Nivální ekologie

1. Nivální ekologie Pavel STOPKA

2. www.ssd.noaa.gov/ PS/SNOW/ARCHIVE/NHem/.

4. Nivální ekologie • samostatný abiotický faktor • Formozov 1946 – Sněžnyj pokrov v žizni mlekopitajuščich i ptic SSSR, IZD MOIP, Moskva pp 141 – samostatná skupina NIVÁLNÍCH faktorů • Rozšíření a populační dynamika savců jsou ovlivňovány specifickou proměnlivostí výšky a struktury sněhové pokrývky

5. Formozov (1946) – stupeň adaptace na sněhové podmínky • Chionofobní – schopni přežít zimu v málosněžných oblastech • Chionoforní – přežívají v oblastech s vyšší vrstvou sněhu • Chionofilní – na sněhové podmínky jsou vysoce adaptováni 8 zón, (Inuiti – 100 typů sněhu) www.mixedwoodforestsociety.org/ snow.htm

6. Chionofobní savci Výška sněhu cca do 10cm – Saiga tatarská – není vyvinuta ani schopnost odhrabávat sníh předníma nohama (obdobně i u jiných antilop a koňovitých), úhyn tisíců sajeg po dvoutýdením období sněhové pokrývky 25-40cm (dnes 30000ks).

7. Chionofobní savci v pleistocénu Fauna savců časného pleistocénu – mamut, mastodont, nosorožec srstnatý vyhynuli v důsledku zvyšující se sněhové pokrývky a zvyšujících srážek – neschopnost adaptace na prostředí tajgy s hlubokým, měkkým sněhem.

8. Chionoforní savci Subnivální vzdušný prostor – je soustavou dutin pod rostlinným i fyzikálním krytem, vyznačující se 100% vlhkostí a sníženým množstvím světla se spektrálním posunem

9. Chionoforní savci • Nejsou vyvinuty speciální adaptace (rejsek, hraboš, jelen) jaro, podzim a holomraz - kritické • Přezimování v bioklimatických podmínkách podsněžného – subniválního prostředí. Tvorba subniválních cest + jarní tání vedou k erozi (Flousek, Krkonoše) – hraboš jako „gen“ horské krajiny, blecha jezevce jako „gen“ lesa. • Přítomnost sněhu je více méně výhodná jako tepelná izolace, konzervace potravy chladem.

10. Chionofilní savci Dokonalé adaptace na sníh (lumík velký, zajíc bělák, sob rys) • Sezonní dimorfismus končetin – Lumík norský – v zimě mohutnější a delší. • Lumík velký („kopytnyj lemming“) drápy na třetím a čtvrtém prstu a bohaté osrstění chodidel

11. Chionofilní savci Chodidla mají relativně velkou plochu – v zimě pokryta dlouhou hustou srstí (sněžnice – proto snowshoe hare). Obdobně i Mustelidae, Rys – krátké široké končetiny (Red Queen). Vydra – rychlý klouzavý pohyb po sněhu. Z kopytníků – sob, pyžmoň a o něco méně los (oddálení 3, 4 prstu do stran, sob – zvětšená kopýtka).

12. Chionofilní savci Chionofilní savci často vyhledávají čichem (sob i liška polární najdou potravu i 40cm pod sněhem)

13. Vliv sněhu na sociální strukturu a kooperativní chování – ‘zkušenosti ze Sibiře’ Peter Kropotkin 1902 – Mutual aid – struggle for existence – v limitních podmínkách je kooperace stejně významnou vlastností života jako kompetice (Darvinův boj o přežití) – evoluce není rodeo (Huxley) – jinak by měli všichni velké zuby, drápy nebo by rychle utíkali Před a Po

14. Zimní spánek – hibernace

15. Bilaterální ovotestes krtka ABSTRACT We have performed a morphological, hormonal and molecular study of the developmentof the sex ducts in the mole Talpa occidentalis. Females develop bilateral ovotestes with a functionalovarian portion and disgenic testicular tissue. The Müllerian ducts develop normally in females andtheir regression is very fast in males, suggesting a powerful action of the anti - Müllerian hormonein the mole. RT - PCR demonstrated that the gene governing this hormone begins to be expressedin males coinciding with testis differentiation, and expression continues until shortly after birth.Immunohistochemical studies showed that expression occurs in the Sertoli cells of testes. No expression was detected in females. Wolffian duct development was normal in males anddegenerate in prenatal females, but developmental recovery after birth gave rise to the formationof rudimentary epididymides. This event coincides in time with increasing serum testosterone levels and Leydig cell differentiation in the female gonad, thus suggesting that testosteroneproduced by the ovotestes is responsible for masculinisation of female moles. During postnataldevelopment, serum testosterone concentrations decreased in males but increased in females, thusapproaching the levels that adult males and females have during the non - breeding season.Int. J. Dev. Biol. 47: 451-458 (2003)

16. Allometric cascade as a unifying principle of body mass effects on metabolism Charles-A. Darveau1, Raul K. Suarez2, Russel D. Andrews1 and Peter W. Hochachka1 Nature417, 166-170 (9 May 2002) The power function of basal metabolic rate scaling is expressed as aMb, where a corresponds to a scaling constant (intercept), M is body mass, and b is the scaling exponent. The 3/4 power law (the best-fit b value for mammals) was developed from Kleiber's original analysis1 and, since then, most workers have searched for a single cause to explain the observed allometry. Here we present a multiple-causes model of allometry, where the exponent b is the sum of the influences of multiple contributors to metabolism and control. The relative strength of each contributor, with its own characteristic exponent value, is determined by the control contribution. To illustrate its use, we apply this model to maximum versus basal metabolic rates to explain the differing scaling behaviour of these two biological states in mammals. The main difference in scaling is that, for the basal metabolic rate, the O2 delivery steps contribute almost nothing to the global b scaling exponent, whereas for the maximum metabolic rate, the O2 delivery steps significantly increase the global b value.

17. Záleží na velikosti? Třetinový zákon: Německý fyziolog Max Rubner definoval třetinový zákon v roce 1883, protože plocha roste s délkou s exponentem 2 a objem s exponentem 3. Rychlost metabolismu a množství uvolněného tepla je úměrné povrchu na daný objem či M2/3. Čtvrtinový zákon: Respirační rychlost je u myši i velryby exponenciálně závislá na hmotnosti M-1/4, zatímco rychlost metabolismu - M3/4. Stejně tak rozměry kmene a větví stromů či rozměry aorty se exponenciálně zmenšují podle čtvrtinového zákona - M3/4. U podobných druhů toto pravidlo částečně platilo. V roce 1932,Max Kleiberprokázal neplatnost tohoto pravidla empiricky vynesenímhmotnosti v závislosti na rychlosti metabolismu a prokázal platnost exponentu 0.74 resp. -0.26.

18. Záleží na velikosti? Čtvrtinový zákon: Respirační rychlost je u myši i velryby exponenciálně závislá na hmotnosti M-1/4, zatímco rychlost metabolismu - M3/4. Stejně tak rozměry kmene a větví stromů či rozměry aorty se exponenciálně zmenšují podle čtvrtinového zákona - M3/4.

19. Kleiber / Bergman / Allen Heterotermní tkáně tělních výběžků – povrchová vasodilatace Bergmann's rule - States that body weight tends to a minimum in warmer regions, increases to a certain threshold as temperature declines, and then falls off again as temperature falls further. Birds and mammals in cold regions have been observed to be bulkier than individuals of the same species in warm regions. It was proposed by Carl Bergmann, to account for an adaptive mechanism to conserve or to radiate body heat, depending on climate. Allen's rule - In zoology, the principle that animals adopted to cold have smaller and shorter limbs and protruding body parts.

20. Rejskové krátísvé rozměry (Biological Journal of the Linnean Society, 2003, 78, 365–381), v chladnějších oblastech dosahují nižší hmotnosti a kosteních rozměrů CBL. Dehnelův fenomén (Soricidae, Arvicolidae)

21. Semiaquatilní savci – protiproudový cévní systém (ocas Ondatry, Bobra, Rejsec vodní)