Demográfia. Moduláris szervezetek. Egyedszám

Átírás

1 Demográfia, életciklusok: egyéves fajok, átfedő és folyamatos szemelparitás, átfedő és folyamatos iteroparitás, reprodukciós ráták populációk egyedszám-változása Demográfia Simon Edina Ökológia II. előadás Október 8. Egyedszám N jelenleg = N korábban + SZ H + BE KI N = egyedek száma, SZ = születések száma, H = halálozások száma, BE = bevándorlók (immigráció) száma, KI = elvándorlók (emigráció) száma Demográfia fő feladat: a születés, a mortalitás, be és elvándorlás kvantifikálása. Moduláris szervezetek A zigóta un. modullá, konstrukciós egységgé fejlődik, melyek ismétlődése, hasonló egységek létrehozása jelenti a fejlődést. Jellegzetesen elágazik, a juvenilis fázistól eltekintve immobilis. A végső forma kialakulása más moduláris szervezetekkel vagy saját moduljaival való interakciótól függ. Architekturális komplexitás: A kétféle növekedés és a saját vagy szomszédos modulokkal való interakció alakítja ki. Pl. szivacsok, korallok, mohaállatok, telepes zsákállatok. Ramet: A moduláris szervezetek azon része, amely önálló életre képes. Genet: Az egész genetikailag azonos egyed a maga számtalan rametjével.

2 Uniter szervezetek zárt egyedfejlődési program, nem különíthető el olyan makroszkopikus egység amelyből redukálható az egyed, általában szabadon mozgók, egyértelműen jellemezhető, meghatározott alakú, fejlődése előre látható, determinált Pl. emlősök, madarak, hüllők, ízeltlábúak Egyedszám meghatározás Ideális: ha minden egyes egyedet megszámolhatunk. lehetetlen a nagyfokú méretbeli, élőhelyi variabilitás miatt. Alkalmas eszköz a kvadrát, amely adott területet/térfogatot foglal magába. Életciklusok ÉLETCIKLUSOK SZÜLETÉS ÉS MORTALITÁS KVANTIFIKÁLÁSA 5 féle életciklus: egyéves (egynyári) szervezetek, átfedő szemelparitás, folyamatos szemelparitás, átfedő iteroparitás, folyamatos iteroparitás

3 Szemel- és iteropár fajok Egyéves (egynyári) szervezetek szemelpár fajok egyetlen szaporodási periódus az élet folyamán (pl. kétéves növények) iteropár fajok többszaporodási periódus(pl. ember), sajátfenntartásuk is fontosa szaporodás után -szezonális -folyamatos Maximum 1 éves életciklus; egy alkalommal szaporodnak, diszkrét, jól elkülönülő generációk. Pl. sok rovarfaj: nyáron lerakják a tojásaikat, majd elpusztulnak, a következő generáció, következő tavasszal kel ki. Az alap szaporodási ráta, tehát az egy egyed által produkált átlagos utódszám a kohorszvégéig diszkrét generációk esetén: 5 R0 = l x m x x= 0 l x a túlélés, m x pedig az egyedenkénti fekunditás Átfedő szemelparitás(kétévesek) Minden egyed egyszer szaporodik; mindig vannak jelen szaporodó és nem szaporodó egyedek is, tehát a generációk átfednek. Folyamatos szemelparitás Minden egyed egyszer szaporodik, de nincs megszabva, hogy mikor, tehát a populációban mindig vannak jelen szaporodóképes egyedek; a generációk átfednek. Pl. Octopus fajok Octopus vulgaris Közönséges polip

4 Átfedő iteroparitás Az egyedek többször szaporodnak az életük során, ebből következően a generációk átfednek. Fekunditási programok: 1. szaporidási potenciál, rövid élettartam= R-stratégisták, pl. széncinege 2. kis szaporodási potenciál, hosszú élettartam= K stratégisták, pl. gímszarvas Folyamatos iteroparitás A szaporodásra képes egyedek bármikor és ismételten szaporodhatnak, a generációk átfednek. Pl. ember Szaporodási ráták átfedő generációknál: Abban az esetben ha dinamikus élettábla készíthető, használhatjuk az egyéveseknél alkalmazott alap szaporodási rátát Ha dinamikus élettábla nem készíthető, az ún fundamentális nettó szaporodási rátát használjuk (R ), amely a túlélések és születések összege. Pl, ha van egy populácónkmelynek kiindulási egyedszáma N 0 =10, és egyedszáma mindig megduplázódik, tehát N 1 =20, N 2 =40, akkor általánosan megfogalmazva N t+1 = N t R A demográfiai vizsgálatok 3 komponense Élettábla: mortalitási mintázatokat foglalja össze táblázatos formában. Túlélési görbék: Időben tekintik át a mortalitási mintázat változását. Fekunditásiprogram: Születési mintázatot írják le. Fekunditás = Fertilitás Fekunditás= Ténylegesen lerakott tojás, utód száma. Fertilitás= Életképes tojás, utód arányát fejezi ki. Élettáblák 1. Dinamikus, kor-specifikus, horizontális kohorsz azonos, vagy közel azonos időpontban született egyedek csoportja valamennyi egyed sorsát nyomon követjük az elpusztulásig 2. statikus (szegmens, idő-specifikus, vertikális) élettábla amennyiben egy adott populáció minden egyedének életkora ismerős. Egyetlen időintervallumot tekintünk, az abba tarozó egyedek különböző korúak.

5 Egyéves fajok Élettáblája Chorthippus brunneus sáskafaj Az ősszel lerakott és a talajban áttelelt tojások tavasszal kelnek ki. A nőstény tojás-csomókat rak a talajba több alkalommal, majd november tájékán elpusztul. Egy egyed élettartama 5-6 hónap. A felnőtt egyed szaporodásra több szakaszra bontható, DE egyetlen szaporodási ciklusnak felel meg. Chorthippusbrunneusdinamikus élettáblája X a x l x d x q x k x F x m x l x m x Tojás ,000 0,920 0,92 1,09 Lárva I ,080 0,022 0,28 0,15 Lárva II ,058 0,014 0,24 0,12 Lárva III ,044 0,011 0,25 0,12 Lárva IV ,033 0,003 0,11 0,05 Imágó , ,51 Élettábla értelmezése X=Stádiumokatsoroljafel a x = Azegyesstádiumokbanmegfigyeltegyedszámok. l x = Túlélést méri, az eredeti kohorsz egyedeinek arány, melyek az adottstádiumkezdetéigeljutottak.l x =a x /a 0. d x = Mortalitási ráta, az eredeti kohorsz arányos része, amely minden egyes stádium alatt elpusztul. Két stádium túlélőinek különbsége. d x= l x -l x+1. q x = Stádium specifikus mortalitási arány, azt méri, amely egy adott stádiumalattelpusztul,amortalitásintenzitásátfejeziki.q x= d x /l x. k x =Ölő-hatást(killingpower)fejeziki.k x =log 10 a x /a x+1 F x =stádiumonkéntprodukáltösszestojás m x =egyedenkéntprodukálttojásokszámaazegyesstádiumokban. l x m x = eredeti egyedek által produkált egyedek száma stádiumonként.

6 Túlélési görbék Mortalitási görbék Kétféle mód lehetséges az egyedszám időbeli változásának ábrázolására: A q x -tvagy a k x -thasználjuk az idő függvényében emelkedő görbe az eredmény l x logaritmusát használjuk, melynek során különféle alakú görbéket kapunk. Túlélési görbék Emberi populáció Madarak Fekunditási programok Sok növény magbankot képez. Alcsoportot képeznek állatok közül, mint un. Fakultatív egynyáriak a Philoscia ászakarákok. A populáció nőtényeinek kb. 90%-a szaporodik abban az évben, amelyben a tojásból kikelt, kb. 10% a következő évre halasztja. Rovarok, halak

7 Átfedő iteroparitásdinamikus élettáblája Statikus élettábla Gímszarvas (Cervuselaphus) populációin vizsgálták. A szigeten található összes egyedet regisztrálták, kohorsznakaz évben borjúként talált egyedeket tekintették. Életkorukat megállapították, 9 éven keresztül nyomon követték. Összes elhullott állatot megkeresték, kor megállapítás a fogak váltása, kihullása és kopása alapján történt. Túlélési görbe Fekunditási program iteropár fajoknál Széncinege (Parusmajor) jó territóriumon élő egyedek közül kevés él hosszabb ideig, mint 2-3 év. Csúcs-fekunditást 2-éves korukban érik el. Variáció az egyedi fekunditásban?

8 Folyamatos iteroparitás Alap reprodukciós ráta Szaporodásra érett egyedek bármikor és ismételten szaporodhatnak az év során. Demográfiai fa vagy populáció piramis: emberi populáció korstruktúra elemzéséhez használják. 5 R x 0 0 = Σl x m x = 0,51 Kifejezi az egy egyed által produkált átlagos utódszámot a kohorszvégéig. Populációnagyság becslése populációk egyedszám-változása Prezencia-abszencia (bináris módszer): van-nincs módon működik. Egyedszám: Legegyszerűbb esetben a populációt alkotó egyedek számát adják meg tér-és időbeni változás alapján. Miért az egyedszámot ismerjük a legtöbb esetben? 1. Technikailag nem lehetséges az egyedek egész életük során való nyomon követése. 2. Az idő és tér limitálja a pontos populációnagyság és struktúra becslést. Egy adott időn belül a módszerrel nyert adatok rövid időn belül elavulnak.

9 Fluktuáció és Stabilitás Egyedszám jellemzői: változás és állandóság Változás okai: újszülöttek megjelenése, idős egyedek pusztulása, ki-és bevándorlások. Az egyedszám változás a különböző fajoknál eltérő lehet. Pl. : sarlófecske állomány felmérés Selborneben 1778-ban és 1983-ban. Jelentős különbség nem volt az állományban. Egyedszám szabályozási elméletek 1. Nicholson(1933): Denzitás-függő(DD) hatások fontossága. Intraspecifikusversengésen keresztül hat a denzitás-függés, és szabályozza a populációk abundanciáját. 2. Andrewarthaés Birch(1954): A DD folyamatok nem lényegesek, másodlagosak a populáció egyedszámának kialakításában, és a következő folyamatok fontosak: Készletek hiánya (táplálék, tojásrakó hely) Ezen készletek hiánya az állatok diszperziós és kereső képességéhez viszonyítva. Rövid a populáció belső pozitív növekedési rátájának időszaka Egyedszám szabályozás Szabályozás: egy bizonyos nagyság felett a populációnagyság csökken, egy bizonyos szint alatt növekszik. A populáció egyedszámának nagyságát a DD és az D-ID változók és folyamatok együttesen alakítják ki. A DD folyamatok eléggé pontosan szabályozzák a populációk egyedszámát. K-faktor Analízis A k-faktoranalízishez kbz. időszakokban, ill. stádiumokban mintavételezzük a populációkat. A legfontosabb mortalitási okokat keresi. Minden stádiumra egy k értéket számolnak: k= log (N k )-log(n v ) A k jelenti a pillanatnyi mortalitási faktort. A generációra jellemző mortalitási érték a K (K= k 1 + k 2 + k 3 + k n ).

10 Populációs ciklusok Barna lemming (Lemmussibericus) populáció növekedése télen kezdődik, több nemzedéket nevelnek fel a szülők. Tavasz végére maximális egyedszám jellemző, majd elkezdenek vándorolni, melynek során és a predációs nyomásra egyedszámuk csökken. Nyáron a legmagasabb a mortalitás, nyár végére a populáció töredéke marad fenn. Az alacsony egyedszám 1-3 évig marad fenn, aztán újra indul a ciklus. Fontos a külső tényezők (táplálék, predátorok, paraziták, hormonális állapot) hatásmechanizmusa Diszperzió hatása a populációméretre Legtöbbször elhanyagolják a ki-és bevándorlást, mivel azt feltételezik, hogy a két folyamat kiegyenlíti egymást. Az egyedszám kialakításában és/ vagy szabályozásában a migráció jelentős szerepet játszik. Pl. burgonyabogárnál a kifejlett egyedek nyári elvándorlása, a kis téli araszolónál a lárvák téli elvándorlása, a macskabagolynál a fiatalok elvándorlása. Perturbációk hatása a populációméretre Sok esetben a populáció nagyságot a készletek (táplálék, fészkelőhelyek) elérhetősége korlátozza. Észak-amerikai mókusoknál indirekt vizsgálatok utalnak a táplálék-limitációra. A kontrollhoz képest 5-10-szer annyi mókust fogtak a kezelt területeken a vizsgált két évben. 3 tényezőnek volt szerepe: bevándorlás, adult egyedek túlélése és a reprodukciós rátájuk. Táplálék megszüntetése után a populáció nagysága visszaesett a kontroll populáció szintjére. Felhasznált irodalom _eloadas5.pdf Szentesi Árpád, Török János: Állatökológia, Egyetemi jegyzet Kovásznai Kiadó, Budapest. Michael Begon, Colin R. Townsend and John L. Harper: ECOLOGY, From individuals to Ecosystems. Fourth Edition Blackwell Publishing.