Ekologia ogólna. wykład 6. Ekologia populacji (cd)

Podobne dokumenty
Ekologia ogólna M. wykład 3

Genetyka populacji. Analiza Trwałości Populacji

Wykład 2. Rodzaje konkurencji. Modele wzrostu populacji

Konkurencja. Wykład 3

Mechanizmy obronne przed drapieżnikami

PORÓWNYWANIE POPULACJI POD WZGLĘDEM STRUKTURY

WYKŁAD 3. DYNAMIKA ROZWOJU

Znaczenie monitoringu populacji ssaków kopytnych w ochronie dużych drapieżników

Konspekt lekcji biologii w gimnazjum klasa I

Drapieżnictwo II. (John Stuart Mill 1874, tłum. własne)

Ekologia molekularna. wykład 4

Wpływ produktywności pierwotnej łąk na demografię, dynamikę oraz kondycję populacji norników Microtus

Konkurencja. Wykład 3

Wzrost zależny od zagęszczenia

Interakcje. Konkurencja. wykład 2

Drapieżnictwo. Ochrona populacji zwierząt

Biologia Klasa 3. - określa zakres ekologii, - wymienia biotyczne i abiotyczne

EKOLOGIA. Ekologia zespołów. Struktura zespołów. Bogactwo i jednorodność gatunkowa

Ekologia wyk. 1. wiedza z zakresu zarówno matematyki, biologii, fizyki, chemii, rozumienia modeli matematycznych

Interakcje. Konkurencja a zespół organizmów

Konkurencja. Wykład 4

Ekologia ogólna. wykład 5. Ekologia populacji

Równanie logistyczne zmodyfikowane o ubytki spowodowane eksploatacją:

EKOLOGIA J = Ekologia zespołów. Struktura zespołów. Bogactwo i jednorodność gatunkowa

Czynniki kształtujące płodność samic jelenia (Cervus elaphus) w północno-wschodniej Polsce

Dyskretne modele populacji

Wykład z modelowania matematycznego.

Szacowanie wartości hodowlanej. Zarządzanie populacjami

MODELE ROZWOJU POPULACJI Z UWZGLĘDNIENIEM WIEKU

Inwentaryzacja i monitoring populacji wilka w województwie zachodnio-pomorskim. Borowik T., Jędrzejewski W., Nowak S.

Wpływ spokrewnienia na strukturę przestrzenną i socjalną populacji dzika Sus scrofa w Puszczy Białowieskiej

PDF created with FinePrint pdffactory Pro trial version

Ocena wartości hodowlanej. Dr Agnieszka Suchecka

Eksploatacja populacji. Ochrona i zarządzanie populacjami zwierząt

Ekologia ogólna. wykład 7. Regulacja liczebności populacji Interakcje między organizmami

Seminarium Planowanie przestrzenne a ochrona ciągłości ekologicznej w północno-wschodniej Polsce" Białowieża, 7-8 kwietnia 2011 roku

Baza pokarmowa: ocena dostępności ofiar wilka i rysia

CECHY ILOŚCIOWE PARAMETRY GENETYCZNE

STATYSTYKA MATEMATYCZNA WYKŁAD 4. WERYFIKACJA HIPOTEZ PARAMETRYCZNYCH X - cecha populacji, θ parametr rozkładu cechy X.

Ekotoksykologia 12/9/2016. Procesy losowe w populacjach a skutki działania substancji toksycznych

ZARZĄDZANIE POPULACJAMI ZWIERZĄT DRYF GENETYCZNY EFEKTYWNA WIELKOŚĆ POPULACJI PRZYROST INBREDU

Wprowadzenie do modelowania matematycznego w biologii. Na podstawie wykładów dr Urszuli Foryś, MIM UW

Modelowanie biologicznych układów typu drapieżca - ofiara z wykorzystaniem błądzenia losowego.

2. CZYNNIKI ZABURZAJĄCE RÓWNOWAGĘ GENETYCZNĄ

HISTOGRAM. Dr Adam Michczyński - METODY ANALIZY DANYCH POMIAROWYCH Liczba pomiarów - n. Liczba pomiarów - n k 0.5 N = N =

Projekt Rozwój metapopulacji żubra w północno-wschodniej Polsce

Dyskretne modele populacji

Wnioskowanie statystyczne. Statystyka w 5

Wyk. 2 Ekologia behawioralna

Szczegółowy program kursu Statystyka z programem Excel (30 godzin lekcyjnych zajęć)

The influence of habitat isolation on space use and genetic structure of stone marten Martes foina population

Pilotażowy monitoring wilka i rysia w Polsce realizowany w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska

EKOLOGIA. Populacja termin różnie rozumiany. Cechy osobnicze vs cechy populacji. Ekologia populacji

Syntetyczne miary reprodukcji ludności

Statystyka od podstaw Janina Jóźwiak, Jarosław Podgórski

STATYSTYKA MATEMATYCZNA

Rozkład materiału z biologii do klasy III.

Konkurencja. wykład 4 Konkurencja a zespół organizmów

1 Podstawy rachunku prawdopodobieństwa

Szczegółowy program kursu Statystyka z programem Excel (30 godzin lekcyjnych zajęć)

Zarządzanie populacjami zwierząt. Parametry genetyczne cech

Najlepsze praktyki w zakresie ochrony wilka, niedźwiedzia i rysia

GENETYKA POPULACJI. Ćwiczenia 3 Biologia I MGR

Statystyka w pracy badawczej nauczyciela Wykład 4: Analiza współzależności. dr inż. Walery Susłow walery.suslow@ie.tu.koszalin.pl

EGZAMIN MAGISTERSKI, 18 września 2013 Biomatematyka

Czynniki środowiskowe mające znaczenie w życiu ptaków leśnych

Rozkłady statystyk z próby. Statystyka

Statystyka. Wykład 8. Magdalena Alama-Bućko. 10 kwietnia Magdalena Alama-Bućko Statystyka 10 kwietnia / 31

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 7 i 8 - Efektywność estymatorów, przedziały ufności

Ekonometria. Modele dynamiczne. Paweł Cibis 27 kwietnia 2006

REGRESJA I KORELACJA MODEL REGRESJI LINIOWEJ MODEL REGRESJI WIELORAKIEJ. Analiza regresji i korelacji

Wykład 4. Plan: 1. Aproksymacja rozkładu dwumianowego rozkładem normalnym. 2. Rozkłady próbkowe. 3. Centralne twierdzenie graniczne

Tablica Wzorów Rachunek Prawdopodobieństwa i Statystyki

GRA Przykład. 1) Zbiór graczy. 2) Zbiór strategii. 3) Wypłaty. n = 2 myśliwych. I= {1,,n} S = {polować na jelenia, gonić zająca} S = {1,,m} 10 utils

Metody Statystyczne. Metody Statystyczne.

Założenia do analizy wariancji. dr Anna Rajfura Kat. Doświadczalnictwa i Bioinformatyki SGGW

MODELE WIELOPOPULACYJNE. Biomatematyka Dr Wioleta Drobik

Interakcje. wykład 6 Konsekwencje behawioralne

Wymagania edukacyjne z biologii dla klasy III gimnazjum

Zmienność. środa, 23 listopada 11

STATYSTYKA MATEMATYCZNA WYKŁAD 3. Populacje i próby danych

Zastosowania automatów komórkowych

Zad. 1. Wartość pożyczki ( w tys. zł) kształtowała się następująco w pewnym banku:

Powtórzenie wiadomości z klasy I. Temat: Ruchy prostoliniowe. Obliczenia

Dziedziczenie poligenowe

GENETYKA POPULACJI. Ćwiczenia 4 Biologia I MGR

WYKŁAD 3. DYNAMIKA ROZWOJU

dr hab. Dariusz Piwczyński, prof. nadzw. UTP

Best for Biodiversity

Spis treści. 2. Życie biosfery Biogeneza i historia biosfery Przedmowa Wstęp... 15

Stochastyczna dynamika z opóźnieniem czasowym w grach ewolucyjnych oraz modelach ekspresji i regulacji genów

Cel gry. Celem w grze jest zdobycie w czasie 6 faz gry największej liczby osobników swojego gatunku. Elementy gry:

ZARZĄDZANIE POPULACJAMI ZWIERZĄT 1. RÓWNOWAGA GENETYCZNA POPULACJI. Prowadzący: dr Wioleta Drobik Katedra Genetyki i Ogólnej Hodowli Zwierząt

Statystyka i opracowanie danych Podstawy wnioskowania statystycznego. Prawo wielkich liczb. Centralne twierdzenie graniczne. Estymacja i estymatory

Populacja generalna (zbiorowość generalna) zbiór obejmujący wszystkie elementy będące przedmiotem badań Próba (podzbiór zbiorowości generalnej) część

Oszacowanie i rozkład t

Analiza współzależności zjawisk

Rytm biologiczny okresowe natężenie procesów

Ekotoksykologia 12/9/2016. Testy ekotoksykologiczne (według Leona i Van Gestela, 1994) Trzy powody, dla których warto robić krótkotrwałe testy

STATYSTYKA wykład 5-6

Transkrypt:

Ekologia ogólna wykład 6 Ekologia populacji (cd)

Struktura przestrzenna rozmieszczenie równomierne zapewnia maksymalną separację osobników środowisko homogenne + antagonizmy (allelopatia u roślin) wykład 6/2

Struktura przestrzenna rozmieszczenie przypadkowe niezbyt częste środowisko homogenne, relacje neturalne wykład 6/3

Struktura przestrzenna rozmieszczenie skupiskowe środowisko niehomogenne (płaty) interakcje socjalne - grupowanie wykład 6/4

Struktura przestrzenna Określanie struktury przestrzennej w terenie ocena na podstawie zliczenia osobników w wielu małych poletkach rozkład losowy najwięcej poletek o średniej liczbie osobników rozkład równomierny - poletek o średniej liczbie osobników jest więcej niż wynikałoby to z rozkładu losowego rozkład skupiskowy najwięcej poletek o małej lub dużej liczbie osobników wykład 6/5

Struktura przestrzenna liczba poletek Rozkład losowy pokrywa się z krzywą rozkładu normalnego. Rozbieżności wskazują na rozmieszczenie nie-losowe. m liczba osobników Indeks Lexisa L = V/m v wariancja m - średnia L=1 rozkład losowy L<1 rozkład równomierny L>1 rozkład skupiskowy wykład 6/6

Struktura przestrzenna Czynniki faworyzujące skupiska: samolubne stado Hamiltona (selfish herd) mozaikowo rozmieszczone zasoby Czynniki przeciw skupiskom drapieżnictwo konkurencja o zasoby wykład 6/7

Struktura przestrzenna areał osobniczy cały obszar, po którym zwierzę porusza się i na którym zaspokaja wszystkie potrzeby życiowe (Burt) terytorium aktywnie broniony obszar areału Wielkość areału zależy od: bazy pokarmowej wielkości ciała zagęszczenia populacji dostępności partnerów itp Generaliści mają mniejsze areały niż specjaliści wykład 6/8

Struktura przestrzenna Jędrzejewski et al. 2004 wykład 6/9

Struktura przestrzenna Kiedy terytorium się opłaca? pokarm rozmieszczony równomiernie lub nieprzewidywalny (żerowanie grupowe) koszty obrony < korzyści z obrony terytoria rysi w Puszczy Białowieskiej (Jedrzejwski et al. 2002) wykład 6/10

Struktura przestrzenna podział watahy wilków w Puszczy Białowieskiej (Jędrzejewski et al. 2004) wykład 6/11

Migracje Rodzaje migracji cel w poszukiwaniu pożywienia w celach rozrodczych okresowość raz w życiu ( bilet w jedną stronę ) roczne dobowe odległość duży dystans lokalne migracje w czasie: uśpienie, formy przetrwalnikowe wykład 6/12

Migracje daleki dystans okresowe (coroczne) motyl monarcha kopytne w Afryce wykład 6/13

Migracje mały dystans okresowe (coroczne) mały dystans okresowe (dobowe) żaby (rozród) wykład 6/14

Migracje daleki dystans raz w życiu łososie węgorz wykład 6/15

Migracje Kiedy migracje są korzystne? mozaikowego i/lub niestabilne w czasie środowisko potencjalnie dostępne lepsze środowiska wzrost zagęszczenia populacji Filopatria pozostawanie w znanym środowisku wśród krewnych (altruizm) mszyce: postać skrzydlata wykład 6/16

Model Lidickera Migracja przednasyceniowa poszukiwanie lepszych siedlisk dobre osobniki Migracja nasyceniowa redukcja liczebności wyrzucanie gorszych osobników wykład 6/17

Migracje: powody unikanie wsobności ( mieszanie genów ) Zbyt dalekie mieszanie nie jest dobre, ze względu na lokalne przystosowania! Delphinium nelsonii wykład 6/18

Migracje: powody unikanie konkurencji z krewniakami Hamilton i May (1977): presja na potomstwo do migracji, nawet w stabilnym środowisku. Równowaga (ESS) między genotypem osiadłym i migrującym. u samców dystans migracji wzrasta z wielkością miotu u samic wzrasta z liczbą sióstr Peromyscus californicus wykład 6/19

Teoria selekcji siedlisk (Fretwell) Sukces mierzony liczbą potomstwa Przy dużym zagęszczeniu, takim sam sukces w każdym środowisku na jle p śr ed na j go r sz e ni e sz e zagęszczenie populacji liczba osobników Wyższa jakość siedliska zapewnia wyższy sukces rozrodczy. jakość siedliska małe średnie duże zagęszczenie wykład 6/20

Pokolenia ciągłe Tempo wzrostu niezależne od zagęszczenia N, liczebność dn =rn dt r=b d t, czas b rozrodczość (births) d śmiertelność (deaths) wykład 6/21

Pokolenia ciągłe Tempo wzrostu niezależne od zagęszczenia dn =rn dt r=b d wykład 6/22

Pokolenia ciągłe Tempo wzrostu zależne od zagęszczenia K N, liczebność populacji dn N =rn (1 ) dt K r=b d K pojemność środowiska t, czas wykład 6/23

Pokolenia ciągłe Tempo wzrostu zależne od zagęszczenia dn N =rn (1 ) dt K r=b d wykład 6/24

Pokolenia ciągłe N (t T ) dn =rn (1 ) dt K Model z opóźnieniem czasowym 150 t czas bieżącego pokolenia T pokolenie wcześniejsze, od którego zależy rozrodczość 100 N t T 50 0 0 5 10 15 20 t 25 30 35 40 28 26 N t << T 24 22 20 0 5 10 15 20 t 25 30 35 40 1 0.8 t << T N 0.6 0.4 0.2 0 400 450 500 550 600 t 650 700 750 800 wykład 6/25

Pokolenia ciągłe Model z odłowami dn =rn fn dt bez odłowów N, liczebność z odłowami dn =N (r f ) dt f frakcja odławiana Odłów zmniejsza r t, czas r=b d f wykład 6/26

Pokolenia dyskretne Równanie różnicowe pokolenia nie zachodzą na siebie stan populacji w czasie t+1 zależy od stanu w czasie t Nt+1=R0Nt R0 tempo reprodukcji netto (liczba córek produkowanych przez samicę na pokolenie) wykład 6/27

Pokolenia dyskretne Tempo reprodukcji netto może zmieniać się z zagęszczeniem Rozrodczość (R0) maleje z zagęszczeniem śmiertelność = rozrodczość R0 1 Nt+1=R0Nt Rozrodczość (R0) rośnie z zagęszczeniem R0 1 Neq N Neq punkt równowagi (przy tej liczebności nic się nie zmienia) wykład 6/28

Pokolenia dyskretne Nt+1=R0Nt R0 1 b W jaki sposób rozrodczość zmienia się z liczebnością populacji? Jaki wzór opisuje prostą na wykresie? Neq N ΔN=N Neq odchylenie liczebności od pkt równowagi R0=1 b(n Neq) = 1 bδn Nt+1=(1 bδn)nt wykład 6/29

Pokolenia dyskretne Nt+1=(1 bδn)nt W zależności od wartości bδn różny przebieg zmian liczebności: bδn (0,1) brak oscylacji, podobnie do modelu ciągłego bδn (1,2) oscylacje wygasające bδn (2,2.57) stałe oscylacje bδn >2,57 - chaos wykład 6/30

Efekt Alee'go Przy małych zagęszczeniach populacji wzrost populacji jest wolniejszy niż przy dużych zagęszczeniach. Możliwe mechanizmy ograniczona liczba partnerów żerowanie lub obrona w grupie zmiany siedliska na korzyść gatunku wykład 6/31

Tempo wzrostu populacji (r) r = b d r to miara chwilowych zmian wielkości populacji. Zależy od: średniej przeżywalności / długości życia tempa dojrzewania / wzrostu osobników tempa rozrodczości kombinacja cech osobników i czynników środowiskowych wykład 6/32

Tempo wzrostu populacji (r0 Wniosek praktyczny: Im większe (dłużej żyjące) organizmy, tym trudniej jest szybko odbudować ich populacje zagrożone wyginięciem wykład 6/33

Tabela przeżywania pozioma klasa wiekowa (x) przedział wiekowy l x lx dx qx Lx Tx ex 1 0-1 500 100 20 0.20 90 180 1.80 2 1-2 400 80 40 0.50 60 90 1.13 3 2-3 200 40 30 0.75 25 30 0.75 4 3-4 50 10 10 1.00 5 5 0.50 5 4-5 0 0 0-0 0 - 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 6/34

Rozrodczość zależna od wieku r wrodzone tempo wzrostu populacji cecha populacji, nie osobnika średni przyrost liczebności populacji Tempo reprodukcji cecha osobnika (kohorty) z tabel przeżywania Tempo reprodukcji netto (R 0) liczba córek na pokolenie na samicę Tempo reprodukcji brutto suma średniej liczby potomstwa wydanego w poszczególnych klasach wiekowych R0= lxbx lx liczba samic w klasie wieku x bx liczba córek urodzonych przez samice w klasie x wykład 6/35

Regulacja liczebności Czynniki ograniczające Zmiana takiego czynnika powoduje zmianę zagęszczenia równowagi (średniego zagęszczenia populacji). Przykład Liczebność populacji wolnej od nicienia Ashworthius sidemi jest wyższa niż populacji zarażonej. Czynniki regulujące Śmiertelność / mniejsza rozrodczość na skutek takiego czynnika zmienia się ze wzrostem zagęszczenia populacji. Przykład Liczebność populacji rośnie wolniej, im większe jest zarażenie nicieniem. Zarażenie rośnie ze wzrostem zagęszczenia populacji i sprzyja większej śmiertelności. wykład 6/36

Regulacja liczebności Sprzężenie zwrotne (czynniki zależne od zagęszczenia) koszty uzyskania zasobów zasoby per capita śmiertelność zagęszczenie rozrodczość zagęszczenie tak samo, ale na odwrót :) wykład 6/37

Cykle populacyjne: hipotezy Hipoteza lunarna (Siivonen, Koskimies) cykliczność populacji lemingów jest skorelowana z cykliczną powtarzalnością faz Księżyca Komentarz: nie zawsze zbieżność zjawisk musi świadczyć o ich związku Hipoteza cykliczności losowej (Cole) cykliczność wynika wyłącznie z losowości zdarzeń, więc tak naprawdę nie istnieje (a w każdym razie nie ma określonej przyczyny). Komentarz: hipotezę tę można odrzucić poprzez modelowanie dynamiki liczebności pseudocykliczność uzyskana w szeregu liczb losowych wykład 6/38

Cykle populacyjne: hipotezy Hipoteza wpływu czynników klimatycznych (Fuller) cykle są zsynchronizowane w całej strefie, w tak dużej skali może działać tylko klimat. Komentarz: Synchronizacja przez klimat nie oznacza, że jest on przyczyną. Hipoteza zjawisk stresowych (Christian) w skrajnie wysokich zagęszczeniach u gryzoni narasta agresja, wzrasta stres, spada płodność, rośnie śmiertelność. Komentarz: Wiele badań potwierdza tę hipotezę, ale istnieją też wyniki przeciwne. Hipoteza oscylacji w układzie drapieżca-ofiara (Pearson, Lack) oscylacje w populacji ofiar wiążą się z wahaniami liczebności drapieżników. Komentarz: Populacje ofiar mogą wykazywać cykliczność, kiedy liczebność drapieżników się nie zmienia. Hipoteza wyczerpywania zasobów pokarmowych (Lack) w okresie wzrostu liczebności gryzoni dochodzi do wyczerpania zasobów. Komentarz: Eksperymenty z dokarmianiem nie przedłużały fazy wzrostu liczebności. Zużycie wszystkich zasobów mało wiarygodne. wykład 6/39

Cykle populacyjne Zmiany zagęszczeń w Puszczy Białowieskiej Apodemus flavicollis Myodes glareolus Jędrzejewska i Jędrzejewski 1998 wykład 6/40

Cykle populacyjne wykład 6/41