Theta parametr populační ekologie

Od té doby, co Thomas Kuhn publikoval svou Strukturu vědeckých revolucí, je módní slovo paradigma, a to nejen mezi filozofy a sociology bádajícími o vědě, ale i mezi vědci samotnými. Snad v žádné vědní disciplíně se však nemluví o změně paradigmatu tak často jako v evoluční biologii a v ekologii.

Posun paradigmatu se týkal především ekologie společenstev. Až do sedmdesátých let byla totiž společenstva považována za stabilní celky, jejichž jednotlivé části (populace) byly mezidruhovými vazbami více či méně těsně svázány. Ekologové se v té době tázali, čím je stabilita společenstev zajišťována a co umožňuje, že vedle sebe žijí různé druhy. Až později se začali tázat, zda jsou jednotlivé populace ve společenstvech tak pevně svázány a zda společenstva jsou vůbec v nějakém smyslu stabilní.

Také populační biologové předpokládali, že populace jsou víceméně stabilní, pokud svou destruktivní činností nezasáhne člověk. Populace vznikají a zanikají, nejsou tedy úplně stabilní. Záleží samozřejmě na prostorovém měřítku a typu organizmu, nicméně lokální vyhynutí a opětovný vznik populace je pravidlem. Hmyzí populace na hektarové louce může po pár letech zmizet a za dalších několik let se zase objevit. U populací obratlovů ve stejně velkém lese to může trvat několik desítek let, nicméně stává se to. Řada lokálních populací se udržuje jen díky přistěhovalcům z okolí. Porodnost mnohdy bývá tak malá, že by k vyrovnání úmrtnosti nestačila a populace by za čas zanikla.

Podobná zjištění vedla ekology k zájmu o dynamiku populací v prostoru a v heterogenním prostředí. Časem vznikla vědní odvětví lišící se tím, na co kladou důraz. Například prostorová ekologie se zaměřuje na časoprostorovou dynamiku populací a předpokládá homogenní prostředí, v němž ovšem dynamika lokálních populací závisí na interakci se sousedními populacemi (viz zmíněné „migrační vlny“ hrabošů). Opačný přístup představuje krajinná ekologie (spíš její americká větev), která klade důraz na rozdílnou kvalitu různých typů prostředí, propojenost lokálních populací, typy rozhraní mezi jednotlivými prostředími a vůbec strukturu reálné krajiny. Největšího rozvoje ale asi doznala metapopulační ekologie.

Populace ve fragmentovaném prostředí

Metapopulační biologie se zabývá „sítí“ lokálních populací propojených migrací. Metapopulace je vlastně populace populací, respektive soubor lokálních populací propojených občasnou migrací. Migrace nemůže být nepřetržitá, poněvadž pak bychom měli jednu populaci, jejíž studium by bylo doménou zmíněné prostorové ekologie. Metapopulační ekologie tedy předpokládá, že místní populace budou odděleny, a studuje procesy probíhající na dvou úrovních - lokální a metapopulační.

Čtěte také: Tkadlec: Populační ekologie

Nezajímá ji tvar a způsob propojení ostrůvků příznivého prostředí a většinou ani faktory týkající se dynamiky lokálních populací. Už nejjednodušší modely metapopulační dynamiky například ukázaly, že i když je dynamika lokálních populací náhodná, metapopulace může být stabilní. Při změně počtu osídlených ostrůvků má metapopulace tendenci vrátit se k původnímu stavu. Celé je to založeno na rovnováze kolonizace a vymírání. Intenzita kolonizace se zvýší, když se sníží počet obsazených ostrůvků, poněvadž tím se zvýší počet ostrůvků, které je možno kolonizovat. Ostrůvky, které nejsou obsazeny, slouží jako jakési rezervy pro případ vyhynutí na jiných ostrůvcích. Jestliže tedy chceme daný druh chránit, nelze chránit jen prostředí, kde se druh vyskytuje, ale je třeba chránit i prostředí, kde se nevyskytuje, avšak mohl by se tam uchýlit.

Jak zaniká druh

Druh zanikne v okamžiku, když zaniknou všechny jeho populace. Jestliže je výskyt druhu omezen na malé území, stačí k jeho zániku drobná katastrofa. Občas ovšem vymizí druh z velkého území, a přitom si nevšimneme žádné změny prostředí, která by postihla všechny lokální populace najednou. Představme si, že se určitý druh vyskytuje v mnoha lokálních populacích. Občas nějaká lokální populace výrazně sníží početnost, nebo dokonce zmizí, ale díky migraci je znovu rychle dosycena. Závisí to na „zásobě migrujících“, a ta zas závisí na počtu lokálních populací. Když počet populací klesne pod určitou mez (která nemusí být nijak nízká), migrace mezi zbylými populacemi už nestačí náhodné početní propady v lokálních populacích dosycovat. Tak může zaniknout ještě více populací, čímž se ještě sníží počet migrantů, až celá metapopulace zanikne.

Zánik metapopulace (a celého druhu) tedy může být spuštěn mírným snížením počtu osídlených ostrůvků nebo mírným snížením celkového počtu jedinců. Nevíme, jak často se tohle skutečně děje, ale lze tím dobře vysvětlit rychlé mizení nějakého druhu z oblasti bez viditelné příčiny.

Podobné děje také pravděpodobně určují hranice areálů rozšíření jednotlivých druhů. Když se totiž podíváme na mapky areálů, všimneme si, že často „nedávají rozumný ekologický smysl“ - hranice areálů nekorespondují s nějakým zřejmým ekologickým rozhraním. Přítomnost druhu sama o sobě nemusí svědčit o vhodném prostředí - mnohé populace mohou přežívat v prostředí vlastně nepříznivém, syceném neustálým přílivem přistěhovalců. Naopak ani v příznivém prostředí daný druh nemusíme najít, pokud je toto prostředí příliš fragmentované a lokální populace jsou tak odsouzeny k postupnému vymizení.

Vydejme se na hypotetickou cestu od středu areálu rozšíření nějakého druhu k okraji: Uprostřed areálu má druh většinou vysoké populační hustoty a vyskytuje se na mnoha lokalitách. Mezi nimi je neustálá migrace, takže nejde ani tak o metapopulaci jako o stabilní ostrůvkovitou populaci. Směrem k okraji areálu se populační hustoty snižují a intenzita migrace není tak velká, takže jednotlivé populace kolísají, občas i zaniknou. Mnohé přitom nejsou soběstačné, udržují se jen díky přílivu migrantů. Okraj areálu je pak vlastně hranicí, za níž příliv migrantů nestačí k dlohodobému udržení populací a četnost zániku lokálních populací není vyrovnávána četností vzniku nových.

Čtěte také: Kuňka žlutobřichá a její populace

K čemu je dobrá fragmentace prostředí

Zatím to vypadalo tak, že s fragmentací prostředí jsou jen problémy - izolace malých populací vede k vymírání, které je horko těžko vyrovnáváno imigrací. Jak to ale v životě bývá, všechno zlé může být k něčemu dobré. Třeba v případě, že stejné prostředí obývají dva druhy, z nichž jeden ohrožuje druhý (ať už jde o dravce a jeho kořist či dva konkurenty, z nichž jeden je dominantní). Kdyby prostředí nebylo fragmentované, rychle by převládl ten „dominantní“. Ovšem v ostrůvkovitém prostředí by byla šance, že aspoň některé ostrůvky zůstanou neobsazené nepřítelem, a na nich lze přežívat. Tohle možná vypadá jako pouhá teoretická představa, ale ve skutečnosti je to zřejmě nejčastější způsob, jak mohou druhy žít společně. Jak totiž jinak vysvětlit to, že na mnoha lokalitách žijí druhy, o nichž víme, že jsou snadnou kořistí nějakého dravce nebo že mají nějakého silného konkurenta?

Jednou možností je, že ten dravec či konkurent je sám nějak významně omezován (třeba dalším dravcem), druhou pak to, že se mu zkrátka ještě nepovedlo se na danou lokalitu dostat. V praktické ochraně přírody se často zdůrazňuje nebezpečí izolace populací a společenstev. To je na jednu stranu oprávněné - skutečně izolované populace dřív nebo později vymřou. Populace mnoha druhů jsou ale izolovány pouze částečně, a dokonce díky této částečné izolaci druhy vůbec přežívají. Pokud fragmenty jejich prostředí propojíme koridory, můžeme jim zásadně uškodit, poněvadž podmínkou jejich existence je právě částečná oddělenost. Co je horší - izolace, nebo propojenost? Záleží na dynamice druhů, které chceme chránit. Obecné řešení neexistuje. Pokud nějaké pravidlo vůbec platí, tak je to teze, že všechny změny jsou k horšímu. Když máme prostředí dlouhodobě fragmentované, je pravděpodobné, že druhy, které ho obývaly, jsou na fragmentaci adaptovány, nebo na ní dokonce závisejí. Druhy, kterým fragmentace prostředí vadila, tam už dávno nejsou. Propojení fragmentů tedy může jen uškodit.

O složitosti

Metapopulační dynamika může být velmi složitá, navíc vychází z předpokladu, že i dynamika lokálních populací je složitá - přinejmenším není tak jednoduchá, že by vedla k rovnováze, naopak, vede k fluktuacím až k vymírání. Zároveň ovšem trochu paradoxně zajišťuje stabilitu celé metapopulace. Ta totiž může dlouhodobě přetrvávat, jen pokud dynamika jednotlivých lokálních populací není synchronizovaná. A to je zajištěno oddělením dynamiky jednotlivých populací díky fragmentaci prostředí a složitosti lokálních populačních dynamik. Takže složitost, která na jedné úrovni (lokální populace) vede k nestabilitě, na jiné stabilitu naopak zajišťuje. Složitější modely metapopulační dynamiky ukazují ještě jednu důležitou věc. Pokud se týkají více navzájem na sebe působících druhů a obsahují nějaká omezení migrace (např. že se zvíře či rostlina dostane spíš na bližší než vzdálenější místo a že to nějakou dobu trvá), vedou k vzniku prostorové rozmanitosti a složitých postupně se proměňujících „obrazců“ vznikajících v ploše, a to i v případě, že na začátku mělo všechno stejnou strukturu. Jinými slovy ukazují, že sama různorodost prostředí může být důsledkem složité metapopulační dynamiky, a nikoli naopak.

Čtěte také: Populační ekologie rostlin

tags: #theta #parametr #populační #ekologie

Oblíbené příspěvky:

• Dotykový odpadkový koš Lamart LT8021
• Klimatické cíle v ČR a jejich zpětný chod
• Nakládání s lékařským odpadem v ČR
• Třídění odpadu a udržitelnější život
• Kvalita ovzduší v České republice