Bi7004 Evoluční ekologie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2020
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Andrea Vetešníková Šimková, PhD. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Andrea Vetešníková Šimková, PhD.
Ústav botaniky a zoologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Andrea Vetešníková Šimková, PhD.
Dodavatelské pracoviště: Ústav botaniky a zoologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 10:00–11:50 D31/238
Předpoklady
Bi6340 Ekologie společ. a makroekol. && Bi8150 Evoluční biologie
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Centrální myšlenkou předmětu evoluční ekologie je propojení pohledů ekologického a evolučně-biologického tj. analýza současných i historických vlivů na zákonitosti změn v živé přírodě. Cílem předmětu je objasnit studentům vztahy mezi organizmy a jejich prostředím (abiotickým i biotickým) a procesy generující tyto asociace z pohledu ekologického a podat vysvětlení příčin těchto vztahů z pohledu evolučního.
Výstupy z učení
Na konci tohoto kurzu bude student schopen: interpretovat vztahy a zákonitosti pozorované v živé přírodě a současně vysvětlit mechanizmy a příčiny jejich vzniku. Více specificky bude student schopen definovat selekci a adaptaci, popsat genetické základy evolučních změn, interpretovat znalosti o prostředí organizmů a mezidruhových interakcích z pohledu evoluční ekologie, popsat životní historie organizmů, jejich základní složky a kompromisy, srovnat evoluční a ekologické výhody a nevýhody sexuální a asexuální reprodukce, orientovat se v problematice speciace druhů, nahlížet na druhovou diverzitu z pohledu evolučního biologa, a propojit evoluční ekologii s imunologií.
Osnova
  • (1) Úvod do evoluční ekologie – představení náplně studia evoluční ekologie, interaktivní příklady s návaznosti na jednotlivé tematické okruhy přednášky. Přírodní výběr, Darwinův evoluční scénář. Typy selekce. Přirozený a pohlavní výběr. Adaptace a fitness. (2) Genetické základy evoluční změny. Genotyp a fenotyp, genetické interakce. Genetické a environmentální komponenty variability fenotypu. Odhad dědičnosti. Změny frekvence alel v populaci – HW rovnováha, genetický drift, tok genů, selekce. Efektivní velikost populace. Neutrální evoluce molekulární evoluce. Inbreeding. Hybridizace. Udržování genetické variability. Dědičnost fitness. (3) Selekce a adaptace. Jednotky selekce. Co a jak je selektováno?, Selekce pro skupinu vs. Selekce pro jedince. Selekce na úrovni genů – altruizmus, příbuzenská selekce. Faktory limitující adaptaci – tok genů, čas pro objevení adaptace, kompromisy, omezení. Popis selekce. (4) Prostředí organizmů z pohledu evoluční ekologie. Habitat, nika a role organizmů. Koevoluce – další druh jako fluktuující habitat (gen pro gen, specifická koevoluce, guildová koevoluce, závody ve zbrojení, konflikt zájmů v případě mutualizmu). Výběr potravního zdroje – specialista vs. generalista. Dělení zdrojů a kompetice. Interpretace divergence niky. Prostor volný od nepřátel. Evidence kompromisů. Ideální volná distribuce. Strategie sázka na zajištění a averze k riziku, adaptivní převrácení mince. Vztah mezi distribucí a abundancí. Klasifikace habitatů. (5) Evoluční ekologie interagujících druhů. Ekologické a evoluční procesy kompetice. Predace – modely dynamiky v systému predátor-kořist. Co řeší predátor? Hledá predátor kořist optimálně? Teorie maximalizace energie vs. minimalizace času. Strategie kořisti. Parazitizmus – efekt parazita na dynamiku hostitele. Strategie parazita s cílem předcházení extinkce. Koevoluce parazit-hostitel. Mutualistické interakce. (6) Životní historie a kompromisy. Životní historie a fitness – semelparné a iteroparné organizmy. Životní historie – růst a vývoj před reprodukcí, začlenění do reprodukce, distribuce celoživotní reprodukce, život po reprodukčním období. Kompromisy v evoluci životních historií. (7) Reprodukční úsilí a základní složky životních historií. Růst a dosažení pohlavní zralosti, role diapauzy, složité vývojové cykly, optimalizace růstových kroků. Reprodukce semelparních a iteroparních organizmů – reprodukce velký třesk, terminální reprodukční investice. Věk a velikost v období reprodukce – analýza efektů na dosažení pohlavní zralosti, modely optimálního věku dosažení pohlavní zralosti. Počet a velikost potomků – Lackova snůška a odchylky od modelu. Reprodukční délka života a stárnutí. (8) Evoluční ekologie sexuální reprodukce. Evoluční náklady sexuální reprodukce. Výhody sexuální reprodukce. Kdy je asexuální reprodukce výhodná? Nevýhody asexuální reprodukce. Původ sexuální reprodukce. Delimitace pohlaví, hermafroditizmus. Poměr pohlaví v populaci a jeho odchylky. Sexuální selekce – rozdíly v příležitosti pro selekci u samců a samic. Sexuální selekce a evoluce pohlavního dimorfizmu. (9) Ekologický koncept speciace. Problémy s vymezením druhu. Biologický koncept druhu – prezygotické a postzygotické reprodukčně-izolační mechanizmy. Reprodukční izolace v případě sekundárního kontaktu. Role sexuální selekce pro prezygotickou reprodukční izolaci. Mechanizmy alopatrické speciace. Mechanizmy sympatrické speciace. Parapatrická speciace. Radiace druhů. Teorie fyletického gradualizmu vs. přerušované rovnováhy. Rovnováha mezi procesy speciace a extinkce. (10) Diverzita organizmů. Co je příčinou vysoké diverzity? Globální procesy generující diverzitu - diverzita z pohledu velikosti plochy, času kolonizace, energie. Procesy generující diverzitu uvnitř společenstev a regionů. Extinkce – masová, background, antropogenní. Diverzifikace. Efekt člověka na diverzitu. (11) Evoluční imunoekologie – imunita obratlovců, imunitní obranné mechanizmy, imunokompetence. Náklady na imunitu – imunita jako složka životních historií. Investice do imunity vs. investice do reprodukce. Další náklady spojené s imunitní investicí. Evoluce imunitních genů – MHC geny – parazity zprostředkovaná selekce a sexuální selekce, výběr dobrých nebo kompatibilních genů?
Literatura
    doporučená literatura
  • Stearns S. C. , Hoekstra R. F. 2005. Evolution, an introduction, second edition - Oxford university Press, Oxford
  • Gotelli N. J. 1998. A Primer of Ecology, second edition - Sinauer Associates, Inc.
  • Fox C. W., Rolf D. A., Fairbain D.J. 2001. Evolutionary Ecology: Concepts and Case Studies. Oxford University Press.
  • Moya A., Font E. 2004. Evolution, from molecules to ecosystems - Oxford university press, Oxford.
  • Bell G. 2008. Selection, the mechanism of evolution, second edition, Oxford University Press, Oxford.
  • Westneat D. F., Fox C. W. 2010. Evolutionary behavioral ecology - Oxford university press, Oxford.
  • Rose M. R., Mueller L. D. 2006. Evolution and ecology of the organism. Pearson Prentice Hall, USA.
  • POULIN, Robert. Evolutionary ecology of parasites. 2nd ed. Princeton, N.J.: Princeton University Press, 2007, x, 332. ISBN 9780691120850. info
  • FLEGR, Jaroslav. Evoluční biologie. Vyd. 1. Praha: Academia, 2005, 559 s. ISBN 8020012702. info
Výukové metody
teoretická příprava
Metody hodnocení
ústní zkouška
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2011 - akreditace, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.