BIOTICKÉ PODMÍNKY Populace

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