ﬂuorescence endpoint Fv/Fo was notably higher than that of the widely used Fv/Fm. On the other hand, Y(II) proved to be amongst the most sensitive light-adapted endpoints. The results emphasized the importance to consider reporting information on Fv/Fo as well in addition to Fv/Fm. The sensitivity of the selected highly responsive endpoints (i.e., Y(II) and Fv/Fo) were then subjected to comparative toxicity tests using different metals and metalloids in duckweed L. gibba. During these tests, the ChlF-generated images were also used to simultaneously measure the growth-based parameters of the test cultures. On the one hand, the results with L. gibba supported the fact that using the small-scale, multi-well-plate-based testing system could come in handy in terms of saving space, growth- and analysis-duration and required smaller volumes of testing solutions. On the other hand, the sensitivity of such growth inhibition tests was lower as compared to standard tests. Despite such lower sensitivity, the tested elements showed comparable order of phytotoxicity to previously conducted OECD- and ISO-conform tests. The responsiveness of individual tested endpoints, based on their calculated effective concentrations, were also noticeably different. The results of this study also supported the higher sensitivity of growth-inhibition-based endpoints and hence ruled out their complete substitution by ChlF-based phytotoxicity endpoints in duckweed toxicity testing. Another observation of this study was the underestimation of photosynthesis-inhibiting effects due to the exclusion of chlorotic frond parts when exposed to an element with high acute phytotoxic potential. The results of this study also suggested that changes in the photochemical efﬁciency of duckweeds were not necessarily corresponding to the growth responses due to such exclusions. Another attempt to make the measurements shorter, that is using ChlF-based Fm images to measure growth-based parameters of the test cultures, also proved to bias the measurement. This was due to chlorotic regions in fronds that appeared as virtual loss in total surface area causing an underestimation in this growth parameter. Despite the comparatively lower sensitivity and methodological constraints, ChlF-based phenotyping techniques can increase the throughput of toxicity assays by providing a non-invasive tool for physiological monitoring. Furthermore, the utilization of imaging techniques in ChlF allowed for the simultaneous measurement of duckweed growth and photosynthetic responses in phytotoxicity studies, resulting in a considerable reduction in testing duration. Finally, using the small-scale multi-well-plate-based testing system in combination with ChlF imaging technique, duckweed phytotoxicity assays can facilitate simultaneous screening of large sample series or multiple duckweed species/clones within a short duration.
Szabadon hozzáférhető
Diverz magkeverékek alkalmazása a gyeprekonstrukcióban
Szoboszlayné Körmöczi , Zsófia Éva; Tóthmérész , Béla; Körmöczi , Zsófia Éva; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar
A fajszegény gyepek diverzitásának növelésére szolgáló kolonizációs ablakok használatának többéves hatásást vizsgáltuk. Az eljárás azon alapul, hogy a mikroélőhely-limitációt a zárt gyepben lévő foltok megnyitásával csökkentjük, ugyanakkor a propagulum-limitációt a célfajok magjainak a kolnizációs ablakokba történő vetésével felszámoljuk. Vizsgáltuk a kolonizációs ablakokban a vetett fajok megtelepedésének sikerességét. Kimutattuk, hogy a kolonizációs ablakok alkalmasak a diverzitás növelésére legalább 5 éves időtávon, de feltehetően még hosszabb távon is. Emellett vizsgáltuk a vetett gyepi fajok kiterjedési (diszperziós) sikerességét a környező gyepekbe amikor nincs jelen és akkor is, amikor jelen van zoochoria. A közepes méretű ablak bizonyult a legjobb megoldásnak a gyepek diverzitásának növelésére. A közepes méretű ablakok biztosíthatják a vetett célfajok fennmaradását, ez az ablakméret kevésbé vonzó a legelő állatok számára, ezért a célfajoknak nagyobb esélyük van a magvetésre. A közepes méretű ablakok a nagyobb megnyitásokhoz képest a legköltséghatékonyabb és legmegvalósíthatóbb megoldást jelentik a gazdálkodók számára is, akik a kisebb zavaró hatásokat és a gyomosodás mérsékelt szintjét részesítették előnyben. A bekerítés rövid távon növelte a vetett fajok borítását és virágzási sikerét, de jelentősen csökkentette az esélyüket a környező terület kolonizációjára. A bekerítés másik negatív hatása hosszú távon az avar felhalmozódása és a fajgazdagság ezzel összefüggő csökkenése. Javaslom, hogy a konzervációs és restaurációs projektekben kerítéseket akkor alkalmazzanak, ha a prioritás a forráspopuláció védelme; ha azonban a célfajok terjedésének elősegítése a cél, a kerítés valószínűleg nem kedvező megoldás. Microsite limitation and propagule shortage can prevent spontaneous regeneration of grasslands, and especially a species-rich grassland. In an experiment we created establishment gaps in a species-poor restored grassland. During the research we documented the development of vegetation within the establishment gaps, and examined whether the introduced target species were able to colonize the surrounding grassland from the establishment gaps. We explored and pointed out the effectiveness of creating establishment gaps. We have shown that they are capable of increasing diversity over a time horizon of at least 5 years, and possibly longer. We also examined the effect of the presence and absence of zoochoria on the dispersal success of sown grassland species into the surrounding grasslands. Medium sized gaps has proved to be the best solution for increasing the diversity of grasslands. Medium sized establishment gaps can ensure the survival of the sown target species, this gap size is less attractive to grazing animals and therefore the target species have a greater chance of seeding. Medium sized gaps are also the most cost effective and feasible option for farmers who prefer less disturbance and a moderate level of weed infestation compared to larger openings. Fencing increased the cover and flowering success of the sown species in the short term, but significantly reduced their chances of colonising the surrounding area. Another negative effect of fencing in the long term is the accumulation of leaf litter and the associated reduction in species richness. I suggest that fencing should be used in conservation and restoration projects when the priority is to protect the source population; however, if the goal is to promote the spread of the target species, fencing is probably not a favourable option.
Szabadon hozzáférhető
Az idegenhonos amurgéb (Perccottus glenii) hatása a hazai halközösségekre
Somogyi, Dóra; Antal, László; Erős, Tibor; Somogyi, Dóra; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Hidrobiológiai Tanszék
Az inváziós amurgéb (Perccottus gelnii) 2019-ben felkerült az Európai Uniót veszélyeztető idegenhonos inváziós fajainak listájára, azonban a halközösségekre gyakorolt hatásáról közösségszinten mind máig kevés információ áll a rendelkezésünkre. Jelen dolgozatban az amurgéb hazai elterjedését, valamint a halközösségekre és egyes fajokra kifejtett hatását vizsgáltuk a Tisza hazai vízgyűjtője mentén. A Kelet-magyarországi régióban összesen 76 mintavételi szakaszon vizsgáltuk a halközösség összetételét, eredményeinket pedig kiegészítve a szakirodalmi, valamint korábbi kutatásokból származó adatsorokkal létrehoztunk egy több évtizeden átívelő adatsort a halfauna tanulmányozására. Eredményeink alapján elmondható, hogy az utóbbi két évtized során az elemzett mintavételi szakaszok közösségének változását az idegenhonos fajok – köztük az amurgéb is – jelentős mértékben meghatározták. Vizsgálatunk rávilágított arra, hogy az amurgéb terjedése és a halközösségen belüli dominanciája összefüggésben állhat a közösség fajszámának és diverzitásának csökkenésével. Széleskörű táplálékpreferenciája, ökológiai igénye és tág tűrőképessége révén veszélyt jelenthet számos halfajunkra, mint a milyen a fokozottan védett lápi póc. Az amurgéb állományának növekedésével a lápi póc állományának csökkenése tapasztalható a hazai vízterekben, azonban további vizsgálatokat folytattunk a háttérben fennálló okok feltárására. Az amurgéb megjelenését követő utóbbi évtizedek halfaunisztikai felmérései rávilágítottak a lápi póc állományainak visszaszorulására, végső esetben eltűnésére. Egyes régiókban a póc visszaszorulásának aránya meghaladta a 95%-ot, illetve egyes régiókban a teljes eltűnését tapasztalták, szemben az amurgéb szembetűnően magas arányával. A háttérben álló okok feltárására egy olyan táplálkozás-ökológiai vizsgálatot terveztünk, amely során a predációt, mint az állománycsökkenésért felelős további lehetséges interakciótípust tanulmányoztuk. A gyomortartalom-vizsgálathoz két, egymástól időbeli intenzitásban eltérő mintavételi protokollal dolgoztunk. Eredményeink igazolták azt, hogy a fő táplálékforrást a makrogerinctelen szervezetek alkották, azonban emellett igazolás nyert az a felvetésünk, hogy az amurgéb nem csupán kompetítora, hanem ragadozója is a lápi pócnak, kiváltképp a zsenge ivadéknak. A mintavételi protokollok időbeli intenzitása közötti különbségek révén sikeresen feltártuk az egyes táplálékalkotók táplálkozásban betöltött fontosságát, tekintettel azok szezonális elérhetőségére. Az időben intenzívebb protokoll rávilágított arra, hogy habár a pócivadék egy szezonálisan elérhető táplálékforrás, a szaporodási időszakot követően még nagyobb szerepet játszik az amurgéb táplálkozásában. A korábbi tanulmányban igazolt kompetíció, valamint jelen vizsgálatunk által feltárt predációs hatás kombinálódása az ún. intraguild-predáció kialakulásához vezethet, mely elsősorban a prédaként szolgáló faj fiatal egyedeinek zsákmányolását, ezáltal a prédapopuláció állományának drasztikus mértékű csökkenését eredményezheti azonos táplálkozási guilden belül. Mivel a lápi póc egy rövid életű, alacsony fekunditással és szűk elterjedési területtel rendelkező halfajunk – valamint ugyanazon táplálkozási guildben helyezkedik el, mint az amurgéb – a két faj között fellépő intraguild-predáció már viszonylag rövid időn belül is a pócállomány drasztikus mértékű csökkenéséhez vezethet. Az amurgébbel kapcsolatos ismeretanyag bővülése mindenképpen azt a célt szolgálja, hogy a jövőben megakadályozhassuk más halfajok állományának visszaszorulását és eltűnését nemcsak a Kárpát-medencében, hanem az amurgéb jelenlegi és jövőbeli elterjedési területén egyaránt.
Szabadon hozzáférhető
Vízimadarak által terjesztett propagulumok: fajösszetétel és diverzitás
Tóth, Pál János; Lovas-Kiss, Ádám; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar
A vizes élőhelyek hazánkban és az egész világon védelmet igényelnek, hiszen a legsérülékenyebb ökoszisztémák közé tartoznak. Unikális jelleggel, rendkívüli fajgazdagsággal rendelkeznek, jelentőségük pedig az emberek számára nyújtott ökoszisztéma-szolgáltatások révén is kiemelkedő. Az édesvízi ökoszisztémák megóvása tehát fontos mind a természeti értékek megőrzése szempontjából, mind a társadalom számára, melyhez elengedhetetlen működésének feltérképezése és megértése. Doktori értekezésem új ismeretekkel kíván hozzájárulni a vizes élőhelyek diverzitásának fenntartásában jelentős szerepet játszó vízimadarak általi propagulumterjesztés témájához. Az értekezésem alapjául szolgáló vizsgálatok során terepi minták feldolgozásával igyekeztünk feltárni a különböző vízimadár fajok által terjesztett propagulumközösségek közötti különbségeket, illetve a terjesztett közöségekben tapasztalható eltéréseket meghatározó tulajdonságokat, továbbá laboratóriumi kísérlet által törekedtünk kiterjeszteni ismereteinket a vízimadarak által potenciálisan terjeszthető halfajokra vonatkozóan.
Szabadon hozzáférhető
Futrinka (Carabus Lin.) fajok élvefogó csapdázással történő vizsgálata
Bérces, Sándor; Tóthmérész, Béla; Mizser, Szabolcs; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar
Dolgozatomban a Magyarországon védett futrinka (Carabus Lin.) fajok konzervációbiológiai kutatási irányait mutatom be a populációbiológia, evolúciós genetika és az elterjedési terült vizsgálatával. Mindhárom kutatás közös jellemzője az élvefogó talajcsapdák használata, melyek gyakori ürítése lehetővé teszi a járulékosan fogott fajok és fölös mennyiségben gyűjtött egyedek szabadon engedését. Futrinka fajok populációbiológiai vizsgálata: Fogás-jelölés-visszafogás módszerével vizsgáltuk a C. scheidleri és a C. ulrichii populációkat egy kertvárosi parkban. Jelentős populációingadozást, alacsony diszperziós képességet és változó denzitást tapasztaltunk, valamint lehetséges kompetíciót a két faj között. Eredményeink azt mutatják, hogy ezek a fajok csak egy nagy kiterjedésű metapopulációs hálózatban képesek fennmaradni a vizsgált területen. Az élőhelyszigetek és zöldterületek fontos menedékhelyek a városi élőlények számára; eredményeink szerint a városi parkok meghatározó jelentőségűek a Carabus fajok megőrzésében. Genetikai vizsgálatok: A C. variolosus és a C. nodulosus taxonómiai rangja vitatott. A mitokondriális gének korábbi hibridizációs eseményeket valószínűsítenek, ami alfaji elkülönülésre utal. Az alábbi eredmények ellentmondanak ennek a hipotézisnek: (i) nem történt párosodási próbálkozás kísérletünkben a különböző taxonok között, (ii) jelentős különbségeket tapasztaltunk az ITS2 adatokban, és (iii) a hibridek magi szakaszaiban tapasztalt nagy genetikai távolság régebbi introgresszióra utalnak. A viszonylag egységes morfológia a közös ős vízi életmódhoz való alkalmazkodásának eredménye. A C. variolosus szerepel az EU élőhelyvédelmi irányelvében, és a C. nodulosus-t is be kell sorolni ebbe a jegyzékbe. A szegélyes futrinka elterjedése: A C. marginalis vizsgálata során 12 új lelőhelyet találtunk, és szélesebb elterjedését igazoltuk Fenyőfőtől északra, Bakonyalján, a Pannonhalmi-dombvidéken és a Kisalföldön. Két vizsgált akácosban is kimutattuk a fokozottan védett C. hungaricus egyedeit is. További 4 védett futrinkafajt is megtaláltunk ezekben az akácosokban. Eredményeink azt mutatják, hogy a nem őshonos akácosok kutatása a védett fajok tekintetében érdekes eredményekkel szolgálhat. I present the conservation biology approaches to study protected species of Carabus Lin. in Hungary, which include population biology, evolutionary genetics, and the study of the distribution of a species. A key feature of all three studies is the use of live catch pitfall traps, which are emptied frequently to release bycatch and surplus specimens. Population biology of Carabus species: capture-mark-recapture method was used to study populations of C. scheidleri and C. ulrichii in a suburban park. We observed significant population fluctuations, low dispersal ability and variable densities, as well as possible competition between the two species. Our findings suggest that these species can maintain viable populations in a metapopulation network. Habitat islands and green spaces are important refugia for these species of urban living organisms, and our findings suggest that urban parks are vital for the conservation of the carnivore Carabus species. Genetic studies of C. variolosus and C. nodulosus. Mitochondrial genes sutructure suggest a likely history of hybridization events, suggesting subspecies separation. However, three findings contradict to this hypothesis: (i) there were no mating attempts between the different taxa in our experiment, (ii) we observed significant differences in ITS2 data, and (iii) the large genetic distances based on nuclear genes between hybrids suggest an earlier introgression. Distribution of the C. marginalis: During the survey of C. marginalis, 12 new localities were found and a wider distribution was confirmed north of Fenyőfő, in the Bakonyalja, the Pannonhalmi dombság and the Kisalföld. We also detected the endangered C. hungaricus in two black locust plantations besides 4 other protected Carabus species. These findings emphasize that black locust plantations could reveal surprising occurrence of protected species.
Szabadon hozzáférhető
Alternatív oxidáz gének evolúciója az Aspergillaceae gombacsalád fajaiban
Márton, Alexandra; Karaffa, Levente; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar::Biotechnológiai Intézet::Biomérnöki Tanszék
Doktori értekezésemben összefoglalom az Aspergillaceae családba tartozó gombafajok aox génjeinek filogenetikai elemzéséből kapott eredményeit, melyek több millió éven át tartó történéseket fednek fel. Négy génduplikációs esemény mellett számos génvesztési mintázat jött létre, továbbá az A. niger törzsek vizsgálatával különböző mutációkat találtunk, melyek a másodlagos aox génről átírt fehérjék működését befolyásolják. A filogenetikai analízissel hozzájárultunk az aox génnel kapcsolatos ismereteink bővítéséhez, hiszen ebben a megközelítésben nem áll rendelkezésre irodalmi adat sem a gén eredetéről, sem evolúciójáról az Aspergillaceae család fajaiban. Mivel számos iparilag fontos gomba, továbbá humán- vagy növény patogén tartozik ide, egy olyan gén vizsgálata, ami a metabolikus plaszticitás biztosításával a túlélést segíti elő, kiemelkedő jelentőséggel bír.
Szabadon hozzáférhető
Urbanizációs változások hatása ízeltlábúak viselkedésére
Csicsek, Réka; Tóthmérész , Béla; Nagy , Dávid; Csicsek, Réka; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar
Vizsgálatunk célja az urbanizációnak köszönhető viselkedésbeli válaszok vizsgálata isopodák, futóbogarak és holyvák esetében a debreceni Nagyerdő területén. További célunk volt megfigyelni, hogy az egyedek viselkedése konzisztens marad-e, azaz rendelkeznek személyiséggel a vizsgált fajok. Hipotéziseink a következők voltak: 1. A városi egyedek sokkal aktívabbak, felfedezőbbek és magasabb kockázatvállaló viselkedést mutatnak, mint a vidékiek. 2. A városi nőstények felfedezőbbek és kockázatvállalóbbak, mint a városi hímek. 3. Az egyedek viselkedése konzisztens az idő múlásával. Urbanization means selective forces acting on various reactions of urban-associated species, including their behaviour. During the research isopods, carabid and roove beetles were studied. Rural and urban individuals of a forest specialist ground beetle, Carabus convexus were studied for their exploratory and risk-taking behaviour. Also, exploratory and risk-taking behaviour of rural and urban individuals of three forest-associated rove beetle species were studied during their reproductive period.
Szabadon hozzáférhető
Aeroszol-szennyezés jellemzése Magyarország nagyvárosaiban
Papp, Enikő Ivett; Kertész, Zsófia; Juhász-Nagy Pál doktori iskola
Doktori munkám során bekapcsolódtam az Atommagkutató Intézetben zajló légköri aeroszol kutatásokba. Értekezésem célja a különböző tömegközlekedési eszközök utasterében tapasztalható aeroszol szennyezés jellemzése, illetve Magyarország öt nagyvárosában az egyes aeroszol komponensek földrajzi forrásterületeinek megállapítása. PhD munkám során meghatároztam a különböző típusú járműveken utazás közben észlelhető aeroszol tömegkoncentrációt, elemi összetételt, méreteloszlást és a lehetséges utastéri szennyező forrásokat. Mivel a tömegközlekedési eszközök légterében tapasztalható aeroszol-koncentráció függ a városi levegő minőségétől és összetételétől, fontos ismerni a településeket jellemző aeroszol szennyezőforrásokat is. A városokban tapasztalható légszennyezők azonban nemcsak lokálisak lehetnek, hanem az országhatárokon túlról is érkezhetnek nagytávolságú transzport folyamatok során. Munkám további részében jellemeztem öt magyarországi nagyvárosban a légköri aeroszol szennyezést és megállapítottam a szennyező források földrajzi eredetét különböző légköri modellek alkalmazásával.
Szabadon hozzáférhető
Az ember általi magterjesztés ökológiai jelentősége és a ruházat szerepe a növényi magvak terjesztésében
Lukács, Katalin; Valkó, Orsolya; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar
Az értekezés célja a ruházat általi magterjesztés folyamatának mélyreható megismerése, valamint a folyamat további, mindezidáig alulkutatott részleteinek vizsgálata volt. Az első fejezetben egy nagyléptékű terepi felmérés keretén belül a zoknira és a cipőre tapadt diaspórákat (magok, termések), a terjedést befolyásoló táji- és vektorjellemzőket, valamint a növényi jellegeket vizsgáltuk Közép-Európában egy három országra kiterjedő nagy terepi kísérletben. 88 személytől összesen 251 mintát (2008 részmintát) gyűjtöttünk, melyből összesen 35935 diaspórát találtunk és 229 növényfaj diaspóráját azonosítottuk. 137 faj esetében elsőként jeleztük, hogy képes a ruházattal is a terjedésre. Az azonosított fajok többsége gyom- és zavarástűrő fajok voltak, melyek terjedése súlyos természetvédelmi problémákat okozhatnak. Továbbá kimutattuk, hogy az élőhelyi változók és a vektor jellemzők nagymértékben befolyásolhatják a folyamatot. A második fejezetben egy kísérletsorozatot végeztünk, melyben a ruházattal terjedő diaspóráknak a csírázóképességét (18 növényfaj) teszteltük mosógépi mosást követően. Emellett három különböző ruhadarabon és szövettípuson (farmernadrág, polár pulóver és pamut zokni) teszteltük a diaspórák tapadási sikerességét a mosás előtt és után. Eredményeinkből kiderült, hogy a diaspórák csírázóképességét leginkább a mosási intenzitás befolyásolja. A kímélő mosás (30 0C) után nem csökkent a diaspórák csírázási aránya, míg intenzív mosás (60 0C) következtében a fajok felénél tapasztaltunk csökkenést. Az intenzív mosás (60 0C) következtében csaknem a fajok felénél figyeltünk meg deszinkronizált csírázást. Deszinkronizált csírázás során a diaspórák eltérő időben kezdenek csírázni, ami lényegesen befolyásolhatja a megtelepedés kimenetelét. A diaspórák tapadási sikerét illetően a vizsgált ruhadarabok közül a legalacsonyabb magmegtartó képességgel a farmernadrág rendelkezett. Kimutattuk, hogy a diaspórák egy része mosógépi mosást követően is a ruhán maradhat, így akár jelentős távolságra is terjedhetnek. A harmadik fejezetben pedig a diaspórák emberi ruházattal történő terjedéséhez kapcsolódó megelőzési és védekezési stratégiák összegyűjtése volt a célunk. A biológiai intézkedéseket az érvényben lévő kategóriák szerint csoportosítottuk (tájékoztatás, önkéntes megelőzés, jogi szabályozás, karantén intézkedések, monitorozás, kezelés és a turizmus szabályozása). Emellett további javaslatokat fogalmaztunk meg, amelyek útmutatásul szolgálhatnak a jövőbeli irányelvek kidolgozásához.
Szabadon hozzáférhető
Az Északkeleti-Alföld vizes élőhelyeinek amfibikus rovarközösségei
Szanyi, Kálmán; Dévai, György; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Hidrobiológiai Tanszék
A dolgozatban az Alföld északkeleti részének vizes élőhelyein 2014–2021 között végzett rovarfaunisztikai, ökológiai és módszertani kutatásaim eredményeit mutatom be. Munkám során a Beregi-sík kárpátaljai területéről (Nyugat-Ukrajna) ismert tegzesfajok számát 13-ról 61-re növeltem, és számos, az Alföld területén kihaltnak vélt és veszélyeztetett tegzesfaj előfordulását mutattam ki (pl. Hydropsyche guttata, Parasetodes respersellus, Cyrnus flavidus). A vizsgált területen két Beregi-síkra ismeretlen (Aedes nigrinus, Uranotaenia unguiculata) és két Alföld-szerte ritka csípőszúnyogfaj (Ae. cataphylla, Anopheles hyrcanus) előfordulását igazoltam, melyek eddig nem szerepeltek Kárpátalja csípőszúnyog-faunájában. Az élőhelyi adottságoknak a tegzesegyüttesek fajösszetételére gyakorolt hatásvizsgálata során a gyűjtött fajok többségéről kiderült, hogy elsősorban vizes élőhelyekből származtak, nem pedig az egyes mintavételi helyek környezetében szintén megtalálható nagyobb méretű Tisza vagy Latorca folyókból, ami igazolja az alföldi vizes élőhelyek jelentőségét. A vizsgált fényforrások szelektivitásának összehasonlítása során a higanygőzlámpa kevésbé hatékonynak bizonyult, mint a többi vizsgált fényforrás; egyaránt kevesebb tegzesfajt és egyedet vonzott, mint a legtöbb használt UV, LED és kompakt fénycső. Kilenc tegzesfajt (Cheumatopsyche lepida, Hydropsyche ornatula, H. pellucidula, Psychomyia pusilla, Grammotaulius nigropunctatus, Mystacides. azureus, Lype phaeopa, Trichostegia minor, Oecetis furva) pedig kizárólag az alternatív fényforrásokkal sikerült gyűjteni. A gyűjtött egyedek száma alapján az Ecnomidae és a Hydropsychidae tegzescsaládok tekintetében nem volt szignifikáns különbség a különböző fényforrások vonzereje között. A Leptoceridae család esetében a higanygőzlámpa volt a leghatékonyabb fényforrás, e család egyedei nagyobb számban kizárólag ahhoz a két fényforráshoz vonzódtak, melyek a sárga szín hullámhossztartományában is sugároztak (higanygőzlámpa és fehér fényű kompakt fénycső). Ezzel szemben a Limnephilidae és a Phryganeidae családok egyedei tekintetében szignifikánsan a higanygőzlámpa volt a legkevésbé hatékony fényforrás. Következtetésképp tanácsolható, hogy a vizes élőhelyeken kerülni kell az általam tesztelt fényforrások és minden egyéb olyan fényforrás használatát, mely 360 és 407 nm közötti hullámhossztartományban sugároz, és helyette olyan fényforrások használata javasolt, melyek fényének nincsenek csúcsai az említett hullámhossztartományban. Az élőhelyi adottságok csípőszúnyogokra gyakorolt hatásának vizsgálata során kapott eredmények azt mutatják, hogy a csípőszúnyogok egyedszámára nincs számottevő hatása a habitatdiverzitásnak, a kisebb vízfolyásoktól és a nagyobb folyóktól való távolságnak. A vizsgált élőhelyi adottságok közül egyedül a lakott területek közelségének volt hatása (negatív) a csípőszúnyogok tömegességére. A vizsgált élőhelytípusok közül a szántóföldek nagyobb kiterjedése negatív hatással volt a csípőszúnyogok egyedszámára, míg az erdei élőhelytípus esetén nőtt a csípőszúnyog-abundancia, az előforduló fajok száma azonban csökkent. A vizsgált síkvidéki kisvízfolyások (Kállai-főfolyás, Konyári-Kálló, Ölyvös) középső mederrészlete mutatta a legnagyobb szitakötő-diverzitást, főleg a fajgazdagság és azon ritka fajok előfordulása miatt, melyek jelenléte főleg erre a mederrészletre korlátozódott. Az alsó mederrészleten annak ellenére is jelentős diverzitáscsökkenés volt tapasztalható, hogy állandó vízborítású maradt. E mederrészleten a közönséges és toleráns fajok domináltak. Bár az állandó és időszakos helyek nem mutattak szignifikáns diverzitásbeli különbségeket, az érzékenyebb és ritkább fajok kizárólag az időszakos vízborítású középső és felső mederrészleteken fordultak elő. Ezek alapján feltételezhető, hogy a reofil és szűktűrésű fajok élőhelyigénye összetett, és túlmutat a vízborításon. A Konyári-Kálló korábbi és jelenlegi szitakötő-faunájának összehasonlítása különösen nagymértékű élőhely-degradációról tanúskodott, hiszen egyetlen évtized alatt a szitakötő-fauna ~50%-a elveszett. A megfigyelt fajok relatív gyakorisági értékei azt jelzik, hogy a korábbi, sokszínű, s mennyiségi szélsőségektől is mentes fajegyüttes olyan irányba változott meg, amelyet két gyakori és közönséges faj (Coenagrion puella, Sympetrum sanguineum) dominanciája jellemez.
Szabadon hozzáférhető
The role of insulin-like growth factor-1 in life-history decisions in the Bearded reedling
Tóth, Zsófia; Lendvai, Ádám Zoltán; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Evolúciós Állattani és Humánbiológiai Tanszék
Az életmenet evolúció az evolúcióbiológia egyik területe, melynek célja, hogy az életmenetben található nagymértékű változatosság kialakulásának okait és ennek következményeit vizsgálja. Az életmenet tulajdonságok (pl. élethossz, utódok száma) olyan jellemzők, amelyek befolyásolják az életmenetet és végső soron az egyedek fitneszét. A források korlátozott elérhetősége forrás elosztási dilemmához vezet a jelenlegi- és a jövőben szaporodás, illetve a túlélés között. Ennek következtében kialakul egy energetikai csereviszony az életmenet tulajdonságok között, ami sokszor negatív fenotípusos kapcsolathoz vezet. Hagyományosan úgy gondolták, hogy a csereviszonyokat a források és a belső energia raktárak végessége okozza. Későbbi vizsgálatokban azonban rávilágítottak arra, hogy a csereviszonyok mögött nem feltétlenül a véges forrás elérhetőség, hanem a több tulajdonságot is befolyásolni képes fiziológiai szabályozó mechanizmusok állhatnak. Mivel a hormonok egyszerre több tulajdonságot is befolyásolnak (pleiotrópia), ezért az életmenet tulajdonságok (pl.: élethossz és szaporodás) közötti csereviszonyok kulcsfontosságú szabályozói lehetnek. Mivel számos fenotípusos jelleg endokrin szabályozás alatt áll, a hormonok, az életmenet csereviszonyok fő szabályozói lehetnek. Az IGF-1 egy olyan tápanyag-érzékelő hormon, amely pleitróp hatással van az életmenet kulcsfontosságú tulajdonságaira és befolyásolja a életmenet csereviszonyokat a növekedés, a szaporodás és az élethossz között. Az IGF-1 negatív kapcsolatban áll az élethosszal, de pozitív hatással van a növekedésre, és a szaporodásra. Bár tudjuk, hogy az IGF-1 számos életmenet tulajdonságot befolyásol, de az ismeretek többsége haszon- vagy laboratóriumi állatokon végzett vizsgálatokból származik. Azonban laboratóriumi- és haszonállatok gyors növekedésre és szaporodásra voltak szelektálva, ezért a vadon élő állatokétól eltérő életementet és fiziológiai fenotípust mutatnak. Ezért doktori tanulmányaim során, azt vizsgáltam, hogy az IGF-1 hogyan befolyásolja a legfontosabb életmenet tulajdonságokat és életmenet állapotokat. Továbbá, hogy az IGF-1 hogyan szabályozza az életmenet tulajdonságok között található csereviszonyt egy vadon élő énekesmadár, a barkóscinege (Panurus biarmicus) esetén. Life-history theory is one of the branches of evolutionary biology, which aims to explain the causes and consequences of variation in life cycles. Life-history traits (e.g. lifespan, number of offspring) are characteristics that affect the life course and, ultimately, the fitness of an organism. The limitations of resources lead to resource allocation dilemmas between current and future reproduction and survival, resulting in energetic trade-offs between life-history traits that may cause negative phenotypic correlations. Traditionally, it has been thought that the cause of these trade-offs is the limited internal energy reserves. But another view has emerged, which states that the “pleiotropic” effects of regulators cause the trade-off between life-history traits. Because hormones can simultaneously regulate many traits (hormonal pleiotropy), they are key mediators of life-history trade-offs between reproduction and lifespan. Since many traits of the phenotype are under endocrine control, hormones might be major determinants of pleiotropy, life-history correlations, and trade-offs. IGF-1 is an evolutionarily highly conserved nutrient-sensing hormone that has pleiotropic effects influencing key life-history traits and major life-history trade-offs among growth, reproduction, and lifespan. IGF-1 is negatively related to lifespan but has a positive effect on growth, sexual maturation, and reproduction. Although IGF-1 is known to affect several life-history traits, the majority of this knowledge originates from studies on agricultural and laboratory animals. Laboratory and farm animals have been artificially selected on specific traits, such as rapid growth and an early onset of reproduction, and therefore display different life-histories and physiological phenotypes (e.g., metabolism) from wild animals. Therefore, during my doctoral studies, I aimed to study how IGF-1 influences key life-history traits and stages, and how IGF-1 regulates the trade-offs between competing life-history traits in a wild passerine, the Bearded reedling (Panurus biarmicus).
Szabadon hozzáférhető
Az ektoparazita Laboulbeniales gombák és a hangyagazdáik kapcsolata a Kárpát-medencében
Báthori, Ferenc; Tartally, András Szabolcs; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar
Az ektoparazita Laboulbeniales gombák rendje meglehetősen alulkutatott. A gazdáikra gyakorolt hatásaik és elterjedésük hosszú ideig szinte teljesen ismeretlen volt. A hat, hangyákat fertőző Laboulbeniales gombafajról megjelent tudományos publikációk szinte kizárólag csak az új elterjedési adatokat, a morfológiájukat valamint a hangyagazdahasználatukat taglalták. A disszertációban az Európában előforduló hangyaparazita Laboulbeniales gombák elterjedését vizsgáltuk, elsősorban természettudományi múzeumok gyűjteményeiben található szárazpreparátumok vizsgálata alapján, valamint laboratóriumi körülmények közt tanulmányoztam a Rickia wasmannii gombafaj hatását a Myrmica scabrinodis hangyafajra. Az eredmények alapján az európai hangyaparazita Laboulbeniales gombák szélesebb körben elterjedtek lehetnek mint az korábban gondoltuk, valamint a R. wasmannii gombafajnak jelentős hatása van a M. scabrinodis hangyafajra. Elsőként sikerült kimutatni a L. camponoti és a R. lenoirii jelenlétét a Kárpát-medencéből, mely e két faj legészakibb előfordulási adatainak tekinthetőek. A gomba jelentősen csökkentette a fertőzött dolgozók agresszivitását, bátorságát valamint csökkentette az egyedek túlélését víz és élelemmegvonás alatt. Ezek az eredmények az elsők közt bizonyították két hangyaparazita Laboulbeniales faj előfordulását a Kárpát-medencében, valamit a R. wasmannii negatív hatását a M. scabrinodis hangyára.
Szabadon hozzáférhető
Nyárfaültetvények és orchideák kapcsolata a Pannon Ökorégióban
Süveges, Kristóf; Molnár V., Attila; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar
Másodlagos élőhelyeknek számítanak a telepített erdők, illetve erdőültetvények is, köztük a Pannon Ökorégióban gyakran telepített nyárfa ültetvények. A nyárfákat világszerte széles körben termesztik, fájuk az egyik leggyakrabban használt faanyag az építőiparban, az asztalosiparban, a papírgyártásban és számos más feldolgozóipari ágazatban. A nyárak az északi félteke lombhullató fái, melyeknek a boreális erdők pionír alkotóelemei és a folyóparti ligeterdők domináns fafajaiként egyaránt jelentős ökológiai szerepük van. Az utóbbi időben egyre több közlemény tanúskodik arról, hogy – elsősorban Európában – a nyárfa-ültetvények élőhelyet kínálnak különböző talajlakó orchideák számára. Ebben a disszertációban kettő, a nyárfaültetvények és az orchideák kapcsolatát vizsgáló és értékelő tanulmány kerül bemutatásra. Kimutattuk a Tallós-nőszőfű (Epipactis tallosii) előfordulását négy olyan ország területéről, ahonnan korábban nem volt ismert a faj jelenléte (Horvátország, Szerbia, Románia, Ukrajna). Vizsgálataink alapján kijelenthetjük, hogy a faj elterjedtnek mondható a Pannon Ökorégió telepített nyárasaiban, így szűk elterjedése ellenére valószínűleg nem kifejezetten veszélyeztetett faj, ami a manapság egyre drasztikusabban csökkenő biodiverzitás ellenére egyfajta pozitív jelenségként értelmezhető. Kimutattuk továbbá, hogy a Tallós-nőszőfű előfordulását nem befolyásolja, hogy őshonos vagy idegenhonos nyár taxon alkotja az ültetvényt, ahol előfordul. Megállapítottuk, hogy a telepített nyárasok megfelelő élőhelyei lehetnek bizonyos orchidea fajoknak. A Pannon Ökorégió területén vizsgált telepített nyárasok kb. 60 %-a tartalmazott orchideát: összesen 7 orchidea nemzetség 15 faját sikerült kimutatnunk ezekről az élőhelyekről. A vizsgált ültetvényjellemzők közül az orchideafajok száma szignifikánsan pozitívan korrelált az átlagos törzsátmérővel, az ültetvény területével, illetve az ültetvény talajának pH-jával és szervesanyag-tartalmával, azonban negatívan korrelált a talaj káliumtartalmával. Secondary habitats such as planted forests and forest plantations include poplar plantations, which are quite common in the Pannonian Ecoregion. Poplars are widely cultivated worldwide and are one of the most frequently used woods in construction, carpentry, paper and many other manufacturing industries. Poplars are deciduous trees of the northern hemisphere, playing an important ecological role both as pioneer components of boreal forests and as dominant species in riparian woodlands. Recently, there has been a growing body of evidence, particularly in Europe, that poplar plantations provide habitats for a variety of ground-dwelling orchids. In this dissertation, two studies are presented to investigate and evaluate the relationship between poplar plantations and orchids. We detected stands of Tallós’s Helleborine (Epipactis tallosii) in four countries where its presence was not previously known (Croatia, Serbia, Romania, Ukraine). Based on our results, we can conclude that the species is widespread in planted poplar orchards in the Pannonian Ecoregion, and thus, despite its narrow distribution, it is probably not a species under threat, which can be interpreted as a positive phenomenon in spite of the drastic decline in biodiversity. Furthermore, we have shown that the occurrence of Tallós’s Helleborine is not influenced by whether a native or alien poplar taxon is present in the plantation where it occurs. We found that poplar plantations may provide suitable habitat for certain orchid species. In the Pannonian Ecoregion, cca. 60% of the planted poplars surveyed contained orchids: a total of 15 species of 7 orchid genera were detected from these habitats. Among the plantation characteristics studied, the number of orchid species was significantly positively correlated with average stem diameter, plantation area, reaction (pH) and organic matter content of the plantation soil, while we found a negative correlation between the number of orchid species and soil potassium content.
Szabadon hozzáférhető
Parental care in a beetle species: Roles and investments
Lévai-Kiss, Johanna; Barta, Zoltán; Kiss, Johanna; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Evolúciós Állattani és Humánbiológiai Tanszék
Az utódgondozó viselkedésformák diverzitásának megértése érdekes betekintést nyújthat az utódgondozás evolúciójába. Továbbá, az utódgondozást potenciálisan alakító ökológiai, szociális és evolúciós tényezők feltárása hozzájárulhat az evolúciót mozgató, mögöttes mechanizmusok megértéséhez. Törekedve arra, hogy a kétszülős utódgondozásról, valamint az azt formáló különböző faktorokról átfogóbb képet kaphassunk bogarak esetében, doktori képzésem során egy több szempontból is unikális bogárfaj, a nagyfejű csajkó (Lethrus apterus) szaporodási és utódgondozási rendszerét vizsgáltam. Terepi megfigyeléseket, kísérleteket 3 helyszínen végeztük, Debrecen, Dorogháza, Ózd-Susa települések mellett. Terepi megfigyeléseink elsődleges célja volt, hogy tisztázzuk a szülők szerepeit az utódgondozás során, illetve tisztázzuk hogy egyes szülők hogyan járulnak hozzá az utódok túléléséhez, reprodukciós sikerhez. Ehhez a hímek és nőstények mozgásmintázatának és aktivitásának összehasonlítását végeztük el talajcsapdázást alkalmazva, valamint kamerák segítségével rögzítettük az egyedek felszíni viselkedését a fészkeknél. A hímek hatását a reproduktív sikerre hím eltávolításos kísérlettel kívántuk felmérni, valamint a fészkek reprodukciós sikerének becslésére a vizsgált fészkeket kiástuk, meghatároztuk az utódszámot, valamit a sikertelen reprodukciós események számát az üres kamrabölcsők számának alapján. Másodsorban, a hímeknél megfigyelt 3 morfotípussal (kicsi, közepes, nagy) kapcsolatban feltételeztük, hogy a különböző morfotípusok eltérő párzási taktikákat alkalmaznak, hiszen a párzási lehetőségekért zajló versenyben eltérő esélyekkel és lehetőségekkel vesznek részt. Ez feltehetően a területhasználatukban és mozgás mintázatukban, illetve az ezekben észlelhető különbségekben is tükröződik. Ennek vizsgálatára fogás-jelölés-visszafogás módszert alkalmaztunk. Harmadsorban, az ivarok szaporodásban betöltött szerepét vizsgálva felkeltette érdeklődésünket a reproduktív befektetés és az önfenntartás, azaz az immunitás közötti kapcsolat. Pontosabban, az immunkapacitás, a reproduktív befektetések, az ivar, a testméret, parazita terhelés és a szezonalitás közötti bonyolult kapcsolatrendszert vizsgáltuk, különböző testméretű nőstényeken és hímeken végzett enkapszulációs tesztek és a hemolimfa baktérium növekedésgátló kapacitásának meghatározásával, valamint a reproduktív szövetek mérése révén. Ez a vizsgálat a szaporodási időszak mind korai, mind késői szakaszára egyaránt kiterjedt. Eredményeink alapján az ivarok között szigorú feladatspecializáció van jelen az utódgondozás során, a nőstények elsődlegesen a lárvák táplálékának összegyűjtésében, feldolgozásában és elhelyezésében játszanak szerepet, ez tükröződik a nőstények kis területen, nagy frekvenciával történő mozgásában. A hímek fő feladata az aktív párkeresésen felül a fészek őrzése a behatolókkal szemben, ennek megfelelően nagy távolságokat tesznek meg és kis frekvenciával mozognak. Továbbá, a hímek igen gyakran cserélődtek a fészkeknél, ami alapján a nőstények többször és különböző hímekkel párzanak a szaporodási szezon során; feltehetőleg szekvenális poligínia a nagyfejű csajkóra jellemző szaporodási rendszer. Morfotípusok területhasználatának, mozgásmintázatának összevetésekor különbséget találtunk a változatok között: A kis hímek lokalizáltabb mozgása, illetve a két megfogás között általuk megtett távolságok csökkenő tendenciája a szezon előre haladtával besurranó taktikát sejtet, ezzel szemben a közepes méretű hímek által megtett távolságok egyre növekvő tendenciája a szezon során „disperser” taktikára utal. A nagy hímek konzisztensen ugyanakkora távolságokat tettek meg a megfogások között, a tradicionális fészekőrző taktikát tükrözve. Végezetül, eredményeink alapján, a nagyfejű csajkó esetében, az erőforrások immunitásba és szaporodásba történő allokációja függ a kondíciótól, illetve befolyásolja az atkafertőzöttség mértéke és a szezonalitás is. A nőstények nagyobb antimikrobiális kapacitást mutatnak, míg az enkapszulációs válasz nem különbözik szignifikánsan a nemek között, azonban kondíciófüggő. Mind a nőstényeknél, mind a hímeknél a testméret és a szezonalitás befolyásolta a reproduktív befektetést. Understanding the diversity of offspring care behaviours can provide intriguing insights into the evolution of offspring care. Furthermore, exploring the ecological, social, and evolutionary factors that potentially shape offspring care can contribute to understanding the underlying mechanisms that drive evolution. To gain a more comprehensive understanding of biparental offspring care and the various factors that shape it in beetles, my PhD research investigated the reproductive and offspring care systems of a species of beetle that is unique in several respects, the large-headed chafer (Lethrus apterus). Field observations and experiments were conducted at three locations near Debrecen, Dorogháza, and Ózd-Susa. The primary objective of our field observations was to clarify the roles of parents in offspring care and to understand how individual parents contribute to offspring survival and reproductive success. To achieve this, we compared the movement patterns and activity of males and females using pitfall-trapping and recorded the above-ground behaviour of individuals at nests using cameras. We aimed to assess the impact of males on reproductive success through a male removal experiment and estimated the reproductive success of nests by excavating them, determining the number of offspring, and assessing the number of failed reproductive events based on the number of empty brood chambers. Secondly, for the three observed male morphotypes (small, medium, large), we hypothesised that different morphotypes would employ different mating tactics due to varying opportunities in the competition for mating. This was assumed to be reflected in their space use and movements, as well as differences in these patterns. We used a capture-mark-resight method to investigate this. Thirdly, we were interested in the relationship between reproductive investment and self-preservation, i.e., immunity, when studying the role of sexes in reproduction. Specifically, we explored the complex relationships between immune capacity, reproductive investments, sex, body size, parasite load, and seasonality by conducting encapsulation tests on females and males of different body sizes, determining the bacterium growth inhibitory capacity of hemolymph, and measuring reproductive tissues. This study covered both the early and late stages of the reproductive period. Based on our results, strict task specialization exists among the sexes during offspring care, with females primarily involved in collecting, processing, and depositing larval food, as reflected in the high-frequency movements of females in smaller areas. The main role of males, in addition to actively seeking mates, is to guard the nest against intruders, and they move accordingly over long distances and with low frequency. Furthermore, males are frequently replaced at nests, suggesting that females mate multiple times with different males during the breeding season; presumably, sequential polygyny characterises the reproductive system of L. apterus. When comparing territorial use and movement patterns among morphotypic variants, differences were found: the localised movements of small males and the decreasing trend in the distances they travelled between two captures as the season progressed suggests a sneaking tactic, while the increasing trend in the distances covered by medium-sized males during the season indicated a disperser tactic. Large males consistently travelled almost the same distance between captures, reflecting traditional nest-guarding tactics. Finally, our results suggest that resource allocation to immunity and reproduction in L. apterus depends on the condition and is influenced by the level of mite load and seasonality. Females exhibit higher antimicrobial capacity, while the encapsulation response does not significantly differ between sexes but is condition-dependent. In both females and males, body size and seasonality influenced reproductive investment.
Szabadon hozzáférhető
Természetközeli és szünantróp kriptogám közösségek szerveződése
Aszalósné Balogh, Rebeka; Matus, Gábor; Balogh, Rebeka; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Növénytani Tanszék
A zuzmókat és a mohákat kis termetük, összetett azonosításuk és a specialisták hiánya miatt gyakran figyelmen kívül hagyják a területek élővilágának feltárásakor, annak ellenére, hogy egyes közösségekben a biomassza nagy részét alkothatják és jelentősen hozzájárulnak a biodiverzitáshoz. A mészkerülő pannon szárazgyepek, valamint a városok kriptogámflórájáról és vegetációjáról viszonylag kevés információval rendelkezünk. A sok nyitott kérdés megköveteli a talajlakó közösségek és környezetük, a kriptogámvegetáció dinamikájának valamint a területkezelés változására adott válaszaik még intenzívebb kutatását. Disszertációmban két esettanulmányban vizsgáltuk természetközeli és szünantróp kriptogámközösségek szerveződését. Az első esettanulmányban szünantróp kriptogámközösségek primer szukcesszióját tanulmányoztuk Debrecen északi részén, tíz eltérő korú és alapterületű lapostetőn. A minták kritikus taxonjainak azonosítását HPTLC alkalmazásával végeztük el. Időtartamos mikroklímaméréseket (hőmérséklet, relatív páratartalom, 5 cm és 30 cm magasságban) végeztünk két eltérő kitettségű (erősen árnyékolt és kitett) tetőn. Két eltérő korú (37/49 év), Cladonia rei dominanciájú tetőn 10–10 db, 0,01 m2-es mintát vettünk, majd szárítás és válogatás után a frakciókat 0,01 g pontossággal mértük le. Az árnyékolt és kitett élőhelyek markáns mikroklimatikus eltéréseit a fajösszetétel is jól tükrözte. Összesen 61 kriptogám taxon (36 zuzmó- és 25 mohafaj) előfordulását igazoltuk, amelyek hazánkban többnyire gyakoriak és elterjedtek. A vizsgálat során 7 Cladonia faj kimutatására került sor, melyek közül a C. rei volt a legelterjedtebb. A szilikátsziklákra jellemző, síkvidéki adattal alig rendelkező Xanthoparmelia conspersa-t 3 tetőn találtuk meg. Kizárólag az Élettudományi Épületen került elő a Stereocaulon tomentosum zuzmófaj, az alpesi‒arktikus‒montán nemzetség egyetlen ritka, hazai faja (egyetlen, ˃50 éves adat). Az általánosan elterjedt, szünantróp helyzetben gyakori fajok mellett az Élettudományi Épületen előkerültek az Alföldön ritka, hegyvidéki élőhelyeken gyakoribb mohafajok (Ctenidium molluscum, Dicranum scoparium, Plagiomnium cuspidatum és Ptychostomum elegans) is. Négy‒négy tetőn találtuk meg az Alföldön szintén ritka, elsősorban szilikát sziklagyepekre jellemző Hedwigia ciliata-t és Racomitrium canescens-t. Eltérő méretű tetők flórájának összehasonlító vizsgálatával megállapítottuk, hogy a fajszám-terület telítődési görbék a mohák és a zuzmók esetében is kifejezetten eltérőek. Megállapítást nyert, hogy a lapostetők vegetációját is a kriptogámok dominálják, különösen a biomassza tekintetében. A kitett lapostetőn tapasztalt kriptogámdominancia oka a mikroklímamérésekből világos, hiszen csak a poikilohidrikus szervezetek képesek elviselni az éghajlati elemek ilyen mértékű szélsőséges ingadozásait. A vizsgált tetők zuzmóflórájának jelentős része, valamint a két részletesebben vizsgált tető zuzmó biomasszájának túlnyomó része a morfológiailag változatos, fajgazdag Cladonia nemzetségből származik. A kriptogámbiomassza az idősebb tetőn szignifikánsan magasabb volt (3,70 g/0,01 m2, illetve 6,40 g/0,01 m2, T=75,5, p=0,028), zömét mindkét területen a zuzmók tették ki. Az idősebb tetőn a mohabiomasszánál 3,1-szer (T=57, p<0,001), a fiatalabb tetőn pedig 7,5-ször (T=65, p=0,003) több zuzmóbiomasszát észleltünk. A foltos megjelenésű közösségben a C. rei és Ceratodon purpureus a legjelentősebb fajok, biomasszájuk aránya azonban időben változó. A második esettanulmányban kriptogám közösségek dinamikáját tanulmányoztuk legelés kísérleti kizárását (bekerítést) követő szekunder szukcesszió során, illetve kizárásnak alá nem vetett kelet‒magyarországi mészkerülő nyílt homoki gyepekben a fajösszetétel és biomassza ismételt mintavételezésével. A vizsgált területek a Festuco vaginatae-Corynephoretum társulásba (EU Habitat direktíva "6260 Pannon homoki gyepek" élőhelytípus) sorolhatóak. Nyírségi homokon Corynephorus canescens (CC) és Festuca vaginata (FV) domimanciájú állományok szomszédos, legelt, illetve bekerített szegmenseit vizsgálatuk. A kriptogámbiomasszát 2013-ban és 2018-ban (4 és fél, illetve 10 évvel a bekerítést követően) mintavételeztük. A biomassza becslésére mindkét évben, területenként és kezelésenként 40–40 db 10 cm × 10 cm-es (0,01 m2) felületű, 5 cm mély talajmonolitot vettünk. A kriptogámokat kézi válogatással fajokra különítettük el, szárítottuk, majd a frakciókat 0,001 g pontossággal mértük le. Egyes kritikus taxonok határozásakor nagyfelbontású vékonyréteg kromatográfiát (HPTLC) is alkalmaztunk. A projekt kezdetén talajvizsgálatokra is sor került. Összesen 15 kriptogám fajt azonosítottunk, melyek többsége a Nyírségben és Magyarországon egyaránt gyakori. A vizsgálat során 10 Cladonia taxont találtunk, köztük a morfológiailag igen hasonló, kémiailag elválasztható fajpárt, a C. subulata-t és a C. rei-t. Mindkét közösség két leggyakoribb zuzmófaja, a C. rangiformis és a C. rei volt (a CC-ben C. magyarica-val együtt), míg a mohák dominanciája a domináns hajtásos növény, a kezelés és a mintavétel időpontja függvényében változott. A Syntrichia ruralis jelentős borítása a legelt részekre korlátozódott mind a CC, mind az FV állományokban. A CC bekerített részén 2018-ra a Brachythecium albicans vált dominánssá, míg a FV bekerített részén Polytrichum piliferum megmaradt domináns mohafajnak. A vizsgált társulás eltérő dominanciájú állományaiban a kriptogámok a kezelés megváltozására érzékenyen reagáltak. Az átlagos kriptogámfajszám a legelésből tartósan kizárt részeken már hamar csökkenésnek indult, a zuzmók, illetve mohák átlagos fajszámai az egyes állományokban eltérő irányú és mértékű változást mutattak, de egyikük átlagfajszáma sem nőtt már szignifikánsan a tartós bekerítés során. A tartós legeléskizárás a zuzmók biomasszájának szignifikáns növekedéséhez vezetett. A vizsgált állományokban a zuzmók biomasszáját a különböző Cladonia fajok uralják. Arra a következtetésre jutottunk, hogy a Cladonia rangiformis produktivitásának megkétszereződése egyértelműen a 10 éves legeléshiánynak tudható be. Kimutattuk, hogy a vizsgált közösségek zuzmó együtteseinek biomassza alapján számított Shannon‒diverzitása és egyenletessége már rövidebb (4 és fél éves) legelékizárás után csökkenni kezd, míg a teljes kriptogámegyüttes esetén ez csak tartós (10 éves) legeléskizárás után következik be. Megállapítottuk, hogy a kriptogámfajszám a biomassza köztes értékeinél veszi fel maximumát, mind az erős legeltség, mind a legeletlen állományok átlagos fajszámai alacsonyabbak, mint a köztes zavarással érintett helyeken. Teszteltük, hogy ezen összefüggés milyen csúcs jellegű modellekkel írható le. Az egyetlen zuzmófaj, melynek a mérsékelt legeltetés kedvezett, a törvényesen védett Cladonia magyarica volt. A rövid ideig tartó, alacsony intenzitású legeltetés előmozdíthatja a kriptogámok fajgazdagságát a vizsgált száraz gyepekben, a legelés tartós megszűnése nem kedvező kriptogám közösségekre nézve. Due to their small size, challenging identification and the lack of their specialist, lichens and bryophytes are often disregarded inbiological surveys. These, however, can form a large part of biomass and have a significant contribution to biodiversity in certain communities. Relatively little information is available on the cryptogam flora and vegetation of dry acidic Pannonic grasslands as well as of urban buildings. Many open questions require a more intensive research into the cryptogam vegetation dynamics of terricolous communities and that of urban roofs. This dissertation studies organisation of synathropic and close to nature cryptogam communities through two case studies.The first case study deals with primary succession of synanthropic cryptogam assemblages of ten, differently aged and sizes flat roof at the northern part of the city of Debrecen (Eastern Hungary). Identification of critical taxa has been performed using HPTLC (to determine specific secondary metabolites). Microclimate measuremets (T, RH, 5 cm, 30 cm) have been performed on two roofs of different exposition (shaded/exposed). Biomass sampling has been carried out on two differently aged (37/49 years), exposed, Cladonia dominated flat roofs using ten replicates of 0.01 m2 sized samples, drying and separating samples into species then measuring their specific weight at an accuracy of 0.01 g. Contrasting microclimatic differences between the shaded and exposed flat roof were well reflected in the species composition. Presence of a total of 61 cryptogams (36 lichens, 25 bryophytes), mostly common and widespread species in Hungary, has been documented. These involved seven species of lichen genus Cladonia among which C. rei proved the most widespread. The lichen Xanthoparmelia conspersa, typical on siliceous rocks and very rare in the lowlands, has been recorded on three roofs. Stereocaulon tomentosum, the only rare native species of the lichen genus in Hungary (with a single ˃50–year-old record), was also found on the Life Sciences Building (LSB) of the University. In addition to widespread species common in synanthropic situations, further moss species (Ctenidium molluscum, Dicranum scoparium, Plagiomnium cuspidatum and Ptychostomum elegans), rare in the lowlands and more common in mountain habitats, were also found on the LSB. Hedwigia ciliata and Racomitrium canescens, also rare in the Great Hungarian Plain and mostly characteristic of siliceous rocky grasslands, were found on four or four roofs, too. By comparing the flora of different sized roofs, we found that the species-area saturation curves for bryophytes and lichens are markedly different. Cryptogams were also found to dominate the vegetation of the flat roofs, especially in terms of biomass. The reason for cryptogamic dominance on exposed flat roofs is clear from microclimate measurements, as only poikilohydric organisms can tolerate the detected extreme variations in climatic elements. A significant part of the lichen flora of studied roofs, as well as the majority of the lichen biomass of the two more profoundly studied roofs, originates from the morphologically diverse, species-rich genus Cladonia. The cryptogamic biomass was significantly higher on the older roof (3.70 g/0.01 m2 vs. 6.40 g/0.01 m2, T=75.5, p=0.028), with lichens forming the majority of the biomass on both. On the older roof, 3.1 times (T=57, p<0.001) more lichen biomass than bryophyte biomass was detected, and on the younger one 7.5 times (T=65, p=0.003) more lichen biomass than moss biomass was detected. C. rei and Ceratodon purpureus have been identified as most abundant species in the patchy pattern community, with their biomass proportions varying over time. Lichens colonised the ’bryophyte islands’ scattered among the barren gravel areas. Undisturbed flatroofs provide excellent sites for studying cryptogam community diversity and primary succession. Unreconstructed flat roofs with traditional roofing techniques may hide diverse microhabitats and species-rich synanthropic vegetation. In the second case study, we monitored cryptogam community dynamics during secondary succession triggered by experimental grazing exclusion (fencing) and in unfenced open sandy grasslands in eastern Hungary by repeated sampling of species composition and biomass. The study areas are classified in the Festuco vaginatae-Corynephoretum association (EU Habitats Directive ’6260 Pannonic sand steppes’). On acidic sandy soils of the Nyírség region, adjacent, grazed and fenced areas of Corynephorus canescens (CC) and Festuca vaginata (FV) dominated stands were investigated. The cryptogamic biomass was sampled in 2013 and 2018 (4.5 and 10 years after fencing, respectively). To estimate the biomass, 40–40 soil monoliths of 10 cm × 10 cm (0.01 m2) size and 5 cm depth per area and treatment were sampled in both years. Cryptogams were separated into species by hand sorting, dried and the fractions were weighed to the nearest 0.001 g. High-performance thin layer chromatography (HPTLC) was also used to determine of some critical taxa. Soil analyses were also carried out at the beginning of the project. A total of 15 cryptogams were identified in the samples, most of which are common in the region and in Hungary. Ten taxa of Cladonia were detected, including the morphologically very similar, chemically distinct species pair, C. subulata and C. rei. In both communities, C. rangiformis and C. rei proved to be the two most abundant lichens (together with C. magyarica at CC), while the dominance of bryophytes varied according to the dominant vascular plant, treatment and sampling date. The substantial share of Syntrichia ruralis was restricted to grazed parts in both CC and FV stands. Brachythecium albicans became dominant in fenced part of CC by 2018, while Polytrichum piliferum remained the dominant bryophyte in fenced part of FV. We recorded that cryptogams reflected well the management change in stands of different dominance of vascular plants of the studied community. The average number of cryptogams in the permanently fenced areas started to decrease while the average number of lichens and mosses separately showed different trends and levels of change in the different stands, but the average species number did not increase significantly during the long-term enclosure. Prolonged grazing exclusion led to a significant increase in lichen biomass. Biomass of lichens in the studied stands was dominated by different Cladonia species. We concluded that the more than doubling of Cladonia rangiformis productivity is clearly due to 10 years of grazing exclosure. We have shown that Shannon’s diversity and evenness of the lichen assemblages of the studied communities, calculated on the basis of biomass, already start to decrease after the shorter exclusion period (4.5 years), whereas for the whole cryptogam assemblage this occurs only after the prolonged excusion period (10 years). Cryptogam species numbers were found to peak at intermediate values of biomass at both stands, with both heavily grazed and ungrazed parts having lower average species numbers than ones with ‘intermediate disturbance’. We tested how this relationship can be described by peak models. The only lichen species that benefited from moderate grazing was the legally protected Cladonia magyarica. Short spells of low-intensity grazing can promote cryptogam species richness in the studied dry grasslands whereas permanent cessation of grazing is not beneficial.
Szabadon hozzáférhető
Fitoplankton közösségek mintázatának és működésének elemzése
Belovics-Görgényi, Judit; Tóthmérész, Béla; Borics, Gábor; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar
Az éghajlatváltozás és az ember által előidézett élőhelydegradáció a fajok biodiverzitásának csökkenését eredményezi a természetes ökoszisztémákban. Míg a makroszkopikus élőlények kihalása jól dokumentált a tudományos szakirodalomban és a közmédiában, addig az ökoszisztémák mikroszkopikus elemeinek pusztulásával kapcsolatos ismereteink igencsak korlátozottak. Mivel a ritkaság egybeesik a kihalás fokozott kockázatával, számba vettük a Pannon Ökorégió ritka és gyakori algafajait. Áttekintettük az elmúlt 140 év magyarországi mikroalga kutatásainak publikált irodalmát és létrehoztunk egy faj-élőhely adatmátrixot, amely 2489 algafajt és 1145 lelőhelyet tartalmaz. Az adatmátrix elemzések során kimutattuk, hogy bár a „core-satellite” hipotézis bimodális eloszlást feltételez, mikroalgák esetén ez az eloszlás unimodális volt, melyben a ritka fajok domináltak. Eredményeink igazolták, hogy az élőlények testmérete és az elfoglalt élőhelyek száma közötti jól ismert negatív kapcsolat a mikroalgák esetében is érvényesül. A filogenetikai vizsgálatok során a taxonok ritkaságértékei erős filogenetikai jelet mutattak, ami azt jelzi, hogy a ritkaság szempontjából közel rokon fajok (desmidialesek, dinoflagelláták, euglenofitonok) jelentős hasonlóságot mutatnak. A különböző élőhelytípusok eltérő számú ritka alga taxont tartalmaztak, azonban a legtöbb ritka faj a kis és közepes méretű víztestekben (láptavak, holtágak) volt megtalálható. Ezek az eredmények jól szemléltetik a kis méretű vizes élőhelyek természetvédelmi jelentőségét a mikrobiális sokféleség megőrzésében. A kis méretű vizes élőhelyek fontosságára azonban nemcsak ezen vizsgálatunk hívta föl a figyelmet. Munkánk során funkcionális tulajdonság alapú és funkcionális csoport alapú megközelítést alkalmazva vizsgáltuk a Magyarországon előforduló összes vizes élőhely mikroalga flórájának hasonlóságát is. Eredményeink alapján ugyan a kis méretű víztestek (láptavak, holtágak) mutatták a legalacsonyabb funkcionális gazdagságot, mégis ezek a habitatok rendelkeztek a legsajátosabb funkcionális jellegekkel és funkcionális csoportokkal. Eredményeink itt is jól mutatták, hogy a kis méretű vizes élőhelyek számos unikális algafaj populációnak adnak otthont. Kimutattuk továbbá, hogy a funkcionális csoport alapú megközelítés nem csupán tavakra és folyókra, de kisméretű, extrém élőhelyekre is jól alkalmazható.
Szabadon hozzáférhető
Phytoplankton composition and physical-chemical changes in inland water bodies, and their alterations as a response to the seasonality and anthropogenic impacts
Yaqoob, Majd Muwafaq; Grigorszky, István; Juhász-Nagy Pál doktori iskola; Debreceni Egyetem::Természettudományi és Technológiai Kar::Biológiai és Ökológiai Intézet::Hidrobiológiai Tanszék
The aim of this work is to examine the effects of land use and seasonal change on the physical-chemical variables and phytoplankton composition in the fresh water bodies. Two water bodies were investigated during the study, Nagy-Morotva oxbow shallow lake in Hungary and the Tigris River within Mosul city in Iraq. In the Nagy-Morotva oxbow shallow lake, the study aimed to examine whether differences exist among the various zones of an oxbow lake with different land uses based on physical-chemical variables and dominant of phytoplankton species. This oxbow lake consists of two ends bordered by settlements and open water areas used primarily for fishing, with a protected area featuring large aquatic plant coverage and two transition zones towards the open water areas. The lake receives periodic water replenishment only at one end from one of the open water areas, and the water is also used for irrigation during summer. Our research was conducted within a vegetation time of spring, early summer, late summer, and autumn, which revealed significant differences in physical and chemical properties of the water and the characteristic algal species among the various zones of the lake in different sampling times. Oscillatoria sp. was a characterized species in the zones that effected by municipal sewage and irrigation. Our study findings suggest that the ecological classification of smaller water bodies requires regular and extensive studies on the physical- chemical variables of the water and the composition of the phytoplankton, which can be influenced by seasonal changes, vegetation coverage, land use, and water replenishment. Phytoplankton can act as a bio-indicator of water quality, responding quickly and sensitively to changes in the environment. Land use, including agricultural and urban activities, has a significant impact on the dominant phytoplankton species and physical-chemical variables in water bodies, and can lead to pollution and negative effects on the aquatic ecosystem. Our research highlights the importance of ongoing monitoring and management of water bodies to ensure the preservation and maintenance of water quality and aquatic biodiversity. During the investigation in the Tigris River within Mosul city, we investigated the impact of land use on the phytoplankton community and physical-chemical variables in the different zones of the river. Agricultural and urban activities were found to have a significant impact on the water quality of the river, with point and non-point source pollutants affecting the river from upstream through agricultural activities and by urban activities in the middle section of the city, respectively from both banks. Our research was conducted by examining phytoplankton species and physical-chemical variables at 16 sites during each vegetation time, spring, summer, autumn, and winter. The observed a clear connection between pollution caused by different land uses and the effects on the algal community and physical-chemical variables in different zones and seasons of the year. Whereas Oscillatoria sp. was a characterized species in the agricultural zone. Our results indicated a great separation between the four investigated zones (A, B, C, and D) based on changes in the phytoplankton communities and physical-chemical variables. The observed alterations can be attributed to varying land uses: Nutrients released from agricultural regions entered zone A; zone B displayed not only agricultural nutrient influx but also prevalent high levels of CODsMn and TSS; zone C experienced elevated CODsMn and TDS due to diffuse and point-source pollution from urban areas; and the urban influence in zone D resulted in the presence of reduced nitrogen forms (with a notable concentration of nitrate-nitrogen) alongside elevated values of TSS, TDS, and PO4-P.

Böngészés

legfrissebb feltöltések