Demográfiai alapok. demográfia: a populációk korstruktúrájának és időbeli eloszlásának leírása

Átírás

1 Demográfiai alapok demográfia: a populációk korstruktúrájának és időbeli eloszlásának leírása négy fontos paraméter: születés (B birth), halálozás (D death), bevándorlás (I immigration) és kivándorlás (E emigration) határozza meg a populációméret változását. Egyik időpontról a másikra a populációméret nagysága: Nt+1 = Nt + B - D + I E VAGY a populációméret változása egységnyi idő alatt: dn/dt = B(N) - D(N) + I(N) - E(N)

2 Alapprobléma: honnan kezdődik az egyed? Moduláris: a zigóta egy egységgé (modullá) fejlődik, amely újabb egységeket fejleszt (pl. eper) - vertikális (fa) és laterális (eper) növekedés. - önálló életre képes rész: ramet. - a genetikailag azonos egyedet számtalan rametjével: genet. - a moduláris szervezet elméletileg halhatatlan Uniter - a fenti ellentéte, jól kikülönült egyedek

3 Demográfiai vizsgálatok - három megközelítés: - élettábla: a mortalitási mintázatokat foglalja össze - túlélési görbe: időben jelenítik meg a mortalitási mintázat változását fekunditási program: a születési mintázatokat írják le fekunditás: a ténylegesen lerakott tojás, megszületett utód száma fertilitás: az életképes tojás, utód aránya mortalitási mintázat Romániában Fertõzött Nem-fertõzött gombával fertőzött és nem-fertőzött hangyakolóniák túlélési görbéje

4 Élettáblák kohorsz - azonos vagy közel azonos időpontban született egyedek csoportja - dinamikus - kohorsz, korspecifikus, horizontális - valamennyi egyed sorsát az elpusztulásáig nyomon követjük - statikus - szegmens, időspecifikus, vertikális - egyetlen időintervallumot tekintünk

5 DINAMIKUS ÉLETTÁBLA A Corthippus brunneus sáskafaj dinamikus élettáblája (Begon és mtsai nyomán) X ax lx dx qx kx Pete (0) ,000 0,920 0,92 1,09 Lárva I. (1) ,080 0,022 0,28 0,15 Lárva II. (2) ,058 0,014 0,24 0,12 Lárva III. (3) ,044 0,011 0,25 0,12 Lárva IV. (4) ,033 0,003 0,11 0,05 Fx mx lxmx Imágó (5) , ,51 - x - stádiumok - ax - az egyes stádiumokban megfigyelt egyedszámok - lx - túlélés, az eredeti kohorsz egyedeinek aránya, melyek az adott stádium kezdetéig eljutottak, lx = ax/a0 - dx - mortalitási ráta, az eredeti kohorsz arányos része, amely az egyes stádiumban elpusztul dx = lx - lx+1, azaz két stádium túlélési rátájának különbsége - qx - stádium-specifikus mortalitási arány - az a rész, amely egy adott stádium alatt elpusztul, a mortalitás intenzitását fejezi ki valójában. qx = dx/lx

6 A Corthippus brunneus sáskafaj dinamikus élettáblája (Begon és mtsai nyomán) X ax lx dx qx kx Pete (0) ,000 0,920 0,92 1,09 Lárva I. (1) ,080 0,022 0,28 0,15 Lárva II. (2) ,058 0,014 0,24 0,12 Lárva III. (3) ,044 0,011 0,25 0,12 Lárva IV. (4) ,033 0,003 0,11 0,05 Imágó (5) ,030 Fx mx lx m x ,51 - kx - ölő-hatás (killing-power) szintén a mortalitás intenzitását fejezi ki, de egyedszám alapú, értékei összegezhetők. kx = log10ax - log10ax+1 - Fx - a stádiumonként produkált összes utód (fekunditás) - mx - az egyedenként produkált összes utód - lxmx - a kiindulási (eredeti) egyedek által produkált egyedek száma stádiumonként. - R0 - alap reprodukciós ráta - az egy egyed által produkált átlagos utódszám a kohorsz végéig (diszkrét generációk szaporodási rátája) élettábla elemzések fontossága különböző korcsoportok másként viselkednek

7 STATIKUS ÉLETTÁBLA egy adott pillanatban rögzítjük egy populáció korstruktúráját, s ebből építjük fel indirekt módon az élettáblát - hibalehetőség elég nagy - mégis, a természetben többnyire erre van lehetőségünk, hiszen ritkán nyílik alkalmunk egy kohorsz életútjának végigkövetésére Lowe (1969): szarvaspopuláció (Cervus elaphus) vizsgálata Skóciában Rhum szigetén 1957-től minden évben megvizsgálták a lelőtt szarvasokat, valamint az elhullott egyedeket és megállapították a korukat, majd ennek alapján felépítettek egy élettáblát.

8 Túlélési és mortalitási görbék mortalitási görbe: qx vagy kx az idő függvényében (emelkedő görbe) túlélési görbe: loglx az idő függvényében (csökkenő görbe) mortalitási görbe

9 Pearl (1928): általánosított túlélési görbék - valójában nincs tiszta típus I - emberi populációk II - madarak, magvak, hidra III - rovarok, halak, kagylók IV - hegyi juh (Ovis dalli) túlélési görbe

10 Melyik a legfontosabb? Különböző mortalitási faktorok relatív fontossága a populációméret függvényében rovaroknál (Berryman és tsai. 1987, Campbell 1975 nyomán).

11 Fekunditási programok - magbankok (pl. pásztortáska Capsella bursa-pastoris) - aszinkrónia elnyújtott kelés (pl. jukkamoly Tegeticula spp.) spreading the risk jukka és jukkamoly az ugyanakkor bábozódott egyedek kelése akár 3 éves eltolódást is mutathat egymáshoz képest, ez úgy tűnik egy alkalmazkodás az időnként elmaradó virágzáshoz.

12 Életciklusok szemelparitás: egyetlen szaporodási periódus van az életben iteroparitás: több szaporodási periódus van az életben - egyéves (egynyaras) szervezetek, generációk diszkrétek pl. imádkozó sáska - átfedő szemelparitás zanót (Melilotus officinalis), nyolckarú polip (Octopus vulgaris) - folyamatos szemelparitás pl. egyes polipok - átfedő iteroparitás pl. kutya - folyamatos iteroparitás pl. ember szaporodási periódus

13 Populációméret változása 1. diszkrét növekedésű populációkra differencia egyenlet Nt+1 = RNt R - nettó szaporodási ráta, az egyedenkénti növekedés, ha R = 1 2. folyamatos növekedésű populációkra differenciál egyenlet: dn/dt = rn, r = születési mortalitási ráta - belső szaporodási ráta ha r = 0. A szabályozás pontossága: Haldane (1953): németországi fenyveseket károsító bagolylepkék adatsorait elemezve Ha R = 1,01-el, akkor a populáció év múlva szeresére nő, ha meg R = 0,99-el, akkor 0, ad részére csökkenne.

14 Populációdinamika I. 1. populációs ciklusok 2. populációrobbanások Ciklikus egyedszámváltozások periódikusság prediktabilitás nagy növekedést nagy csökkenés követ - Vezina és Peterman (1985): Az Orgya pseudotsugata (Lymantriidae) gyapjaslepke populációmérete 7-10 évenként mutat csúcsokat Haldane (1953): Németországi fenyvesek bagolylepke populációi akár szeres különbséget is mutatnak két időpont között.

15 A Zeiraphera diniana (Tortricidae) lepkefaj dinamikája a svájci Eugadine völgyben (Baltensweiler 1984)

16 Trófikus szintek és kölcsönhatások 1. szint top down kompetíció 2. szint bottom up 3. szint

17 Szabályozások: módozatok: 1.) A mortalitási ráta növekedése 2.) A születési ráta csökkenése 3.) Az emigrációs ráta növekedése 4.) Az immigrációs ráta csökkenése Szabályozó mechanizmusok: trófikus szinten belül: kompetíció trófikus szintek között: a. bottom up táplálék b. top down ragadozás, paraziták, parazitoidok, betegségek Van de Meijden és tsai. (1991) megfigyelték, hogy a Jakab-lepke (Tyria jacobaea) populáció a lárvák közötti kompetíció miatt összeroppan bottom up: Haukioja (1991): Epirrita autumnata araszolólepke Fennoskandináviában nyírlevéllel táplálkozik.

18 top down: A kis téliaraszoló (Operophtera brumata) populációdinamikája és ragadozóinakparazitoidjainak populációváltozása (Varley és Gradwell 1971)

19 A kanadai hiúz Először a prémkereskedők figyeltek fel rá: - periódikusság - prediktabilitás - nagy növekedést nagy csökkenés követ A kanadai hiúz (Lynx canadensis) egyedszámváltozása (logaritmizált adatok) a Hudson Bay Társaság csapdázási adatai alapján.

20 tíz éves ciklusok autokorrelogrammok készítése: egyik év egyedszámát a következő évek egyedszámával összevetni

21 A lemmingek (Lemmus sp.) esete - tundrán élnek - rágcsálók éves ciklusok Lemmingek, pockok, sarki nyúl, sarki hófajd a tundrán 4 éves ciklusokat mutat A tajgában a sarki nyúl, fenyőfajd, hiúz 10 éves ciklusokkal rendelkezik.

22 Populációrobbanások sokáig relatív alacsony denzitás előrejelezhetetlenség expanzió periódusok relatív hiánya - Populációrobbanásokra olyan rovarfajok esetében van lehetőség, amikor a környezet klimatikus tényezőinek változásai direkt módon hatnak az adott rovarpopulációra, és ezek a hatások hosszabb ideig fennmaradnak. Klimatikus tényezők fontossága sáskajárások Pliniustól a jelenkorig Schistocerca gregaria - Afrika Locusta migratoria Európa, Mediterráneum Chortoicetes terminifera - Ausztrália

23 Schistocerca gregaria Locusta migratoria Sáskaraj Madagaszkáron