METAPOPULACE… Pavel Sova

Jak z populace vznikne metapopulace? Jak lze charakterizovat metapopulace? Jak metapopulace ovlivňuje ekosystém?

prostředí b1 - bn a1 – an abiotické faktory biotické faktory a – koncentrace prvků a molekul, živiny, polutanty, substrát, teplota… b – vliv organismů, spotřeba resp. produkce

a1 – an x(a1 – an) prostředí a – dynamická hodnota, fluktuace druh x – tolerance k měnícím se a - pro každé a optimum

ai,x – potenciálně vhodné prostředí pro druhy i a x heterogenní prostředí ai,w,x,z ai,w,x ai,w,x,z ai,x ai,x ai,y ai,x ai,w,x ai,y ai,y i,z=Ø w x y i=Ø z w x y druhy ai,x – potenciálně vhodné prostředí pro druhy i a x - areál druhu x - disturbance, trvalá změna parametrů prostředí x, y – druhy s odlišnými biotopy w, x - koexistence i – potenciální invazní druh z, y - kolonizace

! různý vznik metapopulace druhu x a y klíčová role charakteru prostředí trvalá změna parametrů prostředí  úbytek biotopu  fragmentace biotopu  metapopulace

metapopulace může vzniknout i v nefragmentovaném prostředí fragmentací populace – predace, epidemie… (! biotické faktory prostředí)

metapopulace – systém vznikajících a zanikajících subpopulací propojených občasnou migrací (rescue effect) (x stabilní ostrůvkovitá populace) metapopulační ekologie – studium lokálních i metapopulačních procesů dynamika subpopulací – vzájemně nezávislá (prostředí, genetika, izolovanost), každá jednou vyhyne metapopulace může být stabilní – tendence vracet se k původnímu stavu rovnováha mezi (re)kolonizací a vymíráním

charakteristika metapopulace množství, stabilita, velikost a vzdálenost subpopulací; migrace vliv matrix – kvalita, množství potenciálních biotopů  metapopulační dynamika – typy metapopulací

Levinsův model – mozaika, nerealistický - rovnovážný stav P=1-e/c mainland – island – 1 stabilní velká populace + periferní malé – závislé na imigraci - Harrison et al. 1988 – Euphydrias editha bayensis source – sink – analogie mainland-island - kvalita prostředí - sink subpopulace může být větší non-equilibrium – nefunguje rescue effect - ochrana přírody patchy population – mozaiková populace - „metapopulace“ – volná migrace

důsledky fragmentace (izolace) negativní – vyšší pravděpodobnost inbrední deprese, vymření druhu pozitivní – koexistence druhů (dravec-kořist, konkurenti) - ochrana proti invaznímu druhu (hryzec vodní, norek americký) - působení proti dominanci 1 druhu - udržení druhu v krajině • rostliny – semenná banka, migrace diaspor • živočichové – migrace jedinců - kritické pro teritoriální živočichy • synchronizace – výhodná na úrovni jednotlivých populací, nevýhodná na úrovni metapopulace (chování jako 1 populace, vyšší riziko vymření)

Historie 50. léta 20. st. – H.G.Andrewartha, L.C.Birch - metapopulační struktura – efemerní populace hmyzu - Austrálie 1963 – V.R. MacArthur, E.O. Wilson – rovnovážná teorie ostrovní biogeografie - význam vymírání, (re)kolonizace a vzdálenosti 90. léta – rozvoj metapopulační ekologie - I. Hanski – Melitaea ciuxia (hnědásek kostkovaný) - Levins – matematické modely

Modely lineární: dP/dt=c*P*(1-P)-eP ; rychlost kolonizace-rychlost vymírání  analytické – migrace, vzdálenost subpopulací  simulační – různá vzdálenost a schopnost migrace, heterogenita prostředí - nutná detailní znalost - Baguette et al., 2000

Využití metapopulačního přístupu v praxi Pedicularis furbishiae – podél toků – záplavy – destrukce a zároveň vznik nových potenciálních biotopů – (re)kolonizace - mozaiková metapopulace - Menges, 1990; Maine Euphydryas (hnědásek) – stabilní populace – migrace do okolí - source-sink, destrukce source pop. znamená zánik druhu - Murphy et al. 1990; Kalifornie • Maculinea alcon (modrásek hořcový) – fragmentace – lidská činnost – trvalá – úbytek populací v závislosti na úbytku hořce hořepníku – velká fragmentace – problematická ochrana - ČR z hlediska metapopulací docházíme k odlišným závěrům o managementu (ochrany) než z pohledu klasické populační ekologie PVA – population viabality analysis – hledání kritic. fází živ. cyklu

Metapopulace - ekosystém prostředí druh a1-an fragmentace (f) x(a1-an) dynamická rovnováha geny náhodný genetický drift migrace inbreeding f f f speciace extinkce

Metapopulace - ekosystém extinkce – smrt všech subpopulací druhu - inbrední deprese – klesá adaptabilita, druh hyne i v příznivém prostředí (N<Ne; efektivní velikost populace) speciace – edge effect – sink, island populace - drift – selekce - bottle-neck a founder effect (viz evoluční biologie) - ekotyp – Agrostis vulgaris – Anglie, výsypky, tolerance k těžkým kovům migrace – působení proti náhod. gen. driftu – zachování frekvence alel, nebo jejich míšení (černoši v USA) - rescue effect

Ochrana přírody systém spěje k rovnováze (dlouhodobé) - závislost na prostředí – ochrana biotopu pokud systém není stabilní nemá konzervace smysl – působení proti přirozenému stavu restauration ecology – Seychelly – endemické želvy, zůstal 1 druh – introdukce na ostatní ostrovy pomohla udržet ekosystém (podobná ekologická role)  metapopulace - ? možnost vzniku podobně adaptovaných endemických druhů ?