Hur kan organismer påverka varandra? S 57 (55) Predation i vidsträckt betydelse - olika typer

Transkript

1 1 Populationsekologi s 56 (55) Population Alla individer av en art inom ett område Ekologi Läran om de levande organismernas samspel med sin miljö och med varandra Populationsekologi Hur en population påverkas av sin abiotiska miljö, andra organismer, samt sina artfränder. Man kan t ex studera: Populationstäthet - tillväxt eller minskning hos en population Vilka mekanismer som reglerar tätheten Samspel med andra populationer Åldersstruktur, nativitet, mortalitet Immigration, emigration Kort sagt:vetenskapen om de mekanismer som påverkar och bestämmer populationers storlek, utbredning och fluktuationer Vad kan populationsekologin förklara? Delvis tillsammans med samhällsekologin Populationsekologi handlar mycket om den s k balansen i naturen, och belyser många samband och skeenden Varför varierar individantalet så starkt hos en del arter? Varför dyker många arter bara upp och blir vanliga något år, och sedan verkar försvinna, medan andra verkar vara konstanta. Begår lämlar kollektivt självmord med fyra års intervall? Varför är vissa arter vanliga i stadsmiljö? Varför är/blir vissa arter ogräs eller skadedjur? Varför kan antalet arter som är skadedjur öka vid kemisk bekämpning? Varför är vissa arter lättspridda/svårspridda? Varför kan främmande arter bli så svåra problem? Varför finns vissa arter ogärna tillsammans? Belyser utdöende av populationer och arter Organismer som miljöövervakare indikatorarter (kanske mer individnivån) En populationens storlek beror av: 1. tillskott av individer genom födslar, natalitet (=nativitet) och immigration (invandring), samt 2. förlust av individer genom: dödsfall, mortalitet och emigration (utvandring) Vad bestämmer vilka deltagare vi har i näringsväven, och hur många de är? Toleransområden Resurser (t ex föda, boplatser mm) Möjlighet att vandra in Hur arter och individer påverkar varandra Varför äter inte konsumenterna upp alla producenter, och sen är det slut? Varför översvämmas inte världen av t ex flugor? Varför varierar populationernas storlek? Tänk er dubbelriktade pilar i näringsväven Vilka faktorer påverkar en populations storlek? Väder Naturkatastrofer Föda/vatten Utrymme Konkurrens Stress Predatorer Sjukdomar Parasiter Mutualister Hur kan organismer påverka varandra? S 57 (55) 1. De kan leva av varandra 2. De kan konkurrera med varandra om resurser 3. De kan hjälpa varandra 1 Predation -En organism (predatorn) lever av en annan. Den ena parten gynnas, den andra missgynnas 2 Konkurrens -Någon resurs i ekosystemet räcker inte till alla som behöver den. Alla parter (konkurrenter) missgynnas 3 Mutualism -Samliv eller samarbete mellan två arter till bådas fördel. Egentligen utbyte av tjänster. Predation i vidsträckt betydelse - olika typer Predation i snäv, "klassisk" betydelse: Ett djur (karnivor eller rovdjur) dödar och äter ett annat Herbivorer (växtätare) Betar ofta av primärproducenten utan att döda den

2 2 -Parasiter. Tär på (utnyttjar) en annan organism (värden), som ofta är både föda och miljö för parasiten. Ofta långvarigt och intimt samliv. Dödar inte, men försvagar. Gränsdragning kan vara svår. -Parasitoider. Värden äts upp inifrån av parasitoiden och dör. Ofta parasitsteklar eller -flugor De olika typerna av predation kan ses som olika kombinationer av dödlighet och intimitet/varaktighet av associationen Konkurrens Någon resurs i ekosystemet räcker inte till alla som behöver den. Alla parter missgynnas normalt -Inom arter = mellan individer av samma art -Mellan arter Resurser kan vara... Konkurrens kan ske: -via direkt fysisk kontakt -via resursförbrukningen Revirbeteende är ett vanligt sätt att värna om resurserna i ett område Lite överkurs... Giftproduktion och antibiotika -Amensalism - asymmetrisk konkurrens, där endast ena parten missgynnas. Detta sker ofta i form av Allelopati - en växtart hämmar en annan genom att avge skadliga kemikalier, t ex via rötterna. Mikroorganismer kan hämma varandra genom att avge antibiotika. Ett annat namn är antibios. Kemisk krigföring är vanligt i naturen Konkurrenssubstanser typ allelopati/antibios S k sekundära växtsubstanser är mycket vanliga. Dessa är giftiga och/eller illasmakande Skyddar mot predation Bildas ibland först efter skada Används ofta av oss som läkemedel, narkotika eller kryddor Även djur kan vara giftiga för att motverka predation Mutualism Samliv eller samarbete mellan två arter till bådas fördel Kan vara tillfällig (fakultativ) eller livsnödvändig (obligat) Kommensalism Samliv där ena parten gynnas och den andra inte påverkas. Exempel: lavar på träd Symbios Har använts och används ofta i betydelsen mutualism Numera ofta: Nära samliv, utan förbehåll (ursprunglig definition). Innefattar då även parasitism och kommensalism. Ibland anses alla nära relationer i ekosystemet ingå i begreppet. Innefattar då även konkurrens och predation!!!! Mykorrhiza Trädet ger energi till svampen av sitt överskott Svampen fungerar som en förlängning av trädets rotsystem, och ger trädet mineralnäringsämnen. Svampen kan t o m ta mineralämnen direkt ur sten. Av nationalekonomisk betydelse Andra exempel på mutualism Insektpollinering Tarmbakterier Ärtväxter Koraller Mutualism är nödvändig för en stor del av jordens biomasseproduktion Avgränsning mot parasitism och kommensalism kan vara svår Har troligen ofta utvecklats ur parasitism (kan ofta också vara tvärtom) [vissa orkideer] Är det bra för en parasit att döda sin värd? ofta inte, men jfr mjältbrand En svamp lever i ett gräs och utnyttjar dess resurser för sin tillväxt och förökning (parasit!) Svampen innehåller gift, så en infekterad gräsplanta klarar sig ofta mot betare (mutualist!) Tredje part kan komplicera förhållandet

3 3 Hur kan faktorerna reglera, dvs är de täthetsberoende? Väder Naturkatastrofer Föda/vatten Utrymme Konkurrens Stress Predatorer Sjukdomar Parasiter Mutualister Reglering Minskande resurser och ökad konkurrens och predation (s.l.) ökar mortalitet och minskar natalitet Miljömotstånd Reglering = dämpning av populationsförändring som leder till viss jämviktstäthet i en viss miljö. förutsätter alltså effekt av täthetsberoende faktorer. Regleringen är en dynamisk jämvikt Populationsreglering nedifrån Resurser i överskott ger en ökande population, vilket leder till att resursen minskar. Effekten av minskande resurser tenderar att stabilisera populationen vid en viss jämviktsnivå genom ökad konkurrens. Populationsreglering uppifrån Få predatorer (s.l.) ger en ökande population, vilket leder till att predatorerna kan öka. Flera predatorer ger en negativ feed-back på populationstillväxten. Detta gör att predatorerna kan stabilisera populationen vid en viss jämviktsnivå. Bärförmåga eller miljöns bärkraft Hur stor population av en art ett visst område långsiktigt kan försörja (under givna förhållanden) Det är ett slags uttryck för "tilldelningen" av material och energi i näringsväven (tjockleken av pilarna) Bärförmågan för en art kan ändras Genom vilken uppfinning har bärförmågan för människa på jorden ökat? (intressant område) Populationstillväxt och -reglering K=bärförmågan Tillväxthastigheten dämpas vid högre populationstäthet av "miljömotståndet", och planar teoretiskt ut mot K Negativ (dämpande) återkoppling (feedback) Reglersystem Pilen indikerar populationsnivån vid högsta tillväxt bäst vid t ex fiske och jakt Verkligheten är sällan så regelbunden Slumpen kan även i teorin spela stor roll och även göra så populationen dör ut Populationer med hög förmåga till förökning kommer lätt i svängning Populationsreglering Stabila populationer Cykliska populationer Kaotiska populationer Reglering uppifrån eller nedifrån Utbrott Tillfälliga gynnsamma betingelser, t ex väderlek, kan skapa en tillfällig populationsexplosion bland t ex insekter Regleringen brukar komma ifatt efter något eller ett par år, t ex via parasitsteklar. Cykliska populationer Spinn- och rovkvalster i växthus Ett enkelt system Statistik från Hudson s Bay Company (Hare, lo). Vad detta beror på är lite osäkert. Jämför svenska gnagare. Flera teorier finns. Ett mer komplext ekosystem Främmande arter De ömsesidiga och komplexa beroendena i näringsväven har under lång tid finslipats av evolutionen så ekosystemet fungerar långsiktigt hållbart (samevolution)

4 4 Om främmande arter kommer in kan detta ändras, och främlingen ökar ohämmat Predatorer saknas eller är ineffektiva Överlägsen konkurrent De kan då kallas ekosystemets cancer (Det vanliga är dock att en främling inte etableras alls) Ett av Naturvårdsverkets (f d) 14 miljöhot Skadedjur och biologisk bekämpning Svåra skadedjur ofta främmande arter Import av predator kan vara effektiv men riskfylld Exempel på problem med främmande arter Kaniner i Australien Paddor i Australien Kräftpesten Citrussköldlusen Daggmaskar och plattmaskar Människan i Amerika och Australien? Sekundära skadedjur Bomullsodling i Alabama Sprutningar Skadedjur talet 28 8 Risodling i Indonesien Samhällsekologi s 64 (62) Organismsamhälle Alla organismer/populationer inom ett område Samhällsekologi, arbetar med frågeställningar som Biologisk mångfald - antal arter, och vilka arter, och hur många av varje Stabilitet och störningar. Hur ett samhälle utvecklas (succession). Jfr hygge, ödetomt, ohävdad gräsmatta Mängd biomassa massan av organismerna samt hur allt detta varierar och påverkas av vartannat och omvärlden Vad kan samhällsekologin förklara? Delvis tillsammans med populations- och ekosystemekologin Varför har vi olika antal arter i olika miljöer? Varför utvecklas olika områden på lika eller olika sätt om de lämnas för sig själva? Finns stabilitet i naturen? Varför reagerar vissa naturtyper starkt och snabbt på yttre påverkan, andra inte? Varför återställs vissa naturtyper lättare från en kraftig störning än andra? Jfr kalavverkning av svensk granskog och tropisk regnskog Varför en del ekosystem flippar till ett nytt stabilt tillstånd Varför är vissa miljöer särskilt artrika, särskilt i tropikerna? Finns det ett samband mellan biologisk mångfald och produktivitet? Finns det ett samband mellan biologisk mångfald och stabilitet? Hur förändrar t ex hårt fisketryck ekosystemen Hur kan man motverka övergödning genom selektivt fiske? Ekologiska effekter av biobränsle (även ekosystemekologi) Ekologisk succession Invandring av organismer till ett från början tomt eller förändrat område Arterna i ekosystemet påverkar och ändrar miljön så att nya arter kan leva där, och ta över ( facilitation ) Primär succession (från scratch ) Sekundär succession (efter störning) Klimaxstadium ( slutstadiet ) s 47 (47) (repetition) Sjö, som sedimenterar igen till ett Kärr, där det bildas torv som växer på höjden, så markvattnet inte når fram, så det bildas en Mosse, som för sin närings- och vattenförsörjning är beroende av nederbörden Mossen är extremt näringsfattig Torven i mossen berättar om successionen Vad kännetecknar de första kolonisatörerna? Lättspridda Snabb förökning Satsar på många avkomlingar Konkurrenssvaga S.k. r-strateger Vad kännetecknar arterna under klimaxstadiet? Konkurrenskraftiga Ofta svårspridda

5 5 Långsam förökning Satsar på få, starka avkomlingar S.k. K-strateger Var under successionen har vi flest arter? Hur påverkar störningar artantalet? En störning kan ge återgång till tidigare successionsstadium Lagom mycket störningar ger då plats och möjligheter för lite konkurrenssvagare organismer En mosaik av successionsstadier kan även uppstå Mångfalden ökar Bränder har varit normalt i skogen Eld som nedbrytare Viktig i vissa ekosystem. Vilka? Återcirkulerar mineralämnen Naturens sopförbränning Energin går till spillo för ekosystemet Arterna är anpassade till brand Brinner det inte förändras samhället Bild visande flera stabila lägen. Upptill: mindre störning, återgång (stabilt resilient system, t ex avverkad svensk granskog) Nedtill: kraftig störning, ej återgång, ny artstruktur. Ekosystemet alltför påverkat för att återgå, t ex avverkad tropisk regnskog, en övergödd sjö, kanske torsken i Östersjön. Nytt stabilt läge. Hur påverkar predation artantalet? Predation kan minska konkurrensen i underliggande trofiska nivå (reglering uppifrån). Predatorn plockar ofta bort det som dominerar starkt Detta ger möjlighet för fler arter än de allra konkurrensstarkaste att leva sida vid sida Att ta bort en predator kan alltså minska antalet arter!