Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

1 EKOLOGIA Ekologia populacji. 2 Populacja – termin różnie rozumiany W demografii (człowieka): ludzie zamieszkujący określony rejon: np. populacja Krakowa,

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "1 EKOLOGIA Ekologia populacji. 2 Populacja – termin różnie rozumiany W demografii (człowieka): ludzie zamieszkujący określony rejon: np. populacja Krakowa,"— Zapis prezentacji:

1 1 EKOLOGIA Ekologia populacji

2 2 Populacja – termin różnie rozumiany W demografii (człowieka): ludzie zamieszkujący określony rejon: np. populacja Krakowa, populacja Polski południowej, populacja Polski, populacja Europy itd. W demografii (człowieka): ludzie zamieszkujący określony rejon: np. populacja Krakowa, populacja Polski południowej, populacja Polski, populacja Europy itd. W genetyce: grupa krzyżujących się osobników tego samego gatunku, izolowana od innych grup tego gatunku W genetyce: grupa krzyżujących się osobników tego samego gatunku, izolowana od innych grup tego gatunku W ekologii: grupa osobników tego samego gatunku, zamieszkujących ten sam teren i mogących się krzyżować W ekologii: grupa osobników tego samego gatunku, zamieszkujących ten sam teren i mogących się krzyżować

3 3 Cechy osobnicze vs cechy populacji Cechy osobnicze: -wiek -stadium rozwojowe -rozmiar -płeć -behawior Cechy populacji: -liczebność, zagęszczenie -struktura wiekowa -stosunek płci -rozmieszczenie przestrzenne

4 4 Procesy osobnicze i na poziomie populacji Procesy osobnicze: -rozwój -wzrost -odżywianie -reprodukcja -śmierć Procesy w populacji: -wzrost liczebności lub (i) zagęszczenia -zmiany struktury wiekowej -rozrodczość -śmiertelność

5 5 Metapopulacja – populacja – subpopulacja W rzeczywistości organizmy na ogół nie żyją w ściśle izolowanych grupach: W rzeczywistości organizmy na ogół nie żyją w ściśle izolowanych grupach: między lokalnymi populacjami następuje wymiana osobników (i przepływ genów) metapopulacja między lokalnymi populacjami następuje wymiana osobników (i przepływ genów) metapopulacja w obrębie populacji można często wyodrębnić odmienne genetycznie grupy osobników subpopulacje w obrębie populacji można często wyodrębnić odmienne genetycznie grupy osobników subpopulacje Populacje źródłowe i ujściowe Populacje źródłowe i ujściowe

6 6 Funkcjonowanie metapopulacji

7 7

8 8

9 9 Metapopulacje i subpopulacje

10 10 Co ogranicza obszar występowania populacji? Rozkład przestrzenny nadających się do zasiedlenia środowisk Rozkład przestrzenny nadających się do zasiedlenia środowisk Konkurenci Konkurenci Bariery uniemożliwiające rozprzestrzenianie Bariery uniemożliwiające rozprzestrzenianie Drapieżniki i pasożyty Drapieżniki i pasożyty występowanie populacji stanowi podzbiór całkowitego zasięgu gatunku występowanie populacji stanowi podzbiór całkowitego zasięgu gatunku Każdy z tych czynników determinuje także rozmieszczenie osobników w populacji

11 11 Struktura populacji Zagęszczenie: liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni lub objętości (tu problem z osobnikami modularnymi – w tym przypadku lepiej wyrażać zagęszczenie liczbą rametów na jednostkę powierzchni); Zagęszczenie: liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni lub objętości (tu problem z osobnikami modularnymi – w tym przypadku lepiej wyrażać zagęszczenie liczbą rametów na jednostkę powierzchni); Struktura wiekowa: Struktura wiekowa: stała (zrównoważona) – gdy proporcje między poszczególnymi klasami wieku nie zmieniają się; stała (zrównoważona) – gdy proporcje między poszczególnymi klasami wieku nie zmieniają się; trwała (niezmienna) – tylko w populacjach o ustabilizowanej liczebności, gdy liczebność w poszczególnych klasach wieku jest stała trwała (niezmienna) – tylko w populacjach o ustabilizowanej liczebności, gdy liczebność w poszczególnych klasach wieku jest stała

12 12 Struktura wiekowa a potencjał wzrostu % osobników w populacji populacja młoda populacja ustabilizowana populacja zamierająca

13 13 Tabele przeżywania: kohortowe d x /l x Siła śmiertelności

14 14 Płodność, przeżywalność (l x ), śmiertelność (q x ) i siła śmiertelności (k x ) w populacji wiechliny

15 15 Tabele przeżywania: statyczne

16 16 Przeżywalność (l x ), śmiertelność (q x ) i siła śmiertelności (k x ) w populacji jelenia

17 17 Podstawowe typy krzywych przeżywania

18 18 Przewidywane dalsze trwanie życia x lxlxlxlx lxlxlxlx dxdxdxdx qxqxqxqx L x (l x +l x+1 )/2 TxTxTxTx e x (T x /l x )α , , , , , , , t śr = (d 1 t 1 + d 2 t d n t n )/(d 1 + d d n )

19 19 Zadanie Sporządzić tabelę przeżywania na podstawie danych dostarczonych przez prowadzącego Sporządzić tabelę przeżywania na podstawie danych dostarczonych przez prowadzącego Oszacować dalsze trwanie życia dla kolejnych klas wiekowych Oszacować dalsze trwanie życia dla kolejnych klas wiekowych Sprawdzić tabelę przez niezależne obliczenie średniej długości życia Sprawdzić tabelę przez niezależne obliczenie średniej długości życia Sporządzić wykres przeżywalności w latach Sporządzić wykres przeżywalności w latach

20 20 Historia życia osobników w populacji F0F0 F1F1 F2F2 F3F3 FnFn

21 21 Jak obliczyć liczebność populacji w kolejnych klasach wieku? N 0,t+1 = N 0,t F 0 + N 1,t F N n,t F n N 1,t+1 = N 0,t P 0 N 2,t+1 = N 1,t P 1... N n,t+1 = N n-1,t P n-1 λ – dominująca wartość własna macierzy λ N t+1 /N t

22 22 Dynamika liczebności populacji Liczebność populacji jest wypadkową śmiertelności (d) i rozrodczości (b) oraz imigracji (I) i emigracji (E): Liczebność populacji jest wypadkową śmiertelności (d) i rozrodczości (b) oraz imigracji (I) i emigracji (E): N t+1 = N t + b – d + I – E Tempo zmian liczebności zależy od liczby osobników potomnych w pokoleniu T+1 przypadających na jednego osobnika w pokoleniu poprzednim współczynnik reprodukcji netto: Tempo zmian liczebności zależy od liczby osobników potomnych w pokoleniu T+1 przypadających na jednego osobnika w pokoleniu poprzednim współczynnik reprodukcji netto: R 0 = N T+1 /N T R 0 można też obliczyć sumując liczbę osobników potomnych rodzonych w kolejnych klasach wieku: R 0 można też obliczyć sumując liczbę osobników potomnych rodzonych w kolejnych klasach wieku: R 0 = l x m x R 0 = 1 populacja ustabilizowana R 0 = 1 populacja ustabilizowana R 0 < 1 liczebność populacji maleje R 0 < 1 liczebność populacji maleje R 0 > 1 liczebność populacji rośnie R 0 > 1 liczebność populacji rośnie

23 23 Wewnętrzne tempo wzrostu populacji W danych warunkach środowiskowych, przy nieograniczonych zasobach każda populacja realizuje maksymalne możliwe tempo wzrostu – jest to wewnętrzne tempo wzrostu populacji r. W danych warunkach środowiskowych, przy nieograniczonych zasobach każda populacja realizuje maksymalne możliwe tempo wzrostu – jest to wewnętrzne tempo wzrostu populacji r. r zależy od gatunku (maksymalna teoretycznie możliwa reprodukcja i minimalna teoretycznie możliwa śmiertelność) oraz od środowiska (faktycznie możliwa do zrealizowania w danych warunkach rozrodczość i śmiertelność) r zależy od gatunku (maksymalna teoretycznie możliwa reprodukcja i minimalna teoretycznie możliwa śmiertelność) oraz od środowiska (faktycznie możliwa do zrealizowania w danych warunkach rozrodczość i śmiertelność) zmiana liczebności w czasie t = wewnętrzne tempo wzrostu liczebność zmiana liczebności w czasie t = wewnętrzne tempo wzrostu liczebność

24 24 Dynamika populacji – model wykładniczy

25 25 Populacje żyją na ogół w środowiskach o ograniczonych zasobach model logistyczny Pojemność środowiska, K (ang. carrying capacity) – maksymalna liczebność populacji, jaka może istnieć w danym środowisku: Pojemność środowiska, K (ang. carrying capacity) – maksymalna liczebność populacji, jaka może istnieć w danym środowisku: wraz ze zbliżaniem się liczebności do K nasila się konkurencja dostępne do zasiedlenia środowisko jest już pomniejszone o N t osobników: wraz ze zbliżaniem się liczebności do K nasila się konkurencja dostępne do zasiedlenia środowisko jest już pomniejszone o N t osobników:

26 26 Logistyczny model wzrostu liczebności populacji

27 27 Jak faktycznie wygląda dynamika naturalnych populacji?

28 28 Czynniki determinujące liczebność populacji Niezależne od zagęszczenia (hipoteza Andrewarthy i Bircha, 1954): Niezależne od zagęszczenia (hipoteza Andrewarthy i Bircha, 1954): liczebność populacji jest wciąż redukowana przez zaburzenia środowiskowe, dzięki którym nigdy nie dochodzi do osiągnięcia liczebności K liczebność populacji jest wciąż redukowana przez zaburzenia środowiskowe, dzięki którym nigdy nie dochodzi do osiągnięcia liczebności K Zależne od zagęszczenia regulacja liczebności populacji (hipoteza Lacka, 1954) Zależne od zagęszczenia regulacja liczebności populacji (hipoteza Lacka, 1954) liczebność populacji wzrasta aż do osiągnięcia liczebności K, kiedy dalszy wzrost jest niemożliwy ze względu na ograniczone zasoby (wyczerpujące się zasoby pokarmowe, brak siedlisk itp.) liczebność populacji wzrasta aż do osiągnięcia liczebności K, kiedy dalszy wzrost jest niemożliwy ze względu na ograniczone zasoby (wyczerpujące się zasoby pokarmowe, brak siedlisk itp.)

29 29 Regulacja niezależna od zagęszczenia Czas Liczebność populacji (N) K

30 30 Regulacja zależna od zagęszczenia

31 31 Zależność od zagęszczenia może być różnie realizowana ac bd

32 32 Regulacja liczebności przez nierówny podział zasobów - konkurencja przez odbieranie i przez ustępowanie odbieranie (scramble) ustępowanie (contest)

33 33 Tribolium confusum – ustępowanie pozwala na przeżycie większej populacji w tych samych warunkach środowiskowych

34 34 Liczebność i biomasa w populacjach T. confusum z migracją i bez Zasada stałego plonu

35 35 Konkurencja wewnątrzgatunkowa Przedmiotem konkurencji mogą być rozmaite zasoby, ale tylko wówczas, gdy ich ilość dostępna dla danej populacji jest ograniczona; Przedmiotem konkurencji mogą być rozmaite zasoby, ale tylko wówczas, gdy ich ilość dostępna dla danej populacji jest ograniczona; W oddziaływaniach konkurencyjnych obowiązuje zasada wzajemności; W oddziaływaniach konkurencyjnych obowiązuje zasada wzajemności; Wskutek konkurencji osobników wewnątrz populacji następuje zmniejszenie udziału poszczególnych osobników w tworzeniu następnych pokoleń; Wskutek konkurencji osobników wewnątrz populacji następuje zmniejszenie udziału poszczególnych osobników w tworzeniu następnych pokoleń; Sukces reprodukcyjny osobnika w warunkach konkurencji zależy od jego dostosowania; Sukces reprodukcyjny osobnika w warunkach konkurencji zależy od jego dostosowania; Nacisk konkurencji rośnie wraz ze wzrostem zagęszczenia populacji. Nacisk konkurencji rośnie wraz ze wzrostem zagęszczenia populacji.

36 36 Ekstynkcje populacji Prawdopodobieństwo ekstynkcji maleje ze wzrostem: Prawdopodobieństwo ekstynkcji maleje ze wzrostem: wewnętrznego tempa wzrostu r wewnętrznego tempa wzrostu r pojemności środowiska (wielkości stałej K) pojemności środowiska (wielkości stałej K) Prawdopodobieństwo ekstynkcji rośnie ze wzrostem tempa zmian środowiskowych Prawdopodobieństwo ekstynkcji rośnie ze wzrostem tempa zmian środowiskowych Czynniki stochastyczne (losowe) mogące wpływać na dynamikę populacji i prawdopodobieństwo ekstynkcji: Czynniki stochastyczne (losowe) mogące wpływać na dynamikę populacji i prawdopodobieństwo ekstynkcji: Demograficzne (stałe wartości F i i P i, ale różne faktycznie realizowane); Demograficzne (stałe wartości F i i P i, ale różne faktycznie realizowane); Środowiskowe (losowe zmiany F i i P i ); Środowiskowe (losowe zmiany F i i P i ); Genetyczne (losowe zmiany F i i P i ). Genetyczne (losowe zmiany F i i P i ).

37 37 Dopuszczalna eksploatacja populacji Przykład: obliczyć dopuszczalną eksploatację populacji płetwala błękitnego Klasy wieku: λ = 1,0072 maksymalna eksploatacja: 100 (λ-1)/ λ = 0,71%

38 38 Konkurencja międzygatunkowa Zasada jedna nisza - jeden gatunek – trzy możliwości rozwiązania konfliktu: Zasada jedna nisza - jeden gatunek – trzy możliwości rozwiązania konfliktu: Konkurencyjne wypieranie (np. Tribolium) Konkurencyjne wypieranie (np. Tribolium) Podział zasobów (np. kraby, lasówki) Podział zasobów (np. kraby, lasówki) Rozchodzenie się cech (np. zięby Darwina) Rozchodzenie się cech (np. zięby Darwina) W jakich warunkach możliwa jest koegzystencja gatunków konkurujących o te same zasoby? W jakich warunkach możliwa jest koegzystencja gatunków konkurujących o te same zasoby? model Lotki-Volterry model Lotki-Volterry

39 39 Konkurencyjne wypieranie: dwa gatunki Tribolium Procentowy udział gatunku Mikroklimat T. confusum T. castaneum Gorący i wilgotny 0100 Umiarkowany i wilgotny 1486 Chłodny i wilgotny 7129 Gorący i suchy 9010 Umiarkowany i suchy 8713 Chłodny i suchy 1000

40 40 Podział zasobów: trzy gatunki krabów pustelników – liczba osobników w zależności od cech środowiska Siedlisko Pagarus hirsutiusculus Pagarus beringanus Pagarus granosimanus muszle ślimaka Littorina sitkana Wyższe partie litoralu z udziałem brunatnicy Hedophyllum sessile 2000 Głębsze partie litoralu Duże głazy w środkowej części litoralu 602 muszle ślimaka Searlesia dira Głębsze partie litoralu 0181 Płytsze części środkowego litoralu 0026

41 41 Podział zasobów: pięć gatunków północnoamerykańskich lasówek na świerku MacArthur, 1958, Ecology. lasówka rdzawolica lasówka rudogardła lasówka czarno- gardła lasówka kasztanowata lasówka pstra

42 42 Rozchodzenie się cech: zięby na wyspach Galapagos Grant i Grant, 2002, Pearson Education, Inc. (Benjamin Cummings) Szerokość dzioba Procent osobników w poszczególnych klasach Szerokość dzioba Populacje sympatryczne G. fortis populacja allopatryczna G. fuliginosa populacja allopatryczna

43 43 Konkurencja międzygatunkowa – model Lotki-Volterry 1.r 1 = 0 2.N 1 = 0 3.K 1 -N 1 - 1,2 N 2 = 0 N 1 = K 1 - 1,2 N 2 1.r 2 = 0 2.N 2 = 0 3.K 2 -N 2 - 2,1 N 1 = 0 N 2 = K 2 - 2,1 N 1

44 44 Izolinie dN/dt = 0 dla konkurujących populacji wg modelu Lotki-Volterry

45 45 Poszukiwanie punktów równowagi stabilnej dla dwugatunkowego układu

46 46 Inne układy wielogatunkowe i ich konsekwencje Drapieżnictwo – model Lotki-Volterry: Drapieżnictwo – model Lotki-Volterry: Parazytoidy: specjalny przypadek drapieżnictwa Parazytoidy: specjalny przypadek drapieżnictwa Pasożytnictwo (hipoteza Hamiltona: ewolucja płci) Pasożytnictwo (hipoteza Hamiltona: ewolucja płci) Roślinożerność (wyścig zbrojeń – substancje toksyczne/detoksykacja) Roślinożerność (wyścig zbrojeń – substancje toksyczne/detoksykacja) Koewolucja (hipoteza Czerwonej Królowej) Koewolucja (hipoteza Czerwonej Królowej)

47 47 Mutualizm Mutualizm symbiozy metaboliczne symbiozy metaboliczne powstanie Eucaryota z Proteobacteria i Cyanobacteria powstanie Eucaryota z Proteobacteria i Cyanobacteria porosty – symbioza glonów z grzybami porosty – symbioza glonów z grzybami mikoryza (endo- i ekto-) mikoryza (endo- i ekto-) Zoogamia i zoochoria Zoogamia i zoochoria Komensalizm Komensalizm


Pobierz ppt "1 EKOLOGIA Ekologia populacji. 2 Populacja – termin różnie rozumiany W demografii (człowieka): ludzie zamieszkujący określony rejon: np. populacja Krakowa,"

Podobne prezentacje


Reklamy Google