Vnitrodruhová (intraspecifická) konkurence

Transkript

1 Přednáška 5 - vliv konkurence uvnitř populace a mezi populacemi na populační dynamiku -vztahy mezi populacemi (pokračování) - jak ovlivní vyšší koncentrace CO 2 vztah mezi herbivory a rostlinami stechiometrický přístup k ekologii - koevoluce vztahu

2 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

3 Exploatační (scramble) konkurence Interferenční (contest) 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 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

4

5 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

6 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

7 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)

8 Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty Když N 1 = 0

9 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

10 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

11 Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu Sitophilus oryzae (Curculionidae) Rhizopertha dominica (Bostrichidae) Běžní skladištní škůdci

12 Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu - Vliv abiotických faktorů na konkurenceschopnost

13 Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu - Vliv mezidruhové konkurence na populační růst (pokles) Graf + tabulka str. 114

14 Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu - Vliv kvality (nejen kvantity) zdrojů a zpožděný efekt Graf ek str117

15 Vliv mezidruhové (interspecifické) konkurence na vývoj populační hustoty a nereálnost Lotka-Volterrova modelu - Vliv kvality (nejen kvantity) zdrojů

16 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 píďalka podzimní obaleč dubový (Tortrix viridana) DUB

17 Vztahy mezi populacemi Jsou výsledkem dlouhodobého společného vývoje navzájem se (různým způsobem) ovlivňujících druhů koevoluce

18 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

19 Herbivorie jako překonaná evoluční překážka stechhiometrický přístup

20 Herbivorie jako překonaná evoluční překážka stechhiometrický přístup

21 Herbivorie jako překonaná evoluční překážka stechiometrický přístup

22 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

23 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)

24 Zrnokaz hrachový (Bruchus pisorum) a z. bobový (B. rufimanus) Herbivoři a obranné mechanismy rostlin

25 Zrnokaz hrachový (Bruchus pisorum) a z. bobový (B. rufimanus)

26 Zrnokaz hrachový (Bruchus pisorum): vliv genotypu rostliny na napadení

27 Obaleč hrachový (Cydia nigricana): vliv genotypu rostliny na napadení

28 Zrnokaz bobový (Bruchus rufimanus) a jeho parazitoid Podíl parazitovaných larev zrnokaza bobového parazitoidem T. thoracicus může překročit v běžných polních podmínkách hodnotu 30 %.

29 Herbivorie jako překonaná evoluční překážka náklady rostlin na obranné mechanismy proti herbivorům

30 Herbivorie jako překonaná evoluční překážka náklady rostlin na obranné mechanismy proti herbivorům Rezistence x tolerance

31 Herbivorie jako překonaná evoluční překážka náklady rostlin na obranné mechanismy proti herbivorům

32 Herbivorie jako překonaná evoluční překážka náklady rostlin na obranné mechanismy proti herbivorům Ve skutečnosti jsou v populacích rostlin různě toelrantní (rezistentní jedinci)

33 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?

34 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.

35 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.

36 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.

37 Obaleč konopný (G. delineana) název kmene (česky) původní evropský kmen čínský (asijský) kmen pákistánský kmen název kmene (anglicky) European hopfeeding strain Asian hempfeeding strain Pakistani strain původní hostitelská rostlina výskyt jednoznačně Evropa, preferuje chmel zejména před konopím jednoznačně preferuje konopí před chmelem jihovýchodní Čína, Japonsko, Korea, Pákistán, Indie, Nepál současný výskyt na chmelu v Evropě; velmi nízké výskyty mimo původní oblasti: jihovýchodní a střední (ČR) Evropa; USA striktně na konopí; preferuje konopí s vyšším obsahem THC Pákistán Pákistán

38 Herbivorie a vyšší koncentrace C0 2 Na základě uplatnění stechiometrického přístupu lze po zvýšení koncentrace CO 2 očekávat vyšší úrovně poškození rostlin od herbivorních druhů živočichů (hmyzu) - Kompenzace vyššího (nevýhodného) poměru C : N

39 Herbivorie a vyšší koncentrace C0 2 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 ple vech (obranné mechanismy - vliv další trofické úrovně (predátoři, parazitoidi) - vyšší mortalita hmyzu během vývoje (kvalita potravy)

40 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.

41 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

42 Hyena potravní parazitismus Rybenky v bytech - synekie

43 Epiekie formou epiekie je i foresie častá u roztočů

44 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

45 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.

46 Mutualismus modrásek černoskvrnný (Maculinea arion) Myrmica rubra, M. scabrinodis