Mezidruhové vztahy: kompetice preda ce , para zitismus, mutualism us a t d .

1. Mezidruhové vztahy: kompetice predace, parazitismus, mutualismus atd.

2. And now for something completely different: MECHANISMUS PREDACE

3. Optimální získávání potravy (optimum foraging): jak investovat čas a energii na získání co nejvíce kořisti Čas strávený lovem = hledání kořisti (S) + zpracování kořisti (H) Výtěžek z kořisti = obsah energie (E) / čas na zpracování (H) Zisk z lovu = E/(S+H) Kdy je výhodné rozšířit spektrum lovené kořisti o nový druh? K lovenému druhu 1 je výhodné přidat druh 2 pokud platí E2/H2 E1/(S1+H1) Pokud je: S>>H vede to k širokému potravnímu spektru S<<H vede ke specializovaným predátorům Pokud je: S krátký, očekáváme specialisty, pro dlouhý S generalisty

4. Funkční odpověď predátora: vztah mezi hojností kořisti a rychlostí její konzumace Funkční x početní odpověď na hojnost kořisti: funkční odpověď se dána změnou účinnosti lovu, nikoli změnami v početnosti populace predátora Typ 1: lineární (Nicholsonův model) Typ 2: convexní(Hollingův model) [nejčastější] Typ 3: sigmoidní Způsob odezvy je dán způsobem lovu a zpracování kořisti - snadnost lovu roste přímo úměrně hojnosti kořisti (1), nebo rychleji (2) či pomaleji (3). (1) (2) (3) Jednotlivé typy odpovědi se liší izávislostí % ulovené populace kořisti na velikosti této populace

5. Hollingova rovnice popisující odezvu typu 2: čas potřebný k nalezení kořisti se blíží nule s rostoucí početností kořisti N čas ke zpracování kořisti H se nemění a určuje finální (stálou) rychlost konzumace Počet ulovené kořisti P = účinnost hledání kořisti a x čas věnovaný hledání kořisti S x početnost kořisti N Hledání kořisti lze věnovat z celkového čast T jenom tu část, jež není věnována zpracovávání ulovené kořisti. To vyžaduje čas H na každého z P ulovených jedinců Typ 2 P = aSN kde S = T-HPtakžeP = a(T-HP)N což lze vyjádřit také jako P = aNT/[1+aHN] což je rovnice křivky typu 2

6. Příklad odezvy typu 2 odpovídající Hollingově rovnici SlunéčkaEpilachna varivestisnapadená plošticí Podiscus maculiventris

7. Příklad odezvy typu 1: lumíci na jednoděložných roslinách v tundře Rychlost konzumace je úpřímo úměrná biomase potravy

8. Optimální získávání potravy: výběr mezi různými oblastmi s výskytem kořisti Kořist se téměř vždy vyskytuje shloučeně, agregována do řady oblastí různé kvality • Predátor se snaží o co nejvyšší celkový zisk kořisti • Musí se tedy rozhodovat, zda pokračovat v lovu na daném místě, nebo hledat výhodnější oblast • Délka setrvání predátora v dané oblasti závisí na: • kvalitě oblasti [t.j. množství energie získané lovem za daný čas] • vzdálenost alternativních oblastí s kořistí • Kvalita dané oblasti také klesá v čase, jak se stává postupně vylovenou. Celkový (kumulativní) zisk energie z dané oblasti: nulová během cesty k této oblasti, potom rychlý, ale postupně se zpomalující zisk (vzestup křivky) jak je poblast postupně vylovována, nakonec je zisk nulový a křivka dále nestoupá.

9. Oblast je vhodné opustit jakmile se dosáhne maximálního zisku energie za dobu cestování do oblasti a jejího využívání. Závisí tedy na bohatosti oblasti a vzdálenosti mezi oblastmi. Graficky lze maximální rychlost získání zdrojů znázornit jako tečnu vedenou ke kumulativní křivce získané energie. Příklad příliš brzkého odchodu - získaná energie je znázorněna modře, maximální získaná energie při pozdějším odchodu červeně. Vliv doby cestování na optimální rozhodnutí - pro stejně kvalitní oblast je výhodnější zůstat déle v případě dlouhé doby cestování (červeně) než krátké doby cestování (modře), kdy je možné se rychleji přesunout k dalšímu zdroji.

10. And now for something completely different: POPULAČNÍ DYNAMIKA SYSTÉMU PREDÁTOR-KOŘIST

11. Lotka-Volterrův model dN/dt = rN - aCN dC/dt = faCN - qC N = počet jedinců kořisti C = počet jedinců predátora t = čas r = rychlost růstu populace a = frekvence útoků na kořist f = efektivita převodu energie z kořisti do potomstva predátora q = úmrtnost

12. Skutečná data: cykly zajíce a rysa v severní Kanadě Jedná se o kultovní datový soubor populační ekologie. Pokrývá 90 let, populace odhadnuty podle počtu ulovených kusů, tentýž datový soubor nesčetněkrát zobrazen v mnoha publikacích

13. And now for something completely different: MUTUALISMUS

14. Řada klíčových vztahů je mutualistických • Houby + řasy [= lišejníky] • Houby + mravenci Atta • Rostliny + opylovači • Rostliny + živočichové pojídající plody a šířící semena • Rostliny + mravenci • Rostliny + mykorrhizní houby • Rostliny + N fixující baktérie • Přežvýkavci + baktérie rozkládající celulózu • Termiti + prvoci rozkládající celulózu • Lidé + domestikované rostliny a zvířata • Koráli + řasy • Buňky + baktérie, t.č. mitochondrie and chloroplasty

15. Endosymbióza: prokaryotické buňky obsahují mitochondrie a chloroplasty s vlastní genetickou informací. Jedná se o nyní již obligátní mutualismus s bakteriemi

16. Koráli žijí v symbióze s fotosyntetizujícícmi řasami photo M. Janda

17. Mykorhizní houby žijí s cévnatými rostlinami Ektomykorhiza: přibližně 5000 druhů hub interaguje s 2000 druhy rostlin Endomykorhiza: cca 150 druhů hub a 90% všech druhů rostlin

18. Rostliny a opylovači

19. Rostliny žijí se savci, ptáky, hmyzem a dalšími živočichy rozšiřujícími semena

20. Termiti žijí s prvoky rozkládajícími celulózu Trichonympha flagellateze střeva termitů, kde pomáhá trávit dřevní celulózu

21. Lidé žijí s domestikovanými rostlinami a živočichy Kávovník a Homo sapiensžijí v mutualistickém vztahu, kde člověk pomohl kávovníku zvítězit v kompetici nad stovkami konkurenčních keřů a stromů v oblasti tropických lesů

22. Mutualistické vztahy mravenců • Mravenci a myrmekofilní rostliny: • - rostlina získá živiny, ochranu před popínavými rostlinami a herbivory, mravenci hnízdní prostor a potravu (extraflorální nektarie, proteinová tělíska) • Mravenci and stejnokřídlý hmyz [mšice, červci, atd.] • - stejnokřídlý hmyz získá ochranu před predátory a parazitoidy, mravenci potravu (nadbytečný cukr vylučovaný druhy sajícími na floému) • Mravenci a houby [pouze mravenci r. Atta] • houby získají klimatizovaný prostor pro růs a potravu (listy rostlin přinášené do mraveniště), mravenci požírají plodnice hub Hydnophytum, Rubiaceae

23. Mutualismus mezi mravenci a akáciemi Akácie poskytují hnízdní prostory v modifikovaných trnech, mravenci je chrání před herbivory takže akácie obsazené mravenci rostou lépe než bez nich Acacia macrantha Acacia drepanolobium Acacia cornigera

24. Devil's gardens Monokulturní porosty myrmekofilního druhu stromu Duroia hirsuta (Rubiaceae) v Amazonském pralese. Vytvářené mravencem Myrmelachista schumannizabíjejícím ostatní rostliny kyselinou mravenčí (obrázek ukazuje výsledné nekrózy na listech). D. hirsuta poskytuje mravencům hnízdní dutiny. Každá zahrádka spravovaná jednou kolinií mravenců, některé až 800 let staré . Megan E. Frederickson, Michael J. Greene and Deborah M. Gordon  'Devil's gardens' bedevilled by ants. Nature 437, 495-496

25. Podvádění v mutualistickýchvztazích: mravenecCrematogaster nigricepsa Acacia drepanolobiumv Africe • C. nigricepsobývá myrmekofilní akácie, ale je kompetičně vytlačen jinými druhy mravenců, pokud se dostanou na stejný strom • kompetující druhy mravenců kolonizují nové akácie přechodem po navzájem se dotýkajících větvích • C. nigricepsproto zaštipuje větve hostitelské akaácie tak, aby nebyly v kontatku s jinými stromy • tím sice zvyšuje svoji šansi na přežití, ale zároveň snižuje plodnost hostitelského stromu Stanton et al. 1999 Crematogaster nigriceps

26. Mutualistické vztahy jsou citlivé na podvádění příklady ze systémů rostlina - opylovač: • některé rostliny podvádějí tím, že neposkytují za opylení nektar [tzv. polinační pasti] • tořiče Ophryslákají opylovače tím, že vylučují analogy jejich feromonů a napodobují tak partnery ke kopulaci • opylovači někdy kradou nektar aniž by květ opýlili, například se prokousají do květu zvenčí, mimo bliznu a prašníky Ophrys insectivora lákající včely

27. Obligátní mutualismus mezi rostlinami r.Yuccaa opylovači, motýlky z r. Tegeticula(opylovači jsou specializovaní na 1 druh rostliny, jejich larvy se živí jejími semeny)

28. Motýli Tegeticula: dvojí přechod od mutualismu k parazitismu vznik parazitických druhů vznik mutualismu vznik parazitických druhů Tegeticula - Yucca mutualismus je velmi specializovaný. Motýl po opýlení klade do téhož květu vajíčka, larvy se potom žijí vyvíjejícími se semeny. Pokud kladoucí samice květ neopýlí, larvy zahynou. Přesto došlo během evoluce r. Tegeticula dvakrát ke ztrátě mutualismu, kde některé druhy podvádějí a kladou vajíčka do květů opýlených jinými druhy - jejich vztah k rostlině je tedy parazitický

29. Ektomykorhizní houby: opakovaná ztráta mykorhizního mutualismu původní stav v této linii hub jeektomykorhiza (červeně), nicméně došlo opakovaně ke ztrátě mutualismu a přechodu hub na nezávislou existenci (černě)