Ekologia ogólna. wykład 5. Ekologia populacji

Transkrypt

1 Ekologia ogólna wykład 5 Ekologia populacji

2 Systemy rozrodcze panmiksja krzyżowanie zupełnie losowe rzadkie w świecie zwierząt założenie wielu modeli genetyki populacyjnej Faktyczne systemy rozrodcze monogamia nornik preriowy Microtus ochrogaster wykład 5/2

3 Systemy rozrodcze promiskuityzm (bez wytwarzania stałych par) szympansy łosoś wykład 5/3

4 Systemy rozrodcze Poligamia poligynia haremy (słonie morskie) jednoczesna poligamia (pawiany) sekwencyjna poligamia (słonie) wykład 5/4

5 Systemy rozrodcze Poligamia poliandria pszczoły myszy wykład 5/5

6 Systemy rozrodcze Poligamia poligyandria junko kot wykład 5/6

7 Zapłodnienie poza parą (EPC) potrzos (Emberiza schoeniclus) system rozrodczy: monogamia socjalna 55% piskląt EPC gibon białoręki (Hylobates lar) system rozrodczy: monogamia socjalna 12% potomstwa EPC wróbel skalny (Petronia petronia) system rozrodczy: poligynia socjalna 51% piskląt EPS Badania przekrojowe - brak dobrego wsparcia hipotezy dobrych genów potrzebna nowa hipoteza wykład 5/7

8 Populacja definicja Grupa osobników tego samego gatunku, współwystępujących na tym samym obszarze i w tym samym czasie. współwystępowanie oddziaływanie jeden gatunek w tym samym miejscu i czasie krzyżowanie Jak wyznaczyć granice populacji? kryterium krzyżowania się osobników? kryterium związków między osobnikami? kryterium przebiegu dynamiki liczebności? wykład 5/8

9 Gatunek Biologiczna koncepcja gatunku Grupa faktycznie lub potencjalnie krzyżujących się populacji naturalnych, które są reprodukcyjnie izolowane od innych takich grup. Nie działa w przypadku: rozmnażania bezpłciowego hybrydyzacji niedostatecznej znajomości biologii Ernst Mayr wykład 5/9

10 Gatunek hybrydy liger Salix gatunki kryptyczne Heliconius mewa srebrzysta mewa zółtonoga wykład 5/10

11 Gatunek Możliwe definicje gatunku: morfologiczny wyróżniany na podstawie różnic genetycznych ewolucyjny filogenetyczny ekologiczny Gatunek to jest to, fenotypowy co za gatunek uważa kompetentny rozpoznający się jako gatunek specjalista prof. Tomasz Umiński

12 Osobnik polikormon wieloosobnicza struktura roślinna kormus wieloosobnicza struktura zwierzęca weget / ramet potomny osobnik z pomnażania wegetatywnego genet / sekstem potomny osobnik z jednego nasienia osobnik genetyczny vs osobnik strukturalny wykład 5/12

13 Osobnik Polikormon gajowca (Galeobdolon luteum) Kolonia (kormus) rurkopława złożona z osobników pełniących różne funkcje, połączonych pniem ze wspólną jamą gastralną wykład 5/13

14 Charakterystyka populacji rozrodczość liczebność (zagęszczenie) struktura wiekowa migracje śmiertelność struktura przestrzenna struktura socjalna struktura genetyczna cecha podstawowa cecha bezpośrednio wpływająca na liczebność cecha wtórna wykład 5/14

15 Zagęszczenie: metody bezpośrednie (liczenie osobników) pośrednie (informacje o osobnikach) bezwzględne względne (ocena rzeczywistego zagęszczenia) (ocena względem jakiegoś punktu odniesienia) zliczenie wszystkich osobników liczba osobników na 1 pułapkę mapowanie terytoriów na podstawie odgłosów ptaków porównanie liczby tropów, odchodów wykład 5/15

16 CMR (capture-mark-recapture) metoda Petersena-Lincolna Frakcja zwierząt znakowanych w drugim odłowie jest równa ich frakcji w całej populacji. znakowane w 2 odłowie wszystkie w 2 odłowie 5 16 = 20 N odłów wyznakowane 16 osob. = znakowane w 1 odłowie wszystkie w populacji N = 64 mieszanie znakowanych i nie ponowny odłów 20 osob. 5 wyznakowanych

17 CMR (capture-mark-recapture) Założenia Nie ma zmian liczebności między odłowami Osobniki znakowane i nieznakowane mieszają się między odłowami Jednakowa łowność znakowanych i nieznakowanych Próba jest dostatecznie duża Źródła błędów w ocenie zagęszczenia populacji: błąd systematyczny populacja nie spełnia wszystkich wymogów metody błąd statystyczny na podstawie prób wnioskujemy o całej populacji (jaka liczba prób jest wystarczająca?) wykład 5/17

18 CMR (capture-mark-recapture) Rozwiązanie: MARK i inne Szacowanie liczebności w oparciu o statystykę Bayesowską w oparciu o maximum likelihood (ML, największa wiarygodność) p. ponownego odłowu = p. przeżycia x p. złapania Można to rozwijać: p. ponownego odłowu = p. przeżycia x p. złapania x p. migracji x. wykład 5/18

19 Inne metody Zwierzęta różne metody pułapkowe mapowanie głosów (ptaki), śladów i odchodów (ssaki) pędzenia ankiety Rośliny: stopień pokrycia ziemi absorpcja światła (dla chlorofilu) wykład 5/19

20 Telemetria wykład 5/20

21 Zagęszczenie =liczebność osobników przypadających na jednostkę powierzchni lub objętości wykład 5/21

22 Charakterystyka populacji rozrodczość liczebność (zagęszczenie) struktura wiekowa migracje śmiertelność struktura przestrzenna struktura socjalna struktura genetyczna cecha podstawowa cecha bezpośrednio wpływająca na liczebność cecha wtórna wykład 5/22

23 Demografia Zwana też strukturą. Nie mylić ze strukturą w sensie genetycznym! Cechy demograficzne populacji: struktura wiekowa przeżywalność rozrodczość Inne cechy struktury populacji: przestrzenna socjalna wykład 5/23

24 Demografia Tabele przeżywania (śledzenie losów), tabele poziome śmiertelność w różnych grupach wiekowych / rozwojowych jajo, larwa, poczwarka, dorosły nasiono, siewka, niedojrzałe, dorosłe dla osobników (trudniejsze) lub dla kohort (łatwiejsze) kohorta grupa urodzona w jednym okresie Tabele statyczne (1 pomiar), tabele pionowe liczba osobników w danym wieku można odtworzyć wcześniejszy stan populacji Wymyślone przez Raymona Pearla w 1921 roku na potrzeby towarzystw ubezpieczeniowych wykład 5/24

25 Tabela przeżywania pozioma klasa wiekowa (x) przedział wiekowy l x lx dx qx Lx Tx ex rok t l x liczba osobników dożywających do początku klasy wieku x (dane z terenu) lx względna przeżywalność (l0 = 100) dx liczba osobników umierających w klasie x qx - śmiertelność (p-stwo śmierci w klasie wieku x) Lx przybliżona liczba osobników dożywających do połowy klasy wiekowej x rok t+1 Tx kolumna pomocnicza, zsumowana od dołu kolumna Lx ex przewidywane dalsze życie postać graficzna wykład 5/25

26 Kohorty kohorta przydatna dla populacji o pokoleniach zachodzących na siebie maj czerwiec lipiec sierpień wrzesień wykład 5/26

27 Tabela przeżywania statyczna (pionowa) klasa wieku (lata) liczebność w klasie wieku zgony wykład 5/27

28 Piramida demograficzna Rodzaje piramid ekspansywna (szybki wzrost) konstruktywna (powolny wzrost) stabilna (zahamowanie wzrostu) wykład 5/28

29 Piramida wieku wykład 5/29

30 log (liczba przeżywających) Krzywe przeżywania typ I typ II typ III wiek wykład 5/30

31 Krzywe przeżywania % przeżywających Krzywa przeżywania może być różna dla tego samego gatunku w różnych warunkach. marzec kwiecień maj wiosnówka pospolita Zagęszczenia a) 1-2 x 103 os/m2 b) 5-10 x 103 os/m2 c) x 103 os/m2 d) x 103 os/m2 e) 50 x 103 os/m2 wykład 5/31

32 Pojęcia demograficzne Rozrodczość (pojęcie ekologiczne) liczba potomstwa produkowanego w określonym czasie Płodność (pojęcie fizjologiczne) zdolność osobnika do wydawania na świat potomstwa Śmiertelność liczba osobników umierająca w określonym czasie

33 Pojęcia demograficzne potencjalna (fizjologiczna) noworodek co miesięcy realizowana (ekologiczna) noworodek 1.3 razy w życiu kobiety potencjalna (fizjologiczna) około lat rozrodczość dł. życia realizowana (ekologiczna) Monako 89 lat Polska 77 lat Haiti 63 lata Czad 49 lat

34 Rozrodczość 500 liczba urodzeń na osobnika liczba nasion na osobnika Może zmieniać się w czasie różnice między grupami wiekowymi 250 wiek (mies) wierzchlina (Poa annua) mulak (Odocoileus hemionus ) wykład 5/34

35 Śmiertelność Śmiertelność i rozrodczość zależne od zagęszczenia to wynik konkurencji wewnątrzgatunkowej liczba przeżywających śmiertelność Tribolium 1 śmiertelność niezależna od zagęszczenia 2 śmiertelność zależna od zagęszczenia (niepełna kompensacja) 3 śmiertelność zależna od zagęszczenia (nadkompensacja) wykład 5/35

36 Proporcja płci w populacji pierwotna proporcja płci w momencie zapłodnienia wtórna w momencie narodzin trzeciorzędowa po narodzinach Proporcja płci 1:1 jest ESS (Fisher). Wyjątki? więcej kobiet więcej mężczyzn

37 Proporcja płci w populacji Selektywna śmiertelność jednej płci Wolbachia zabija samce stawonogów haremowe ssaki migracje zależne od płci sekwencyjny hermafrodytyzm Papugoryby (Scaridae), wargaczowate (Labridae), garbikowate (Pomacentridae) złożony cykl rozrodczy, haplo/diploidalność Daphnia, pszczoły wykład 5/37

38 Proporcja płci w populacji specyficzny behawior rozrodczy polyandria i opieka sprawowana przez samce u niektórych siewek nadmiar samców płeć determinowana niegenetycznie temp. inkubacji u gadów możliwość wpływania przez samicę (pawie) Alligator mississippiensis C samice C samce wykład 5/38

39 Proporcja płci w populacji Nicienie u nornic: przewaga samic infekcje jednopłciowe 1000 ratio 0.58 *** CI ratio 0.56 ** CI n osobników H. mixtum H. glareoli wykład 5/39