Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Populációbiológia Ökológia Czárán Tamás MTA-ELTE Ökológiai és Elméleti Biológiai Kutatócsoport Az előadások jegyzetekkel is ellátott.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Populációbiológia Ökológia Czárán Tamás MTA-ELTE Ökológiai és Elméleti Biológiai Kutatócsoport Az előadások jegyzetekkel is ellátott."— Előadás másolata:

1 Populációbiológia Ökológia Czárán Tamás MTA-ELTE Ökológiai és Elméleti Biológiai Kutatócsoport Az előadások jegyzetekkel is ellátott anyaga letölthető a

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15 A szünbiológia (Ecology) alapállítása: Az élőlények térbeli és időbeli eloszlása szinte minden tér- és időskálán eltér a véletlenszerűtől

16 tér el az élőlények tér- és időbeli eloszlása a véletlenszerűtől? A szünbiológia alapkérdései: hogyan mennyire miért

17 A „hogyan” és a „mennyire” kérdésekre a biogeográfia, ill. a társulástan, a „miért” kérdésre az ökológia keresi a választ.

18 Az élőlények tér- és időbeli eloszlását az őket érő környezeti hatások befolyásolják A környezeti hatások eredhetnek a fizikai környezetből – ezeket abiotikus hatásoknak hívjuk, vagy a fizikai környezetből – ezeket abiotikus hatásoknak hívjuk, vagy a biológiai környezetből, más élőlényekkel való (közvetlen vagy közvetett) találkozásokon keresztül – ezek a biotikus hatások a biológiai környezetből, más élőlényekkel való (közvetlen vagy közvetett) találkozásokon keresztül – ezek a biotikus hatások

19 A két legfontosabb klímatényező: éves átlaghőmérséklet éves csapadék-mennyiség kombinációi alapján jól jósolható a biomok eloszlása a kontinensek felszínén:

20

21

22 A globális légkörzés Az Egyenlítő környékén és a mérsékelt övben felszálló légtömegek miatt kisnyomású, csapadékos területeket találunk, máshol a leszálló légtömegek magasabb nyomást és csapadékhiányt okoznak.

23

24 A főbb klímaterületek a Föld felszínén:

25 A nagyobb biomok a Föld felszínén:

26 A biomok a legfontosabb klímafaktorok terében (Whittaker, 1975):

27

28 Nagy tér- és időléptékben tehát viszonylag egyszerű összefüggések (abiotikus klíma-tényezők) alapján megválaszolható, hogy miért tér el a biomok globális eloszlása a véletlenszerűtől. Mi történik, ha a megfigyelés térbeli léptékét csökkentjük? Globális  Regionális  Lokális Biom  Társulás  Asszociáció  Populáció

29 A lépték csökkentésével a jóslataink egyre pontatlanabbak lesznek. Miért? mert egyre több környezeti változó lehet felelős a mintázatok közötti különbségekért mert egyre nagyobb a releváns környezeti változók térbeli inhomogenitása mert egyre nagyobb a véletlen hatások szerepe mert egyre nagyobb a populációk közötti kölcsönhatások szerepe

30 fitness Limitáló forrás felvehetőségét befolyásoló környezeti változó Optimum Egyetlen populáció fitness-válasza egyetlen környezeti változóra: Egydimenziós niche: Pl.: hőmérséklet, pH, táplálék mérete

31

32 A niche-tengelyen felvehető környezeti változó feltétlenül minőségi, intenzív (azaz nem mennyiségi, extenzív) jellegű!! Legitim niche-változó pl. a táplálék szemcsemérete, de (elvileg) NEM használható pl. a táplálék adott területen található mennyisége.

33 Kétdimenziós niche:

34 Prédaállat mérete Hálómagasság Argiope trifasciata Argiope aurantia

35 Mi történik ott, ahol két populáció niche-ei átfedődnek?

36 alacsonymagasközép Chthamalus egyedül Balanus egyedül Balanus fundamentális niche Chthamalus fundamentális niche szaporodási ráta Vertikális pozíció az árapály-zónában

37 Chthamalus egyedül fundamentális niche realizált niche Chthamalus és Balanus kompetitív kizárás alacsonymagasközép Vertikális pozíció az árapály-zónában szaporodási ráta Balanus egyedül

38 Fundamentális és realizált niche:

39 1. körny. változó 2. körny. változó Elvi problémák 1. Mindkét niche-dimenzióban átfedődés van, a kétdimenziós niche-térben mégsincs átfedődés: nincs kompetíció

40 Az alapkőzet színe (átl. hullámhossz) Árapályzóna-magasság Balanus Chthamalus Elvi problémák 2. Egy irreleváns niche-dimenzió miatt nincs átfedődés a kétdimenziós niche-térben, pedig a valóságban van kompetíció

41 Homogén környezetben csak a limitáló forrás (resource) elérhető mennyisége szabja meg egy elszigetelt populáció gyarapodásának mértékét.

42 Mi történne korlátlan forrás-utánpótlás esetén? SpeciesCommon namer [individuals/ (individual.day)] Doubling time T PhageVirus minutes Escherichia coliBacterium minutes Paramecium caudatum Protozoan hours Hydra days Tribolium castaneum Flour beetle days Rattus norvegicusBrown Rat days Bos taurusDomestic cow years Avicennia marinaMangrove years Nothophagus fuscaSouthern Beech years

43

44

45 Forrás koncentrációja Zéró gyarapodási pont gyarapodási tartományfogyási tartomány

46 G. Gause, 1936 Két Paramaecium-faj: P. caudatum P. aurelia

47 Kompetíció: két (vagy több) populáció versengése ugyanazért a limitáló forrásért minden versengő populáció fitnessét csökkenti: ( -, - ) típusú populációs kölcsönhatás G.F. Gause: „Complete competitors cannot coexist” fajon belüli (intraspecifikus) és fajok közötti (interspecifikus)

48 Hogyan igazolható Gause állítása elméletileg? A kompetíciós kölcsönhatás modellezésével: Feltevések: két faj populációi használják ugyanazt a limitáló, megújuló forrást (pl. táplálékot) a gyarapodásukhoz a forrás mennyiségétől (koncentrációjától) függ mindkét populáció gyarapodási rátája: minél kevesebb a forrás, annál lassabb a szaporodás

49 1. faj zéró gyarapodási pontja2. faj zéró gyarapodási pontja Forrás koncentrációja

50 Két faj és két limitáló forrás esetén: 1. forrás mennyisége 2. forrás mennyisége 1. faj zéró gyarapodási izoklinje 2. faj zéró gyarapodási izoklinje (+, +) (-, +) (-, -) Kompetitív kizárás: 1 faj marad Idő Egyedszám

51 1. forrás mennyisége 2. forrás mennyisége (+, +) (+, -) (-, -) (-, +) Egyedszám Idő

52 1 forrás maximum 1 populációt 2 forrás maximum 2 populációt n forrás maximum n populációt tarthat el.   

53 Létezik-e annyi különböző forrás, ahány faj? Egy átlagos mérsékeltövi réten az edényes növényfajok száma 100 körüli Ugyanott a talaj egyetlen grammjában olykor több tízezer baktériumfaj él A tengerek fitoplankton-közösségei elképesztő fajgazdagságot mutatnak (G.E. Hutchinson: The Paradox of the Plankton, 1961) Elképzelhető-e, hogy az egyes élőhelyek biodiverzitását azok fajszámának megfelelő számú forrás tartja fenn?

54 A plankton-paradoxon a homogénnek látszó, jól keveredő tengervizekben élő egysejtű növények esetében különösen élesen vetődik fel, mert néhány forrás (fény, széndioxid, N, P, S, Si és néhány nyomelem) minden növényi plankton-faj számára elégséges; ezek a források a tengerek felszíni vízrétegeiben nagyjából egyenletesen oszlanak el; mégis sok esetben fajok százai élnek e néhány forráson, ugyanazon a helyen, egyidőben. Ez a probléma időközben az ökológia egyik legismertebb, általános kérdése lett: nemcsak a tengeri fitoplankton-közösségek, hanem a szárazföldi növények és állatok társulásainak fajgazdagsága is magyarázatra szorul.

55 A plankton-paradoxon feloldására sok, elvi szempontból is különböző magyarázat született. A főbb magyarázat-típusok: 1) Környezeti (niche-) heterogenitás: Kellő mértékben heterogén környezetet biztosító élőhelyeken helyről helyre változhat, hogy melyik faj populációja számára optimálisak a körülmények, így adott területen több faj élhet meg kevés forráson.

56 2) Nem-egyensúlyi kompetíciós dinamika („közepes zavarási hipotézis”) Az intenzív zavarás csökkenti a fajszámot A hipotézis szerint a legmagasabb fajszámot közepes mértékű/gyakoriságú zavarás tartja fenn. Kevés zavarás: a fajszám csökken a kompetitív kizárások miatt

57 3) Ragadozók vagy paraziták által közvetített együttélés Ha a ragadozó (parazita) az egymással kompetícióban álló préda- (gazda-) fajok populációi közül mindig nagyobb arányban pusztítja a gyakoribbat, akkor a kompetítorok együttélhetnek akkor is, ha ragadozó híján kompetitív kizáródás következne be.

58 4) Ciklikus kompetitív kölcsönhatások hálózatai „Kő” „Papír”„Olló” Kizárás A ciklikus kompetíció baktérium-közösségekben gyakori, ahol az egyes baktériumtörzsek különféle specifikus hatású toxinokkal (bakteriocinek) igyekeznek egymást kiszorítani a társulásból.

59 Az általánosított plankton-paradoxon feloldása tehát nem lehetséges egyetlen mechanizmus alapján – minden konkrét esetet más tényező, vagy tényezők más-más kombinációi magyaráznak.

60 A fajok szétválását és együttélését fenntartó evolúciós mechanizmus: Denzitásfüggő szelekció

61 Számítógépes szimuláció:

62 Magméret Fitness Idő Karakter-szétválás

63 5) Niche-differenciálódás (forrásfelosztás, kompetitív koevolúció) Két Darwin-pinty faj (Geospiza fortis és G. fulginosa) csőrméret- eloszlása allopatrikus és szimpatrikus populációkban (Galápagos-szigetek) Két, közel azonos környezeti igényű faj karakter-szétválása szimpatrikus helyzetben. Fent: a forrást közel azonos módon használja a két faj. A forráshasznosítási eloszlás közepén erős a szelekciós nyomás mindkét populáción. Lent: a szelekció hatására a két faj forráshasznosítása az eloszlás szélei felé mozdulva szétválik Selection pressure


Letölteni ppt "Populációbiológia Ökológia Czárán Tamás MTA-ELTE Ökológiai és Elméleti Biológiai Kutatócsoport Az előadások jegyzetekkel is ellátott."

Hasonló előadás


Google Hirdetések