Predáció populációdinamikai hatása

Átírás

1 Predáció populációdinamikai hatása Def.: olyan szervezet, amely a zsákmányát, annak elfogása után, megöli és elfogyasztja. (Ellentétben: herbivor, parazitoid, ahol késleltetett a hatás, de ezekre is a valódi predátor szabályai érvényesek.) Fő kérdés: van-e hatása a ragadozónak a zsákmány populáció méretére/dinamikájára? Példák: 1. jelentős hatás a magmortalitásra, de pop.din. hatás nincs Ulex europeus Új-Zélandon. A magpredátor az Apion ulicis ormányosbogár. 1

2 2. a ragadozó csak látszólag van kapcsolatban a zsákmány populáció dinamikájával A Jakablepke (Tyria jacobaeae) és a Jakabaggófű (Senecio jacobaea) 3. Biológiai védekezés: a predátor teljes mértékben szabályozza a zsákmány populáció dinamikáját. A Cyrtobagous salviniae ormányosbogár által, a Salvinia molesta vízigyomtól megtisztított vízfelület. 2

3 4. A ragadozó részt vesz a zsákmány populáció méret szabályzásában (csatolt oszcilláció) A kanadai hiúz elterjedése A predációs modell elméleti alapjai Alfred J. Lotka (1925) és Vito Volterra (1926) - (szorzatos L-V hányados alapú modellek) Feltételek I. L-V egyenlet (a zsákmány populáció változása predáció hatása alatt): dn dt = rn a PN 3

4 Zsákmány hiányában a ragadozó populáció éhezik: II. L-V egyenlet (a ragadozó populáció változása zsákmány elérhetősége esetén): dp dt = dp dt fa PN = qp qp Funkcionális válasz: a N Numerikus válasz: fa N A ragadozó rendelkezik: r-el és f-el r varianciája f-ben jelenik meg! Grafikus modell BELSŐ KVÁZI szaporodási ráta Zéró növekedési izoklinek Nyilak iránya és mérete!! dn dt = 0 P-t fejezzük ki dp dt = 0 N-t fejezzük ki 4

5 Az egyensúlyi pontokat megkapjuk, ha dn dt 0 = a PN P = = rn a PN rn a PN = rn a N rn dp dt 0 = qp N = = fa PN qp fa PN qp = fa PN qp fa P Működés A két izoklin összetolásával csatolt oszcilláció keletkezik. A rendszer változásának irányát a vektorok mutatják. Kezdés a bal alsó sarokban, mozgás az óramutató járásával ellentétes irányban. Populációk száma: 2x2 Az első ragadozó és zsákmány populáció A második ragadozó és zsákmány populáció Vektorok 5

6 Realisztikus Populációk száma: 3x2 Zavarásokat követően újabb neutrális oszcillációra áll át Időben: neutrális stabilitás A valóságban ilyen nincs, stabil határciklushoz tart Az L-V modell közelítése a valósághoz: 1. Realisztikus izoklinek Ragadozó A: eredeti B: több zsákmány C: ragadozó interferencia D: ragadozó önkorlátozás 6

7 Realisztikus zsákmány izoklin Limitáltság K-nál Ha az origó közelében is, akkor inverz DD (Allee-hatás) Az izoklin az n-alakú görbe és a fogyasztás együttes hatása eredményeként veszi fel alakját!! 7

8 Realisztikus zsákmány izoklin menedékkel A fogyasztási vonalak a III. típusú Holling-féle funkcionális válaszgörbék első szakaszára hasonlítanak 8

9 A stabilitás vizsgálatok ragadozó-zsákmány rendszerekben. Növekedik a stabilitás: 1. Ragadozó önkorlátozása esetén (3. eset) N*/N k hányados jelentősége: ha kis érték, a predátor nagyon hatékony. Következmény: instabilitás, rendszeres lokális összeomlás v. kihalás (1. eset). Lásd az Opuntiakaktuszmoly esetet. De: a zsákmány izoklin menedékes! 2. Ha a zsákmány izoklin menedékes 9

10 3. Táplálékváltás esetén (a ragadozó izoklin vízszintes!!) 4. Alternatív stabilis állapotok esetén Gradációk fenyőkártevők esetében. (izoklinek púppal) X és Z stabil, Y instabil pont. Gradációk alkalmával (pl. a fenyőkártevő Choristoneura lepke Kanadában). A predátor ebben az esetben egy parazitoid. 10

11 5. Ha ragadozók/herbivorok között interferencia van 6. Ha a zsákmány belső szaporodási rátáját növeljük 11

12 Csökken a ragadozó-zsákmány rendszer stabilitása 1. Ha növekedik a ragadozó kvázi szaporodási rátája 2. Ha növekedik az eltartóképesség (K) 12

13 Ragadozó-zsákmány ciklusok 1. Laboratóriumi kísérletek Utida Callosobruchus sp. Heterospilus sp. Huffaker kísérlete egyszerű Eotetranychus sp. és heterogén környezetben Typhlodromus sp. 13

14 2. Szabadföldi kísérletek Egy kölcsönhatás rekonstrukciója: Opuntia sp. és Cactoblastis cactorum A ragadozó, herbivor hatékonysága: az N*/N K hányados értéke. Ebben a példában ez 0,002. Ugyanaz a terület a kaktuszmoly kibocsátása előtt és után néhány évvel. 14

15 Hypericum perforatum és Chrysolina quadrigemina rendszer 15

16 A hiúz-sarki nyúl ciklus (9-11 év) A ciklus résztvevői: sarki nyúl (Lepus americanus) hiúz (Lynx canadensis) a nyúl táplálékai (pl. Betula pumila) fajdok, mókusok, ürgék stb., mint alternatív zsákmányok más predátorok (kojot, róka, farkas, rozsomák, ragadozó madarak) A boreális erdő táplálkozási hálózatának legfontosabb elemei. A vastag nyilak azokat a kapcsolatokat jelentik, amelyek a sarki nyúl populációját közvetlenül befolyásolják. 16

17 1. Keith-modell (1983): szekvenciális Indukált növényi védelem 2,5 év regenerációs idő Megfigyelések és következtetések Ragadozó Nyúl fajd Növény 2. Krebs et al. (1995): tritrofikus Kísérlet: 1 km 2 -es parcellák Kezelések: 1. biomassza növelése NPK trágyázással 2. ragadozó kizárás elektromos kerítéssel 3. nyúletetés 16%-os fehérje granulátummal 4. ragadozó kizárás + nyúletetés 5. érintetlen kontroll Eredmények: 2. 2x növekedés 3. 3x növekedés x növekedés Kísérlet Ragadozó Nyúl Növény A kísérleti terület egy része az elektromos kerítéssel, télen. 17