Habitat structure and population survival - dynamic models  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
61534
Type K
Principal investigator Oborny, Beáta
Title in Hungarian Élőhelyek térbeli szerkezete, populációk fennmaradása - dinamikai modellek
Title in English Habitat structure and population survival - dynamic models
Keywords in Hungarian Élőhely-fragmentáció, metapopulációk, koegzisztencia, térbeli dinamika, adaptáció, biodiverzitás
Keywords in English Habitat fragmentation, metapopulations, coexistence, spatial dynamics, adaptation, biodiversity
Discipline
Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences)60 %
Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences)20 %
Phylogenetics, systematics, taxonomy, comparative biology, ecophysiology (Council of Complex Environmental Sciences)20 %
Panel Ecology and evolution 1
Department or equivalent Department of Plant Systematics, Ecology and Theoretical Biology (Eötvös Loránd University)
Participants Kun, Ádám
Magyar, Gabriella
Meszéna, Géza
Rudolf, Kinga
Starting date 2006-02-01
Closing date 2011-01-31
Funding (in million HUF) 9.500
FTE (full time equivalent) 5.91
state closed project
Summary in Hungarian
Kutatásaink során a térbeli heterogenitás diverzitásfenntartó szerepét vizsgáljuk. Újdonság, hogy összekapcsoljuk az élőhely és a populációk mintázatképző dinamikáját. Kiemelten foglalkozunk azzal, hogy maga az élőlény is visszahat a környezetre, így visszacsatolások jönnek létre a populációk szabályozásában. Predikciókat teszünk arra, hogy milyen térbeli struktúrák kialakulása fenyegeti különösképp a populációk túlélését. Áttekintjük a lehetséges, táji szintű természetvédelmi beavatkozások hatékonyságát (ökológiai folyosók létesítése, új területek védetté tétele, stb).
A térbeli heterogenitás mellett az időbeli heterogenitás szerepét is modellezzük. Egy ártéren zajló kísérletsorozat alapján vizsgáljuk a bolygatási rezsim hatását a genetikai diverzitásra.
Kétféle időskálán dolgozunk: (1) Az ökológiai időskálán az egyes térbeli stratégiák kihalásának folyamatát követjük nyomon. Többpopulációs modellekben azt vizsgáljuk, hogy az ökológiai versenyhelyzet mennyiben gyorsítja meg a kihalást, változtatja meg a kihalás dinamikáját. (2) Evolúciós időskálán modellezzük a különböző abiotikus környezetekhez és versenytársakhoz való adaptáció módjait, keressük az evolúciósan stabil stratégiákat, vizsgáljuk az egyes szelekciós hajtóerők relatív fontosságát.
Munkánk alapkutatás, de számos kitekintést, javaslatot szeretnénk megfogalmazni a természetvédelemi alkalmazásokról, elsősorban a védett területek térbeli tervezésével kapcsolatban (reserve design).
Summary
We investigate the role of spatial heterogeneity in the maintenance of biodiversity. A novel feature in our models is that we couple the dynamics of habitat patches with the dynamics of populations. The models incorporate feedback mechanisms between the organism and its environment. We wish to identify those spatial structures which can seriously threaten the survival of a population, and compare the efficiency of various landscape management techniques (creation of ecological corridors, opening new reserves, etc.).
Beside the study of spatial heterogeneity, we also model some effects of temporal heterogeneity. We examine the impact of various disturbance regimes on genetic diversity, based on data from flooding experiments.
The models connect two time scales: (1) On the ecological time scale, we monitor the process of extinction. Individual performance of the strategies will be compared with performance in competition. We study the ways how ecological competition can accelerate extinction, and change the dynamics of decline. (2) On an evolutionary time scale, we model adaptation to the abiotic environment and to competitors. We identify the evolutionary stable spatial strategies, and evaluate the relative importance of different selective factors in their formation.
The subject of this project is basic research, but we wish to outlook for applications at several points in the context of reserve design and management.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Számítógépes szimulációk segítségével vizsgáltuk különböző környezeti mintázatokon élő populációk dinamikáját. A vizsgálatok térbeli és időbeli léptéke tág tartományt ölelt fel: térben a társulásbeli foltmintázatoktól a táji mintázatokig, időben különböző ökológiai folyamatok léptékétől az evolúciós időskáláig. Közös volt, hogy a külső környezeti tényező és az élőlénypopuláció dinamikáját egységes modellrendszer keretein belül vizsgáltuk. Ehhez az ökológia két nagy területéről merítettük az ismereteket: a tájökológiából és a térbeli populációdinamikából, összekötve a két terület modellezési technikáit. Eredményeink új lehetőségeket nyitottak a természetes populációk védelmében, valamint a klímaváltozások hatásainak előrejelzésében és monitorozásában.
Results in English
We investigated the dynamics of populations in various habitat patterns. The spatial and temporal scale of the study spanned across a broad range: in space, it ranged from the fine scale of microhabitat patches up to the broad scale of landscape patterns; over time, it ranged from ecological to evolutionary processes. All our studies shared a common feature: population dynamics and habitat dynamics were considered in a unified modeling framework. We connected modeling techniques from landscape ecology and spatial population ecology. Our results opened new avenues of research in the protection of natural populations, and in predicting and monitoring the ecological effects of climate change.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=61534
Decision
Yes





 

List of publications

  
Gastner, M., Oborny B., Pruessner, G., Zimmermann D.: Transition from connected to fragmented vegetation across an environmental gradient: scaling laws in ecotone geometry, American Naturalist 174: 23-39, 2009
Oborny B, Szabó Gy és Meszéna G.: Survival of species in patchy landscapes: percolation in space and time, Scaling biodiversity (szerk. Storch D, Marquet, P. és Brown, J), Cambridge University Press, 409-440 old., 2007
Gastner, M.T., Oborny B., Ryabov, A.B., Blasius, B.: Changes in the gradient percolation transition caused by an Allee effect, Physical Review Letters, in press, 2011
Oborny B., Vukov J., Csányi G., Meszéna, G.: Metapopulation dynamics across gradients – the relation between colonization and extinction in shaping the range edge, Oikos 118: 1453-1460, 2009
Magyar G., Kun Á., Oborny B., Stuefer, J.: The importance of plasticity and decision-making strategies for plant resource acquisition in spatio-temporally variable environments: a modeling study, New Phytologist 174(1): 182-193, 2007
Kun, Á., Oborny B., Dieckmann, U.: Intermediate landscape disturbance maximizes metapopulation density, Landscape Ecology 24(10): 1341-1350, 2009
Morschhauser T., Rudolf K., Botta-Dukát Z., Oborny B.: Density-dependence in the establishment of juvenile Allium ursinum individuals in a monodominant stand of conspecific adults, Acta Oecologica 35: 621-629, 2009
Oborny B.: A növények növekedési stratégiáinak evolúciója, Magyar Tudomány 2010(4): 1-9, 2010
Oborny B., Kertész M. és Ódor P.: Térbeli mintázatok, Ökológia (szerk. Pásztor E. és Oborny B.), Nemzeti Tankönyvkiadó Rt., Budapest, 262-275 old., 2007
Kisdi É. és Oborny B.: Helyigény - az élőhelyek beszűkülésének és feldarabolódásának veszélyei, Ökológia (szerk. Pásztor E. és Oborny B.), Nemzeti Tankönyvkiadó Rt., Budapest, 312-332. old., 2007
Oborny B. és Botta-Dukát Z.: Fajtöbblet, fajhiány, Ökológia (szerk. Pásztor E. és Oborny B.), Nemzeti Tankönyvkiadó Rt., Budapest, 333-336. old., 2007
Oborny B., Szabó Gy., Meszéna G.: Survival of species in patchy landscapes: percolation in space and time., Santa Fe Institute (USA) Working Paper Series, 2006
Benkő Zs. (témavezető: Oborny B.): Sejtautomata modellek ökológiai rendszerekben, BSc diplomamunka, ELTE TTK, 2010
Zimmermann D. (témavezető: Oborny B.): Előrehaladó és visszavonuló frontvonalak: környezeti változások hatásai fajok elterjedési határaira, Diplomamunka, ELTE TTK, 2008
Kovács I. (témavezető: Oborny B.): Térbeli terjedés és túlélés biotikusan heterogén környezetben: sejtautomata modellek, Diplomamunka, ELTE TTK, 2009
Oborny B., Gastner, M., Zimmerman D., Pruessner, G.: A new method for delineating vegetation boundaries for detecting shifts and comparing sites, Abstracts of the 2nd European Congress of Conservation Biology, 2009
Oborny B., Gastner, M., Pruessner, G., Zimmerman, D.: Scaling laws at vegetation boundaries: implications for detecting vegetation shifts, Abstracts of the 51st Annual Symposium of the International Association for Vegetation Science, Stellenbosch, SA., 2008
Oborny B.: Clonal growth across resource patches, and the problem of the (pl)ant in the labyrinth, Abstracts of the 9th Clonal Plant Workshop, Leuven, Belgium, 2009
Oborny B., Englert P.: Growth responses at patch boundaries: from local rules to emergent consequences, Abstracts of the Workshop “Modelling clonal growth”, University of Rennes, Franciaország, 2010
Oborny B., Szabó Gy., Meszéna G.: Connecting metapopulaton dynamics with habitat patch dynamics: some general scaling laws and implications for conservation, 1st European Congress for Conservation Biology, Eger, 2006
Oborny B., Vukov J., Gastner, M., Szabó Gy., Pruessner, G., Peters, O., Moloney, N. és Meszéna G.: Contact processes, spreading of populations in space, and the boundaries of species distributions, International Fellows’ Meeting of the Santa Fe Institute, USA, 2006
Oborny B., Szabó Gy., Meszéna G.: Fajok terjedése és túlélése különböző táji mintázatokon: skálatörvények és a védelem szempontjai, Magyar Ökológus Kongresszus, Budapest, 2006
Kovács I., Oborny B.: Térbeli terjedés és kihalási küszöb, Absztraktok: III. Magyar Tájökológiai Konferencia, Budapest, 2008
Zimmermann D., Oborny B.: Klímaeltolódás hatása eltérő ökológiai igényű fajok együttélésére: szimulációs modell, Magyar Ökológus Kongresszus, Budapest, 2006
Pruessner, G., Gastner, M., Zimmerman, D., Oborny, B.: Scaling in the gradient contact process, Complexity 2007 (BAS), Cambridge, UK., 2007
Magyar G., Oborny B., Kun Á., Stuefer, J.: Ne figyeljünk a környezetre? A plaszticitás és térbeli munkamegosztás szimulációs modellje növényeknél, Magyar Ökológus Kongresszus, Budapest, 2006
Magyar G., Kun Á., Oborny B., Stuefer, J.: Division of labour between ramets: costs and benefits in spatially and temporally heterogeneous environments, 8th International Conference on Clonal Plants, Tartu, Észtország, 2006
Magyar G., Kun Á., Oborny B., Stuefer, J.: Decision-making strategies in spatio-temporally variable environments: when and how to specialize?, Abstracts of the 9th Clonal Plant Workshop, Leuven, Belgium, 2009
Oborny B.: A klonális növények terjedési stratégiái és szerepük a vegetáció szerkezetének kialakításában, „Aktuális Flóra- és Vegetációkutatás a Kárpát-medencében VII.”, Debrecen, 2006
Oborny B., Gastner, M., Vukov J., Szabó Gy., Zimmerman, D., Csányi G., Pruessner, G.: Jó jelzője-e a klímaváltozásnak a növényzeti határok eltolódása?, Vácrátóti Műhely, szemináriumi előadás, MTA ÖBKI, 2007
Oborny B., Vukov J., Gastner, M., Szabó Gy., Pruessner G., Peters, O., Moloney, N. és Meszéna G.: The contact process: potential applications in ecological modeling, and implications for the protection of wildlife, Condensed Matter Physics Seminar, Imperial College, London, 2006
Oborny B., Botta-Dukát Z., Rudolf K., Morschhausser T.: Population ecology of Allium ursinum L., a space-monopolizing clonal plant, Kézirat, 2011
Oborny B., Mony, C., Herben, T.: Modelling clonal growth in plants: a review, Kézirat, 2011




 

Events of the project

  
2009-04-29 15:58:36
Résztvevők változása



Back »