Wykład 2. Rodzaje konkurencji. Modele wzrostu populacji

Podobne dokumenty
Interakcje. Konkurencja. wykład 2

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

Ekologia i ewolucja interakcji międzygatunkowych

Wykład z modelowania matematycznego.

MODELE WIELOPOPULACYJNE. Biomatematyka Dr Wioleta Drobik

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

Konkurencja. Wykład 3

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

EKOLOGIA. Dynamika populacji człowieka. Teoria Malthusa. Ekologia populacji. Populacja (miliardy) Rok. Liczebność populacji Ilość zasobów.

Konkurencja. wykład 5 Konsekwencje ekologiczne i ewolucyjne konkurencji

Konkurencja. Wykład 4

Interakcje. Konkurencja a zespół organizmów

MODELE ODDZIAŁYWAŃ MIĘDZY DWIEMA POPULACJAMI

Konkurencja. Wykład 3

Wzrost zależny od zagęszczenia

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

Interakcje. wykład 6 Konsekwencje behawioralne

WYKŁAD 3. DYNAMIKA ROZWOJU

14 Modele z czasem dyskretnym

Ekologia ogólna. wykład 6. Ekologia populacji (cd)

określa, czym się zajmują ekologia, ochrona środowiska i ochrona przyrody określa niszę ekologiczną wybranych gatunków

Konkurencja. wykład 4 Konkurencja a zespół organizmów

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

Ćwiczenia 3. Współczynnik przyrostu naturalnego. Koncepcja ludności zastojowej i ustabilizowanej. Prawo Lotki.

Ćwiczenia 3. Współczynnik przyrostu naturalnego. Koncepcja ludności zastojowej i ustabilizowanej. Prawo Lotki.

Genetyka populacji. Analiza Trwałości Populacji

EKOSYSTEMY LĄDOWE WBNZ Teoria niszy, teoria neutralna

Ćwiczenia 3 ( ) Współczynnik przyrostu naturalnego. Koncepcja ludności zastojowej i ustabilizowanej. Prawo Lotki.

Równanie logistyczne zmodyfikowane o ubytki spowodowane eksploatacją:

Obliczenia inspirowane Naturą

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

Konkurencja. wykład 6 Konsekwencje ekologiczne i ewolucyjne konkurencji (cd)

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

Ekologia ogólna M. wykład 3

Czego ekolog może się dowiedzieć od matematyka, czyli słów kilka o modelu drapieżnik-ofiara

Modyfikacja schematu SCPF obliczeń energii polaryzacji

Co to jest wektor? Jest to obiekt posiadający: moduł (długość), kierunek wraz ze zwrotem.

Identyfikacja i modelowanie struktur i procesów biologicznych

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

BADANIA TOKSYCZNOŚCI ZANIECZYSZCZEŃ ORGANIZMÓW WODNYCH (PN -90/C-04610/01;03;05)

MODEL AS-AD. Dotąd zakładaliśmy (w modelu IS-LM oraz w krzyżu keynesowskim), że ceny w gospodarce są stałe. Model AS-AD uchyla to założenie.

EKOSYSTEMY LĄDOWE WBNZ Teoria niszy, teoria neutralna

Wykład FIZYKA I. 5. Energia, praca, moc. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Drapieżnictwo. Ochrona populacji zwierząt

PORÓWNYWANIE POPULACJI POD WZGLĘDEM STRUKTURY

Politechnika Wrocławska, Wydział Informatyki i Zarządzania. Modelowanie

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

1 Podstawy rachunku prawdopodobieństwa

Ekologia ogólna. wykład 1

Wykład 4. Anna Ptaszek. 9 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 4. Anna Ptaszek 1 / 29

geograficzna pasożyta (nicień owadobójczy, Steinernema feltiae) jako czynniki wpływające na jego infekcyjność względem gospodarza (trojszyk gryzący,

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

STATYSTYKA I DOŚWIADCZALNICTWO Wykład 8

Filmy o numerycznym prognozowaniu pogody Pogodna matematyka : zakładka: Filmy

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI POZIOM PODSTAWOWY 5 MAJA Godzina rozpoczęcia: 9:00. Czas pracy: 170 minut. Liczba punktów do uzyskania: 50

Fizjologiczne i etologiczne

Dyskretne modele populacji

Wykład 4. Anna Ptaszek. 27 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 4. Anna Ptaszek 1 / 31

MAKROEKONOMIA 2. Wykład 9. Dlaczego jedne kraje są bogate, a inne biedne? Model Solowa, wersja prosta. Dagmara Mycielska Joanna Siwińska - Gorzelak

ZARZĄDZANIE POPULACJAMI ZWIERZĄT DRYF GENETYCZNY EFEKTYWNA WIELKOŚĆ POPULACJI PRZYROST INBREDU

UZUPEŁNIA ZDAJĄCY miejsce na naklejkę

Funkcja liniowa - podsumowanie

STATYSTYKA I DOŚWIADCZALNICTWO Wykład 7

pieniężnej. Jak wpłynie to na: krzywą LM... krajową stopę procentową... kurs walutowy... realny kurs walutowy ( przyjmij e ) ... K eksport netto...

WYKŁAD 3. DYNAMIKA ROZWOJU

GENETYKA POPULACJI. Ćwiczenia 3 Biologia I MGR

Modele matematyczne drapieżnictwa

WYKŁADY. Matematyka. dla studentów I roku Farmacji WUM. dr Justyna Kurkowiak

Roztwory buforowe (bufory) (opracowanie: dr Katarzyna Makyła-Juzak)

plezjomorfie: podobieństwa dziedziczone po dalszych przodkach (c. atawistyczna)

Dynamika Newtonowska trzy zasady dynamiki

Stochastyczne dynamiki z opóźnieniami czasowymi w grach ewolucyjnych

STATYSTYKA I DOŚWIADCZALNICTWO Wykład 5

W kolejnym kroku należy ustalić liczbę przedziałów k. W tym celu należy wykorzystać jeden ze wzorów:

Matematyka licea ogólnokształcące, technika

Makroekonomia Gospodarki Otwartej Wykład 7 Równowaga na rynku walutowym podejście elastycznościowe, warunek Marshalla-Lernera

Mechanizmy obronne przed drapieżnikami

WYKŁAD 5 TEORIA ESTYMACJI II

MAKROEKONOMIA II K A T A R Z Y N A Ś L E D Z I E WS K A

Istota funkcjonowania przedsiębiorstwa produkcyjnego. dr inż. Andrzej KIJ

EKOLOGIA. Sukcesja ekologiczna. Sukcesja. 1. Sukcesja ekologiczna 2. Hipoteza Gai

WYRÓWNYWANIE POZIOMU ROZWOJU POLSKI I UNII EUROPEJSKIEJ

1 Kinetyka reakcji chemicznych

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

Interakcje pomiędzy roślinami i zwierzętami

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Termodynamika Część 6 Związki i tożsamości termodynamiczne Potencjały termodynamiczne Warunki równowagi termodynamicznej Potencjał chemiczny

MAKROEKONOMIA 2. Wykład 10. Złota reguła. Model Solowa - wersja pełna. dr Dagmara Mycielska dr hab. Joanna Siwińska - Gorzelak

Konspekt lekcji biologii w gimnazjum klasa I

Załóżmy, że obserwujemy nie jedną lecz dwie cechy, które oznaczymy symbolami X i Y. Wyniki obserwacji obu cech w i-tym obiekcie oznaczymy parą liczb

JEDNORÓWNANIOWY LINIOWY MODEL EKONOMETRYCZNY

Model Davida Ricardo

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

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

-> Średnia arytmetyczna (5) (4) ->Kwartyl dolny, mediana, kwartyl górny, moda - analogicznie jak

INTERAKCJE. DRAPIEŻNICTWO WYKŁAD 5

Jednowymiarowa mechanika kwantowa Rozpraszanie na potencjale Na początek rozważmy najprostszy przypadek: próg potencjału

Wybrane zastosowania równań różniczkowych zwyczajnych w biologii

Analiza współzależności dwóch cech I

Transkrypt:

Wykład 2 Rodzaje konkurencji. Modele wzrostu populacji

Konkurencja o charakterze eksploatacji konkurencja o zasoby, które są w niedomiarze działanie jednego konkurenta zmniejsza ilość zasobów dostępną dla drugiego występuje, kiedy: nisze potencjalne dwóch gatunków się nakładają gatunki współwystępują w przestrzeni (są sympatryczne) wykład 1/2

Przykład. Okrzemki i krzemionka hodowane oddzielnie hodowane razem (2 powtórzenia) wykład 1/3

Konkurencja o charakterze interferencji jeden konkurent uniemożliwia drugiemu korzystanie z zasobów bezpośrednia interakcja między konkurentami allelopatia oddziaływania chemiczne między roślinami wykład 1/4

Eksploatacja vs. interferencja eksploatacja intensywność oddziaływań zależy od ilości zasobów zmniejszanie zasobów dotyka wszystkich konkurentów interferencja konkurencja o zasób fizyczny (pokarm, jedzenie) lub zasób zapewniający dostęp do zasobów fizycznych (np. harem, terytorium) ilość zasobów nie ma znaczenia, duża ilość może nawet nasilać konkurencję wykład 1/5

Eksploatacja vs. interferencja Czasem te dwa rodzaje konkurencji współwystępują Żuki Neapheanops tellkampfi odżywiają się jajami świerszczy. Wzrost zagęszczenia żuków powoduje zużycie zasobów i w rezultacie spada płodność (eksploatacja) Przy wysokim zagęszczeniu żuki częściej walczą ze sobą, przez co mniej jedzą i spada płodność (interferencja) wykład 1/6

Odbieranie vs. ustępowanie scramble competition (odbieranie) zasób dostępny równomiernie dla wszystkich konkurentów zasób jest ograniczony, może nastąpić przekroczenie pojemności środowiska spadek dostosowania wszystkich konkurentów wykład 1/7

Odbieranie vs. ustępowanie contest competition (ustępowanie) zasoby są monopolizowane przez kilka (1-2) gatunki, które uniemożliwiają korzystanie z nich innym zwycięzca bierze wszystko, przegrany zostaje z niczym wykład 1/8

Wewnątrz i między Konkurencja wewnątrzgatunkowa między osobnikami tego samego gatunku prowadzi do spadku dostosowania tym silniejsza im więcej konkurentów efekt zależny od zagęszczenia Konkurencja zewnątrzgatunkowa między osobnikami różnych gatunków niezależna od zagęszczenia może doprowadzić do wyparcia jednego z konkurentów ewolucja faworyzuje osłabianie tych oddziaływań rozszczepienie cech wykład 1/9

Konkurencja wewnątrzgatunkowa Skutki konkurencji o zasoby nie dotykają wszystkich osobników w takim samym stopniu Clutton-Brock et al. 1987

Śmiertelność a zagęszczenie Tribolium confusum 1) śmiertelność niezależna od zagęszczenia: brak konkurencji 2) śmiertelność zależna od zagęszczenia: efekt konkurencji 3) śmiertelność nadkompensuje zagęszczenie: silny efekt konkurencji wykład 2/11

Brak nadkompensacji Śmiertelność młodych pstrągów (Le Cren 1973) na początku śmiertelność rośnie z zagęszczeniem następnie liczebność populacji utrzymuje się na stałym poziomie wykład 2/12

Tempo wzrostu populacji Tempo wzrostu niezależne od zagęszczenia Ludzkości przybywa w postępie geometry cznym, a zasobów (jedzenia) w postępie arytmetycznym. N, liczebność dn =rn dt t, czas r=b d b rozrodczość (births) d śmiertelność (deaths) Thomas Malthus 1766-1834 wykład 2/13

Tempo wzrostu populacji Tempo wzrostu zależne od zagęszczenia N, liczebność populacji K dn N =rn (1 ) dt K t, czas r=b d K pojemność środowiska Pierre-François Verhulst 1804-1849

Efekt konkurencji wewnątrzgatunkowej K = log (zagęszczenie początkowe) log (zagęszczenie końcowe) roślina wydmowa niedokompensacja mklik (ćma) dokładna kompensacja Drosophila inna ćma skrajna nadkompensacja skrajna nadkompensacja wykład 2/15

Zagęszczenie a przegęszczenie Efekt konkurencji zależy nie tyle od zagęszczenia, co od stłoczenia (crowding) Jakie jest zagęszczenie owadów żerujących na danym gatunku rośliny? wykład 2/16

Zagęszczenie: różne podejścia zagęszczenie ważone przez zasoby 16 owadów / 4 rośliny = 4 owady/roślina zagęszczenie na osobnika (owada) ( 13 x 13 + 3x1 ) / 16 = 10.75 zagęszczenie na roślinę (siła oddziaływania owadów) średnia harmoniczna =1.3 owada / roślina No to jakie w takim razie jest zagęszczenie owadów? wykład 2/17

Regulacja zagęszczenia śmiertelność i rozrodczość per capita Konkurencja, poprzez wpływ na rozrodczość i śmiertelność, utrzymuje liczebność populacji na w miarę stałym poziomie. Liczebność w punkcie równowagi jest tożsama z pojemnością środowiska, K. wykład 2/18

Model konkurencji międzygat. Model Lotki-Volterry dla konkurencji międzygatunkowej Założenia: Tempo wzrostu populacji każdego z gatunków (r1, r2) jest stałe. Współczynniki konkurencji α oraz β są stałe Pojemność środowiska jest stała Osobniki w obrębie każdego gatunku są identyczne Alfred Lotka oscylacje stężeń w reakcji chemicznej Nie ma opóźnienia w reakcji gatunku na zmiany liczebności konkurenta Nie ma możliwości zróżnicowania zasobów pomiędzy gatunki Vito Volterra połów ryb w Adriatyku wykład 2/19

Model konkurencji międzygat. 1 dn 1 N1 =r 1 N 1 (1 ) dt K1 liczebność populacji Wzrost populacji dwóch gatunków K r1 = b1 d1 czas (t) spowolnienie wzrostu na skutek zużywania zasobów przez gatunek1 2 dn 2 N2 =r 2 N 2 (1 ) dt K2 r2 = b2 d2 liczebność populacji K czas (t) wykład 2/20

Model konkurencji Wzajemne ograniczenie zasobów 1 2 zmniejszenie przez gatunek 2 zasobów dostępnych dla gatunku 1 dn 1 N 1 α N2 =r 1 N 1 (1 ) dt K 1 K1 dn 2 N2 β N1 =r 2 N 2 (1 ) dt K2 K 2 K w wyniku konkurencji liczebność populacji Współczynniki konkurencji α zmniejszenie zasobów gatunku 1 przez gatunek 2 β - zmniejszenie zasobów gatunku 2 przez gatunek 1 K czas (t) wykład 2/21

Model konkurencji międzygat. Jakie kombinacje są stabilne? Kiedy liczebność się nie zmienia czyli dn/dt jest stałe. dn 1 N 1 α N2 =r 1 N 1 (1 ) dt K 1 K1 =0 N1= K1 α N2 N2= K2 β N1 =0 =0 N1 K1 b α=tg a=tg y = ax +b N1= αn2 + K1 N2 wykład 2/22

Model konkurencji międzygat. Kiedy dn/dt jest stałe? N1= K1 α N2 Taką liczebność musi mieć gatunek 1 (przy dowolnej liczebności gatunku 2), żeby utrzymana została równowaga. N2= K2 β N1 Taką liczebność musi mieć gatunek 1 (przy dowolnej liczebności gatunku 2), żeby utrzymana została równowaga. wykład 2/23

Model konkurencji międzygat. Rozwiązanie metodą graficzną 1. Szukamy miejsc zerowych N1= K1 α N2 brak konkurenta zwykłe równanie logistyczne dla N2= 0 mamy N1=K1 dla N1=0 mamy N2=K1/α pojemność środowiska zmieniona przez oddziaływania konkurencyjne siła konkurencji gatunku 2 z gatunkiem 1 (ile zasobów zabiera) Analogicznie robimy dla równania drugiego: N2= K2 β N1 wykład 2/24

Model konkurencji międzygat. 2. Rysujemy rozwiązania N1 N1 K 2/ β K1 K1/ α Możliwe kombinacje N1 i N2, przy których N1 jest stałe. N2 N2 K2 Możliwe kombinacje N1 i N2, przy których N2 jest stałe. Koegzystencja gatunków jest możliwa w punkcie przecięcia tych prostych. wykład 2/25

Rozwiązanie modelu międzygat. Izokliny graficzne rozwiązanie układu równań N1 K2/ β K1 n1 n2 K2 K1/ α N2 Punkt równowagi (n1, n2) wykład 2/26

Możliwe rozwiązania: izokliny K2/ β zwycięża gatunek 2 K1 K1 < K2/ β K2 > K1/ α K1/ α K1 K1 zwycięża gatunek 1 K2 / β K1 > K2/ β K2 <K1/ α K2 K2 K1/ α równowaga trwała równowaga nietrwała K2/ β K1 > K2/ β K2 > K1/ α K2/ β K1/ α K2 K1 < K2 / β K2 < K1/ α K1 liczebność gatunku 2 K2 K1 / α wykład 2/27

Wyparcie konkurencyjne W wyniku oddziaływań konkurencyjnych możliwe jest całkowite wyparcie jednego gatunku przez drugi Oddziaływania konkurencyjne zawężają niszę realizowaną Nisza realizowana może zostać wypchnięta poza niszę fundamentalną. zwycięża gatunek 1 liczebność gatunku 1 zwycięża gatunek 2 liczebność gatunku 2 Silniejszy konkurent wypiera całkowicie słabszego w obrębie jego niszy potencjalnej nie stacza miejsca na realizowaną wykład 2/28

Kiedy koegzystencja jest możliwa? Model MacArthura i Lewinsa (1967) niestabilna stabilna koegzystencja niestabilna K1, K2 pojemność środowiska dla gatunku 1 i 2 Koegzystencja jest możliwa, jeśli: d/w jest małe (wąskie i odległe nisze), pod warunkiem, że warunki środowiska sprzyjają obu gatunkom (K1 K2) Jeżeli jeden gatunek wykorzystuje środowisko bardziej efektywnie, układ jest niestabilny wykład 1/29

Wzajemny antagonizm równowaga nietrwała K1 > K2/ β K2 > K1/ α Dla obu gatunków konkurencja międzygatunkowa silniejsza niż wewnątrzgatunkowa. Wynik interakcji zależy przede wszystkim od względnych zagęszczeń obydwu gatunków na podstawie modelu nie można przewidzieć wyniku. wykład 2/30

Wzajemny antagonizm dorosłe lubią jeść jaja dorosłe lubią jeść poczwarki larwy lubią jeść jaja larwy lubią jeść poczwarki T. confusum Trojszyk ulec (Tribolium confusum) T. confusum T. confusum T. confusum Trojszyk gryzący (Tribolium castaneum) Żuki każdego gatunku zjadały więcej osobników drugiego gatunku niż własnego