Přednáška 5 - vliv konkurence uvnitř populace a mezi populacemi na populační dynamiku -vztahy mezi populacemi (pokračování) - jak ovlivní vyšší koncentrace CO2 vztah mezi herbivory a rostlinami → stechiometrický přístup k ekologii - koevoluce vztahu
Vnitrodruhová (intraspecifická) konkurence - mezi jedinci uvnitř populace - je určována dostupností zdrojů (potrava, prostor, úkryty, jiné zdroje) - je závislá na hustotě populace → nosná kapacita prostředí Druhy intraspecifické konkurence: - Exploatační
(scramble competition) – přístup ke zdrojům je pro konkurující si jedince přibližně vyrovnaný - Interferenční (contest competition) – přístup ke zdrojům není vyrovnaný → slabší jedinci jsou v nevýhodě
Exploatační (scramble) konkurence
Larvy vážek si ve vodní nádrži konkurují – zdroj potravy (množství kořisti) je omezený – jednotlivé larvy mají možnost ukořistit přibližně stejný podíl z omezeného zdroje – při vyčerpání kořisti budou všichni jedinci v dané populaci (jezírko) postiženi stejně – budou trpět stejným nedostatkem
Interferenční (contest) konkurence
Dospělci vážek vykazují teritoriální chování. Silnější jedinci mají přístup k většímu množství zdrojů než jiní. Při úbytku zdrojů nejsou všichni jedinci v populaci postiženi stejně → slabší jedinci to odnesou více
Vnitrodruhová (intraspecifická) konkurence Při poklesu dostupnosti zdrojů (např. v důsledku vyšší populační hustoty) se konkurence mezi jedinci v populaci zvýší
Negativní vliv na růst početnosti populace (populační dynamiku)
Exploatační (scramble competition) x Interferenční (contest competition)
Při poklesu zdrojů může dojít k prudkému poklesu populační hustoty populace
Větší stabilita populací
Logistická rovnice růstu u populace, která se nevyvíjí v diskrétně oddělených generacích podle Verhulsta (1938). Hodnota r (= specifická rychlost růstu populace = per capita growth of change), resp. pravá strana rovnice je zde závislá na hustotě populace → rychlost růstu se zpomaluje se zvyšující se populační hustotou.
N < K → populační růst N = K → nulový populační růst N > K → pokles populační hustoty
Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty Rovnice podle Lotky (1931) a Voltery (1932): pokus o vystihnutí vlivu vzájemné konkurence dvou druhů na jejich populační růst
α – koeficient konkurence druhu 2 β – koeficient konkurence druhu 1 Pokud se α = 0,75 (nárůst populace druhu 2 se projeví poklesem populace druhu 1 o 75 jedinců)
Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty
Když N1 = 0
Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty
Podle Lotka-Volterrova modelu spolu mohou koexistovat pouze takové populace, pro něž platí, že α x β < 1. V takových populacích je dynamika růstu (poklesu) ovlivňována především vnitrodruhovou konkurencí
Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu 1) podle Lotka-Volterrova modelu spolu mohou koexistovat pouze takové populace, pro něž platí, že α x β < 1 → toto neplatí !! 2) V realitě bližších podmínkách nejsou hodnoty α a β konstantní → mění se v závislosti na hustotě populací 3) V Lotka-Volterrově modelu jsou uvažovány pouze interspecifická a intraspecifická konkurence jako hustotou ovlivňované faktory (predace, choroby…nejsou zahrnuty) 4) V modelu nejsou zahrnuty žádné abiotické faktory (působící v závislosti na změnách hustoty populace x stochastické), které mohou výrazně ovlivnit mortalitu v populaci
Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu
Sitophilus oryzae (Curculionidae)
Rhizopertha dominica (Bostrichidae)
Běžní skladištní škůdci
Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu - Vliv abiotických faktorů na konkurenceschopnost
Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu - Vliv mezidruhové konkurence na populační růst (pokles)
Graf + tabulka str. 114
Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu - Vliv kvality (nejen kvantity) zdrojů a zpožděný efekt
Graf ek str117
Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu - Vliv kvality (nejen kvantity) zdrojů
Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu
Vliv kvality a kvantity zdrojů, vývoj počasí v určitých částech roku → vliv na mezidruhovou konkurenci (dominanci druhů) → zpožděný účinek → projeví se na populační dynamice v následující sezoně obaleč dubový (Tortrix viridana)
píďalka podzimní
↔ DUB ↔
Vztahy mezi populacemi Jsou výsledkem dlouhodobého společného vývoje navzájem se (různým způsobem) ovlivňujících druhů → koevoluce
Vztahy mezi populacemi Důležitou skupinou vztahů tvoří případy, ve kterých je populace jednoho druhu potravou pro populaci jiného druhu: Predace, Herbivorie, mycetofágie, bekateriofágie, parazitismus, patogenie
Herbivorie jako překonaná evoluční překážka → stechhiometrický přístup
Herbivorie jako překonaná evoluční překážka → stechhiometrický přístup
Herbivorie jako překonaná evoluční překážka → stechiometrický přístup
Herbivorie jako překonaná evoluční překážka → stechiometrický přístup Vysoký podíl C : N, tedy nízkou koncentraci N v přijímané potravě (ve vztahu k C:N ve tkáních mšic),kompenzují mšice vylučováním přebytečného C (cukrů) v podobě medovice→ dorovnávání poměru C : N
-včely a medovicový med - mravenci jako ochránci mšic
Herbivoři a obranné mechanismy rostlin Herbivorní druhy indukují (poškození pletiv) pochody (biosyntéza určitých látek, řetěz enzymatických reakcí), které mohou vést k účinné obraně proti přítomným herbivorním druhům -Přímý vliv (vyšší mortalita jedinců, pomalejší vývoj) -Nepřímý vliv (parazitace, predace)
Zrnokaz hrachový (Bruchus pisorum) a z. bobový (B. rufimanus) Herbivoři a obranné mechanismy rostlin
Zrnokaz hrachový (Bruchus pisorum) a z. bobový (B. rufimanus)
Zrnokaz hrachový (Bruchus pisorum): vliv genotypu rostliny na napadení
Obaleč hrachový (Cydia nigricana): vliv genotypu rostliny na napadení
Zrnokaz bobový (Bruchus rufimanus) a jeho parazitoid
Podíl parazitovaných larev zrnokaza bobového parazitoidem T. thoracicus může překročit v běžných polních podmínkách hodnotu 30 %.
Herbivorie jako překonaná evoluční překážka → náklady rostlin na obranné mechanismy proti herbivorům
Herbivorie jako překonaná evoluční překážka → náklady rostlin na obranné mechanismy proti herbivorům
Rezistence x tolerance
Herbivorie jako překonaná evoluční překážka → náklady rostlin na obranné mechanismy proti herbivorům
Herbivorie jako překonaná evoluční překážka → náklady rostlin na obranné mechanismy proti herbivorům
Ve skutečnosti jsou v populacích rostlin různě toelrantní (rezistentní jedinci)
Herbivorie jako překonaná evoluční překážka → náklady rostlin na obranné mechanismy proti herbivorům
Vyžadují některé druhy rostlin jako indukci k vyšší intenzitě reprodukci napadení (poškození) způsobené herbivory ? - Koevoluce ?
tolita lékařská
Housenky se vyvíjí na rostlinách z čeledi klejichovité – ty obsahují glykosidy – např. srdeční činnost ovlivňující kalotropin. Monarcha stěhovavý (Danaus plexippus): vykonává každý rok pravidelnou pouť mezi Kanadou a Mexikem; pozorován však i v Evropě
Pro většinu druhů hmyzu jsou nepoživatelné, jedovaté. Monarchové se na tyto jedovaté látky nejen adaptovali → neodbourávají je a využívají je pro svou vlastní ochranu před predátory.
starček přímětník
Přástevník starčkový (Tyria jacobaeae): chrání ho jedovaté alkaloidy → dává to najevo výstražným (aposematickým) zbarvením
Housenky přástevníka starčkového se vyvíjí na starčku přímětníku – z hostitelské rostliny získávají housenky jedovaté alkaloidy lykopsamin a senecionin (starček = Senecio). Tyto látky pak zůstávají v jejich těle i po svlékáních – i dospělci jsou jedovatí → dokonce i vajíčka
Přástevníci tyto látky využívají pro svou ochranu.
Vřetenuška čičorková
Vřetenušky jsou chráněny prudce jedovatými kyanidy (HCN), ale i dalšími látkami (acetylcholin, histamin, toxický protein zygenin a další). Prekursory kyanidů jsou kyanoglykosidy, které vřetenušky získávají z hostitelských rostlin nebo je syntetizují.
Obaleč konopný (G. delineana) název kmene (česky)
název kmene (anglicky)
původní hostitelská rostlina výskyt jednoznačně Evropa, původní European hop- preferuje chmel zejména evropský kmen feeding strain před konopím jihovýchodní Čína, Japonsko, jednoznačně Korea, čínský (asijský) Asian hemppreferuje konopí Pákistán, kmen feeding strain před chmelem Indie, Nepál striktně na konopí; preferuje konopí s pákistánský vyšším obsahem kmen Pakistani strain THC Pákistán
současný výskyt na chmelu v Evropě; velmi nízké výskyty mimo původní oblasti: jihovýchodní a střední (ČR) Evropa; USA
Pákistán
Herbivorie a vyšší koncentrace C02 Na základě uplatnění stechiometrického přístupu lze po zvýšení koncentrace CO2 očekávat vyšší úrovně poškození rostlin od herbivorních druhů živočichů (hmyzu) - Kompenzace vyššího (nevýhodného) poměru C : N
Herbivorie a vyšší koncentrace C02
Vztah je však mnohem komplexnější a nemusí se vůbec projevit vyššími úrovněmi poškození rostlin způsobenými herbivorními druhy: - vyšší C:N → vyšší koncentrace fenolických sloučenin v plevech (obranné mechanismy - vliv další trofické úrovně (predátoři, parazitoidi) - vyšší mortalita hmyzu během vývoje (kvalita potravy)
Amensalismus a alelopatie
Tyto dva termíny mohou být považovány do jisté míry za synonyma: Amensalismus → používá se pro popis vztahů u živočichů Alelopatie → používá se pro popis významově stejných vztahů u rostlin a mikroorganismů – neplatí zcela !!! – při podrobnějším rozboru je alelopatie chápána jako mnohem komplikovanější nejednoznačný vztah. Alelopatika mohou mít rozmanité vlivy na populace.
Komensalismus Při komensalismu využívá jedna populace druhou bez jejího poškozování. Nejčastěji jde o závislost potravní nebo prostorovou, případně se uplatňují obě současně. Při komensalismu jde tedy o jednostranný vztah, ve kterém jedna populace zůstává vlastně neovlivněna. Pro komensála to může být zcela příležitostný, náhodný vztah. Může jít také o vazbu naprosto nezbytnou Odlišovat potravní parazitismus: jeden druh odnímá potravu druhu, který ji získal (často dravci mezi sebou) Menší živočichové často vyhledávají blízkost většího druhu z důvodu větší bezpečnosti (= parekie): Synekie – menší druhy → hnízda ptáků, nory savců, hnízda sociálně žijícíhoo hmyzu Epiekie – odehrává se na povrchu těla většího druhu Entekie – uvnitř těla většího druhu
Hyena – potravní parazitismus
Rybenky v bytech - synekie
Epiekie – formou epiekie je i foresie častá u roztočů
Nejznámějším příkladem komensalismu - epiekie mezi savci a ptáky je vztah mezi africkými kopytníky a klubáky nebo volavkami rusohlavými. Mohli bychom sem zařadit i toto využívání laní v zoologické zahradě strakami
Protokooperace, mutualismus Jde o interakce mezi populacemi, které přináší oběma populacím prospěch. Mohou přinášet prospěch i jedincům v obou populacích – ale nemusí (jedinci mohou být i likvidováni – v případě druhů, u nichž není hodnota života jedinců vysoká). Protokooperace – jednodušší vztah, nezávazný pro zúčastněné populace Mutualismus – v průběhu evoluce došlo postupně u některých volných vztahů k prohloubení oboustranné (nebo jednostranné) závislosti.
Mutualismus
modrásek černoskvrnný (Maculinea arion)
Myrmica rubra, M. scabrinodis
