Mechanismy druhové koexistence - tři “klasick á“ vysvětlení

1. Mechanismy druhové koexistence - tři “klasická“ vysvětlení • Diferenciace nik: každý z druhů užívá jiný zdroj, nebo ho užívá v jiné části prostoru • Patogeny a predátoři: nejhojnější je nejvíce žrán, nejvyšší hustota způsobí větší pravděpodobnost šíření epidemií. (Viz Janzenova hypotéza). • Medium disturbance hypothesis. Vysvětlení: dochází ke změnám podmínek nebo k opakujícím se disturbancím tak, že se mění kompetiční ekvilibria, a tím nedojde ke kompetičnímu vyloučení.

2. Diferenciace nik

3. Patogeny, predátoři

4. Medium disturbance hypothesis

5. Co je medium záleží na produktivitě prostředí

6. Palmer MW 1994 • Variation in species richness: towards a unification of hypotheses. Folia Geobot Phytotax. 29: 511-530. • Vzal si vzor z populační genetiky. Hardy-Weinbergova rovnováha má jasné teoretické předpolady, ale vpodstatě neexistuje. Říká, co musí nastat, aby nedocházelo k evoluci (ale k evoluci dochází). Vždy se díváme, které předpoklady jsou narušeny.

7. Hardy-Weinbergova rovnováha předpokládá • Nekonečně velká populace • Nejsou žádné nové mutace • Náhodné “mating” • Všechny genotypy jsou stejně životaschopné a plodné • Neliší se schopnost gamet tvořit zygotu • Žádné imigrace ani emigrace Rychlost evoluce je pozitivně závislá na velikosti narušení předpokladů

8. Princip kompetičního vyloučení • Řada formulací, už i před Gausse • Dva druhy se stejnou nikou nemohou trvale koexistovat • Dva druhy se stejnou ekologií nemohou trvale koexistovat • Jestliže dva druhy koexistují, došlo k diferenciaci jejich realizovaných nik. Co může být testovatelná hypotéza? Pozor na tautologie!

9. Ale mnohodruhová společenstva existují • A počet druhů, často výrazně, překračuje počet zdrojů, které jsme si schopni vymyslet pro vysvětlení • Rostliny si konkurují hlavně o světlo, a o živiny rozpuštěné v půdním roztoku

10. Nika (Niche) • Různá vyjádření, elegantní, ale ne příliš prakticky použitelné: n-dimensionální hyperprostor, každá osa jeden “zdroj” • Fundamental & Realized Niche • Přežívá jen ten druh, který „má“ realizovanou niku • Problémy terminologie

11. Competitive exclusion principle (CEP) - máme-li soubor druhů, vždy přežije pouze jeden, pokud: 1. Máme dostatečně dlouhý čas (pro vyloučení) 2. Prostředí je stálé v čase 3. Není prostorová variabilita 4. Je jen jeden společný limitující zdroj 5. Vzácné druhy nejsou zvýhodněny 6. Druhy mají možnost si konkurovat 7. Není imigrace Čím větší narušení, tím víc druhů může koexistovat

12. Řada hypotéz vysvětlující koexistenci (Palmer jich má asi 120, a u každé, který předpoklad byl narušen) • Živočichové mají řadu zdrojů, či řadu příležitostí pro diferenciaci - každá rostlina, každá její část je jiná • Rostliny - kompetice o omezený počet zdrojů (ale zas jsou sedentární)

13. 1. Máme dostatečně dlouhý čas (pro vyloučení) 2. Prostředí je stálé v čase 3. Není prostorová variabilita 4. Je jen jeden společný limitující zdroj 5. Vzácné druhy nejsou zvýhodněny 6. Druhy mají možnost si konkurovat 7. Není imigrace 1. Je narušeno, pokud nemáme dost času. Pozor, čas je závislý na dynamice procesu. Rychlost kompetičního vyloučení nezávisí jen na intenzitě kompetice, ale i na její asymetrii. Dva silní ale rovnocení kompetitoři mohou koexistovat relativně dlouho, zatímco asymetrická kompetice i slabších konkurentů může vést k vyloučení jednoho z nich. (souvisí s 2. - když nejsou stálé podmínky, není čas)

14. In mown plots, increase of the number of species during first six years, regardless of removal of Molinia, in unmown plots, removal has positive effect on species richness NSP of vascular plants

15. In unmown plot, continuous decrease. Initial positive effect of removal ceased after 10 yrs. In mown plots, initial increase (5 years) followed by decrease, no effect of removal.

16. Závisí na prostorových měřítcích - ale zřetelně neexistuje měřítko, na kterém by “společenstvo” bylo homogenní, Ale umožňuje také “spatial mass effect” - (srovnej “transitional species” [Grime]) 1. Máme dostatečně dlouhý čas (pro vyloučení) 2. Prostředí je stálé v čase 3. Není prostorová variabilita 4. Je jen jeden společný limitující zdroj 5. Vzácné druhy nejsou zvýhodněny 6. Druhy mají možnost si konkurovat 7. Není imigrace

17. Klasická diferenciace ve využití zdrojů. V extrému: vlaštovka a stehlík mohou bez problémů koexistovat. Ale i jemnější rozdíly (klasický Tilmanův pokus s rozsivkami, nebo: 1. Máme dostatečně dlouhý čas (pro vyloučení) 2. Prostředí je stálé v čase 3. Není prostorová variabilita 4. Je jen jeden společný limitující zdroj 5. Vzácné druhy nejsou zvýhodněny 6. Druhy mají možnost si konkurovat 7. Není imigrace

18. U rostlin např. různá hloubka kořenování. Též různá schopnost využívat světlo (fyzicky nižší rostliny jsou schopny využít nízkou intenzitu světla). 1. Máme dostatečně dlouhý čas (pro vyloučení) 2. Prostředí je stálé v čase 3. Není prostorová variabilita 4. Je jen jeden společný limitující zdroj 5. Vzácné druhy nejsou zvýhodněny 6. Druhy mají možnost si konkurovat 7. Není imigrace

19. Denzity dependentní mortalita (závislá na denzitě konspecifických individuí) nejčastěji platí pro patogeny, predátory apod. 1. Máme dostatečně dlouhý čas (pro vyloučení) 2. Prostředí je stálé v čase 3. Není prostorová variabilita 4. Je jen jeden společný limitující zdroj 5. Vzácné druhy nejsou zvýhodněny 6. Druhy mají možnost si konkurovat 7. Není imigrace

20. Janzenova (Janzen-Connell) hypotéza [dnes zpochybňována - viz Hyatt 2003: OIKOS 103 (3): 590-602] - Ale co by měl být empirický důkaz? Ale i třeba kosení - nejvyšší druhy ztrácejí nejvíce biomasy - tudíž kosení vlastně znevýhodňuje druhy, které jsou jinak nejlepšími kompetitory o světlo. 1. Máme dostatečně dlouhý čas (pro vyloučení) 2. Prostředí je stálé v čase 3. Není prostorová variabilita 4. Je jen jeden společný limitující zdroj 5. Vzácné druhy nejsou zvýhodněny 6. Druhy mají možnost si konkurovat 7. Není imigrace

21. Náhodně vznikající habitaty - druhy se k sobě vůbec nemusí dostat nebo je kompetice “preemptive” Různé “Loterie” 1. Máme dostatečně dlouhý čas (pro vyloučení) 2. Prostředí je stálé v čase 3. Není prostorová variabilita 4. Je jen jeden společný limitující zdroj 5. Vzácné druhy nejsou zvýhodněny 6. Druhy mají možnost si konkurovat 7. Není imigrace

22. Teorie ostrovní biogeografie, Transitional populations (spojení s Metapopulační teorií) 1. Máme dostatečně dlouhý čas (pro vyloučení) 2. Prostředí je stálé v čase 3. Není prostorová variabilita 4. Je jen jeden společný limitující zdroj 5. Vzácné druhy nejsou zvýhodněny 6. Druhy mají možnost si konkurovat 7. Není imigrace

23. Medium disturbance hypothesis

24. Ale co je medium - disturbance má alespoň 3 charakteristiky: Intenzitu (kolik % biomasy je zničeno), frekvenci (jak často, resp. čas od posledního zničení), a zrno (jak velké plochy jsou ničeny) Může to být třeba takto (střední disturbance vede k velké prostorové heterogenitě): Nízká přes 100 let 10-100 let Střední pod 10 let Vysoká

25. Grubb 1977: Regeneration niche (Biol. Rev.) Pro semenné rostliny: Potřeba “safe site” (např. gap = mezera) Gapy vznikají nepredikovatelně - první příchozí má většinou značnou výhodu. Rychleji se šíří často kompetičně slabší (trade-off) Semenáče jsou podstatně citlivější na podmínky než dospělé rostliny - větší možnost diferenciace Gapy se liší podle sezony, a také velká meziroční variabilita

26. Špačková Lepš 2004

27. Důležitost časových a prostorových měřítek Některé druhy nejsou schopny persistovat na lokalitě, ale dobře persistují v krajině (Lycopodiella inundata)