Az ökológia alapjai. Metapopuláció

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Az ökológia alapjai. Metapopuláció"

Lili Csonkané
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Az ökológia alapjai Metapopuláció

2 A populációk hagyományos szemlélete: pánmiktikus a párosodások véletlenszerűek egyensúlyi a populáció elérheti az eltartóképesség szintjét a populáció létszámától függ, determinisztikus kapcsolat az élőhely/környezet homogén kihalása a nincs térbeli variabilitás az egyedek egyformák nincs egyedi heterogenitás az állományban. térbeli elkülönülés a többi populációtól demográfiai elkülönülés: nincs számottevő vándorlás genetikai elkülönülés: nem keveredik a génkészlete más populációkéval

nincs térbeli variabilitás az egyedek egyformák nincs egyedi heterogenitás az állományban.

3 Mindez többé-kevésbé nem igaz: a populáció belülről nem homogén sztochasztikus jelenségek korcsoportok szerinti eltérések ivarok közti különbségek, többnyire nincs térbeli lehatárolás, van migráció ill. diszperzió, különböző mértékű génkicserélődés stb.

ivarok közti különbségek, többnyire nincs térbeli lehatárolás,

4 Térbeli különbségek figyelembe vétele: elméleti populáció egységes, homogén valójában, tájszinten nem az ugyanabban az időben de térben elkülönülten létező populációk, többé-kevésbé különböző dinamikával gyakorlati nehézségek: nehéz a különböző helyeken található egyedek terepi nyomonkövetése átjárhatóság a helyi populációk között? nehéz a különböző helyeken zajló folyamatok egyidejű modellezése számítógépekre van szükség metapopulációs modellek: sok leegyszerűsítés, de jól használható

különböző helyeken található egyedek terepi nyomonkövetése átjárhatóság a helyi populációk között?

5 Metapopulációk a térben strukturált populációk modellezése Metapopuláció (Levins 1970): helyi populációk (démek) halmaza. A démek között a megtelepedésre alkalmatlan mátrix van. A démek között génáramlás van. Minden populációnak saját dinamikája van (pl. A logisztikus növekedési modell szerint változik) A démekben lehet sűrűségfüggő szabályozás. Minden egyes élőhely-folt valamilyen kihalási valószínűséggel rendelkezik. A foltot bevándorlással más foltokból érkező egyedek népesíthetik újra.

Minden populációnak saját dinamikája van (pl.

6 A kihalásnak és az újranépesítésnek dinamikája van, amit a kihalási és kolonizációs ráták határoznak meg a populáció akkor halhat ki, ha a kihalási ráta >> kolonizációs ráta. (A magas kihalási valószínűség pislogást, periodikus kihalást és újra népesülést okoz). Az üres helyek a diszperzió révén töltődnek fel Ha a kolonizációs ráta >> kihalási ráta egyetlen populáció jön létre a populáció fixálódik.

(A magas kihalási valószínűség pislogást, periodikus kihalást és újra népesülést okoz).

7 Nagyon kevés gyakorlati példa van matematikai modellek (divatos téma) egyre több alkalmazás Egy meglepő eredmény: A térbeli felosztódás növeli a populáció stabilitását a kockázat szétterítődik az egyes élőhelyek (foltok) között a populáció nagyarányú kilengései aránytalanul oszlanak el egy bizonyos számú alpopuláció (dém)) között. Elég nagy katasztrófák esetén ez sem működik.

szétterítődik az egyes élőhelyek (foltok) között a populáció nagyarányú kilengései

8 Levins (1969) modellje: dp/dt = mp(1-p) p) ep p = az elfoglalt foltok aránya, e = helyi kihalási ráta, m = helyi kolonizációs ráta az egyensúlyi állapot mp(1-p) p) - ep = 0 megoldása alapján p = 1-e/m. Ez a modell lényegében megegyezik a logisztikus modellel: dp/dt = (m-e)*p( e)*p* 1 p/{ 1-e/m} 1 e/m} K = 1-e/m, 1 r = m-em Az egyes foltokon belül a dinamikát nem vizsgálja, a létszám vagy 0 vagy maximális (K).

Ez a modell lényegében megegyezik a logisztikus modellel: dp/dt = (m-e)*p( e)*p* 1 p/{ 1-e/m} 1 e/m} K

9 Metapopuláció szerkezeti típusai a: klasszikus (Levins( Levins- féle), b: kontinens-sziget, sziget, c: foltosan létező pop. egy habitatban, d: nem egyensúlyi e: intermedier (a-d kombinációi) feketefolt: foglalt habitat üres: nem foglalt nyíl: diszperzió

egy habitatban, d: nem egyensúlyi e: intermedier (a-d

10 A tapasztalati megfigyelések alátámasztják a metapopulációk létezését, a démek felvillannak, majd eltűnnek. Leggyakoribb lehetőségek: Szárazföld-sziget a démek létezése egy tartós forráspopuláció lététől függ. Foltokból álló populációk, ahol a foltok közti diszperzió erőssége miatt lényegében az egész rendszer egyetlen populációként működik (m>>e( m>>e) Nem egyensúlyi metapopulációk, ahol a helyi populációk kihalása a faj általános csökkenésével együtt következik be. A kihalás helyi jelenség és nem központi jellemző fragmentálódó élőhelyek

Foltokból álló populációk, ahol a foltok közti diszperzió erőssége miatt lényegében az egész rendszer egyetlen populációként működik

11 A metapopuláció dinamikai, működési típusai a különböző élőhelyi foltok között minőségi különbség van, centrum - periféria: központi és periférikus démek létezhetnek, forrás lefolyó v. nyelő (source( - sink): aktív diszperzió egy forrás populációból nagy lefolyó populációkat tarthat fenn ha a forrás populáció telítődik, akkor a feleslegnek ki kell lépnie a kis szaporodási esély is nagyobb, mint a nem szaporodás vesztesége a nyelő populáció magában kihal (determinisztikus folyamat)! a forrás populációt a saját sűrűségfüggése szabályozza

nyelő (source( - sink): aktív diszperzió egy forrás populációból nagy lefolyó populációkat tarthat fenn ha a forrás populáció

12 Forrás és nyelő populációk kapcsolata a forrás pop. r értéke a magterületén maximális, másutt r>0 növekszik túlnépesedés kivándorlás szabályoz nyelő pop. r<0 csökken a bevándorló egyedek tartják fenn (Lawton,, 1993)

növekszik túlnépesedés kivándorlás szabályoz nyelő

13 A gímszarvasok megoszlása a hajósszentgyörgyi erdők (középen), hajósi mg. (Ny) és az Imre-hegyi erdők (ÉK) között rádiós nyomkövetés (fent) és nyomsűrűség-becslés (lent) alapján. A hajósszentgyörgyi ter.. forrás, a mg-i i (?) és az Imre-hegyi ter. nyelő.

14 A metapopulációk genetikai sajátosságai a pop. feldarabolódása genetikai különbségek az egyes démek között kihalás újratelepülés alapító hatás (kevés hasonló egyed) kis genetikai változatosság a forrástól eltérő genetikai háttér eredmény hosszabb távon: csökkenő genetikai variabilitás differenciálódás a helyi pop. között

újratelepülés alapító hatás (kevés hasonló egyed) kis genetikai változatosság a

15 A metapopuláció stabilitásának feltételei a modellek alapján: aszinkronitás (máskülönben egy populáció lenne) sűrűségfüggés minden populáció korlátozott létszámra nőhet nagy létszámú populáció tendenciajellegű jelenségek a diszperzió kisebb, annál, mint ami a szinkronizációt lehetővé tenné a diszperzió elég nagy ahhoz, hogy a kihalásokat ellensúlyozza ellenkező esetben előfordulhat, hogy minden folt kihal a génáramlás elég nagy a helyi szelekció és a fajképződés megakadályozásához

diszperzió kisebb, annál, mint ami a szinkronizációt lehetővé tenné a diszperzió elég nagy ahhoz, hogy a kihalásokat

16 A be- és kivándorlás szerepe - a diszperzió: Fontos, de nehéz mérni differencia a diszperzió és a migráció között filopátria - helyhűség A diszperzió típusai: Szaturációs diszperzió: a populáció telítődik a forrásokhoz viszonyítva, ezért az agresszívebb egyedek a többit távozásra kényszerítik Preszaturációs diszperzió: azok az egyedek, amelyeknek kivándorlási hajlama van, az élőhely telítődése előtt távoznak

telítődik a forrásokhoz viszonyítva, ezért az agresszívebb egyedek a többit távozásra kényszerítik

17 A migráció és a diszperzió különbsége (Hassel és Southwood 1978 nyomán) Diszperzió: szétszóródás ált. egy habitaton belül néhány egyed véletlenszerű mozgása (vö. kóborlás) Migráció: nagyobb távolságokra habitatok között sok egyed (vagy az összes) rendszeresen ismétlődik

egy habitaton belül néhány egyed véletlenszerű mozgása (vö.

18 A diszperzió szerepe: megelőzi, hogy az adott hely túlnépesedjen bizonyíték kerítés hatás bekerítést követő katasztrófális pusztulás/leromlás maximális kivándorlás (analógia: MSY) itt a legnagyobb a számszerű növekedés! a diszperzáló egyedeknek fiataloknak kell lenni kisebb reproduktív érték vagy öregnek, amelyek szaporodási esélye kicsi ( oroszlánok( és kafferek) a diszperzió stabilizálhat egyébként kaotikussá váló populációs folyamatokat (modellezés)

a diszperzáló egyedeknek fiataloknak kell lenni kisebb reproduktív érték vagy öregnek, amelyek szaporodási esélye

19 A diszperzió mérése: a diszperziós távolság mérése torzított (pl. valahol lelövik az egyedet, de még lehet, hogy vándorolt volna) rádiós nyomkövetés hosszabb ideig a realista metapopuláció modellekhez jól kellene ismerni a migrációt Ökológiai folyosók kapcsolat a démek között konnektivitás: : az átjárhatóság mérése a mátrix korlátozó szerepe

hosszabb ideig a realista metapopuláció modellekhez jól kellene ismerni a migrációt

20 A metapopuláció kialakulása fragmentálódás valamilyen zavarás hatására (pl. tájátalakítás, mg., erdősítés, vízszabályozás, közlekedési útvonalak) élőhelyromlás: : a populáció a legjobb foltokba húzódik vissza túlzott hasznosítás szigetszerű élőhelyfoltok kialakítása: rehabilitált populáció: védett területek tájátalakítás megtelepedés (pl. telepített, elkülönült erdőtömbök

foltokba húzódik vissza túlzott hasznosítás szigetszerű élőhelyfoltok kialakítása:

21 Metapopulációk és konzerváció (természetvédelem) az élőhely aprózódása miatt a populáció metapopuláció-szerűvé válik az izolálódó foltok között az egyedek átjutási valószínűségének (konnektivitás)) mérése modellek jóslatai a feldarabolódás hatása nem lineáris, hirtelen jelentkezik a hátrányos változások késéssel jelentkeznek kellenek üres foltok (még nem elfoglalt, de lakható habitatok) ) az újratelepüléshez

22 SLOSS (single( large or several small) ) dilemma egy nagy populációnak nagyobb az esélye a katasztrófa miatti kihalásra, mint sok kis populációnak. Ellenkezője is igaz: a kis populációban a helyi kihalási valószínűség lehet túl nagy sok kis folt sem biztosít hosszú távon elég fennmaradási esélyt NATURA 2000: foltok vagy hálózat? áthelyezés, mint eszköz vagy ökológiai vagy zöld folyosó (pl. vadátjárók, erdősávok, gyepek hálózata, vonalas létesítmények szegélye, vízfolyások stb.) az élőhely- fejlesztés és helyreállítás (restoráció( restoráció) ) fontossága ökológiai hálózatok kialakítása ( EU EMERALD program)

23 Ajánlott irodalom Majer,, J Az ökológia alapjai. Szaktudás Kiadó, Budapest. 246pp. Wilson,, E. O. és Bossert,, W. H Bevezetés a populációbiológiába. Gondolat Könyvkiadó, Budapest. 233pp. Török, J. és Szentesi, Á A természetvédelmi biológia ökológiai alapjai. in Török, K. és Fodor, L. A természetes életközösségek megóvásának és monitorozásának aktuális problémái, ökológiai alapja, a természetvédelem feladatai. ELTE TTK, SZIE KGI, KöM TvH. Budapest Gödöllő Madrid Fort Collins pp.

24 Az ökológia alapjai Szigetbiogeográfia

25 Sziget-biogeográfia és fajegyensúly Mi határozza meg, hogy adott helyen hány faj élhet, van e a fajok között egyensúly? Sziget-biogeográfia biogeográfia: : szigetek vagy más szigetszerűen viselkedő fennmaradó élőhelyek faunájának és flórájának vizsgálata (ökológiai szigetek: erdők, rétek, tavak, hegyek) Fajszám-terület kapcsolat S=C*A z S = a fajok száma, A= terület, C = konstans, z = konstans A fajok számát meghatározó tényezők bevándorlás és kihalás sebessége a sziget nagysága területhatás a sziget távolsága távolsághatás Működik? SLOSS dilemma védett területek kijelölése Mekkora terület szükséges a megtelepedéshez / fennmaradáshoz biztos b előforduláshoz szükséges terület minimum area

Hasonló dokumentumok

Az ökológia alapjai. Metapopuláció. A populációk hagyományos szemlélete:

Az ökológia alapjai. Metapopuláció. A populációk hagyományos szemlélete: Az ökológia alapjai Metapopuláció A populációk hagyományos szemlélete: pánmiktikus a párosodások véletlenszerűek egyensúlyi a populáció elérheti az eltartóképesség szintjét a populáció létszámától függ,