METAPOPULACE

1
METAPOPULACE

• Pavel Sova

2

• Jak z populace vznikne metapopulace?
• Jak lze charakterizovat metapopulace?
• Jak metapopulace ovlivnuje ekosystém?

3
prostredí
abiotické faktory
b1 - bn
a1 an
biotické faktory
a koncentrace prvku a molekul, živiny,
polutanty, substrát, teplota
b vliv organismu, spotreba resp. produkce
4
prostredí
a1 an
a dynamická hodnota, fluktuace
druh
x(a1 an)
x tolerance k menícím se a - pro každé a
optimum
5
heterogenní prostredí
ai,w,x,z
ai,w,x,z
ai,w,x
ai,x
ai,x
ai,y
ai,x
ai,w,x
ai,y
ai,y
i,zØ w x y
iØ z w x y
druhy
ai,x potenciálne vhodné prostredí pro druhy i a
x
- areál druhu x
- disturbance, trvalá zmena parametru prostredí
x, y druhy s odlišnými biotopy
w, x - koexistence
i potenciální invazní druh
z, y - kolonizace
6

• ! ruzný vznik metapopulace druhu x a y
• klícová role charakteru prostredí
• trvalá zmena parametru prostredí ? úbytek biotopu
• ? fragmentace biotopu
• ? metapopulace

7

• metapopulace muže vzniknout i v nefragmentovaném
  prostredí
• fragmentací populace predace, epidemie

(! biotické faktory prostredí)
8

• metapopulace systém vznikajících a zanikajících
  subpopulací propojených obcasnou migrací (rescue
  effect)
• (x stabilní ostruvkovitá populace)
• metapopulacní ekologie studium lokálních i
  metapopulacních procesu
• dynamika subpopulací vzájemne nezávislá
  (prostredí, genetika, izolovanost), každá jednou
  vyhyne
• metapopulace muže být stabilní tendence vracet
  se k puvodnímu stavu
• rovnováha mezi (re)kolonizací a vymíráním

9

• charakteristika metapopulace
• množství, stabilita, velikost a vzdálenost
  subpopulací migrace
• vliv matrix kvalita, množství potenciálních
  biotopu
• ? metapopulacní dynamika typy metapopulací

10

• Levinsuv model mozaika, nerealistický
• - rovnovážný stav P1-e/c
• mainland island 1 stabilní velká populace
  periferní malé závislé na imigraci
• - Harrison et al. 1988 Euphydrias editha
  bayensis
• source sink analogie mainland-island
• - kvalita prostredí
• - sink subpopulace muže být vetší
• non-equilibrium nefunguje rescue effect
• - ochrana prírody
• patchy population mozaiková populace
• - metapopulace volná migrace

11

• dusledky fragmentace (izolace)
• negativní vyšší pravdepodobnost inbrední
  deprese, vymrení druhu
• pozitivní koexistence druhu (dravec-korist,
  konkurenti)
• - ochrana proti invaznímu druhu (hryzec
  vodní, norek americký)
• - pusobení proti dominanci 1 druhu
• - udržení druhu v krajine
• rostliny semenná banka, migrace diaspor
• živocichové migrace jedincu
• - kritické pro teritoriální živocichy
• synchronizace výhodná na úrovni
  jednotlivých populací, nevýhodná na úrovni
  metapopulace (chování jako 1 populace, vyšší
  riziko vymrení)

12
Historie

• 50. léta 20. st. H.G.Andrewartha, L.C.Birch
• - metapopulacní struktura efemerní populace
  hmyzu
• - Austrálie
• 1963 V.R. MacArthur, E.O. Wilson rovnovážná
  teorie ostrovní biogeografie
• - význam vymírání, (re)kolonizace a vzdálenosti
• 90. léta rozvoj metapopulacní ekologie
• - I. Hanski Melitaea ciuxia (hnedásek
  kostkovaný)
• - Levins matematické modely

13
Modely

• lineární dP/dtcP(1-P)-eP rychlost
  kolonizace-rychlost vymírání
• ? analytické migrace, vzdálenost subpopulací
• ? simulacní ruzná vzdálenost a schopnost
  migrace, heterogenita prostredí
• - nutná detailní znalost
• - Baguette et al., 2000

14
Využití metapopulacního prístupu v praxi

• Pedicularis furbishiae podél toku záplavy
  destrukce a zároven vznik nových potenciálních
  biotopu (re)kolonizace
• - mozaiková metapopulace
• - Menges, 1990 Maine
• Euphydryas (hnedásek) stabilní populace
  migrace do okolí
• - source-sink, destrukce source pop. znamená
  zánik druhu
• - Murphy et al. 1990 Kalifornie
• Maculinea alcon (modrásek horcový)
  fragmentace lidská cinnost trvalá úbytek
  populací v závislosti na úbytku horce horepníku
  velká fragmentace problematická ochrana
• - CR
• z hlediska metapopulací docházíme k odlišným
  záverum o managementu (ochrany) než z pohledu
  klasické populacní ekologie
• PVA population viabality analysis hledání
  kritic. fází živ. cyklu

15
Metapopulace - ekosystém
prostredí
druh
a1-an
fragmentace (f)
x(a1-an)
dynamická rovnováha
geny
náhodný genetický drift
migrace
inbreeding
?f
?f
?f
speciace
extinkce
16
Metapopulace - ekosystém

• extinkce smrt všech subpopulací druhu
• - inbrední deprese klesá
  adaptabilita, druh hyne i v príznivém prostredí
  (NltNe efektivní velikost populace)
• speciace edge effect sink, island populace -
  drift selekce
• - bottle-neck a founder effect (viz
  evolucní biologie)
• - ekotyp Agrostis vulgaris Anglie,
  výsypky, tolerance k težkým kovum
• migrace pusobení proti náhod. gen. driftu
  zachování frekvence alel, nebo jejich míšení
  (cernoši v USA)
• - rescue effect

17
Ochrana prírody

• systém speje k rovnováze (dlouhodobé)
• - závislost na prostredí ochrana biotopu
• pokud systém není stabilní nemá konzervace smysl
  pusobení proti prirozenému stavu
• restauration ecology Seychelly endemické
  želvy, zustal 1 druh introdukce na ostatní
  ostrovy pomohla udržet ekosystém (podobná
  ekologická role)
• ? metapopulace - ? možnost vzniku podobne
  adaptovaných endemických druhu ?