BIOTICKÉ PODMÍNKY Ekologie populací populací
Populace Soubor všech jedinců téhož druhu, vyskytující se v určitém čase na určitém místě.
AREÁL – území, na kterém žije soubor všech populací daného druhu - oblast rozšíření daného druhu holoareál = euareál + epiareál
Skupinové Skupinové atributy populace 1. Rozptyl - disperze 2. Šíření - migrace 3. Shlukování - agregace 4. Osamocování – izolace 5. Hustota - denzita 6. Množivost - natalita 7. Úmrtnost - mortalita 8. Složení 9. Růst 10.Kolísání populační hustoty 11.Vztahy mezi populacemi
1
1. Rozptyl - disperze - nejčastěji označuje vzdalování se jedinců od jiných (rodičů, sourozenců……) - napomáhá k tomu, aby nedošlo k lokálnímu zahlcení biotopu - disperze nemusí mít jen charakter úniku, ale objevuje se zde i prvek objevování
Jedinec prozkoumá řadu míst a vrátí se na to nejlepší.
Jedinec postupně střídá lokality, až na jedné zůstane.
Typy rozmístění organismů
Rozmí Rozmístě stění
2
2. Migrace Hromadný směrovaný pohyb velkého počtu jedinců z jednoho místa na jiné. Není přesná hranice mezi disperzí a migrací. Populace mnoha druhů organismů se stěhují z jednoho místa na jiné a zase zpátky. Umožňuje jedincům setrvávat ve stejném prostředí (např. prostředí přílivové linie) nebo naopak přesuny z jednoho typu prostředí do jiného.
Migrace s četnými ná návraty denní pohyby – planktonní řasy v moři i sladké vodě klesají v noci do hloubky a přes den jsou na hladině (hromadění živin x fotosyntéza); ptáci, netopýři, plži – střídají biotopy potravní a biotopy odpočinkové pohyby vyvolané přílivem a odlivem – pohyb např. krabů s přílivem a odlivem
sezónní pohyby – stěhování, tahy • výšková migrace zvířat mezi horskými polohami a údolími • migrace obojživelníků mezi vodními biotopy a suchozemským prostředím • migrace na velké vzdálenosti – jarní stěhování na sever, podzimní stěhování do teplých krajin • kosticovci – migrace mezi na potravu bohatými vodami Antarktidy a teplými vodami tropu, kde se rozmnožují • sob karibu – tundra – tajga • tuňák – Středozemní moře (rozmnožování) – Severní moře
Migra igrace typu – jednou tam a zpě zpět úhoř hoř říční – putuje z řek a rybní rybníků přes Atlantik do Sargasové Sargasového moř moře (rozmnož (rozmnožuje se a umí umírá), larvy tá táhnou zpě zpět losos – opač opačný sled sladkovodní sladkovodní jikra, dospě dospělec moř mořská ská ryba
3
Jednosmě Jednosměrná rná migrace baboč babočka admirá admirál, baboč babočka bodlá bodláková ková se rozmnožují na obou koncích migrační trasy =>> jedinci žijící v létě ve Velké Británii se zde rozmnožují, jejich potomci odlétají na podzim na jih a množí se v oblasti Středozemního moře, další generace opět přelétá do Velké Británie
faktory podmiňující migrace ¾ potrava ¾ rozmnož rozmnožová ování ¾ klima
rozšiřování areálu paprskovitě - Ondatra pižmová jednosměrně - hrdlička zahradní
3. Shlukování – agregace způsob rozmnožování – u rostlin je stupeň shlukování nepřímo úměrný pohyblivosti diaspor (rozmnožování oddenky a odnožemi – agregace velmi těsná – trsy….) lokální rozdíly v prostředí – projeví se i malé změny ve vlhkosti či složení půdy, vodní zdroj atp. klima - sezónní a denní změny klimatu – Př. shlukování hrabošů do zimních hnízd – vyšší teplota, sociální hmyz, atd. biotické - jedinci se sdružují v místech s lepšími podmínkami – větší potravní nabídka, menší míra predace…. konkurence jiných druhů - rozčlenění biotopu, shlukování i jiných druhů sociální vztahy - vyvinuty zvláště u vyšších živočichů vyvinula se sociální hierarchie (klovací pořádek) vyvinula se specializace jedinců – sociální hmyz – rozmnožovací, obranné, pracovní
4
Shluková Shlukování
+
zvýšené šance skupiny na přežití – udržení tepla, menší ztráty vody, ochrana proti větru, obrana proti predátorům atp.
-
zvýšená vnitrodruhová konkurence
Alleho princip Jak nadměrné přemnožení, tak příliš nízká početnost jsou pro populaci škodlivé. - v některých populacích je růst i přežívání největší, je-li populace malá - v některých působí vnitrodruhová spolupráce nejlépe, je-li populace středně velká
4. Izolace ¾ působí opačně než shlukování ¾ izolace jedinců, párů nebo skupin je výsledkem vnitrodruhové kompetice o společné nedostatkové zdroje nebo vzájemného antagonismu ¾ jedinci, páry či skupiny obratlovců nebo vyšších bezobratlých omezují svou aktivitu na určitou plochu – okrsek ¾ je-li tato plocha aktivně hájena – teritorium
¾ teritorialita je nejvyšší u obratlovců nebo vyšších bezobratlých, kteří mají složité mechanismy při rozmnožování – stavba hnízda, kladení vajec, péče o mladé ¾ izolace tohoto typu snižuje konkurenci, zajišťuje energii během kritických období, brání přemnožení a vyčerpání zásob potravy, resp. živin atp.
5
5. Hustota Hustota populace DENZITA se vyjadřuje počtem jedinců na jednotku plochy nebo objemu – např. 200 stromů/ha; 5 ks srnčí zvěře/ 100 ha; 30 hrabošů/ 1 ha vojtěšky; 5 mil. rozsivek/ 1 m3 vody atp. velikost populace lze také vyjadřovat v jednotkách hmotnosti – biomasou (živá hmotnost nebo hmotnost sušiny na jednotku plochy či objemu – 300 t dubů/ ha), nebo v jednotkách energie J/ha, kJ/ha Ekologická – specifická - netto hustota – velikost populace vztažená na plochu biotopu, ve kterém skutečně žije Hrubá – brutto hustota – vztažené na plochu bez ohledu na to, že na některých místech plochy populace nežije (nevhodný biotop) ABUNDANCE – početnost – počet jedinců na skutečně sledované ploše (např. 10 bažantů/ 7,6 ha)
• proměnlivost vlivem vnějších i vnitřních faktorů • horní hranice jsou dány velikostí a rychlostí metabolismu organismu, jeho trofickou úrovní a produktivitou ekosystému • dolní hranice není přesně definovatelná – počet jedinců ale nesmí poklesnout natolik, aby bylo znemožněno rozmnožování • vyvážený ekosystém – homeostatické mechanismy; člověk je však narušuje
Určová ování hustoty populace Sčítání - zjišťování celkového počtu sčítáním u velkých kopytníku, koloniálně hnízdících ptáků, u ryb při úplném výlovu rybníka Vzorkování – pravidelné odebírání vzorku populace na kvadrátech či transektech vhodné velikosti a počtu Opakovaný odchyt značených jedinců – u ryb, obojživelníků, savců; jedinci se při prvním odchytu označí a při dalších odchytech se na základě pravděpodobnosti zpětného odchytu odhaduje na velikost populace počet znovu odchycených v 2. odchytu celkový počet v 2. odchytu
=
počet označených v 1. odchytu celková populační velikost N
6
6. Množ noživost – natalita ¾ vrozená schopnost populace přirůstat bez přílivu zvenčí ¾ rychlost množení se mění v závislosti na složení a velikosti populace, vnějších podmínkách prostředí ¾ rychlost množení je druhově příznačná a je přímo závislá na rychlosti metabolismu a nepřímo úměrná na velikosti organismu
ekologická realizovaná
X
fyziologická maximální absolutní
7. Úmrtnost – mortalita úbytek jedinců nebo rychlost vymírání vyjadřujeme počtem uhynulých jedinců na jednotku času, nebo jako podíl uhynulých z celé populace nebo její části
ekologická – realizovaná x minimální – teoretická
8. Slož Složení ení populací populací Struktura – skladba populace (pohlavně se rozmnožujících živočichů) vyjadřuje zejména: a) Poměr pohlaví b) Věkové složení populace c) Strukturu sociální
7
a) poměr pohlaví primární poměr - geneticky fixovaný podíl jedinců obojího pohlaví v oplozených vajíčkách (přítomnost chromozomů X a Y) sekundární poměr – při narození či líhnutí mláďat terciární poměr – u dospělých jedinců
1:1 ???
b) vě věková ková struktura -vlivem vymírání se počty jedinců v jednotlivých věkových třídách postupně snižují -nejpočetnější nejmladší věkové třídy -pro existenci populace je důležitá početnost pohlavně dospělých jedinců
Tři věkové třídy: prereproduktivní věk - mladí jedinci, kteří nedosáhli pohlavní dospělosti, reproduktivní věk – jedinci schopní rozmnožování postreproduktivní věk – jedinci staří, neschopní rozmnožování
Věkové pyramidy
Populace v rozvoji
Stálá populace
Vymírající populace
8
c) struktura sociální vztahy jedinců uvnitř populace, nadřazenost, podřazenost a další vztahy jsou mimořádně významné u živočichů s rozvinutou nervovou činností
Dynamika populace výkyvy populační hustoty – její narůstání, různé rychlosti růstu, pokles početnosti, vymírání Rozhodující faktory: natalita
mortalita migralita
Nt+1 = Nt + Na – Mo + Im - Em
Stávající počet jedinců v populaci
Výchozí početnost
9. Rů Růst populace 1. je dán poměrem natality a mortality v dané populaci 2. každý organismus má tendenci maximálně se rozmnožit, a proto má každá populace potenciál se zvětšovat geometrickou řadou 3. limitující faktory růstu 4. populace různých organismů jsou různě početné a jejich početnost nebývá neměnná
9
Biotický reprodukč reprodukční potenciá potenciál Důležitou charakteristikou každé populace je veličina, kterou nazýváme BIOTICKÝ nebo REPRODUKČNÍ POTENCIÁL. Představuje maximální rychlost růstu za předpokladu trvale optimálního složení populace a trvale optimálních podmínek prostředí.
Odpor prostředí = reprodukční potenciál – skutečná rychlost růstu
Typy rů růstových kř křivek Růstová křivka tvaru J – otevřený růst N 1. méně častý typ růstu 2. po počáteční fázi pomalého růstu nastává období rychlého, exponenciálního růstu, který se zastaví, až když populace překročí určité meze dané prostředím 3. početnost pak obvykle opět klesá na nízké hodnoty
t
tato forma růstu populace je typická pro některé druhy hmyzu (většinou s jednou generací v roce), jednoleté rostliny, sinice, řasy objevuje se na místech nově kolonizovaných nebo při sezónním vzniku výhodných podmínek
Růstová křivka tvaru S – uzavřený růst N
K
nejčastější typ
t 1. zpočátku hustota populace stoupá pomalu 2. pak se růst zrychluje (logaritmická fáze) 3. ve třetí fázi se růst jednoznačně zpomaluje vlivem odporu prostředí 4. v konečné fázi je dosaženo rovnovážného stavu, kdy početnost (hustota) kolísá kolem hraniční hodnoty, kterou označujeme jako ÚNOSNOU KAPACITU PROSTŘEDÍ K (odpovídá počtu jedinců, které může dané prostředí „unést“)
10
Populační růst – brouk Rhizopertha dominica
Nárůst populace pakoně žíhaného po epidemii dobytčího moru
Populace vrby popelavé v místech, kde není spásána králíky
11
Hustotně Hustotně závislá vislá regulace 1. zajišťuje, že při zvýšení populační početnosti se sníží její další přírůstek a naopak 2. považuje se za hlavní faktor ovlivňující velikost populace 3. hlavní mechanismy • VNITRODRUHOVÁ KONKURENCE • přirozený výběr • samozřeďování a teritorialita
• PREDACE
Kolísání relativní biomasy hlavních složek v desetiletém cyklu lovné zvěře v Albertě, Kanada.
Kolí Kolísání populač populační hustoty Sezónní změny populační hustoty - OSCILACE 1. úzce spjaty se sezónními změnami faktorů prostředí 2. nejnápadnější jsou asi v mírném pásu, ale mohou se projevit i v tropech (hustota hmyzu a ptáků může kolísat v závislosti na kvetení a dozrávání plodů některých rostlin)
Kolísání populační hustoty v průběhu více let - FLUKTUACE
12
Fluktuace 1. kolísání vyvolané především meziročními rozdíly abiotického prostředí populace 2. bývá nepravidelné a zřetelně spojené se změnami jednoho či více faktorů • př. vzestupy populací volavek po krutých zimách s vysokou mortalitou volavek 3. kolísání vyvolané především dynamikou populace (např. vztah kořist – predátor jeví značnou pravidelnost) - vhodnější název cykly. • př. severoamerický zajíc má 9- 10letý životní cyklus, zároveň také jeho hlavní predátor rys • severští lumíci a jejich predátor sovice sněžná vykazují kratší 3 – 4letý cyklus
Gradace U některých druhů => GRADAČNÍCH <= dochází ve víceméně pravidelných, několikaletých obdobích k silnému přemnožení => GRADACI <=, kdy křivka početnosti vysoko přesáhne únosnou kapacitu prostředí.
hraboš hraboš polní polní, lumí lumík norský, saranč saranče pustinná pustinná, bekyně bekyně mniš mniška, pí píďalka tmavoskvrná tmavoskvrnáč, …………
Gradace PROGRADACE – období růstu populační hustoty, přechází do prudkého exponencionálního růstu PROGERESE
Po vrcholu gradace – KULMINACI následuje prudký pokles početnosti RETROGRADACE LATENCE období, kdy se populační hustota udržuje na nízkých stavech
13
Příčiny kolí kolísání populač populační hustoty -vzájemné působení vnějších i vnitřních faktorů nezávislé na populační hustotě teplota, vlhkost, srážky, tlak, klimatický režim, ve vodním prostředí - proudění vody, obsah kyslíku, salinita, znečištění prostředí, půda ………..
závislé na populační hustotě vztahy v páru, v rodině, teritoriální vlivy… - jejich účinek narůstá s velikostí populace => ZPĚTNÉ MECHANISMY
Strategie S ohledem na povahu kolísání populační hustoty a rychlosti rozmnožování dělíme organismy na r - a K- stratégy.
r-straté stratégové gové 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
velká rychlost růstu populace vysoký vrozený reprodukční potenciál malá hmotnost těla časné rozmnožování mladých jedinců krátkověkost rozmnožují se během života jen jednou početnost populace prudce kolísá populační hustota je za normálních podmínek hluboko pod únosnou kapacitou prostředí mortalita často katastrofální a postihuje zejména nejmladší věkové skupiny a je na hustotě nezávislá výskyt v nevyvážených ekosystémech vnitrodruhové i mezidruhová konkurence značně malá velká schopnost šíření např. jednoleté rostliny, mšice, buchanky, hraboš polní
14
K-straté stratégové gové ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
populač populační i individuá individuální lní růst je pomalý rozmnož rozmnožovací ovací potenciá potenciál malý velká velká hmotnost tě těla pozdě pozdější dospí dospívání dlouhově dlouhověcí rozmnož rozmnožují ují se ně několikrá kolikrát za život poč početnost populace stá stálá populač populační hustota trvale vysoká vysoká – blí blízko hranice únosnosti vyvinutá vyvinutá vnitrovnitro- i mezidruhová mezidruhová kompetice mortalita zá závislá vislá na hustotě hustotě a postihuje zejmé zejména staré staré jedince výskyt ve vyvinutých a vyvá vyvážených ekosysté ekosystémech ve vyvá vyvážených klimatických podmí podmínká nkách osidlová osidlování pomalé pomalé leč leč má trvalý charakter Př. Velcí Velcí kopytní kopytníci a další další velcí velcí živoč ivočichové ichové tropických oblastí oblastí
VZTAHY MEZI ORGANISMY
Vnitordruhové Mezidruhové
vnitrodruhové vnitrodruhové (intraspecifické intraspecifické, homotypické homotypické)
15
Reprodukč eprodukční (sexuá (sexuální lní) society RODIČOVSKÝ PÁR - dočasný X trvalý RODINA – rodičovská X mateřská X otcovská
Reprodukč eprodukční (sexuá (sexuální lní) society SOUROZENECKÁ SKUPINA - pouze potomci PŘÍBUZENSKÝ SVAZEK - více rodin několika generací pohromadě HNÍZDNÍ A REPRODUKČNÍ KOLONIE - nahloučená hnízda na vhodném místě SOCIÁLNÍ KOLONIE HMYZU termitiště, mraveniště, včelstva, kolonie vos a čmeláků
Nereprodukční (asexuální) society agregace - náhodně vzniklá skupina konglobace - skupina vzniklá působením vnějších činitelů (skupiny u napajedel, zdrojů potravy) lovná skupina - jedinci, kteří spolu vyhledávají a loví kořist (pelikáni, vlci) tažná - stáda (nomádismus kopytníků) vyhledávající vodu a potravu, hejna ptáků, ryb, bezobratlých klidová - skupina vzniklá za účelem odpočinku, nocování atp. (např. nocoviště ptáků) přezimující - zimní kolonie netopýrů, shluky hmyzů pod kameny, kůrou v dutinách)
16
mezidruhové mezidruhové (interspecifické interspecifické, heterotypické heterotypické)
Protokooperace 00 / ++
(soužití prospěšné, ne nutné)
- hnízdění ptáků jednoho i více druhů na jednom místě, zimní hejna sýkor, - smíšená stáda pštrosů a zeber, paviánů a antilop, žiraf a slonů Proč? - lepší obrana před predátory
Klubák habéšský
17
Medojed kapský
Křovák
Medozvěstka křiklavá
Komensalismus -0 / +0 ( komenzál osamocen strádá, hostitel nedotčen) - nory krtka obecného využívají i obojživelníci, hlodavci atd. - červenka na místech rozrytých prasaty vyhledává potravu - sdružování hyen, šakalů a supů s velkými šelmami
Komenzál
Hostitel
18
Mutualismus - -/ ++ (trvalá a nezbytná vazba mezi dvěma nebo několika druhy organismů - rostliny a opylovači (hmyz) a roznašeči semen (ptáci, savci) - mořská sasanka (ochrana) na ulitě raka poustevníčka (pohyb, potrava) - mšice (medovice) a mravenci (ochrana před predátory a cizopasníky) - prvoci v bachorech přežvýkavců nebo tráv. traktu hmyzu - lišejník - houba a zelená řasa, sinice
Mykorhiza - mutualistický vztah mezi kořeny vyšších rostlin a houbou EKTOTROFNÍ – hyfy hub pronikají pouze do kůry kořenů
ENDOTROFNÍ – hyfy pronikají až Houba zvětšuje aktivní povrch kořenů, rostlina poskytuje glukózu. do kořenových buněk, kde čerpají asimiláty, samy jsou tráveny rostlinou a tak poskytují dusíkaté látky a fosfor
Amenzalismus 00 / -0 ( inhibitor působí záporně svými výměšky na amenzála) - chemický boj mezi mikroorganismy, rostlinami (alelopatie) - sinice vylučují do vody látky toxické nejen pro ryby a obojživelníky, ale i pro homoiotermní organismy
19
Kompetice 00 / - - vztah mezi organismy, které které uplatň uplatňují ují tyté tytéž nároky na potravu, úkryt, na podmí podmínky rozmnož rozmnožová ování - konkurence vyvolá vyvolá posun znaků znaků a ekologické ekologické oddě oddělení lení blí blízce si př příbuzných (blí (blízkých druhů druhů) Gausseho princip - princip konkurenčního vyloučení - 2 druhy se shodnými ekologickými nároky se nemohou vyskytovat na stejném místě (jeden potlačí druhého) - 2 druhy žijící na stejném území nemají stejné ekologické nároky
Predace 0 - / - + ( predátor loví kořist) specialisté x nespecialisté kořist - různá ochranná opatření - velká plodnost chemická obrana, trny, ostny, krunýře, krycí zbarvení – kryptické, krycí tvar těla – miméze, napodobení nebezpečného živočicha mimikry predátor - různé adaptace k lovu - drápy, zobák, rychlý běh, zrak, čich neefektivní -využívá kořist až tehdy, kdy její početnost začíná klesat efektivní - využívá kořist dříve než dosáhne maxima
Parazitismus - 0 - / - + (zvláštní druh predace) dočasný x trvalý ektoparazit x endoparazit fakultativní x obligatorní
20
