1 UNIVERSITETET I OSLO UNIVERSITY O OSLO et matematisk-naturvidenskapelige fakultet aculty of Mathematics and Natural Sciences Eksamen i/exam in BIO2100 Generell økologi/general ecology Eksamensdato/ay of exam: 9 juni/june 2011 Eksamenstid/Exam hours: 9-12. Eksamensoppgavesettet består av 8 sider/ This examination paper consists of 8 page(s). Ingen vedlegg/appendices none Tillatte hjelpemidler: ingen. Permitted materials: none Pass på at oppgavesettet er komplett. Pass på at oppgåvesettet er komplett. Make sure that your copy of this examination paper is complete before answering. I. Hva er forskjellen på rikhet og diversitet i et samfunn? Hvordan beregner vi diversitet i et samfunn (eksemplifiser gjerne ved bruk av en diversitetsindeks)? Hvordan vil du gå fram for å bestemme rikhet og diversitet i for eksempel en innsjø? Kva er skilnaden på rikhet og diversitet i eit samfunn? Gjer greie for korleis vi finn diversitet i eit samfunn(bruk gjerne ein diversitetsindeks som eksempel)? Korleis vil du gå fram for å finne rikhet og diversitet i til døme ein innsjø? What is the difference between richness and diversity in a community? How do we estimate diversity in a community (you may use a diversity index as an example)? escribe how you would estimate richness and diversity in e.g. a lake.
2 II. Når man snakker om konkurranse mellom arter, er begrepet nisje sentralt. (a) Man skiller mellom to ulike nisjetyper. efiner disse. (b) Ved konkurranse mellom to arter, hvordan kan nisjen til artene påvirkes? (kan gjerne tegne) ersom to arter har forskjellig nisje, kan man fjerne en art for å påvise at konkurranse er årsaken. (c) Hvordan vil du tolke det hvis artenes nisje endrer seg? Hva kalles dette? (d) Hvordan vil du tolke det hvis artenes nisje ikke endrer seg? Når ein snakkar om konkurranse mellom artar, er omgrepet nisje sentralt. (a) Ein skil mellom to ulike nisjetypar. efiner dei ulike typane. (b) Ved konkurranse mellom to artar, korleis kan nisjen til artane påverkast? (kan gjerne teikne) ersom to artar har ulik nisje, kan ein fjerne ein art for å påvise at konkurranse er årsaka. (c) Korleis vil du tolke det dersom artane si nisje endrar seg? Kva vert dette kalla? (d) Korleis vil du tolke det dersom artane si nisje ikkje endrar seg? The niche is a central concept when it comes to competition between species. (a) There are two types of niche. efine these. (b) When there is competition among species, how can the niche be affected? (you are welcome to draw this) If two species have separate niches, one can remove one species to see if competition is the cause. (c) How will you interpret it if the species niche changes. What is this termed? (a) How will you interpret it if the species niche remain unchanged?
3 III. Hva menes med uttrykket paradox of enrichment? Med bakgrunn i det kjente eksperimentet med parkgras i Rothamstead i England i 1856, forklar hvordan artsrikdommen forandret seg med økende næringstilgang. Gi deretter en økologisk forklaring på den observerte forandringen. Vi har næringskjeden planteplankton -> dyreplankton -> planktivore fisk -> piskivore fisk. Hvordan kan vi manipulere denne næringskjeden slik at vi senker tettheten av planteplankton? Kva meiner vi med uttrykket paradox of enrichment? Med bakgrunn i det kjende eksperimentet med parkgras i Rothamstead i England i 1856, gjer rede for korleis rikdomen på artar endrar seg med aukande tilgang på næring. Gi deretter ei økologisk forklåring på den observerte endringa. Vi har næringskjeda planteplankton -> dyreplankton -> planktivore fisk -> piskivore fisk. Korleis kan vi manipulara denne næringskjeda slik at vi senkar tettleiken av planteplankton? What do we mean by the expression paradox of enrichment? rom the background of the well known experiment with park grass in Rothamstead in England in 1856, give an explanation how the species richness varied with increasing amount of nutrient. Then give an ecological explanation on the observed change. We have the ecological nutrient chain phytoplankton -> zooplankton -> planktivorous fish -> piskivorous fish. How can we manipulate this nutrition chain in such a way that we reduce the density of phytoplankton?
4 IV ig. 1 (a) (b) Antall predatorer 160 100 40 Antall 500 200 500 800 Antall byttedyr 2000 2004 Tid igur 1a og 1b over viser svingninger i tetthet (antall per 1000 km 2 ) hos en predatorart og en byttedyrart som følger Lotka-Volterras modell for predator-byttedyrsvingninger. igur 1a og 1b viser de samme svingingene, men viser de på forskjellig måte. a) orklar hvordan man definerer isoklinen til en populasjon. Kan du forklare eller skissere hva som er byttedyrisoklin og predatorisoklin i ig. 1a og/eller ig. 1b? b) ig. 2 viser resultater fra en studie av en bestand av bison i Yellowstone nasjonalpark. Ta utgangspunkt i den stiplede linjen, og kommentér formen til denne grafen i forhold til antagelsene om byttedyr i Lotka-Volterra-modellen. Hva er sannsynlige biologiske årsaker til formen til den stiplede linjen? c) Om byttedyrets populasjonsvekstrate har en form som i ig. 2, vil det endre predator-byttedyrdynamikken i forhold til dynamikken vist i ig. 1, og i så fall hvordan? Ta også i betrakting predatorens fangsteffektivitet og dødelighet. ig. 2. Årlig populasjonsvekstrate (r) i forhold til populasjonsstørrelse hos bison i Yellowstone. 2008
d) To populasjoner av samme art, men som lever i hver sin habitattype (habitat A og habitat B), har fødsels- og dødsrater som vist i ig. 3. Hva er omtrentlig maksimal reproduktiv rate (r) og bæreevne (K) i hver av de to populasjonene? Læreboka snakker om faktorer som regulerer populasjonsstørrelsen (regulation of abundance) og faktorer som bestemmer populasjonsstørrelsen (determination of abundance). Hva vil du si om dette når det gjelder disse to populasjonene? ig. 3. ødselsrate () og dødsrate () i to populasjoner av samme art. 5 HABITAT A HABITAT B ødselsrate/ dødsrate Populasjonsstørrelse Populasjonsstørrelse ig. 1 (a) (b) Antal predatorar 160 100 40 Antal 500 P N 200 500 800 Antal byttedyr 2000 2004 Tid igur 1a og 1b over viser svingingar i tettleik (antal per 1000 km 2 ) hos ein predatorart og ein byttedyrart som følgjer Lotka-Volterras modell for predator-byttedyrsvingingar. igur 1a og 1b viser dei same svingingane, men viser dei på forskjellig måte. a) orklar korleis ein definerar isoklinen til en populasjon. Kan du forklåre eller skissere kva som er byttedyrisoklin og predatorisoklin i frå figur 1a og/eller fig. 1b? b) ig. 2 syner resultat frå ein studie av ein bestand av bison i Yellowstone nasjonalpark. Ta utgangspunkt i den stipla linja, og kommentér forma til denne grafen i forhold til føresetnadene om byttedyr i Lotka-Volterra-modellen. Kva er sannsynlege biologiske årsaker til forma til den stipla linja? 2008
c) Om byttedyrets populasjonsvekstrate har ei form som vist i ig. 2, vil det endre predatorbyttedyr-dynamikken i forhold til dynamikken vist i ig. 1, og i så fall korleis? Ta óg omsyn til predatorens fangsteffektivitet og dødelegheit. ig. 2. Årleg populasjonsvekstrate (r) i forhold til populasjonsstorleik hos bison i Yellowstone. 6 d) To populasjonar av same art, men som lever i kvar sin habitattype (habitat A og habitat B), har fødsels- og dødsrater som vist i ig. 3. Kva er omtrentleg maksimal reproduktiv rate (r) og bæreevne (K) i kvar av de to populasjonane? Læreboka snakkar om faktorar som regulerer populasjonsstorleiken (regulation of abundance) og faktorar som bestemmer populasjonsstorleiken (determination of abundance). Kva vil du sei om dette når det gjelder disse to populasjonane? ig. 3. ødselsrate () og dødsrate () i to populasjonar av same art. HABITAT A HABITAT B ødselsrate/ dødsrate Populasjonsstorleik Populasjonsstorleik
7 ig. 1 (a) (b) Number of predators 160 100 40 Numbers 500 P N 200 500 800 Number of prey 2000 2004 Time igure 1a og 1b show density fluctuations (numbers per 1000 km 2 ) for a predator species and a prey species that follow the Lotka-Volterra modell for predator-prey fluctuations. igure 1a og 1b show the same fluctuations, but show them in different ways. a) Explain how the isocline of a population is defined. Can you explain or sketch what the predator isocline and the prey isocline are in ig. 1a and/or ig. 1b? b) ig. 2 shows the result from a study of bison in Yellowstone National Park. Based on the stippled line, comment on the shape of this line relative to the assumptions about prey in the Lotka-Volterra model. What are probable biological causes for the shape of the stippled line? c) If the annual rate of population increase has a shape as shown in ig. 2, will that affect the predator-prey dynamics compared to the dynamics shown in ig. 1, and if so, how? Take also into account the predation efficiency and the mortality of the predator. ig. 2. Annual rate of population increase (r) relative to population size in Yellowstone plains bison. 2008
d) Two populations of the same species, but living in different habitat types (habitat A and habitat B), have birth and death rates as shown in ig. 3. What is the approximate maximum reproductive rate (r) and carrying capacity (K) in each population? The textbook speaks of factors that regulate population abundance and of factors that determine population abundance. What will you say about this for these two populations? ig. 3. Birth rate () and death rate () for two populations of the same species. 8 HABITAT A HABITAT B Birth rate/ death rate Population size Population size