Populace. Skupinové atributy populace. Ekologie populací. Soubor všech jedinců téhož druhu, vyskytující se v určitém čase na určitém místě.

Transkript

1 BIOTICKÉ PODMÍNKY Ekologie 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 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

2 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 Rozmíst stění

3 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 návratyn 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 spřílivem 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 Migrace typu jednou tam a zpět úhoř říční putuje z řek a rybníků přes Atlantik do Sargasového moře (rozmnožuje se a umírá), larvy táhnou t zpět losos opačný sled sladkovodní jikra, dospělec mořsk ská ryba

4 Jednosměrn rná migrace babočka admirál, babočka bodlákov 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 potrava rozmnožov ování 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

5 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. -vněkterých populacích je růst i přežívání největší, je-li populace malá -vněkterých působí vnitrodruhová spolupráce nejlépe, je-li populace středně velká 4. Izolace působí opačně než shlukování izolace jedinců, párů nebo skupin je výsledkem vnitrodruhové kompetice o společné nedostatkové zdroje nebo vzájemného antagonismu jedinci, páry či skupiny obratlovců nebo vyšších bezobratlých omezují svou aktivitu na určitou plochu okrsek je-li tato plocha aktivně hájena teritorium teritorialita je nejvyšší u obratlovců nebo vyšších bezobratlých, kteří mají složité mechanismy při rozmnožování stavba hnízda, kladení vajec, péče o mladé izolace tohoto typu snižuje konkurenci, zajišťuje energii během kritických období, brání přemnožení a vyčerpání zásob potravy, resp. živin atp.

6 5. Hustota H 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 m 3 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 bruttohustota 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 Určování 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

7 6. Množivost natalita vrozená schopnost populace přirůstat bez přílivu zvenčí rychlost množení se mění v závislosti na složení a velikosti populace, vnějších podmínkách prostředí 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. Složen ení populací Struktura skladba populace (pohlavně se rozmnožujících živočichů) vyjadřuje zejména: a) Poměr pohlaví b) Věkové složení populace c) Strukturu sociální

8 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) věkovv 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

9 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 jejínarůstání, různé rychlosti růstu, pokles početnosti, vymírání Rozhodující faktory: natalita mortalita migralita N t+1 = N t + Na Mo + Im - Em Stávající počet jedinců v populaci Výchozí početnost 9. Růst R 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

10 Biotický reprodukční 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 růstových r křivekk 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 nejčastější typ N K 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 )

11 Populační růst brouk Rhizopertha dominica Nárůst populace pakoně žíhaného po epidemii dobytčího moru Populace vrby popelavé v místech, kde není spásána králíky

12 Hustotně závislá 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. Kolísání 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

13 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 polní,, lumík k norský, saranče pustinná,, bekyně mniška, píďalka p 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

14 Příčiny kolísání 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-stratégové 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

15 K-stratégové populační i individuáln lní růst je pomalý rozmnožovac ovací potenciál l malý velká hmotnost tělat pozdější dospívání dlouhověcí rozmnožuj ují se několikrn kolikrát t za život početnost populace stálá populační hustota trvale vysoká blízko hranice únosnosti vyvinutá vnitro- i mezidruhová kompetice mortalita závislz vislá na hustotě a postihuje zejména staré jedince výskyt ve vyvinutých a vyvážených ekosystémech ve vyvážených klimatických podmínk nkách osidlování pomalé leč má trvalý charakter Př.. Velcí kopytníci a další velcí živočichové tropických oblastí VZTAHY MEZI ORGANISMY Vnitordruhové Mezidruhové vnitrodruhové (intraspecifické, homotypické)

16 Reprodukční (sexuáln lní) ) society RODIČOVSKÝ PÁR -dočasný X trvalý RODINA rodičovská X mateřská X otcovská Reprodukční (sexuáln 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)

17 mezidruhové (interspecifické, 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

18 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

19 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 Houba zvětšuje aktivní povrch kořenů, rostlina poskytuje glukózu. ENDOTROFNÍ hyfy pronikají až 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

20 Kompetice 00 / - - vztah mezi organismy, které uplatňuj ují tytéž nároky na potravu, úkryt, na podmínky rozmnožov ování - konkurence vyvolá posun znaků a ekologické oddělen lení blízce si příbuzných p (blízkých 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 / - + (zvláštní druh predace) dočasný x trvalý ektoparazit x endoparazit fakultativní x obligatorní