EKOSYSTEMY LĄDOWE WBNZ - 700 RÓŻNORODNOŚĆ GATUNKOWA A FUNKCJONOWANIE EKOSYSTEMÓW
data Temat konwersatorium Temat wykładu 03.03 Pojęcie ekosystemu, energetyka ekosystemów, produkcja pierwotna 10.03 Bilans węgla dekompozycja 17.03 Produkcja wtórna, budżety energii Sieci troficzne, interakcje 24.03 Sieci troficzne, interakcje Sieci troficzne, interakcje 31.03 Bilans węgla w ekosystemie Biocenoza, zespół, różnorodność 07.04 Biocenoza, zespół różnorodność Metody wielowymiarowe 14.04 WIELKANOC PROGRAM WYKŁADÓW I KONWERSATORIÓW 21.04 Metody wielowymiarowe Różnorodność a funkcja ekosystemu 28.04 Metody badań terenowych Wprowadzenie do badań terenowych 05.05 (piątek) PRACA W TERENIE 8 GODZ. 12.05 Różnorodność a funkcja ekosystemu Funkcjonowanie ekosystemu 19.05 8.05 9.06. Zajęcia indywidualne (lab. konsultacje praca własna) 26.05 02.06 Seminarium końcowe (prezentacje projektów) 09.06 Seminarium końcowe (prezentacje projektów)
Fragment sieci troficznej ekosystemu trawiastego: część podziemna; przeplata się łańcuch spasania i detrytusowy; wiele grup funkcjonalnych; jeszcze więcej gatunków
...It has been experimentally proved, if a plot of ground be sown with one species of grass, and a similar plot be sown with several distinct genera of grasses, a greater number of plants and greater weight of dry herbage can be raised in the latter than the former case...
Spór o diversity begets stability Elton, MacArthur... May (1972), Goodman (1975) wątpliwości... pojęcie bioróżnorodności (różnorodności biotycznej) biodiversity and ecosystem functioning
Konferencja w Bayreuth 1993 1994 P.M. Vitousek, D.U.Hooper: Biological diversity and terrestrial ecosystem biogeochemistry
Funkcjonowanie ekosystemu może zależeć od: A. liczby gatunków (redundancja) B. liczebności gatunków (struktura dominacji) C. Specyficzności gatunków (komplementarność)
HIPOTETYCZNY WPŁYW REDUKCJI RÓŻNORODNOŚCI na FUNKCJONOWANIE ECOSYSTEMU (>50 HIPOTEZ) Naeem, Lorau, Inchausti 2002
DAVID TILMAN JONATHAN LEVINE MICHEL LOREAU
MANIPULACYJNE EKSPERYMENTY TERENOWE (CEDAR CREEK LTER SITE) SZTUCZNIE SKŁADANE ZESPOŁY EKSPERYMENTY Z USUWANIEM WPŁYW RÓŻNORODNOŚCI NA: FUNKCJE EKOSYSTEMU ODPORNOŚĆ/ELASTYCZNOŚĆ/ STABILNOŚĆ
Cedar Creek Long Term Ecological Research site (LTER-site) (Minnesota, USA)
BADANE FUNKCJE EKOSYSTEMU PRODUKTYWNOŚĆ BIOMASA (NADZIEMNA, PODZIEMNA) BIOGENY (KRĄŻENIE, RETENCJA) AZOT (ZUŻYCIE, RETENCJA) DEKOMPOZYCJA CO 2 (PRZEPŁYW, RESPIRACJA) Schwartz et al.. 2000
EKSPERYMENTY DŁUGOTRWAŁE Działki z 16 gatunkami miały 2,7 x większą biomasę niż monokultury (powtórzenia w różnych kombinacjach)
EKSPERYMENTY nt. STABILINOŚCI (REZYSTANCJI/RESILIENCJI) Działki wielogatunkowe miały NPP odporniejszą na susze i szybciej wracającą do normy wieloletniej
Tilman 1999 Ecology 80:1455-1474 Pokrycie roślinnością i wykorzystanie azotu glebowego są większe na działkach z większą liczbą gatunków.
HIPOTEZY WYJAŚNIAJĄCE WPŁYW RÓŻNORODNOŚCI NA FUNKCJONOWANIE EKOSYSTEMU MECHANIZMY EKOLOGICZNE DZIAŁANIA RÓŻNORODNOŚCI komplementarność (complementarity) ułatwianie (facilitation) ARTEFAKT STATYSTYCZNY sampling effect
SAMPLING EFFECT : przy dużej początkowej liczbie gatunków jest większe prawdopodobieństwo, że znajdzie się wśród nich gatunek o wysokiej produktywności i kompetencjach konkurencyjnych. Wynik symulacji komputerowych
Dwa konkurujące gatunki (A i B), z których każdy ma specyficzne wymagania co do 2 rodzajów zasobów (1 i 2) Ilość zasobów 2 A B Ilość zasobów 1
Ilość zasobów 2 B A Ilość zasobów 1
C B = C A Ilość zasobów 2 A Tylko A A wyprze B pkt.równowagi (stabilny?) B wyprze A Tylko B B Ilość zasobów 1
C A Ilość zasobów 2 Tylko A A wyprze B Niestabilna koegz. C B B wyprze A Tylko B Ilość zasobów 1
C B Ilość zasobów 2 A Tylko A A wyprze B Stabilna koegz. A i B C A B wyprze A Tylko B B Ilość zasobów 1
Zróżnicowanie nisz - konkurencja na zabór - komplementarność A. Model Tilmana: zakreskowany obszar: zasoby niewykorzystane przez zespół 2 gatunków B. Symulacja komputerowa: ze wzrostem S rośnie całkowita biomasa (do wysycenia) C. Jak wyżej: ze wzrostem S spada ilość niewykorzystanych zasobów
Zróżnicowanie nisz: przy większej heterogeniczności siedliskowej wzrasta liczba gatunków i całkowita biomasa zespołu
Wpływ cech gatunków na funkcjonowanie ekosystemów: tempo mineralizacji azotu w zal. od gatunku trawy, przy tej samej dostępności (100 g N/m 2 ) (Wedin i Tilman 1990)
Ułatwianie (facilitation): Wpływ drzewa wiążącego azot (Myrica faya) na obieg azotu w ekosystemie lasu górskiego na Hawajach
Pokrycie i biomasa rośną z liczbą gatunków, efekt powtarzalny (eksperyment Cedar Creek, Tilman & al.. 2001)
Wykorzystanie azotu dostępnego rośnie z liczbą gatunków (eksperyment Cedar Creek, Tilman & al.. 2001)
Wykorzystanie azotu w zal. od liczby gatunków (Tilman et al.. 1996)
Różnorodność (S) a stabilność A. Odporność na suszę (eksperyment Cedar Creek, Tilman & Downing 1994): stosunek biomasy po/przed suszą (rośnie z S) B. Współczynnik zmienności biomasy całego zespołu z roku na rok (maleje z S); Tilman 1996, 1999 C. Współczynnik zmienności biomasy poszczególnych gatunków (rośnie z S); Tilman 1996
Odporność na suszę Eksperyment Cedar Creek, Tilman & Downing 1994: log (stosunek biomasy po/przed suszą) (rośnie z S)
EKSPERYMENTALNE EKOSYSTEMY ( MICROCOSMOSY, EKOTRONY )
Inne podobne eksperymenty A. Całkowita biomasa sztucznych zespołów roślinnych w szklarni (rośnie z S) B. Eksperyment terenowy w murawach kalifornijskich: biomasa zespołu rośnie z liczbą grup funkcjonalnych
SPORY METODOLOGICZNE
BIODEPTH: BIODiversity and Ecosystem Process in Terrestrial Herbaceous Ecosystems STANOWISKO BIODEPTH W PORTUGALII
WYNIKI EKSPERYMENTU BIODEPTH (Hector at al.. 2002)
BIODEPTH EXPERIMENT: NET EFFECT OF BIODIVERSITY COMPLEMENTARITY *** SELECTION (Hector at al.. 2002)
ZALEŻNOŚĆ STABILNOŚCI EKOSYSTEMU OD RÓŻNORODNOŚCI GATUNKOWEJ W LATACH 1996-2005 Tilman, Reich, Knobs 2006
Wpływ zróżnicowania ( dissimilarity ) funkcjonalnego makro- detrytusojadów na ekosystem glebowy (mikrokosmos). Science 306, Nov. 2004 respiracja respiracja ubytek masy ściółki ubytek masy ściółki
RÓŻNORODNOŚĆ ROŚLIN WPŁYWA NA BIOMASĘ I STABILNOŚĆ STAWONOGÓW Borer, Seabloom, Tilman, 2012
FUNKCJE EKOSYSTEMU ZALEŻĄ OD RÓŻNORODNOŚCI α Pasari et al. 2013
WIELOFUNKCYJNY WPŁYW RÓŻNORODNOŚCI ROŚLIN NA EKOSYSTEMY SUCHE W SKALI GLOBALNEJ Maestre et al. 2012
RÓŻŃORODNOŚĆ LASU WSPIERA INDYWIDUALNY PRZYROST DRZEW Chamagne et al. 2016
2002
jw MARTWE DREWNO W LESIE
jw
jw
jw
jw Sabah, Borneo (Malezja) FOREST GAP SCI, 20.02.2016: 7589 HITS