Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Mezidruhové vztahy: kompetice predace, parazitismus, mutualismus atd.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Mezidruhové vztahy: kompetice predace, parazitismus, mutualismus atd."— Transkript prezentace:

1 Mezidruhové vztahy: kompetice predace, parazitismus, mutualismus atd.

2 And now for something completely different: MECHANISMUS PREDACE

3 Optimální získávání potravy (optimum foraging): jak investovat čas a energii na získání co nejvíce kořisti Čas strávený lovem = hledání kořisti (S) + zpracování kořisti (H) Výtěžek z kořisti = obsah energie (E) / čas na zpracování (H) K lovenému druhu 1 je výhodné přidat druh 2 pokud platí E 2 /H 2  E 1 /(S 1 +H 1 ) Pokud je: S>>H vede to k širokému potravnímu spektru S<

4 When to include a new prey item into the diet? Example

5 Funkční odpověď predátora: vztah mezi hojností kořisti a rychlostí její konzumace Typ 1: lineární (Nicholsonův model) Typ 2: convexní (Hollingův model) [nejčastější] Typ 3: sigmoidní Jednotlivé typy odpovědi se liší i závislostí % ulovené populace kořisti na velikosti této populace Funkční x početní odpověď na hojnost kořisti: funkční odpověď se dána změnou účinnosti lovu, nikoli změnami v početnosti populace predátora Způsob odezvy je dán způsobem lovu a zpracování kořisti - snadnost lovu roste přímo úměrně hojnosti kořisti (1), nebo rychleji (2) či pomaleji (3). (1) (2) (3)

6 čas potřebný k nalezení kořisti se blíží nule s rostoucí početností kořisti N čas ke zpracování kořisti H se nemění a určuje finální (stálou) rychlost konzumace Hollingova rovnice popisující odezvu typu 2: Počet ulovené kořisti P = účinnost hledání kořisti a x čas věnovaný hledání kořisti S x početnost kořisti N Hledání kořisti lze věnovat z celkového čast T jenom tu část, jež není věnována zpracovávání ulovené kořisti. To vyžaduje čas H na každého z P ulovených jedinců P = aSN kde S = T-HP takže P = a(T-HP)N což lze vyjádřit také jako P = aNT/[1+aHN] což je rovnice křivky typu 2 Typ 2

7 10.4. Predator-Prey Model with Functional and Numerical Responses Now we are ready to build a full model of predator-prey system that includes both the functional and numerical responses. We will start with the prey population. Predation rate is simulated using the Holling's "disc equation" of functional response: The rate of prey consumption by all predators per unit time equals to The equation of prey population dynamics is: Here we assumed that without predators, prey population density increases according to logistic model. Predator dynamics is represented by a logistic model with carrying capacity proportional to the number of prey: This equation represents the numerical response of predator population to prey density. The model was built using an Excel spreadsheet:

8 Slunéčka Epilachna varivestis napadená plošticí Podiscus maculiventris Příklad odezvy typu 2 odpovídající Hollingově rovnici

9 Rychlost konzumace je úpřímo úměrná biomase potravy Příklad odezvy typu 1: lumíci na jednoděložných roslinách v tundře

10 Příklad odezvy typu 3:

11 Optimální získávání potravy: výběr mezi různými oblastmi s výskytem kořisti Kořist se téměř vždy vyskytuje shloučeně, agregována do řady oblastí různé kvality Predátor se snaží o co nejvyšší celkový zisk kořisti Musí se tedy rozhodovat, zda pokračovat v lovu na daném místě, nebo hledat výhodnější oblast Délka setrvání predátora v dané oblasti závisí na: - kvalitě oblasti [t.j. množství energie získané lovem za daný čas] - vzdálenost alternativních oblastí s kořistí Kvalita dané oblasti také klesá v čase, jak se stává postupně vylovenou. Celkový (kumulativní) zisk energie z dané oblasti: nulová během cesty k této oblasti, potom rychlý, ale postupně se zpomalující zisk (vzestup křivky) jak je poblast postupně vylovována, nakonec je zisk nulový a křivka dále nestoupá.

12 Oblast je vhodné opustit jakmile se dosáhne maximálního zisku energie za dobu cestování do oblasti a jejího využívání. Závisí tedy na bohatosti oblasti a vzdálenosti mezi oblastmi. Graficky lze maximální rychlost získání zdrojů znázornit jako tečnu vedenou ke kumulativní křivce získané energie. Příklad příliš brzkého odchodu - získaná energie je znázorněna modře, maximální získaná energie při pozdějším odchodu červeně. Vliv doby cestování na optimální rozhodnutí - pro stejně kvalitní oblast je výhodnější zůstat déle v případě dlouhé doby cestování (červeně) než krátké doby cestování (modře), kdy je možné se rychleji přesunout k dalšímu zdroji.

13 And now for something completely different: POPULAČNÍ DYNAMIKA SYSTÉMU PREDÁTOR-KOŘIST

14 dN/dt = rN - aCN dC/dt = faCN - qC Lotka-Volterrův model N = počet jedinců kořisti C = počet jedinců predátora t = čas r = rychlost růstu populace a = frekvence útoků na kořist f = efektivita převodu energie z kořisti do potomstva predátora q = úmrtnost

15 Lotka-Volterrův model: stabilní cykly populační velikosti, s populací predátora zpožděnou za populací kořisti: Predator and prey isoclines: 0 high Oscilace obou populací v čase lze převést na trajektorii v prostoru definovaném počtem kořisti (N) a predátora (C). Amplituda systému závisí na výchocích hodnotách počtu predátora a kořisti.

16 Skutečná data: cykly zajíce a rysa v severní Kanadě Jedná se o kultovní datový soubor populační ekologie. Pokrývá 90 let, populace odhadnuty podle počtu ulovených kusů, tentýž datový soubor nesčetněkrát zobrazen v mnoha publikacích

17 And now for something completely different: MUTUALISMUS

18 Houby + řasy [= lišejníky] Houby + mravenci Atta Rostliny + opylovači Rostliny + živočichové pojídající plody a šířící semena Rostliny + mravenci Rostliny + mykorrhizní houby Rostliny + N fixující baktérie Přežvýkavci + baktérie rozkládající celulózu Termiti + prvoci rozkládající celulózu Lidé + domestikované rostliny a zvířata Koráli + řasy Buňky + baktérie, t.č. mitochondrie and chloroplasty Řada klíčových vztahů je mutualistických

19 Endosymbióza: prokaryotické buňky obsahují mitochondrie a chloroplasty s vlastní genetickou informací. Jedná se o nyní již obligátní mutualismus s bakteriemi

20 photo M. Janda Koráli žijí v symbióze s fotosyntetizujícícmi řasami

21 Mykorhizní houby žijí s cévnatými rostlinami Ektomykorhiza: přibližně 5000 druhů hub interaguje s 2000 druhy rostlin Endomykorhiza: cca 150 druhů hub a 90% všech druhů rostlin

22 Rostliny a opylovači

23 Rostliny žijí se savci, ptáky, hmyzem a dalšími živočichy rozšiřujícími semena

24 Janson et al. 2008, Evolution 62:997 Mšice Acyrtosiphon pisum a baktérie Buchnera aphidicola z jejího mycetocytu Bejlomorka Asteromyia carbonifera and její hálky se houbou Bostryosphaeria Termiti and prvok Trichonympha flagellate z jejich střeva, kde tráví celulózu Kůrovci a houba Ophiostoma clavigerum z jejich požerků Nízká kvalita a obtížná stravitelnost rostlinné stravy vede k mutualismu herbivorů s houbami, bakteriemi a prvoky

25 Kávovník a Homo sapiens žijí v mutualistickém vztahu, kde člověk pomohl kávovníku zvítězit v kompetici nad stovkami konkurenčních keřů a stromů v oblasti tropických lesů Lidé žijí s domestikovanými rostlinami a živočichy

26 Hydnophytum, Rubiaceae Mutualistické vztahy mravenců Mravenci a myrmekofilní rostliny: - rostlina získá živiny, ochranu před popínavými rostlinami a herbivory, mravenci hnízdní prostor a potravu (extraflorální nektarie, proteinová tělíska) Mravenci and stejnokřídlý hmyz [mšice, červci, atd.] - stejnokřídlý hmyz získá ochranu před predátory a parazitoidy, mravenci potravu (nadbytečný cukr vylučovaný druhy sajícími na floému) Mravenci a houby [pouze mravenci r. Atta] - houby získají klimatizovaný prostor pro růs a potravu (listy rostlin přinášené do mraveniště), mravenci požírají plodnice hub

27 Acacia cornigera Acacia drepanolobium Mutualismus mezi mravenci a akáciemi Acacia macrantha Akácie poskytují hnízdní prostory v modifikovaných trnech, mravenci je chrání před herbivory takže akácie obsazené mravenci rostou lépe než bez nich

28 Monokulturní porosty myrmekofilního druhu stromu Duroia hirsuta (Rubiaceae) v Amazonském pralese. Vytvářené mravencem Myrmelachista schumanni zabíjejícím ostatní rostliny kyselinou mravenčí (obrázek ukazuje výsledné nekrózy na listech). D. hirsuta poskytuje mravencům hnízdní dutiny. Každá zahrádka spravovaná jednou kolinií mravenců, některé až 800 let staré. Megan E. Frederickson, Michael J. Greene and Deborah M. Gordon 'Devil's gardens' bedevilled by ants. Nature 437, Devil's gardens

29 Crematogaster nigriceps Podvádění v mutualistických vztazích: mravenec Crematogaster nigriceps a Acacia drepanolobium v Africe C. nigriceps obývá myrmekofilní akácie, ale je kompetičně vytlačen jinými druhy mravenců, pokud se dostanou na stejný strom kompetující druhy mravenců kolonizují nové akácie přechodem po navzájem se dotýkajících větvích C. nigriceps proto zaštipuje pupeny hostitelské akácie tak, aby větve nebyly v kontatku s jinými stromy tím sice zvyšuje svoji šansi na přežití, ale zároveň snižuje plodnost hostitelského stromu Stanton et al. 1999

30 Experimentální vyloučení velkých býložravců [na 10 let ] Snížená tvorba nektarií a domácií u akácií Pokles Crematogaster mimosae, vzestup C. nigriceps a C. sjostedti [ten hnízdí v dutinách po tesařících, nikoli domáciích] Akácie s C. nigriceps [jenž zaštipuje pupeny] jsou OK Akácie s C. sjostedti: zvýšené napadení tesaříky, a tedyu pomalejší růst a zvýšená úmrtnost stromů C. sjostedti Palmer et al., 2008, Science 319:192

31 Ophrys insectivora lákající včely Mutualistické vztahy jsou citlivé na podvádění příklady ze systémů rostlina - opylovač: - některé rostliny podvádějí tím, že neposkytují za opylení nektar [tzv. polinační pasti] - tořiče Ophrys lákají opylovače tím, že vylučují analogy jejich feromonů a napodobují tak partnery ke kopulaci - opylovači někdy kradou nektar aniž by květ opýlili, například se prokousají do květu zvenčí, mimo bliznu a prašníky

32 Obligátní mutualismus mezi rostlinami r. Yucca a opylovači, motýlky z r. Tegeticula (opylovači jsou specializovaní na 1 druh rostliny, jejich larvy se živí jejími semeny)

33 Motýli Tegeticula: dvojí přechod od mutualismu k parazitismu Tegeticula - Yucca mutualismus je velmi specializovaný. Motýl po opýlení klade do téhož květu vajíčka, larvy se potom žijí vyvíjejícími se semeny. Pokud kladoucí samice květ neopýlí, larvy zahynou. Přesto došlo během evoluce r. Tegeticula dvakrát ke ztrátě mutualismu, kde některé druhy podvádějí a kladou vajíčka do květů opýlených jinými druhy - jejich vztah k rostlině je tedy parazitický vznik parazitických druhů vznik parazitických druhů vznik mutualismu

34 Ektomykorhizní houby: opakovaná ztráta mykorhizního mutualismu původní stav v této linii hub je ektomykorhiza (červeně), nicméně došlo opakovaně ke ztrátě mutualismu a přechodu hub na nezávislou existenci (černě)


Stáhnout ppt "Mezidruhové vztahy: kompetice predace, parazitismus, mutualismus atd."

Podobné prezentace


Reklamy Google