Tematické bloky:

Čím se zabývá ekologie společenstev. Základní problémy ekologie společenstev, jak lze vědecky mluvit o společenstvech. Způsoby formalizace těchto problémů; modely, jejich heuristická hodnota a omezení. Vztah ekologie společenstev k příbuzným oborům (populační ekologie, evoluční biologie).

Dynamika a stabilita společenstev. Proč se společenstva mění či nemění, problém ekologické stability. Změny způsobené mezidruhovými interakcemi, jejich modelování. Formalizace pomocí diferenciálních a diferenčních rovnic, pojmy stavového prostoru aj. Problém koexistence druhů. Ekologická sukcese, cyklicita, přechodová dynamika.

Časová a prostorová proměnlivost společenstev a populací. Časové řady, jejich podoba a obecné zákonitosti, spektra proměnlivosti. Fraktální struktura proměnlivosti prostředí. Změny prostředí jako faktor koexistence druhů. Která časová a prostorová měřítka jsou důležitá a pro co? Význam vzácných událostí.

Nerovnovážné procesy. Disturbance a jejich význam, důležitost měřítka, relativního rozsahu a četnosti disturbancí. Efekty disturbancí na různých škálách, „patch dynamics" a vznik krajinné mozaiky, alternace společenstev. Lokální kolonizace a vymírání, role migrace a disperze organismů, metapopulační dynamika a s ní spojená nelinearita. Role prostorové struktury a fragmentace prostředí. Dynamika společenstev sesilních organismů, role „blízkosti".

Jedinec a prostředí v ekologickém čase. Zdroje a jejich využívání, jaké existují zdroje (rostliny vs. živočichové), kompetice o zdroje. Specialisti a generalisti, možnosti koexistence.

Jedinec a prostředí v evolučním čase. Proč je každý druh jiný? Evoluční omezení (historické, genetické, vývojové, geometrické a fyzikální constraints), z nich plynoucí trade-off a životní strategie. Koevoluce, koadaptace a kospeciace druhů. Fylogeneze a její význam v ekologii společenstev – druhy nejsou nezávislé jednotky. Testování ekologických hypotéz s fylogenetickou korekcí. Fylogeneze společenstev, konvergence společenstev.

Druhová rozmanitost jako problém. Jevy týkající se druhové diverzity: vztah k velikosti plochy, k produktivitě prostředí, latitudinální gradient. Hypotézy vysvětlující tyto jevy, vztah k časoprostorové proměnlivosti prostředí. Species pool a jeho význam pro složení společenstev. Regionální druhová diverzita a procesy, které ji ovlivňují: faktory ovlivňující rychlost speciace a extinkce, význam různých speciačních modů. Druhový výběr a koreláty taxonomické diverzity.

Základy metodologie v ekologii společenstev. Sběr dat, experimenty. Co lze dovodit z pokusů a co z pozorovacích dat. Problém detekce mezidruhových vztahů u různých skupin organismů. Úloha modelů, jejich použití ve vztahu k získaným datům.
 
 

 

Biologie velkých měřítek: prostorová ekologie, diverzita, fylogeneze David Storch

Přednáška je zaměřena na jevy ukazující se v živé přírodě na velkých měřítkách a ekologické procesy v těchto měřítkách probíhající. Nejde jen o měřítka prostorová (od úrovně společenstev a metapopulací přes úroveň krajiny až po celé biogeografické provincie) či časová (od několika generací až po změny geologických epoch), ale i o procesy a jevy zahrnující velké skupiny organismů (taxony a bioty). První část přednášky je věnována roli prostoru a prostorové heterogenity v ekologii, druhá se týká procesů týkajících se většího počtu druhů (species assemblages, společenstva a bioty), třetí část se dotýká časové proměnlivosti a dějů probíhajících ve dlouhých časových měřítkách.

1. Vznik a dynamika prostorového uspořádání krajiny: Patch dynamics a vznik mozaikovitosti, vliv klimatických změn a disturbancí, cyklické změny a alternace společenstev. Klíčové druhy, rostliny vs. živočichové. Typy heterogenního prostředí, mozaikovité a fraktálové uspořádání krajiny.
Case studies: požárová dynamika, role velkých herbivorů, dynamika deštného pralesa

2. Osidlování heterogenního prostředí: habitat selection, volná vs. despotická distribuce. Disperze a její vztah k životní strategii organismu; jak se organismy vyrovnávají s časově a prostorově proměnlivou nabídkou zdrojů, živočišné society jakožto informační systémy maximálizující využití zdrojů.
Case studies: Využívání optimálního a suboptimálního prostředí u ptáků; vyhledávání a využití zdrojů mrchožravými živočichy (hmyz vs. krkavcovití ptáci), pohyb v heterogenní krajině.

3. Metapopulační dynamika: Dynamika lokální kolonizace a vymírání, role prostorové struktury a fragmentace prostředí, časoprostorové změny populační početnosti (Taylorovo pravidlo). Nelineární efekty, multiple equilibria, dynamika areálových posunů a velkoplošného ústupu druhů. Model zdroj-propad.
Case studies: šíření epidemií, následky fragmentace prostředí, kolísání populací v různých typech různě fragmentovaného prostředí.

4. Prostorová distribuce a početnost organismů: Jádrové a satelitní druhy, vztahy mezi abundancí, rozlohou obývané plochy, tělesnou velikostí a jinými charakteristikami organismů. Pravidlo energetické ekvivalence. Specialisti vs. generalisti, mezidruhová srovnání.
Case studies: Prostorová distribuce a početnost ptáků v měřítku kontinentů či subkontinentů; proč je některých ptáků hodně a jiných málo.

5. Regionální druhová diverzita a procesy, které ji ovlivňují: Faktory ovlivňující rychlost speciace a extinkce, význam různých speciačních modů. Druhový výběr a koreláty taxonomické diverzity.
Case studies: korelace life-histories s taxonomickou diverzitou, vnitrodruhová diferenciace v procesu (Loxia curvirostra atd.).

6. Jevy spojené s druhovou diverzitou: Vztah k velikosti plochy, k produktivitě prostředí, latitudinální gradient a Rappaportovo pravidlo. Hypotézy vysvětlující tyto jevy, vztah k časoprostorové proměnlivosti prostředí.
Case studies: Fytofágní hmyz a jeho potravní specializace v tropech a v temperátní zóně, biogeografické trendy.

7. Udržování druhové diverzity v čase, ekologická stabilita: Společenstva a jejich časoprostorová kontinuita (fylogeneze společenstev?), individualistický vs. superorganismální přístup. Konvergence společenstev. Problémy s měřítkem a měřením stability.
Case studies: Fylogenetické přístupy ke společenstvům, paleontologické přístupy (stabilita korálových útesů).

8. Změny populačních početností, areálů rozšíření a společenstev v různých časových měřítkách: typy časové proměnlivosti, křivka záhuby a spektra proměnlivosti. Samoorganizované kritično vs. alternativní vysvětlení časové variability. Význam vzácných událostí.
Case studies: dlouhodobá sledování populací živočichů, vymírání a změny geografických areálů v geologickém čase.

9. Ekologické procesy probíhající ve velkých časových měřítkách: Teorie přerušovaných rovnováh a stáří taxonů. Ekologický vs. evoluční čas, rychlost evoluce a koevoluce.
Case studies: Fosilní záznam vs. molekulární i jiná fylogenetika. Rostliny a fytofágní hmyz.

10. Poučení: Měřítková závislost ekologických a evolučních procesů. Vzájemná provázanost různých časových a prostorových měřítek. Aplikace v managementu a ochraně přírody. Principiální nemožnost oprostit se od kontextu vždy a všude.