EKOSYSTEMY LĄDOWE WBNZ BIOCENOZA ZESPÓŁ RÓŻNORODNOŚĆ

EKOSYSTEMY LĄDOWE WBNZ - 700 BIOCENOZA ZESPÓŁ RÓŻNORODNOŚĆ

RÓŻNORODNOŚĆ GATUNKOWA FLORY PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ OKOŁO 250 GAT. L. gat.

SKŁADOWE LOKALNEJ RÓŻNORODNOŚCI BIOLOGICZNEJ α = l.gat. w danym środowisku β = zróżnicowanie środowisk w danym obszarze γ = l. gat. w danym obszarze: γ = α β

RÓŻNORODNOŚĆ BIOTYCZNA α lokalne bogactwo gatunków; β heterogeniczność siedlisk; γ łączne bogactwo gatunków w dużym obszarze.

α=1 α=7 MIARY RÓŻNORODNOŚCI GATUNKOWEJ 1 2 γ=1 γ=4 β=1 β=4 γ= α β γ=7 β=1 A B C

γ=? MIARY RÓŻNORODNOŚCI GATUNKOWEJ β=?

γ=? MIARY RÓŻNORODNOŚCI GATUNKOWEJ β=? γ=7 β=2,666...7

γ=? MIARY RÓŻNORODNOŚCI GATUNKOWEJ β=? γ=7 śr. α = 2,625 β= γ / α = 2,666...7

Ile gatunków tworzy funkcjonalny ekosystem?

Skład taksonomiczny ekosystemów (biocenoz) - zależnie od biomasy lub liczby gatunków

Ekosystem złożony z wielu gatunków Energia Ciepło konkurencja drapieżnictwo pasożytnictwo mutualizm

SCHEMAT KRYPTOENDOLITYCZNEGO EKOSYSTEMU Z ANTARKTYDY (Woodward 1994) Biomasa: 125 g/m 2

DWA UBOGIE W GATUNKI EKOSYSTEMY ANTARKTYKI (Woodward 1994) Liczba gatunków kępy traw kobierzec mchu

Forest Soil Ecosystem Functioning with regard to biotic diversity Siemianice Monokultury doświadczalne

Liczba gatunków i osobników w próbach fauny epigeicznej ok. 30-letnich monokultur leśnych (Siemianice) DRAPIEŻNIKI Całkowita liczba gatunków w lesie: 10 3 Taxon No. sp. Spring Autumn Scarabeidae? 1149 326 Carabidae 58 6609 1351 Staphylinidae 97 3186 3968 Curculionidae? 6858 902 Other Coleoptera? 2184 549 Coleoptera larvae? 691 404 Formicidae 12 1970 1537 Other Hymenoptera? 991 604 Hymenoptera larvae? 22 82 Lepidoptera larvae? 132 39 Other Lepidoptera? 129 4 Dermaptera? 772 292 Other Insects? 1208 301 Aranea 128 13997 1987 Opilionida 8 1811 4026 Acarina?? 2546 351 Pseudoscorpionida 2 80 92 Chilopoda? 649 168 Diplopoda? 966 2357 Isopoda? 9 43 Lumbricidae >5 48 7 Total 46007 19390 Total predators >300 65397

SPECJACJA historia = przypadek NIEBYT PULA GATUNKÓW WYMIERANIE ewolucyjna skala czasu ograniczenia dyspersji ograniczenia środowiskowe interakcje LOKALNA BIOCENOZA (ZESPÓŁ) ASSEMBLY RULES ekologiczna skala czasu

S = 12 N = 84 Rozkład liczebności osobników w gatunkach

Rozkład liczebności gatunków ptaków 150 l. grądu w Puszczy Niepołomickiej Histogram (gęstość rozkładu) dystrybuanta Wykres liczebności względem rang ( ogiwa ) Dopasowane modele: broken stick szereg geometryczny

Wykres konsumpcji energii gatunków wg rang PTAKI PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ, BORY STADIA SUKCESJI

MODELE ROZKŁADU LICZEBNOŚCI GATUNKÓW W ZESPOLE SZEREG GEOMETRYCZNY log n x = b ax n x = k x n 1 Każdy kolejny gatunek pobiera stałą frakcję zasobów pobranych przez poprzedni BROKEN STICK S losowych frakcji pobieranych zasobów ( patyk połamany w S-1 przypadkowych miejscach )

Rozkład liczebności w trzech zespołach lęgowe ptaki leśne; broken stick rośliny naczyniowe runa lasu liściastego; log-normal rośliny naczyniowe subalpejskiego lasu jodłowego; szereg geometr.

względna liczebność populacji, n/n Wykres liczebności gatunków wg rang PTAKI PUSZCZY NIEPOŁOMICKIEJ, GRĄDY 150-LETNIE 1.0 0.1 0.01 0.001 SZEREG GEOMETRYCZNY BROKEN STICK ranga gatunku wg. liczebności

WSKAŹNIKI RÓŻNORODNOŚCI S H = 0,702 H = Σ (p i ln p i ) H = 2,485 i=1 S = 12 N = 84

Preferencje siedliskowe Analiza gradientowa (Whittaker)

Klasyczna analiza zbiorowisk w Great Smoky Mountains, Tennessee (Whittaker 1956) Rozkład liczebności gatunków drzew w gradiencie wilgotności

Rozmieszczenie wybranych gatunków traw w gradiencie ph Rozmieszczenie gatunków makrofauny wzdłuż ławicy ostryg w Kanadzie

Populacje osobno Konkurencyjne wypieranie Koegzystencja EKSPERYMENT GAUSEGO

Separacja nisz u żerujących lasówek (klasyczny przykład MacArthura, 1958) A Dendroica coronata B Dendroica tigrina C Dendroica virens D Dendroica fusca E Dendroica castanea

NISZA EKOLOGICZNA: GRINNEL: zbiór cech gatunku, pozwalający na przeżycie i wydanie potomstwa w warunkach konkurencji itd. ELTON: miejsce gatunku w środowisku biotycznym, wyznaczana przez interakcje z innymi gatunkami Odum: zawód gatunku MacFadyen, HUTCHINSON: wielowymiarowa bryła w superprzestrzeni wyznaczonej przez osie zasobów środowiska [Nisza fundamentalna, nisza realizowana]

NISZA EKOLOGICZNA

Nisze hutchinsonowskie par gatunków jaszczurek Anolis sp. na 2 wyspach (Małe Antyle). Nisze realizowane określone jako średnia +- SD

Nisze morfologiczne gatunków ptaków wróblowatych (Ricklefs &Travis 1980, za Morin 1999 PCA, 8 cech, 83 gatunki Nisza morfologiczna: substytut niszy ekologicznej

Koncepcja oparta na teorii niszy Konkurencja Zasada konkurencyjnego wypierania (Gause) Ograniczone podobieństwo Przesunięcie nisz (nisza fundamentalna / nisza realizowana) Rozsunięcie cech Upakowanie gatunków Biocenoza równowagowa

UPAKOWANIE NISZ W PRZESTRZENI ZASOBÓW ŚRODOWISKA

CZY ISTNIEJĄ PUSTE NISZE?

Roger Levin, 1983: Santa Rosalia was a goat Science 221, 4611: 636-639 Czy są dowody na zasadę ograniczonego podobieństwa? Czy są dowody na trwałość składu biocenoz?

Ograniczone podobieństwo, upakowanie gatunków

Pinta GALAPAGOS Marchena Genovesa Fernandina San Salvador Rabida Pinzon Daphne Baltra Santa Cruz Isabela Los Hermanos Santa Fe San Cristobal Santa Maria Espanola

Zięby Darwina Jonathan Weiner Dziób zięby Czyli jak dziś przebiega ewolucja KiW, 1997

GRYZONIE (KALIFORNIA) GOŁĘBIE Nowa Gwinea REGULARNE ODSTĘPY WIELKOŚCI CIAŁA KOEGZYSTUJĄCYCH GATUNKÓW

ZASADA OGRANICZONEGO PODOBIEŃSTWA (Hutchinson 1959) PRZYKŁAD SCHOENERA, 1984 (Accipiter sp.) częstość 0.015 0.1 oczekiwany obserwowany 0.05 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 stosunek większy gat./mniejszy gat. wg. Schoener, 1984

Diamond 1975 KONKURENCYJNY PODZIAŁ SIEDLISK (KONKURENCYJNE UWOLNIENIE)

Species assembly

Rozmieszczenie 2 gatunków gołębi Ptilinopus sp. ( owocożer ) na wyspach k. Nowej Gwinei (Diamond 1975) Assembly rule czy przypadek?

Ptilinopus porphyrea

Funkcja częstości występowania ( incidence function ) Ptaki na archipelagu Bismarcka; J = prawdopodobieństwo wystąpienia danego gatunku na wyspie z liczbą S gatunków A tylko na wyspach z dużą liczbą gat. B tylko na wyspach z małą liczbą gatunków ( tramp, super tramp ) Diamond 1975

MODELE NEUTRALNE? (TEORIA BIORÓŻNORODNOŚCI HUBBLE A)

Chaos w długotrwałym eksperymencie z biocenozą planktonową

CHAOTYCZNE ZMIANY SKŁADU ZESPOŁÓW BIOCENOZY PLANKTONU Z MORZA BAŁTYCKIEGO W CIĄGU OK. 7 LAT

Niska specyficzność gatunkowa roślinożernych owadów w lesie tropikalnym 900 gatunków owadów roślinożernych 51 gatunków roślin monofagia b. rzadka znaczne nakładanie nisz

RÓWNOWAGOWE MODELE BIOCENOZY wnioski Konkurencyjne wykluczanie jest rzadkie Puste nisze w wielu zespołach Znaczne nakładanie nisz Brak stałości składu biocenoz Biocenozy (ekosystemy) są z zasady nierównowagowe, przejściowe

Koncepcja oparta na teorii dyspersji Głównym ograniczeniem jest dyspersja/rekrutacja Decydująca rola przypadku ( dryf ekologiczny ) Biocenoza nierównowagowa

SPECJACJA historia = przypadek NIEBYT PULA GATUNKÓW WYMIERANIE ewolucyjna skala czasu ograniczenia dyspersji ograniczenia środowiskowe interakcje PRZYPADEK! LOKALNA BIOCENOZA (ZESPÓŁ) ASSEMBLY RULES ekologiczna skala czasu

NEUTRALNA TEORIA BIORÓŻNORODNOSCI I BIOGEOGRAFII (Hubbell 2001)

LASY RÓWNIKOWE OGROMNA LICZBA KONKURUJACYCH GATUNKÓW: RÓZNE NISZE???

RÓWNOWAGA W PRZYRODZIE WNIOSKI OGÓLNE Równowaga w układach ekologicznych występuje rzadko i jest trudna do badania Wartością jest środowisko człowieka, a nie abstrakcyjna równowaga w przyrodzie

Artykuł do przeczytania: