Konkurencja Wykład 1. Zasoby, nisza, wypieranie. Agnieszka Kloch

Transkrypt

1 Konkurencja Wykład 1 Zasoby, nisza, wypieranie Agnieszka Kloch akloch@biol.uw.edu.pl

2 Podręczniki M. Begon, CR Townsend, JL Harper Ecology. From Individuals to Ecosystems Begon i in. (1999) Ekologia populacji J. Weiner. Życie i ewolucja biosfery Ch. J. Krebs. Ekologia wykład 1/2

3 Konkurencja a inne interakcje antagonistyczne niesymetryczne symetryczne wypieranie pasożytnictwo drapieżnictwo roślinożerność konkurencja międzygatunkowa Oddziaływania konkurencyjne nieantagonistyczne komensalizm mutualizm symbioza koegzystencja wykład 1/3

4 Skąd się bierze konkurencja? Rodzi się więcej osobników, niż jest w stanie przetrwać. Zasoby są ograniczone wykład 1/4

5 Konkurencja wykład 1/5

6 Zasoby są zmienne w czasie i przestrzeni okresowy wzrastający ilość zasobów okresowy krótkotrwały okresowy malejący liście w lesie zakwity planktonowe wyrój owadów względnie stały tkanki dla pasożytów trawa na sawannie okresowy przewidywalny kwiaty (nektar) okresowy nieprzewidywalny rok nasienny czas wykład 1/6

7 Tolerancja ekologiczna temp. ciała Zdolność adaptacji do określonych czynników środowiska np. temperatury. hipotermia hipertermia temp. otoczenia Prawo minimum (Liebig) czynnik środowiska o wartości najbliższej granicy tolerancji jest czynnikiem ograniczającym. Amplituda ekologiczna - zakres warunków środowiskowych, w jakich dana populacja (gatunek) występuje lub może występować wykład 2/7

8 Tolerancja ekologiczna Prawo tolerancji ekologicznej występowanie organizmów w danym środowisku zależy od zespołu czynników, których wartości muszą się mieścić w zakresie tolerancji ekologicznej tych organizmów. zakres tolerancji optimum wykład 1/8

9 Zasada alokacji Lewinsa można znać się trochę na wszystkim lub być wybitnym specjalistą w wąskiej dziedzinie miara dostosowania Specjalizacja stenobiont eurybiont czynnik ekologiczny Stenobiont/eurybiont zakres tolerancji w stosunku do czynników środowiska specjalista / generalista spektrum wykorzystywanych zasobów Kto wygra? Stenobiont jest silniejszy konkurencyjnie, bo ma wyższe maksymalne dostosowanie Specjalista jest silniejszy, bo skuteczniej wykorzystuje dostępne zasoby, ale tylko jeśli trafią na idealne dla siebie warunki wykład 1/9

10 Nisza ekologiczna Nisza Hutchinsona (1957) n-wymiarowa przestrzeń zawierająca całkowity zakres warunków, w których dany organizm może funkcjonować. Nisza Hutchinsona nie istnieje bez organizmu nie może być pusta nisza abstrakcyjna koncepcja,wynika z sumy wymagań fizjologicznych i zakresu tolerancji danego gatunku siedlisko obszar, w którym żyje gatunek wykład 1/10

11 Nisza ekologiczna Nisza jednowymiarowa tolerancja roślin alpejskich Nisza dwuwymiarowa krewetka Crangon septemspinosa wykład 1/11

12 Rodzaje nisz Nisza potencjalna (podstawowa) wyznaczona przez granice tolerancji ekologicznej hipotetyczna, nigdy nie realizowana w praktyce Nisza realizowana obejmuje aktualny zestaw warunków środowiska (konkurenci, drapieżniki...) węższa od niszy potencjalnej może zajmować różne miejsca w obrębie niszy realizowanej wys. npm wys. npm temp temp wilgotność potencjalna wilgotność realizowana wykład 1/12

13 Konkurencja a warunki środowiska Wołek silniejszy w 29ºC, kapturnik w 32ºC Niewielka (?) zmiana warunków środowiska diametralnie zmienia wynik konkurencji. wilgotność 14%, temp. 32ºC Liczba dorosłych chrząszczy temp, 29ºC czas (tygodnie) czas (tygodnie) Calandra, wołek ryżowy Rhizopertha, kapturnik zbożowiec (Birch 1953)

14 Konkurencja a warunki środowiska Planktonowe okrzemki potrzebują krzemionki Zapotrzebowanie zmienia się z temperaturą. Dobowe wahania temperatury umożliwiają współwystępowanie Asterionella formosa Synedra ulna wykład 1/14

15 Zasada wyparcia konkurencyjnego Przykład: eksperyment Gaussego, dwa gatunki pantofelków hodowane razem hodowane oddzielnie wykład 2/15

16 Zasada wyparcia konkurencyjnego Model numeryczny Lev V. Kalmykov and Vyacheslav L. Kalmykov's paper "A mechanistic verification of the competitive exclusion principle", 2013, ArXiv wykład 2/16

17 Zasada wyparcia konkurencyjnego Zasada Gausego Dwa gatunki o identycznych niszach nie mogą koegzystować. Jeżeli dwa gatunki współwystępują w stabilnym środowisku, jest to możliwe dzięki zróżnicowaniu nisz realizowanych. wykład 1/17

18 efektywność wykorzystania zasobów Różnicowanie nisz wąskie nisze nakładają się w niewielkim stopniu słaba konkurencja szerokie nisze nakładają się w znacznym stopniu silna konkurencja Nasilenie konkurencji zależy od tego, jak bardzo konkurencji się różnią Zróżnicowanie niszy osłabia konkurencję wykład 1/18

19 liczebność cecha gatunku Różnicowanie nisz A B Obszar współwystępowania dystans (położenie) cecha środowiska W warunkach A wygrywa niebieski W warunkach B wygrywa pomarańczowy Nisza realizowana każdego z gatunków zostanie ograniczona do części, w której wykorzystuje on zasoby efektywniej niż konkurent. Rozbieżność cech wykład 1/19

20 Różnicowanie niszy: pokarm Pyke 1982 wykład 1/20

21 Różnicowanie niszy: czas Unikanie konkurencji poprzez ograniczenie aktywności do czasu, gdy konkurent jest nieaktywny Białowieski Park Narodowy liczba złowień las gospodarczy 24 6 myszarka leśna Buchalczyk, Acta Theriologica godzina nornica ruda wykład 1/21

22 Różnicowanie niszy: przestrzeń Robert MacArthur: Wykorzystanie drzew przez lasówki lasówka rdzawolica lasówka czarnogardla lasówka kasztanowata lasówka rudogardła lasówka pstra wykład 1/22

23 Różnicowanie niszy: więcej wymiarów Nakładanie się niszy w jednym wymiarze wiąże się ze zróżnicowaniem w innym wymiarze Schoener 1974 wykład 1/23

24 Konkurencja o jeden zasób wpływa na drugi Konkurencja o jeden zasób zwykle wpływa na zdolności konkurencyjne gatunku w odniesieniu do innego zasobu. wzrost osobno konkurencja pod ziemią konkurencja nad ziemią konkurencja nad i pod ziemią Produkcja biomasy (sucha masa) 100% 100% Semere i Froud-Williams % 57% 51% wykład 1/24

25 Konkurencyjne uwolnienie Odwrotność zasady Gausego: J Diamond, 1975 świetliste lasy niskopienne Jeśli zabraknie konkurenta, gatunek może rozszerzyć niszę wysokopienny las deszczowy zarośla nadmorskie Nowa Gwinea Bagabag Nowa Brytania, Tolokiwa, Karkar Espiritu Santo

26 Konkurencyjne uwolnienie Meriones tristrami (suwak anatolijski) Gerbillus allenbyi (myszoskoczek) góra Karmel wykład 1/26

27 Asymetria oddziaływań konkurencyjnych Skutki oddziaływań konkurencyjnych mogą dotykać w różnym stopniu konkurujących gatunków W oddziaływań konkurencyjnych silna asymetria jest częstsza niż symetria. wykład 1/27

28 Asymetria: przykład Balanus balanoides Chthamalus sterratus stan wody średni przypływ występowanie wpływ konkurencji i wysychania na rozmieszczenie średni odpływ ad juv wysychanie konkurencja ad juv wysychanie konkurencja Balanus wypiera Chthamalus z miejsc położnych wyżej wpływ Chthamalus na Balanus zaniedbywalny wykład 1/28

29 Konkurencja w skrócie W wyniku konkurencji zmniejsza się dostosowanie obydwu konkurentów Interakcje konkurencyjne są wzajemne, ale... Oddziaływania mogą być silnie niesymetrycznie (prawie jednostronne) wykład 1/29

30 Duch minionej konkurencji Najskuteczniejsze unikanie konkurencji skutkuje najwyższym dostosowaniem dobór faworyzuje osłabianie konkurencji A może jej nigdy nie było? Jak stwierdzić, czy obserwowane różnice nisz powstały w wyniku konkurencji?? wykład 1/30

31 Duch minionej konkurencji Trzeba starannie odróżnić ekologiczne i ewolucyjne efekty konkurencji. ekologiczne: jeden gatunek wypierany z danego siedliska przez drugi można zaobserwować spadek dostosowania (niższa płodność, przeżywalność itp.) ewolucyjne: konkurujące gatunki różnią się bardziej, niż różniłyby się w przypadku braku konkurencji wykład 1/31