ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Γενική Οικολογία Οικολογικές Αλληλεπιδράσεις (Διαειδικές αλληλεπιδράσεις ΙI) Διδάσκων: Αν. Καθ. John M. Halley

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

Διαειδικός Ανταγωνισμός (II) 2. Αλληλεπιδράσεις Διαειδικός Ανταγωνισμός (II) Molles (Ch. 13) Pianka 12-13 Λυκάκης 7 (7.7 εκτός ύλης)

Παράδειγμα στην παλιρροϊκή ζώνη Οικοθέση: Θεμελιώδης και πραγματοποιημένη Παράδειγμα στην παλιρροϊκή ζώνη Τα δυο θυσανόποδα καταλαμβάνουν διαφορετικές ζώνες στο βράχο Chthamalus stellatus Θυσανόποδα καρκινοειδή στην παλιρροϊκή ζώνη. Το Chthamalus stellatus κατέχει την ανώτερη ζώνη. Το Balanus balanoides βρίσκεται στην κάτω ζώνη. Παλιρροϊκή ζώνη Balanus balanoides Connell, Joseph (1961) "The Influence of Interspecific Competition and Other Factors on the Distribution of the Barnacle Chthamalus stellatus" Ecology 42, 710–723. Βλ. και Hairston 1980. Ecology 61:817-826 (για το ίδιο θέμα με τα Ερπετά)

Τα πειράματα του Connell Οικοθέση: Θεμελιώδης και πραγματοποιημένη Τα πειράματα του Connell Τα δυο θυσανόποδα καταλαμβάνουν διαφορετικές ζώνες στη βραχώδη ακτή. Στα πειράματα του Connell, όταν έβγαλε το Balanus από την κατώτερη ζώνη, το Chthamalus μπορούσε να εισβάλλει στον ελεύθερο χώρο Όμως όταν έβγαλε το Chthamalus από την ανώτερη ζώνη, το Balanus δεν μπορούσε να ανέβει πάνω γιατί δεν αντέχει έξω από το νερό για μεγάλο διάστημα Πραγματοποιημένη οικοθέση Παλιρροϊκή ζώνη Θεμελιώδης οικοθέση

Οικοθέση: Θεμελιώδης και πραγματοποιημένη Δυο φυτικά είδη εμφανίζονται σε διαφορετικά υψόμετρα σε ένα βουνό. Φυσικοί παράγοντες περιορίζουν την εξάπλωση των δύο ειδών στο υψομετρικό διάστημα 1000-2500 μ. Όμως το Α βρίσκεται μόνο μεταξύ 1000 και 1500 μ, ενώ το Β μεταξύ 1500 και 2500 μ. Για να διερευνήσουμε το ρόλο του ανταγωνισμού κάναμε το εξής πείραμα: Διαμορφώσαμε δυο λωρίδες κατά την υψομετρική διαβάθμιση, 1000-2500 μ. Στη μια απομακρύναμε το Α είδος με αποτέλεσμα το Β είδος να εμφανίζεται στο υψομετρικό διάστημα 1300-2500 μ. Στη δεύτερη απομακρύναμε το Β, με αποτέλεσμα το Α είδος να εμφανίζεται στο υψομετρικό διάστημα 1000-2000 μ. Παρουσιάστε τις θεμελιώδεις και πραγματοποιημένες οικοθέσεις των δύο ειδών σε σχήμα, κατά τη διάσταση του υψόμετρου. [8]

Οικοθέση: Θεμελιώδης και πραγματοποιημένη Πραγματοποιημένες οικοθέσεις Θεμελιώδεις οικοθέσεις 2500μ 1000μ 1500μ Α Β 1300μ

Ανταγωνιστικός αποκλεισμός (ΑΑ) Αρχή του ανταγωνιστικού αποκλεισμού ή αρχή του Gause Σ’ ένα σταθερό περιβάλλον, είδη που έχουν την ίδια οικοθέση, δηλαδή έχουν ίδιες απαιτήσεις και χρησιμοποιούν ίδιους τρόπους εκμετάλλευσης των πόρων του περιβάλλοντος που δεν βρίσκονται σε αφθονία, δεν μπορούν να συνυπάρξουν. Ισχύει σε σταθερά περιβάλλοντα, σε καταστάσεις όπου οι πόροι δεν είναι άφθονοι.

Oικοθέση Τα πειράματα του Park με κολεόπτερα δείχνουν το εύρος των συνθηκών σαν δυοδιάστατο διάστημα. Μπορούμε να γενικεύουμε αυτή την ιδέα σε διάστημα με n διαστάσεις (“n-dimensional hypercube”).   Υγρασία Θερμο-κρασία 30% 70% 24οC 29οC 34οC Θερμοκρασία Υγρασία Confusum 100:0 71:29 87:13 14:86 90:10 0:100 Θερμοκρασία Άλλες συνθήκες Υγρασία

Πραγματικές οικοθέσεις σε ένα άξονα Οικοθέση: Ανταγωνιστικός αποκλεισμός Πραγματικές οικοθέσεις σε ένα άξονα Από τα προηγούμενα έχουμε μάθει ότι οι οικοθέσεις πρέπει να μην συμπίπτουν Μπορούμε να απεικονίσουμε κάθε οικολογικό πόρο σε έναν άξονα, όπου βρίσκονται όλες οι πραγματοποιημένες οικοθέσεις Προσφορά Κατανάλωση από είδος Β Κατανάλωση από είδος Α Πόρος (θερμοκρασία, υγρασία) Ποσότητα πόρου

Μετάθεση χαρακτήρα (“character displacement”) Λόγω ανταγωνισμού, αν υπάρχει επικάλυψη, η οικοθέση μετατοπίζεται μέχρι να εκλείψει η επικάλυψη Αυτή η διαδικασία σταματάει, όταν η μετατόπιση οδηγήσει σε κατάσταση, όπου δεν υπάρχει ανταγωνισμός.

Οικοθέση Μετάθεση χαρακτήρα ή διάκριση οικοθέσης (“character displacement”) στους σπίνους του Δαρβίνου

Οικοθέση Όταν οι οργανισμοί ανταγωνίζονται ελαφρά (δεν επικαλύπτονται έντονα οι οικοθέσεις ) => ευκαιρία για να καταληφθεί αυτός ο άδειος χώρος: αύξηση εύρους οικοθέσεων των παρόντων ειδών ή εισβολή από άλλα είδη

Να μειώσει το πρόβλημα του ανταγωνισμού Οικολογικές επιλογές Ο ανταγωνισμός πιέζει όλα τα είδη συνεχώς. Αυτή η πίεση οδηγεί την εξέλιξη των οργανισμών προς συγκεκριμένες επιλογές Να μειώσει το πρόβλημα του ανταγωνισμού Επιλογή-1 Επιλογή-2 Δεν υπάρχει μια τέλεια στρατηγική στη οικολογία Κάθε επιλογή έχει το κόστος της.

Ειδικές και γενικές στρατηγικές Οι επιλογές της ζωής έχουν κόστος “specialists” ειδικοί Στενή οικοθέση “generalists” γενικοί Ευρεία οικοθέση

ή Ειδικές και γενικές στρατηγικές Όταν υπάρχει μεγάλο «κενό» στον άξονα, χωρούν λίγοι με ευρεία οικοθέση ή πολλοί με στενή οικοθέση ή

Ειδικές και γενικές στρατηγικές Στενή οικοθέση Ευρεία οικοθέση “specialists” “generalists” Acinonyx jubatus Panthera pardus Ursus arctos arctos Εξειδίκευση σε τροφή

Παράδειγμα Στρατηγική Ταξινομική ομάδα Έντομα Φυτά Πτηνά εξειδίκευση   Στρατηγική  Ταξινομική ομάδα Έντομα Φυτά Πτηνά εξειδίκευση γενικοτροπία Leucanthemum vulgare Ophrys holoserica

Ειδικές και γενικές στρατηγικές εξειδίκευση γενικοτροπία Έντονος ανταγωνισμός a Ασθενής ανταγωνισμός Μεγάλη περιβαλλοντική μεταβλητότητα Σταθερό περιβάλλον

Οι επιλογές της ζωής έχουν κόστος r- και Κ-επιλογή Ένας πληθυσμός θέλει μεγάλη γονιμότητα ή μικρή θνησιμότητα Οι επιλογές της ζωής έχουν κόστος r-επιλογή μικρή θνησιμότητα μεγάλη γονιμότητα Κ-επιλογή

r- και Κ-επιλογή Τα «r-είδη» είναι αυτά που «προσπαθούν» να αυξήσουν τη γονιμότητα. Χαρακτηρίζονται από ταχεία αναπαραγωγή, γρήγορη μετάβαση στη φάση ωριμότητας. σπάταλη χρήση πόρων. μεγάλη επένδυση στην αναπαραγωγική προσπάθεια (μικροί και πολυάριθμοι απόγονοι). μικρή επένδυση στην ατομική επιβίωση. Τα «Κ-είδη» είναι αυτά που «προσπαθούν» να ελαχιστοποιήσουν τη θνησιμότητα. Χαρακτηρίζονται από μεγάλη περίοδο αναπαραγωγής. αποτελεσματική κατανάλωση πόρων. Σχετικά μικρή επένδυση στην αναπαραγωγή προσπάθεια (λίγοι απόγονοι αλλά με μεγάλη γονική φροντίδα). μεγάλη επένδυση στην ατομική μακροβιότητα και επιβίωση.

a Ένας πληθυσμός θέλει μεγάλη γονιμότητα ή μικρή θνησιμότητα r- και Κ-επιλογή Ένας πληθυσμός θέλει μεγάλη γονιμότητα ή μικρή θνησιμότητα Χαρακτηριστικά r-επιλογή Κ-επιλογή Γονιμότητα μεγάλη Θνησιμότητα μικρή Πυκνοεξάρτηση στη γονιμότητα a Σταθερότητα πληθυσμού Αναπαραγωγικά γεγονότα ένα πολλά Αμυντικά χαρακτηριστικά Ενεργειακή επένδυση στον απόγονο Διάρκεια ζωής Μέγεθος σώματος μικρό μεγάλο

Η φάση εξαρτάται από τις συνθήκες r- και Κ-επιλογή Η φάση εξαρτάται από τις συνθήκες αγελαίος Ευνοϊκές μονήρης Δυσμενείς Χαρακτηριστικά μονήρης αγελαίος Κατανομή Συναθροισμένη Ανάπτυξη Βραδύτερη Ταχύτερη Χρωματισμός Ομοιοχρωμία Ποικιλοχρωμία Τροφικά αποθέματα Πολλά Γονιμότητα Μικρή Μεγάλη Μπορούμε να θεωρούμε αυτή την αλλαγή ως διακόπτη επιλογών, της Κ (μονήρης) και r (αγελαίος).

Απώλεια Λειτουργικότητας Γιατί δεν βλέπουν αυτά τα ψάρια ;; Ο ανταγωνισμός πιέζει όλα τα είδη συνεχώς. Αυτή η πίεση οδηγεί την εξέλιξη προς συγκεκριμένες επιλογές Γιατί δεν βλέπουν αυτά τα ψάρια ;; Astyanax mexicanus έχει μάτια όταν γεννιέται αλλά μετά τα μάτια ‘χάνονται’ Astyanax jordani γεννιέται χωρίς μάτια.

Γιατί δεν πετάει το Kakapο; Απώλεια Λειτουργικότητας Γιατί δεν πετάει το Kakapο; Το κάκαπο βρίσκεται στην Νεα Ζηλανδία. Οι πρόγονοί του πετούσαν αλλά το πουλί δεν πετάει πια. Το είδος βρίσκεται σε μεγάλο κίνδυνο της εξαφάνισης (Ν<120 τώρα) λόγο θήρευσης από γάτες, αρουραίους και άλλους θηρευτές (θηλαστικά). Kakapo are critically endangered; as of March 2009, only 111 living individuals are known,[almost all of which have been given names. The common ancestor of the Kakapo and the genus Nestor became isolated from the remaining parrot species when New Zealand broke off from Gondwana, around 82 million years ago. around 70 million years ago, the kakapo diverged from the genus Nestor. In the absence of mammalian predators, it lost the ability to fly. Because of Polynesian and European colonisation and the introduction of predators such as cats, rats, and stoats, most of the Kakapo were wiped out. Conservation efforts began in the 1890s, but they were not very successful until the implementation of the Kakapo Recovery Plan in the 1980s. As of January 2009, surviving Kakapo are kept on two predator-free islands, Codfish (Whenua Hou) and Anchor islands, where they are closely monitored.[11] Two large Fiordland islands, Resolution and Secretary, have been the subject of large-scale ecological restoration activities to prepare self-sustaining ecosystems with suitable habitat for the Kakapo. Strigops habroptila Έχασε τα φτερά του. Γιατί έκανε αυτό το «τραγικό λάθος»;

Δείκτης εύρους κατά Levins Δείκτες Δείκτης εύρους κατά Levins Δείκτης του μεγέθους της οικοθέσης ενός είδους είναι: Pj = ποσοστό ατόμων που χρησιμοποιούν την κατηγορία τροφής j Cnemidophorus tigris Uta stansburiana

Δείκτης εύρους κατά Levins … … …

Δείκτης εύρους κατά Levins (%) Pj Pj^2 Αράχνες 1.9 0.019 0.00036 3.9 0.039 0.00152 Σκορπιοί 1.3 0.013 0.00017 0.00000 Φαλάγκια 2.1 0.021 0.00044 0.5 0.005 0.00003 Μυρμήγκια 0.4 0.004 0.00002 10.3 0.103 0.01061 Υμενόπτερα Ακρίδες 11.1 0.111 0.01232 18.1 0.181 0.03276 Κατσαριδες 4.8 0.048 0.00230 1.5 0.015 0.00023 Ορθόπτερα Mantidae 1 0.01 0.00010 0.9 0.009 0.00008 Νευρόπτερα 0.3 0.003 0.00001 Κολεόπτερα 17.2 0.172 0.02958 23.5 0.235 0.05523 Τερμίτες 30 0.09000 14.7 0.147 0.02161 Ημίπτερα & Ομόπτερα 0.6 0.006 0.00004 5.8 0.058 0.00336 Δίπτερα 2.3 0.023 0.00053 Λεπιδόπτερα 3.8 0.038 0.00144 Αβγά και βομβύκια εντόμων 0.1 0.001 Προνύμφες εντόμων 7.4 0.074 0.00548 Διάφορα αρθρόποδα 2.6 0.026 0.00068 6.5 0.065 0.00423 Σπονδυλωτά 3.6 0.036 0.00130 0.2 0.002 Φυτικά υλικά 1.6 0.016 0.00026 Σύνολο 100.1 1.001 100 0.136 Δείκτες Δείκτης εύρους κατά Levins Cnemidophorus tigris Uta stansburiana Cnemidophorus tigris Uta stansburiana

Δείκτης επικάλυψης κατά Morisita Pj : ποσοστό του τροφικού αντικειμένου j που χρησιμοποιεί το 1ο είδος Qj : ποσοστό του τροφικού αντικειμένου j που χρησιμοποιεί το 2ο είδος Pytilia melba Ploceus velatus Ο Schluter (1985) χρησιμοποίησε αυτό το δείκτη για να βρει την επικάλυψη της οικοθέσης δυο σπίνων της Κένυας

Δείκτης επικάλυψης κατά Morisita Δείκτες Δείκτης επικάλυψης κατά Morisita Μέγεθος σπόρων Pytilia melba Ploceus velatus i n_j Pj Pj^2 m_j Qj Qj^2 Pj*Qj 1 7 0.019 0.0004 2 0.003 0.0000 3 286 0.784 0.6140 38 0.160 0.0257 0.1256 4 71 0.195 0.0378 24 0.101 0.0103 0.0197 5 30 0.127 0.0160 6 140 0.591 0.3489 0.021 Σύνολον = 365 0.652 237 0.401 0.145

Άσκηση 1 50 2 30 40 3 20 60 4 100 Σύνολο 200 i n_j Pj Pj^2 m_j Qj Qj^2 Pj*Qj 1 50 2 30 40 3 20 60 4 100 Σύνολο 200

Άσκηση i n_j Pj Pj^2 m_j Qj Qj^2 Pj*Qj 1 50 0.50 0.25 2 30 0.30 0.09 40 0.04 0.06 3 20 0.20 60 4 0.00 100 Σύνολο 0.38 200 0.12

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σημειώματα

Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ. http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1306.

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων: Αν. Καθ. John M. Halley. «Γενική Οικολογία. Οικολογικές Αλληλεπιδράσεις, Διαειδικές αλληλεπιδράσεις IΙ». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1306.

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση – Όχι Παράγωγα Έργα, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1] https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.