UNIVERSITETET I OSLO UNIVERSITY OF OSLO Det matematisk-naturvidenskapelige fakultet Faculty of Mathematics and Natural Sciences Eksamen i/exam in BIO2100 Generell økologi/general ecology Eksamensdato/Day of exam: 18 th of August 2011 Eksamenstid/Exam hours: 14.30 (3H). Eksamensoppgavesettet består av 9 sider/ This examination paper consists of 9 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 Beskriv hoverekk i nitrogensyklus (gjerne også med skisse). Forklar hvordan antropogene (menneskelige) inngrep har påvirket dette kretsløpet, og hva slags økologiske konsekvenser dette kan ha. Gjer greie for dei hovurekka i nitrogenkrinsløpet (gjerne og med ei skisse). Forklar korleis antropogene (menneskelege) inngrep har påverka dette, og kva slag økologiske konsekvensar dette kan ha. Describe the major aspects of the nitrogen cycle (preferably also by use of a sketch). Describe how anthropogenic (human) impacts have affected this cycle, and what kind of ecological consequences that may be expected thereof.
II Tenk deg et økologisk samfunn som et endimensjonalt kontinuum R enheter langt. Hva er nisjebredden n for en art; den gjennomsnittlige nisjebredden n for samfunnet; nisjeoverlappet o for to naboarter; og det gjennomsnittlige nisjeoverlappet o for samfunnet? Gi en grafisk framstilling. Samfunnet vil få plass til flere arter ved: Større eller mindre R? Større eller mindre n? Større eller mindre o? Forklar hvorfor. Tenk deg eit økologisk samfunn som eit eindimensjonalt kontinuum R einingar langt. Kva er nisjebredden n for ein art; den gjennomsnittlege nisjebredden n for samfunnet; nisjeoverlappet o for to naboartar; og det gjennomsnittlege nisjeoverlappet o for samfunnet? Gi ein grafisk framstilling. Samfunnet vil få plass til fleire artar ved: Større eller mindre R? Større eller mindre n? Større eller mindre o? Forklar kvifor. Imagine an ecological community as a continuum spanning out R units along one dimension. What is the niche breath n for a species; the average niche breath n for the community; the niche overlap o for two neighbouring species; and the average niche overlap o for the community? Give a graphical sketch. More room for species in the actual community will occur with: Larger or less R? Larger or less n? Larger or less o? Explain why.
III I kapitlet om predasjon er kompensasjon et sentralt begrep. a. Nevn eksempler på mekanismer som kan gi kompensering etter beiting hos individer av planter. b. Hva betyr under-, eksakt- og overkompensering i forbindelse med beiting, og hva er vanligst? c. Hva er en annen betegnelse brukt om kompensering hos planter, og hva kalles den motsatte strategien? d. På bestandsnivå er det 2 ulike forhold som kan bidra til kompensasjon. Nevn disse og forklar. I kapitlet om predasjon er kompensasjon eit sentralt omgrep. a. Nemn døme på mekanismar som kan gje kompensering etter beiting hjå individ av plantar. b. Kva betyr under-, eksakt- og overkompensering i samband med beiting, og kva er vanlegast? c. Kva er ei anna nemning brukt om kompensering hjå plantar, og kva kallast den motsette strategien? d. På bestandsnivå er det 2 ulike forhold som kan føre til kompensasjon. Nemn desse og forklar. In the chapter regarding predation is compensation a core theme. a. Give examples of mechanisms that can yield compensation after grazing of individual plants. b. What is meant by under-, exact- and overcompensation when it comes to grazing, and what is the most common form? c. What is another used term for compensation in plants, and what is the reverse strategy called? d. At the population level, there are two factors that an contribute to compensation. Mention these and explain.
IV a) De to figurene under (Fig. 1a og 1b) viser to situasjoner i et predator-byttedyr-forhold (antall predatorer = P, antall byttedyr = N). Hva kalles hver av de to linjene som er vist på figur 3a, og hva sier disse om populasjonene? Hva kan være grunnene til at kurven merket / er "kuppelformet" slik som vist på figuren? Tenk på både høy og lav byttedyrtetthet. Hvordan vil du anta at predator- og byttedyrpopulasjonene utvikler seg over tid i henholdsvis situasjon (a) og situasjon (b)? Fig 1. (a) (b) Antall predatorer (P) Antall predatorer (P) Antall byttedyr (N) Antall byttedyr (N) b) Populasjonsdynamikk hos sykdom kan ofte beskrives ganske presist av formelen for tetthetsavhengig overføring: R 0 = β S I der R 0 = antall nye infeksjoner per tidsenhet og β er transmisjonskoeffesienten. Hva er S og I i denne formelen? Hvordan kan denne formelen brukes til å forklare hvorfor sykdommer som meslinger og kikhoste har et syklisk forekomstmønster i ikke-vaksinerte populasjoner? Meslinger og kikhoste har et syklisk forekomstmønster i ikke-vaksinerte populasjoner, med sykdomstopper for hvert 1.-2. år hos meslinger og hvert 3.-4. år hos kikhoste. Hvordan kan en forklare slike svingninger med denne formelen?
c) Hva utrykker k i en k-faktor-analyse? Tabell 1 (under) viser resultatet av en k-faktoranalyse. Ut fra tabellen, gi en vurdering av hvilke faktorer/stadier som er viktige for populasjonens dynamikk. Legg spesielt vekt på hvilke faktorer som regulerer populasjonsstørrelsen (regulation of abundance) og hvilke som bestemmer populasjonsstørrelsen (determination of abundance). I Tab. 1. K-faktor-analyse for en populasjon av Coloradobiller, basert på beregning av k- verdier over 10 sesonger. "Regression coefficient on k total " viser stigningstallet for en regresjon mellom de årlige k-verdiene og den årlige k total. Kolonnene "b" og "r 2 " viser resultatet av regresjoner mellom de årlige k-verdiene og den årlige tettheten av biller, der "b" viser stigningstallet og "r 2 " hvor stor del av variasjonen i k-verdiene som forklares av tetthet (r 2 kan gå fra 0 til 1). d) En hjorteforsker blir inspirert av studien vist i Tab. 1 og vil bruke samme metode basert på data for hjort. Hjorten begynner å få unger fra 3 års alder, og lever til de blir maksimalt 16 år, og forskeren har flere år med data for overlevelse og fekunditet (fruktbarhet) for hver alder fra 1 til 16 år. Hva er dine kommentarer til å bruke denne metoden for å analysere hjortedataene? Nevn eventuelt alternative analysemetoder som er bedre for å bruke på hjorteforskerens data, og forklar kort (2-3 setninger) hva denne/disse går ut på.
a) Dei to figurane under (Fig. 1a og 1b) viser to situasjonar i eit predator-byttedyr-forhold (antall predatorar = P, antall byttedyr = N). Kva kallas kvar av dei to linjene som er vist på figur 3a, og kva seier disse om populasjonane? Kva kan være grunnane til at kurva merka / er "kuppelforma" slik som vist på figuren? Tenk på både høg og låg byttedyrtettleik. Korleis vil du anta at predator- og byttedyrpopulasjonane utviklar seg over tid i respektive situasjon (a) og situasjon (b)? Fig 1. (a) (b) Antal predatorar (P) Antal predatorar (P) Antal byttedyr (N) Antal byttedyr (N) b) Populasjonsdynamikk hos sjukdom kan ofte beskrivas ganske presist av formelen for tetthetsavhengig overføring: R 0 = β S I der R 0 = antal nye infeksjonar per tidsenhet og β er transmisjonskoeffesienten. Kva er S og I i denne formelen? Meslinger og kikhoste har eit syklisk forekomstmønster i ikkevaksinerte populasjoner, med sjukdomstoppar for kvart 1.-2. år hos meslingar og kvart 3.-4. år hos kikhoste. Korleis kan ein forklare slike svingningar med denne formelen?
c) Kva utrykker k i ein k-faktor-analyse? Tabell 1 (under) viser resultatet av en k-faktoranalyse. Ut frå tabellen, gi ein vurdering av kva for faktorar/stadier som er viktige for populasjonens dynamikk. Legg spesielt vekt på kva for faktorar/stadier som regulerer populasjonsstørrelsen (regulation of abundance) og kva for faktorar/stadier som bestemmer populasjonsstørrelsen (determination of abundance). I Tab. 1. K-faktor-analyse for ein populasjon av Coloradobiller, basert på berekning av k- verdier over 10 sesongar. "Regression coefficient on k total " viser stigningstalet for ein regresjon mellom dei årlege k-verdiane og den årlege k total. Kolonnene "b" og "r 2 " viser resultatet av regresjonar mellom dei årlege k-verdiane og den årlige tettleiken av biller, der "b" viser stigningstalet og "r 2 " kor stor del av variasjonen i k-verdiene som forklares av tetthet (r 2 kan gå frå 0 til 1). d) Ein hjorteforskar blir inspirert av studien vist i Tab. 1 og vil bruke samme metode basert på data for hjort. Hjorten begynner å få unger fra 3 års alder, og lever til dei vert maksimalt 16 år, og forskaren har fleire år med data for overlevelse og fekunditet (fruktbarhet) for kvar alder fra 1 til 16 år. Kva er dine kommentarar til å bruke denne metoden for å analysere hjortedataene? Nemn eventuelt alternative analysemetodar som er betre for å bruke på hjorteforskerens data, og forklar kort (2-3 setningar) kva denne/disse går ut på.
a) The two figures below (Fig. 1a og 1b) show two situations in a predator-prey relationship (number of predators = P, number of prey = N). What is each of the two lines in figure 3a called, and what do these lines say about the populations? What are possible reasons that the curve labelled / is "dome-shaped" as shown in the figure? Consider both high and low prey densities. How do you think the predator and prey populations develop over time in situation (a) and (b), respectively? Fig 1. (a) (b) Number of predators (P) Number of predators (P) Number of prey (N) Number of prey (N) b) Dynamics of disease can often be described quite precisely by the formula for densitydependent transmission: R 0 = β S I der R 0 = the number of new infections per unit of time and β is the transmission coefficient. What is S og I in this formula? Measles and pertussis (whooping cough) have a cyclic pattern of abundance in populations that have not undergone vaccination, with disease peaks every 1-2 years in measles and every 3-4 years in pertussis. How can such fluctuations be explained using this formula?
c) What does k in a k-factor analysis express? Table 1 (under) shows the result of a k-factor analysis. From the table, give an assessment of which factors/stages that are important for the dynamics of the population. In particular, emphasize which factors/stages that regulates of abundance, and which factors/stages that determines abundance. I Tab. 1. K-faktor analysis of a population of Colorado beetles, base don calculating k values over 10 seasons. "Regression coefficient on k total " shows the slope for a regression between the annual k values and the annual k total. The columns "b" og "r 2 " show the resultat of regressions between the annual k values ad the annual density of beetles, where "b" shopws the slope and "r 2 " shows how large part of the variation in k values that can be explained by density (r 2 can attain values from 0 to 1). d) A deer researcher is inspired by the study shown in Table 1 and wants to use the same method based on deer data. The deer statrs to reproduce from the age of 3, and live until a maximum age of 16 years, and the researcher has several years of data on survival and recruitment for each age of deer, from 1 to 16 years. Can you comment on the use of this method to analyse the deer data? If there are alternative methods that are better suited for the deer researcher's data, mention this or these methods, and explain them briefly (2-3 sentences).