E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Nulové a neutrální modely početnosti, prostorové distribuce a diverzity organismů

(David Storch, Petr Keil, Tomáš Herben, Arnošt L. Šizling, Jiří Reif)

 

V přírodě existuje řada zákonitostí, týkajících se početnosti různých druhů organismů, jejich prostorového rozšíření a druhového bohatství. Většina druhů je vzácných a jen pár je hojných, početnost populací kolísá kolem určité víceméně stabilní hodnoty, druhy s větším areálem rozšíření bývají i lokálně početnější, počet druhů přibývá s plochou, na níž druhy pozorujeme... – to jsou jen některé z nich. Bylo formulováno mnoho hypotéz, které se tyto univerzální zákonitosti snaží vysvětlit; v poslední době však sílí podezření, že za velkou část z nich jsou odpovědné procesy více či méně náhodné. Snažíme se vytvářet a testovat modely předpovídající maximum pozorovaných jevů na základě minimálního množství předpokladů. Používáme při tom jak čistě matematické (tedy analytické) přístupy, tak počítačové simulace a analýzy velkých datových souborů o distribuci různých taxonů v různých prostorových měřítkách.

Zaměřujeme se na dva okruhy problémů:

Dynamika populací v neutrálním modelu

 V roce 2001 přišel Stephen Hubbell s kontroverzní teorií popisující fungování ekologických společenstev jako loterii, ve které je jedincům náhodně přidělováno místo v omezeném prostoru (jež se uvolňuje zánikem jiných jedinců). Tato teore je nazýváná neutrální teorie biodiverzity

. Jde o zcela minimalistický model zanedbávající ekologické rozdíly mezi druhy, ale přesto dokáže překvapivě dobře popisovat dynamiku a strukturu některých společenstev. My zkoumáme, do jaké míry jsou populační dynamiky druhů produkované neutrálním modelem biodiverzity podobné populačním dynamikám zkoumaným v přírodě, tedy do jaké míry jsou změny početností v čase vysvětlitelné neutrální dynamikou společenstev.

 

Populace

 

Kolísání populací podle neutrálního modelu – skutečné populace kolísají podobně, jakkoli určité kvantitativní rozdíly zde existují.

 

Geometrie biodiverzity a náhodná agregace

Zjistili jsme, že mnohé jevy včetně pozorovaného nárůstu počtu druhů s plochou souvisí s tím, že distribuce druhů v krajině připomíná fraktály: jedinci jsou shloučení ve shlucích, které jsou samy součástí větších shluků a tak to jde až do úrovně celých areálů rozšíření. Nyní testujeme model, podle něhož tato struktura vzniká náhodným procesem, kdy široce definované habitaty (třeba celé biomy) jsou náhodně rozčleněné na ostrůvky úžeji definovaných habitatů (např. určitý typ lesa) a ty jsou pak osidlované různými druhy. Již víme, že distribuci a diverzitu ptáků ve středoevropské krajině do značné míry tímto jednoduchým modelem vysvětlíme. Zajímá nás nejen jeho použitelnost pro vysvětlení různých pozorovaných fenoménů, ale také odchylky od statistického očekávání, prozrazující další možné zajímavé biologické procesy.

 

   Mapa
 
Rozšíření druhů v prostoru (vlevo výsledky z kvadrátového mapování hnízdního rozšíření ptáků v ČR) lze modelovat pomocí náhodného rozmísťování různě široce definovaných typů prostředí (vpravo).

 

Související publikace

Storch D., Marquet P. A.  & Brown J. H. (eds.) (2007): Scaling biodiversity.

Cambridge University Press, Cambridge.

Šizling A. L. & Storch D. (2007): Geometry of species distributions: Random clustering and scale invariance. In: Storch D., Marquet P.A. & Brown J.H. (eds.), Scaling biodiversity. Cambridge University Press, Cambridge, pp. 77-100.

Šizling A. L., Storch D. (2004): Power-law species-area relationships and self-similar species distributions within finite areas. Ecology Letters

7: 60-68.

Storch D., Šizling A. L., Gaston K. (2003): Geometry of the species-area relationship in central European birds: testing the mechanism. Journal of Animal Ecology

72: 509-519.

 

 

Akce dokumentů