Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for Biologi EKSAMENSOPPGAVE I BI2033 POPULASJONSØKOLOGI - Faglig kontakt under eksamen: Bård Pedersen tlf. 90603468 Vidar Grøtan tlf. 92653244 Eksamensdato: 26/5 2009 Eksamenstid: 4 timer Studiepoeng: 7.5 Tillatte hjelpemidler: Kalkulator HP30S Språkform: Bokmål Antall sider bokmål: 6 sider (forside inkludert) Antall sider vedlegg: 0 Sensurdato: 16/6 2009 Oppgave 1 teller 50% Oppgave 2 og 3 teller 25% hver 1
Oppgave 1 En biolog studerte en sommerfuglpopulasjon av arten Flagrante elegans over flere år. Rett etter egglegging hvert år telte han opp antall og type individer som var til stede i populasjonen. Basert på disse studiene kom han fram til følgende livshistorie. Individene gjennomgår fire ulike livsstadier (egg, larve, puppe og voksen) som varer like lenge. Av alle egg som blir lagt, vil halvparten klekke til å bli larver. Av larvene overlever en fjerdedel til pupper, og av puppene overlever 80 % til det voksne stadiet. Det er kun de voksne individene som kan reprodusere seg. Disse får 20 egg pr. kull. Kjønnsforholdet antas å være 1:1. a) Sett opp en livstabell for denne populasjonen, og finn netto reproduksjonsrate, R 0. Er dette en prereproduktiv eller postreproduktiv modell? b) Sett opp ei Lesliematrise for denne populasjonen. Tegn en livssyklusgraf basert på Lesliematrisa. c) Finn den eksakte vekstraten r. Hva forteller dette om veksten til populasjonen? d) Finn den stabile aldersstrukturen for populasjonen. e) Hva er reproduktiv verdi? Finn de reproduktive verdiene for populasjonen. f) Hva er demografisk stokastisitet og hva er miljøstokastisitet? Hva er den viktigste forskjellen mellom dem? g) Definer stokastisk vekstrate. Følgende figur viser vekstrater som funksjon av populasjonsstørrelse (N) i populasjoner med a) kun miljøvarians b) kun demografisk varians c) både miljøvarians og demografisk varians d) ingen av delene. Alle andre parametere er holdt konstant. Hvilken kurve hører til hvilken populasjon? Begrunn svaret. 2
h) Dersom vi ser bort fra demografisk stokastisitet, hvor stor miljøvarians tåler populasjonen av Flagrante elegans før den stokastiske vekstraten blir negativ? Oppgave 2 a) Hva er en ressurs? Hva er en begrensende ressurs? b) Den logistiske modellen dn K N = rn dt K kan oppfattes som en modell for intraspesifikk (innenarts-) konkurranse. Lotka og Volterras modell for konkurranse mellom to arter er en enkel modifikasjon av denne som også inkluderer interspesifikk (mellomarts-) konkurranse. Skriv ned denne modellen og forklar størrelsene som inngår. c) Hvilke mulige utfall kan konkurranse mellom to populasjoner få i følge Lotka- Volterras modell? Hva er betingelsene for å få de ulike utfallene? 3
d) En økolog undersøker fordelingen av to arter av rur, rura og rurb, på svaberg langs gradienten fra lavvann (fjære) til maksimalt flomål (høyvann). Vedkommende måler tettheten av de to artene i en serie av transekter. I noen av transektene fjerner økologen systematisk i en periode av 5 år alle individ av rura, i andre fjernes alle individ av rurb. Etter 5 år måles tettheten av hhv. rura og rurb i disse transektene ved jevne høydeintervaller. Økologen benytter disse målingene som estimat av de to artenes bæreevne (K A og K B ) som funksjon av posisjon langs tidevannsgradienten. Forholdet mellom bæreevnene (K A /K B og K B /K A ) blir som vist i figuren under: 4
Økologen undersøker i tillegg andre transekt hvor det ikke er fjernet individer. Tettheten av både rura og rurb måles i disse transektene ved jevne høydeintervaller. Ut fra disse målingene konkluderer økologen at en kan dele gradienten fra lavvann (LV) til maks flomål (HV) i fire soner: Sone I: LV - A: både rura og rurb sammen, men mer eller mindre jevnt blandet. Sone II: A - B: kun rura Sone III: B - C: en mosaikk av flekker bestående av enten bare rura eller bare rurb Sone IV: C - HV: kun rurb Økologen ønsker å forklare denne soneringen som et resultat av konkurranse mellom rura og rurb og bygger teorien sin på Lotka-Volterras konkurransemodell. Han hevder fordelingen av de to artene i sone III skyldes lokal utryddelse av den ene eller andre arten ved interspesifikk konkurranse. Tegn α AB og α BA som funksjoner av tidevannsgradienten slik at den observerte soneringen blir som forventet ut fra Lotka- Volterras konkurransemodell. Begrunn svaret. e) Hva blir utfallet, i følge Tilmans konkurransemodell, når to eller flere arter konkurrerer om en felles begrensende ressurs i et homogent miljø? Forklar. f) Kan utfallet bli forskjellig hvis konkurransen om den ene begrensende ressursen foregår i et heterogent miljø? Forklar. 5
Oppgave 3 a) Hva karakteriserer dynamikken til kanadisk gaupe (Lynx canadensis) og snøskohare (Lepus americanus)? Tegn en enkel figur som viser dette. Hvilken teori har tradisjonelt blitt brukt for å forklare dynamikken i dette systemet? b) Nevn tre av de største truslene mot nordlig flekkugle (Strix occidentalis caurina). Hvilken klassisk modell er mye av forskningen på flekkugla basert på? c) Hva er sensitivitet (i populasjonsøkologisk forstand)? Gi en definisjon på begrepet, samt et eksempel på hvordan sensitivitet kan være forskjellig hos langlevde og kortlevde arter. d) Nevn fire høstingsstrategier. Hvilken strategi vil du anbefale for høsting av brunbjørn? Begrunn svaret. e) Hva er forskjellen på en kohorteffekt og en maternal effekt? Hvordan kan kohorteffekter påvirke konklusjonene vi trekker fra en livstabell? 6