Teorie optimálního získávání potravy a teorém mezní hodnoty Wildlife óiy Shifts Vendula Schrommová Teorie optimálního získávání potravy Cíl teorie: • Předvídat strategii potravního chování, kterou si živočich vybere za určitých podmínek. Předpoklady: • Vznik potravního chování přírodním výběrem • V současné době toto chování posiluje fitness jedince • Čistý příjem energie = hrubý příjem energie minus náklady na její zí • Vysoká míra čistého příjmu — vysoká zdatnost jedince • Zisk z daného typu potravy by měl převážit náklady na její získání. Náklady: • „searching time" (s - vyhledávání potravy) • „handling time" (h - zpracování potravy) Rychlost spotřeby potravy v závislosti na hustotě potravy Funkční odpovědi konzumenta: Typ 2: S hustotou populace klesá s, ale h zůstává stejné -> od určité hodnoty již spotřeba kořisti roste minimálně typické pro: herbivoři x rostliny, praví predátoři x kořist, parazitoid x hostitel 80 hustota kořisti (b) 100 360 dostupná tráva (mg) Typ1: • Rychlost spotřeby roste přímo úměrně hustotě, v určitém bodě se zarazí a neroste vůbec. • Méně běžný typ • Např. pavouk číhající v pavučině, filtrující perloočka • „zahlcení predátora" 2 3 4 kvasinky x 105 ml"1 -ih-k Obrázek 9.8. Funkční odpověď typu 1 na rozdílné koncentrace kvasinek Saccharomyces cerevisiae u perloočky Daphnia magna (Rigler, 1961) Typ 3: • Doba zpracování a doba vyhledávání se mění podle hustoty kořisti. • Při vysoké hustotě odpověď podobná jako u typu 2, při nízké nárůst spotřeby exponenciální -^ sigmoidní křivka • Při stoupající křivce (první část) vzrůst počtu kořisti vede ke zvýšení rychlosti predace. Naopak při vyšších hustotách kořisti začíná být doba vyhledávání (i zpracování) konstantní, a to vede ke zpomalení rychlosti predace. M_ 0 10 20 30 40 50 60 70 počet hostitelů v (ďi nádobce s 2,5 g otrub Vliv populační hustoty konzumentů Roli nehraje jen hustota populace kořisti, ale i predatora. Ovlivnění: Přes exploataci zdrojů Přímé interakce (obrana teritorií, zdrojů potravy, kradení potravy) Změny v chování kořisti (vyšší opatrnost) Míra spotřeby průměrného konzumenta se přítomností jiných konzumentů snižuje a to tím víc, čím je populace konzumenta hustší. Někdy ale i naopak - sociální podpora Potravní ostrůvky (patches) Kořist není rozmístěna rovnoměrně, ale v potravních ostrůvcích Důsledek -^ agregační reakce (shlukování) konzumentů na místech s vyšší hustotou kořisti Místa s nižší hustotou kořisti -> částečná útočiště -> stabilizují populační dynamiku predator-kořist Populace kořisti není predátorem zcela vyhubena Ideální volné rozmístění (ideal free distribution): Vysoká hustota kořisti -> agregace predátoru -> interference -> snížení rychlosti spotřeby na jedince -> přerozdělení predátoru -> tak dlouho, dokud nenastane ideální volné rozmístění - všichni konzumenti mají stejnou rychlost spotřeby Tendence konzumentů se shlukovat na místech s vysokou hustotou kořisti a vyhýbat se místům, kde je vysoká konkurence Potravní ostrůvky (patches) • Termín „shluk (patch) kořisti" může označovat téměř vše - otázka měřítka • Zatímco pro některé dravce je jednotkou shluku list (např. predátoři mšic), u jiných to může být celá rostlina nebo část území - plocha • Ale vždy platí - ten, kdo na shlukování kořisti primárně vydělává, je predator! Ostrůvkovitost a čas: Huffakerovi roztoči - dravý a býložravý druh Ostrůvky, mezi kterými se snáze přesouvala kořist než predator -^ mozaika míst neobydlených, obydlených oběma (kde časem vyhynuli) a obydlených pouze kořistí -její nárůst a migrace do okolí Ostrůvkovitost přispívá ke stabilitě interakce predátor-kořist tím, že poskytuje kořisti dočasná „útočiště v čase". Figure ?T-S One o! Hutfaker's experimental trays with 4 oranges, half evposed, distributed at random among the 4Q potions in the tray, Other positions are occupied by rubber balls. Each orange was wrapped wŕth pape* and its edges sealed with wax. The exposed area was divided into numbered sections to facilitate counting lne mites, (From Huffaker 1953; courtesy of C. B. Huffaker,) Teorém mezní hodnoty • Charnov (1976) a Parker & Stuart (1976) • Otázka - kdy má opustit kořist a chytit si jinou? Optimální doba setrvání na kořisti podle teorému: • Delší pro kvalitnější kořist než pro méně výhodnou • Závisí na celkové výhodnosti prostředí - pokud je vzdálenost mezi ostrůvky delší a při celkově méně výhodném prostředí zůstává na kořisti déle • Pokud predator zůstává na kořisti příliš dlouho, tak ji sice využije úplně, ale celkový zisk za jednotku času je nízký. • Pokud kořist opustí vzápětí potom, co ji chytil, tak hodně cestuje a opět je zisk za jednotku času nízký. •Optimum tedy leží mezi těmito extrémy - tečna křivky příjmu. Expected transit time Cumulative resource * intake Optimal time in patch Transit time Time foraging in patch Děkuji za pozornost.