Demográfiai alapokDemográfiai alapokdemográfia: a populációk korstruktúrájának és időbeli eloszlásának leírása

négy fontos paraméter: születés (B – birth), halálozás (D – death), bevándorlás (I – immigration) és kivándorlás (E – emigration) határozza meg a populációméret változását. Egyik időpontról a másikra a populációméret nagysága:

Nt+1 = Nt + B - D + I – EVAGY

a populációméret változása egységnyi idő alatt:

dN/dt = B(N) - D(N) + I(N) - E(N)

Alapprobléma: honnan kezdődik az egyed?Alapprobléma: honnan kezdődik az egyed?

Moduláris: a zigóta egy egységgé (modullá) fejlődik, amely újabb egységeket fejleszt (pl. eper) - vertikális (fa) és laterális (eper) növekedés. - önálló életre képes rész: ramet. - a genetikailag azonos egyedet számtalan rametjével: genet. - a moduláris szervezet elméletileg halhatatlan

Uniter - a fenti ellentéte, jól kikülönült egyedek

Demográfiai vizsgálatok - három megközelítés:Demográfiai vizsgálatok - három megközelítés:

- élettábla: a mortalitási mintázatokat foglalja össze

- túlélési görbe: időben jelenítik meg a mortalitási mintázat változását

- fekunditási program: a születési mintázatokat írják lefekunditás: a ténylegesen lerakott tojás, megszületett utód számafertilitás: az életképes tojás, utód aránya

0 10 20 30 40 50 60

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

FertõzöttNem-fertõzött

mortalitási mintázat Romániában - 2010

gombával fertőzött és nem-fertőzött hangyakolóniák túlélési görbéje

ÉlettáblákÉlettáblák

kohorsz - azonos vagy közel azonos időpontban született egyedek csoportja

- dinamikus - kohorsz, kor-specifikus, horizontális - valamennyi egyed sorsát az elpusztulásáig nyomon követjük

- statikus - szegmens, idő-specifikus, vertikális - egyetlen időintervallumot tekintünk

- x - stádiumok- ax - az egyes stádiumokban megfigyelt egyedszámok- lx - túlélés, az eredeti kohorsz egyedeinek aránya, melyek az adott stádium kezdetéig eljutottak, lx = ax/a0

- dx - mortalitási ráta, az eredeti kohorsz arányos része, amely az egyes stádiumban elpusztul dx = lx - lx+1, azaz két stádium túlélési rátájának különbsége- qx - stádium-specifikus mortalitási arány - az a rész, amely egy adott stádium alatt elpusztul, a mortalitás intenzitását fejezi ki valójában. qx = dx/lx

DINAMIKUS ÉLETTÁBLA

X ax lx dx qx kx Fx mx lxmx

Pete (0) 44000 1,000 0,920 0,92 1,09

Lárva I. (1) 3513 0,080 0,022 0,28 0,15

Lárva II. (2) 2529 0,058 0,014 0,24 0,12

Lárva III. (3) 1922 0,044 0,011 0,25 0,12

Lárva IV. (4) 1461 0,033 0,003 0,11 0,05

Imágó (5) 1300 0,030 22617 17 0,51

A Corthippus brunneus sáskafaj dinamikus élettáblája (Begon és mtsai. 1990 nyomán)

- kx - ölő-hatás (killing-power) – szintén a mortalitás intenzitását fejezi ki, de egyedszám alapú, értékei összegezhetők. kx = log10ax - log10ax+1

- Fx - a stádiumonként produkált összes utód (fekunditás)- mx - az egyedenként produkált összes utód- lxmx - a kiindulási (eredeti) egyedek által produkált egyedek száma stádiumonként.- R0 - alap reprodukciós ráta - az egy egyed által produkált átlagos utódszám a kohorsz végéig (diszkrét generációk szaporodási rátája)

élettábla elemzések fontossága – különböző korcsoportok másként viselkednek

X ax lx dx qx kx Fx mx lxmx

Pete (0) 44000 1,000 0,920 0,92 1,09

Lárva I. (1) 3513 0,080 0,022 0,28 0,15

Lárva II. (2) 2529 0,058 0,014 0,24 0,12

Lárva III. (3) 1922 0,044 0,011 0,25 0,12

Lárva IV. (4)

1461 0,033 0,003 0,11 0,05

Imágó (5) 1300 0,030 22617 17 0,51

A Corthippus brunneus sáskafaj dinamikus élettáblája (Begon és mtsai. 1990 nyomán)

STATIKUS ÉLETTÁBLAegy adott pillanatban rögzítjük egy populáció korstruktúráját, s ebből építjük fel indirekt módon az élettáblát- hibalehetőség elég nagy- mégis, a természetben többnyire erre van lehetőségünk, hiszen ritkán nyílik alkalmunk egy kohorsz életútjának végigkövetésére

Lowe (1969): szarvaspopuláció (Cervus elaphus) vizsgálata Skóciában Rhum szigetén 1957-től minden évben megvizsgálták a lelőtt szarvasokat, valamint az elhullott egyedeket és megállapították a korukat, majd ennek alapján felépítettek egy élettáblát.

Túlélési és mortalitási görbékTúlélési és mortalitási görbék

mortalitási görbe: qx vagy k

x az idő függvényében (emelkedő görbe)

túlélési görbe: loglx az idő függvényében (csökkenő görbe)

mortalitási görbe

túlélési görbe

Pearl (1928): általánosított túlélési görbék - valójában nincs tiszta típus

I - emberi populációkII - madarak, magvak, hidraIII - rovarok, halak, kagylókIV - hegyi juh (Ovis dalli)

Melyik a Melyik a legfontosabb?legfontosabb?

Különböző mortalitási faktorok relatív fontossága a populációméret függvényében rovaroknál (Berryman és tsai. 1987, Campbell 1975 nyomán).

Fekunditási programokFekunditási programok

- magbankok (pl. pásztortáska – Capsella bursa-pastoris)- aszinkrónia – elnyújtott kelés (pl. jukkamoly – Tegeticula spp.)

spreading the risk

jukka és jukkamolyaz ugyanakkor bábozódott egyedek kelése akár 3 éves eltolódást is mutathat egymáshoz képest, ez úgy tűnik egy alkalmazkodás az időnként elmaradó virágzáshoz.

ÉletciklusokÉletciklusokszemelparitás: egyetlen szaporodási periódus van az életben

iteroparitás: több szaporodási periódus van az életben

- egyéves (egynyaras) szervezetek, generációk diszkrétek – pl. imádkozó sáska

- átfedő szemelparitás – zanót (Melilotus officinalis), nyolckarú polip (Octopus vulgaris)

- folyamatos szemelparitás – pl. egyes polipok

- átfedő iteroparitás – pl. kutya

- folyamatos iteroparitás – pl. ember

szaporodási periódus

Populációméret változása

1. diszkrét növekedésű populációkra – differencia egyenletNt+1 = RNt

R - nettó szaporodási ráta, az egyedenkénti növekedés,ha R = 1…

2. folyamatos növekedésű populációkra– differenciál egyenlet: dN/dt = rN,

r = születési – mortalitási ráta - belső szaporodási rátaha r = 0….

A szabályozás pontossága:

Haldane (1953): németországi fenyveseket károsító bagolylepkék adatsorait elemezve… Ha R = 1,01-el, akkor a populáció 1.000 év múlva 21.000-szeresére nő, ha meg R = 0,99-el, akkor 0,000043-ad részére csökkenne.

Ciklikus egyedszámváltozásokCiklikus egyedszámváltozások

- periódikusság- prediktabilitás- nagy növekedést nagy csökkenés követ

Vezina és Peterman (1985): Az Orgya pseudotsugata (Lymantriidae) gyapjaslepke populációmérete 7-10 évenként mutat csúcsokat

Haldane (1953): Németországi fenyvesek bagolylepke populációi akár 30.000-szeres különbséget is mutatnak két időpont között.

Populációdinamika I.

1. populációs ciklusok2. populációrobbanások

A Zeiraphera diniana (Tortricidae) lepkefaj dinamikája a svájci Eugadine völgyben (Baltensweiler 1984)

1. szint

2. szint

3. szint

top down

bottom up

kompetíció

Trófikus szintek és kölcsönhatások

Van de Meijden és tsai. (1991) megfigyelték, hogy a Jakab-lepke (Tyria jacobaea) populáció a lárvák közötti kompetíció miatt összeroppan

bottom up:Haukioja (1991): Epirrita autumnata araszolólepke Fennoskandináviában nyírlevéllel táplálkozik.

Szabályozások:

módozatok:1.) A mortalitási ráta növekedése2.) A születési ráta csökkenése3.) Az emigrációs ráta növekedése4.) Az immigrációs ráta csökkenése

Szabályozó mechanizmusok:- trófikus szinten belül: kompetíció- trófikus szintek között:

a. bottom up – táplálékb. top down – ragadozás, paraziták, parazitoidok,

betegségek

top down:

A kis téliaraszoló (Operophtera brumata) populációdinamikája és ragadozóinak-parazitoidjainak populációváltozása (Varley és Gradwell 1971)

Először a prémkereskedők figyeltek fel rá:- periódikusság- prediktabilitás- nagy növekedést nagy csökkenés követ

A kanadai hiúz (Lynx canadensis) egyedszámváltozása (logaritmizált adatok) a Hudson Bay Társaság csapdázási adatai alapján.

A kanadai hiúz

tíz éves ciklusok

autokorrelogrammok készítése: egyik év egyedszámát a következő évek egyedszámával összevetni

Lemmingek, pockok, sarki nyúl, sarki hófajd a tundrán 4 éves ciklusokat mutat

A tajgában a sarki nyúl, fenyőfajd, hiúz 10 éves ciklusokkal rendelkezik.

A lemmingek (Lemmus sp.) esete

- tundrán élnek- rágcsálók- 3-5 éves ciklusok

PopulációrobbanásokPopulációrobbanások- sokáig relatív alacsony denzitás - előrejelezhetetlenség - expanzió - periódusok relatív hiánya

Populációrobbanásokra olyan rovarfajok esetében van lehetőség, amikor a környezet klimatikus tényezőinek változásai direkt módon hatnak az adott rovarpopulációra, és ezek a hatások hosszabb ideig fennmaradnak.

Klimatikus tényezők fontossága

sáskajárások – Pliniustól a jelenkorig- Schistocerca gregaria - Afrika- Locusta migratoria – Európa, Mediterráneum- Chortoicetes terminifera - Ausztrália

Sáskaraj Madagaszkáron

Schistocerca gregaria

Locusta migratoria