Role živočichů v ekosystémech a faktory ovlivňující jejich výskyt a početnost

1. Role živočichů v ekosystémech a faktory ovlivňující jejich výskyt a početnost David Storch Centrum pro teoretická studia UK a AV ČR & Katedra ekologie PřF UK

2. Konsekvence různé tělesné velikosti

3. Tělesná velikost a intenzita metabolismu logB logP sklon 3/4 sklon -1/4 metabolismus (P) hmotnost (M) logM logM P = P0M3/4 logP = 3/4logM + logP0 B = P/M B = B0M3/4×M-1 B = B0M-1/4 • metabolismus roste s velikostí, ale alometricky, podle mocninového zákona • na jednotku hmotnosti mají menší zvířata rychlejší metabolismus

4. Teplota a intenzita metabolismu ln (metabolismu) ln (délky života) teplota • metabolismus ektotermů roste s teplotou, což ovlivňuje rychlost všech biologických procesů teplota

5. energetická nenáročnost, možnost využívání vzácných nebo sezónních zdrojů (vydrží délel hladovět) přežívání i v neproduktivním prostředí (větší populace) diverzita tvaru těla a tím i ekologických strategií stálá teplota, možnost trvalé aktivity včetně zimní a noční vytrvalost pohybu (útěk, pronásledování) díky výkonnějšímu aerobnímu metabolismu rychlejší reprodukce, populační růst, asi i evoluce velmi nákladná zejména při malé velikosti (velká energetická spotřeba, nutnost dlouho shánět potravu) Konsekvence endotermie x ektotermie Ektotermie Endotermie

6. Konsekvence endotermie x ektotermie Ektotermie Endotermie • omezená maximální velikost pro danou teplotu (velcí musí být efektivně teplokrevní) • velcí mají příliš pomalý metabolismus • velcí příliš pomalu rostou omezená minimální velikost, a to tím více, čím je chladněji problém s mláďaty

7. Konsekvence endotermie x ektotermie Latitudinální trendy Endotermové: Bergmannovo pravidlo

8. Konsekvence endotermie x ektotermie Latitudinální trendy Ektotermové: Maximální velikosti v tropech zjevně více omezené pro suchozemské bezobratlé, u nichž nelze adjustovat metabolismus

9. Metabolická a velikostní omezení osídlení různých typů prostředí • Extrémní prostředí: tundra a poušť • velcí teplokrevní dokáží nevydávat respektive nepřijímat teplo (a přinejhorším daleko migrovat) • malí se dokážou schovat • prostřední jsou na tom špatně • Ektotermové: • v neproduktivní, ale nikterak extrémní (polo)poušti dokážou plazi získat ekologickou výhodu (Austrálie)

10. Metabolická a velikostní omezení osídlení různých typů prostředí • Produktivní suchozemské prostředí: • skýtá dostatek úkrytů a možností pro malá studenokrevná i teplokrevná zvířata • čím větší zvíře, tím větší roli hraje rychlost, vytrvalost, síla → málo velkých ektotermů • Výjimky • hroznýšovití • velké želvy • varan komodský

11. Metabolická a velikostní omezení osídlení různých typů prostředí Produktivní suchozemské prostředí:

12. Metabolická a velikostní omezení osídlení různých typů prostředí Voda: mnohem menší nároky na pohyb, ale větší na termoregulaci • Sladké vody – produktivní, ale malé, • izolované a nestálé • málo velkých savců (hroch žere jinde, delfínovci jen v ústích řek) • velcí plazi hojní, pokud jim to dovoluje teplota • velmi hojní ptáci • malí obojživelníci a plazi pochopitelně taktéž hojní

13. Metabolická a velikostní omezení osídlení různých typů prostředí Voda: mnohem menší nároky na pohyb, ale větší na termoregulaci • Moře – málo produktivní, ale obrovské • málo plazů, žádní obojživelníci • savci velcí, buď koncentrovaní v oblastech s velkou produktivitou (ploutvonožci, sirény), nebo se schopností udržovat nízkou populační hustotu (kytovci) • velcí, dobře létající ptáci

14. Role různých druhů ve společenstvu • druhy dominantní – protéká jimi nezanedbatelné množství energie • druhy klíčové – jejich vliv je větší, než odpovídá jejich dominanci • vrcholoví predátoři (mořská vydra, vlk, jaguár, rys) – kaskádové ovlivnění vegetace • opylovači • disperseři (tyran škraboškový Tityra semifasciata) • manipulátoři (paraziti – motolice, blecha) • ekosystémoví stavitelé – vliv na fyzikální a strukturní vlastnosti prostředí (jezevec, žížala, bobr, slon)

15. Predace - její konsekvence pro dynamiku a evoluci společenstev • Trofické kaskády: • efekt predace se propaguje potravním řetězcem, • „nepřítel mého nepřítele je mým přítelem“ • Ve vodě fungují líp (suchozemský svět je zelený) • trofické úrovně více odděleny • mají srovnatelnou generační dobu • rychle se množí (r-stratégové) a nemají obranné adaptace

16. Predace - její konsekvence pro dynamiku a evoluci společenstev • Jak utéci predátorovi: • stát se nepoživatelným • stát se podobným nepoživatelnému • stát se odlišným od majoritní kořisti (nerozlišitelným) • jít někam, kam predátor nemůže • jít tam, kde jsou všichni (masting, koloniální živočichové) Predace má konsekvence pro celé společenstvo, v některých ohledech podobné jako konkurence („apparent competition“ a diverzifikace nik)

17. Nepřímé interakce • „mesopredator release“ • udržování populace predátora

18. Nepřímé interakce • „mesopredator release“ • udržování populace predátora • „resource pulses“, dočasně měnící predační tlaky Bělověžský prales

19. Nepřímé interakce • „mesopredator release“ • udržování populace predátora • „resource pulses“, dočasně měnící predační tlaky • šíření i přes hranice „společenstev“ Každé společenstvo je součástí metaspolečenstva, jež má také svou dynamiku, modulovanou migrací a jejími omezeními

20. Shrnutí • přítomnost a početnost živočichů v různých typech prostředí určuje hlavně ektotermie/endotermie a tělesná velikost • ektotermové mají výhodu v chudším, endotermové v produktivnějším prostředí • velcí mohou být jen tam, kde udrží velké populace • role živočichů v ekosystémech plyne z jejich pozice v potravních řetězcích • pozice vrcholových predátorů ovlivňuje prostřednictvím predačních kaskád všechny trofické úrovně • živočichové ovlivňují ekosystémy i přímým fyzickým působením, a naopak i jemnými „zprostředkovacími“ interakcemi • nepřímé interakce zprostředkované živočichy mohou být složité a nečekané