Ekologie populací
Populace • soubor jedinců téhož druhu (dospělých, nedospělých jedinců obou pohlaví, všech vývojových stádií) • žijících na shodném místě v témž čase • sdílejících společný genofond (vzájemné křížení jedinců)
Metapopulace • soubor lokálních populací – výměna jedinců • zdrojová centrální populace a satelitní, okrajové populace • Stabilitu metapopulace podporuje migrační propojení (genetický kontakt)
Areál Areál druhu – území rozšíření druhu
Čáp bílý (Ciconia ciconia)
Co je to jedinec? Unitární organismy • jejich forma je do značné míry pevně určena • zygota vede ontogenezí ke konečnému tvaru (a ± také velikosti) jedince (jedinec = produkt jediné zygoty) • smrt může nastat kdykoliv, ale u přeživších jedinců jsou posloupnost vývoje i tvar těla předem dány • ontogeneze vede od zrození ke smrti jedince – bez úniku • např. obratlovci, měkkýši apod.
Co je to jedinec? Modulární organismy • tvar je do jisté míry modifikovatelný • zygota se vyvíjí ve stavební prvek – modul, který pak produkuje další podobné moduly • zpravidla rozvětvené a nepohyblivé organismy • smrt modulu nemusí být smrtí celého organismu • např. většina rostlin, mořské houby, koráli, četní prvoci a houby
Co je to jedinec? Modulární organismy • u rostlin: geneta (genetický jedinec) × rameta (výběžek z genety) → rostlinka jahodníku (geneta) a z ní další z výběžků (ramety)
• jednotlivé moduly mohou být fyziologicky odděleny („organismus se rozpadá na samostatně fungující kousky“)
Prostorové uspořádání populace Disperze – prostorové uspořádání jedinců agregovaná – může být dána • sociální strukturou populace (hejna ptáků – bezpečnost), • rozmístěním zdrojů (housenky motýlů na určitých rostlinách) • a tendencí potomků zůstávat (z různých příčin) poblíž rodičů. rovnoměrná – je většinou dáno přímými interakcemi mezi jednotlivci náhodná – jedinci jsou rozmístěni v homogenním prostředí bez ohledu na přítomnost ostatních
Metody zjišťování počtu jedinců ¾ počítat lze jedince i moduly ¾ u modulárních organismů často jednotlivé genety nerozpoznáme - oddělily se již dříve a klony jsou promíšené v prostoru Metody zjišťování počtu či hustoty jedinců • přímé • nepřímé
Metody zjišťování počtu jedinců Metody přímé • nejpřesnější a navenek nejjednodušší je spočítat všechny jedince • někdy neproveditelné
Metody zjišťování počtu jedinců Metody nepřímé • Užíváme, když nejde spočítat jedince/moduly přímo • jde o kvalifikovaný odhad
Metody zjišťování počtu jedinců Metody nepřímé vzorky populací (jeden či více vzorků populace na jednotku plochy z více částí populace)
odchyt a zpětný odchyt (náhodně vybraných a označených jedinců)
ukazatelé početnosti populace (určíme relativní velikost populace, nikoliv absolutní)
Hustota (denzita) populace Počet jedinců vztažený na jednotku plochy Hrubá hustota – vztažena na celé území, i když v některých částech se jedinci nevyskytují (není zde vhodný biotop) Ekologická hustota – vztažena jen na plochy s výskytem daného druhu Hustota každé populace je ovlivněna: • • • •
natalitou (porodností) mortalitou (úmrtností) imigrací emigrací
Růst a vývoj populací Typy křivek růstu populace
„přestřelení“ nosné kapacity prostředí
Růst a vývoj populací
Růst a vývoj populací
Oscilace populační hustoty zákonité, pravidelné změny početnosti Bývají způsobené vnitřními, endogenními příčinami (hraboši, žáby)
Fluktuace populační hustoty zákonité, nepravidelné změny početnosti vyvolávané vnějšími, exogenními vlivy
Fluktuace populační hustoty 2
Vliv regulačního faktoru • Vliv predátora na početnost populace
Věková struktura populace Mladí, juvenilní, subadultní jedinci. Vyznačují se vyšší úrovní mortality (zranitelnost díky malé velikosti, nižší imunitě apod.), nerozmnožují se Dospělí, adultní jedinci. Jedinci s možností rozmnožování, (nejvyšší úroveň vitality, vysoká imunita a pod). Staří, seniorní jedinci. Vyšší úroveň mortality (opotřebení věkem, nižší imunita apod.), minimální účast na rozmnožování.
Věková struktura populace „pyramida“
„zvon“
„urna“
Věková struktura populace
Věková struktura populace
Vnitrodruhová konkurence • s rostoucí hustotou populace roste i tlak na zdroje • relativní nedostatek zdrojů vede ke strádání → zvýšená úmrtnost → zpomalený individuální růst → omezená schopnost rozmnožování zpomalení/ zastavení růstu populace a postupné potlačení méně zdatných jedinců
Vnitrodruhová konkurence Vnitrodruhová konkurence vede k: samozřeďování (rostliny) teritorialitě (živočichové) • teritorium = aktivně hájené obývané území • okrsek = využívaná plocha, není hájena • u vyšších živočichů vede vnitrodruhová konkurence k nervovým změnám (změny v chování), u rostlin a nižších živočichů k chemické obraně (alelopatie)
Proces samozřeďování
Proces samozřeďování
Alleeho princip • pro přežití určité populace je důležitá její přiměřená hustota odpovídající zdrojům • vysoká hustota - vyčerpává zdroje, šíří se nemoci • nízká hustota – ohrožuje množivost • platí i pro lidskou populaci
Životní strategie r-stratégové (r = rychlost růstu populace)
K-stratégové (K = nosná kapacita prostředí)
¾ S-stratégové (S = stres)
¾ C-stratégové (C = konkurence)
¾ R-stratégové (odolávají disturbancím)
Životní strategie • r-stratégové zpravidla dominují v proměnlivém prostředí s četnými disturbancemi jsou schopné se rychle namnožit a vyrovnat tak ztráty způsobené disturbancemi velká rychlost růstu, krátké životní cykly a mnoho potomstva méně adaptovaného (= vybaveného do života) drobní hlodavci, mouchy, netýkavky, „plevele“
Životní strategie • K-stratégové organismy účinně využívající zdroje a zároveň konkurenceschopné v poměrně stabilním prostředí často dlouhověcí, mají méně potomstva relativně lépe vybaveného do života (např. zásobními látkami rostlin, zkušenostmi podmíněnými výchovou u živočichů aj.)
investují spíš do kvality než do kvantity orel mořský, sekvojovec obrovský ¾ mezi r a K strategií je mnoho přechodů (obě kategorie jsou jen relativní) → r-K kontinuum
Životní strategie • S-stratégové odolávají stálému stresu v prostředí ten může být omezeným množstvím zdrojů, ale i fyzikálními či klimatickými podmínkami často rostliny tzv. blokovaných sukcesních stádií halofilní (slanomilné) druhy rostlin, skalní rostliny (petrofyty), organismy rašelinišť, pouští, velehor aj. jeřáb krkonošský
Životní strategie • R-stratégové schopní odolávat disturbancím, žijí tedy v proměnlivém prostředí často v počátečních stádiích sukcese ruderální (rumištní) druhy rostlin a polní plevele – pelyňky, merlíky, lebedy, mák vlčí, violka rolní
merlík bílý
Životní strategie • C-stratégové žijí v poměrně přívětivém prostředí nedokážou odolávat stresu ani disturbancím, zato jsou schopné odolávat konkurenci často konečná stádia sukcese stromy (účinně využívají živiny a dokážou zastínit konkurenty)
Typy interakce mezi dvěma druhy
Neutralismus • žádná populace není stykem s jinou populací postižena (ovlivněna) → jeleni a ještěrky na pastvině → lišejníky na kůře stromů a konzumenti listů stromů
Konkurence • oboustranně nevýhodný vztah, kdy zúčastněné populace mají podobné nároky na určitý zdroj prostředí Živočichové: potrava, prostor, úkryt, místo k rozmnožování… Rostliny: světlo, voda, minerální látky
Konkurence – přímé vměšování • oba druhy se vzájemně aktivně omezují • týká se adekvátně velkých organismů → 2 alelopatické druhy rostlin → lvi a psi hyenovití v africké savaně
Konkurence o zdroje • Každá populace nepříznivě ovlivňuje druhou v boji o nedostatkové zdroje → zebry a antilopy v savanách → rostliny: konkurence o světlo, živiny, vodu
Konkurenční vyloučení Konkurence může vést ke koexistenci (soužití) nebo až ke konkurenčnímu vyloučení (vytěsnění jednoho druhu jiným). Norek americký
http://www.sciencephoto.com/image s/imagePopUpDetails.html?pop=1&i d=909220119&pviewid=&country=67 &search=&matchtype=FUZZY
Norek evropský
http://zoogalerie.prf.jcu.cz/nahledy.php?group =Lasicovit%xC3%xAD&%20class=Savci&%20 order=%xC5%xA0elmy&%20classSwitch=Ma mmalia&%20orderSwitch=Carnivora&lang=cs
Amenzalismus • populace jednoho druhu je omezována, populace druhého druhu je nedotčena (tzv. asymetrická konkurence) → některé druhy rostlin → mnoho druhů hmyzu uvolňování látky(odpadní produkt nebo speciální syntetizovaná látka), která populaci jiného druhu negativně ovlivňuje (potlačuje růst a vývoj, popř. způsobí i zánik) Telergony: látky, které živočichové za tímto účelem vylučují (varovné, obranné, likvidační)
Amensalismus
Parazitismus • populace jednoho druhu omezuje druhý druh odebíráním živin apod. • vztah parazit-hostitel • hemiparazitismus × holoparazitismus → tasemnice a obratlovci → kožní parazité kopytníků → mikroparazité (viry, bakterie) obratlovců Cílem parazita nebývá zabít hostitele, přinejmenším ne dřív, než se sám stihne rozmnožit
Parazitismus 2 Parazitoidi • využívají hostitele jen k rozmnožování určitých stadií • při jejich vývoji je hostitel zabit (slouží jako potrava pro larvy: např. lumci a dřevokazný hmyz)
Predace • populace jednoho druhu (predátor) konzumuje jedince 2. druhu • Při predaci je kořist živá • vztah predátor-kořist • není cílem predátora vyhubit kořist !! (vedlo by to k jeho vyhynutí)
→ lev a antilopy → rys a kopytníci, zajíci, kurovití ptáci apod.
Predátoři generalisté • Různý stupeň specializace k získávání potenciální kořisti: • generalisté – široký okruh potravních zdrojů (polyfágové), anatomické i funkční adaptace k získávání mnoha druhů kořisti, snadno se přeorientují • V oblastech s rozmanitou kořistí může být početnost generalistů jen málo závislá na kolísání její populační hustoty •
liška obecná (Vulpes vulpes), kuny (Martes spp.), tchoř tmavý (Mustela putorius), jezevec lesní (Meles meles), káně lesní (Buteo buteo), krkavcovití (Corvidae), puštík obecný (Strix aluco)
Predátoři generalisté nejsou (na rozdíl od specialistů) závislí na nárůstu ani úbytku jednoho druhu kořisti, což se projevuje odlišným kolísáním jejich populační hustoty. Důkazem je např. rozdílná početnost puštíka obecného (Strix aluco) jako typického predátora generalisty a drobných hlodavců, jako jeho typické potravy, na stejné sledované ploše (podle Krebse, 2001)
Predátoři specialisté • specialisté – specializovaní na jeden druh nebo úzkou skupinu druhů kořisti (monofágové) • morfologickými i funkčními vlastnostmi jsou adaptováni na její získávání, což je ale mnohdy omezuje, či jim dokonce znemožňuje lovit potravu jinou • Početnost je závislá na populační hustotě kořisti •
lasice kolčava (Mustela nivalis), kalous ušatý (Asio otus), sýc rousný (Aegolius funereus), sýček obecný (Athene noctua) apod.
Komensalismus • z lat. com mensa, což v překladu znamená sdílet stůl • populace jednoho druhu (komensála) má ze vztahu prospěch, populace 2. druhu (hostitele) tím není poškozena • závislost potravní, prostorová nebo i obojí → havranovití přiživující se na kořisti šelem → rybáci doprovázející skupinově lovící delfíny
Komensalismus Šelmy – supi
Komensalismus Speciální formy komensalismu: - epiekie – jedinci jednoho druhu žijící na povrchu těla druhu jiného (epifytismus) - parekie – menší druhy organismů hledají bezpečnost u druhu velkého (např. drobní pěvci hnízdící vedle dravců) - synekie – drobní živočichové žijící v hnízdech ptáků, savců, soc. hmyzu - entekie - jedinci jednoho druhu žijící uvnitř těla druhu jiného
Epiekie = život na povrchu jiného organismu (epifyta-epizoa), • svijonožci (Balanus) – kytovci, měkkýši… • sasanka koňská - rak poustevníček (někdy též protokooprace)
Parekie = vyhledávání sousedství jiného druhu jako ochrany • Vrabec - čáp, • ryby (Noemus) poblíž vláken trubýše (Physalia)
Synekie = soužití v hnízdech a stavbách jiných organismů - myrmekofilie - termitofilie
Entekie = úkryt uvnitř jiného organismu bez škody na něm • ryby v dutinách sumýšů
Protokooperace • vzájemný vztah prospěšný oběma druhům, není však nutný → medojed kapský a medozvěstka → pštrosi, zebry a antilopy, upozorňující se na pastvě na společného predátora
→ klubáci vybírající kožní parazity africkým kopytníkům
Mutualismus • vzájemný vztah prospěšný oběma druhům → symbióza cévnatých rostlin a hub → lichenismus (symbióza huba a řas či sinic)
Děkuji za pozornost!
