This course is concerned with ecological patterns and processes apparent on large spatial, temporal and organizational scales. These include statistical regularities concerning large species assemblages, the distribution and dynamics of biodiversity on the earth as well as spatial dynamics of populations and communities. Current attepts to synthetize macroecology and biodiversity knowledge, especially the metabolic theory of ecology, and Hubbell´s neutral theory of biodiversity and biogeography, are explained as well.
Last update: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (16.05.2014)
Přednáška je zaměřena na jevy ukazující se v živé přírodě na velkých měřítkách a ekologické procesy v těchto
měřítkách probíhající. Nejde jen o měřítka prostorová (od úrovně společenstev a metapopulací přes úroveň krajiny
až po celé biogeografické provincie) či časová (od několika generací až po změny geologických epoch), ale i o
procesy a jevy zahrnující velké skupiny organismů (taxony a bioty), především pak statistické zákonitosti
uspořádání a dynamiky přírody na velkých měřítkách a jejich příčiny.
Pokud se nepřihlásí žádný zahraniční student, bude vyučováno v češtině!
Literature -
Last update: prof. David Storch, Ph.D. (24.10.2019)
Blackburn T.M., Gaston K.J.: Macroecology - concepts and consequences. British Ecological Society, and Blackwell, Oxford 2003 Brown J. H.: Macroecology. University of Chicago Press, Chicago 1995 Gaston K. J., Blackburn T. M.: Pattern and Process in Macroecology. Blackwell Science, Oxford 2000 Magurran A. E., May R. M. (eds ): Evolution of Biological Diversity. Oxford University Press, Oxford 1999 Rosenzweig M.: Species Diversity in Space and Time. Cambridge University Press, Cambridge 1995 Ricklefs R. E., Schluter D. (eds): Species Diversity in Ecological Communities: Historical and Geographical Perspectives. University of Chicago Press, Chicago 1993 Storch D., Mihulka S.: Úvod do současné ekologie. Portál, Praha 2000 Zrzavý J., Storch D., Mihulka S.: Jak se dělá evoluce: od sobeckého genu k rozmanitosti života. Paseka, Praha 2004.
Last update: VSACH (13.04.2005)
Blackburn T.M., Gaston K.J.: Macroecology - concepts and consequences. British Ecological Society, and Blackwell, Oxford 2003
Brown J. H.: Macroecology. University of Chicago Press, Chicago 1995
Gaston K. J., Blackburn T. M.: Pattern and Process in Macroecology. Blackwell Science, Oxford 2000
Magurran A. E., May R. M. (eds ): Evolution of Biological Diversity. Oxford University Press, Oxford 1999
Rosenzweig M.: Species Diversity in Space and Time. Cambridge University Press, Cambridge 1995
Ricklefs R. E., Schluter D. (eds): Species Diversity in Ecological Communities: Historical and Geographical Perspectives. University of Chicago Press, Chicago 1993
Storch D., Mihulka S.: Úvod do současné ekologie. Portál, Praha 2000
Zrzavý J., Storch D., Mihulka S.: Jak se dělá evoluce: od sobeckého genu k rozmanitosti života. Paseka, Praha 2004.
Requirements to the exam -
Last update: prof. David Storch, Ph.D. (24.10.2019)
Oral exam
Last update: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (25.11.2011)
Ústní zkouška.
Syllabus -
Last update: VSACH (18.03.2005)
1. Macroecological patterns: frequency distributions of species abundances, range sizes, and body sizes, Rapoport´s rule and Bergmann´s rule, energy equivalence rule, correlates of species´ abundances and range sizes, abundance-range size relationship, core and satellite species, generalists and specialists, structure of species´ ranges, fractals in species distribution.
2. Fundamentals of spatial ecology: metapopulation dynamics, classical metapopulations and the importance of unoccupied localities, rescue effect, nonlinear dynamics and multiple equilibria, effects of patch area and isolation, incidence functions, source-sink dynamics, habitat fragmentation and evolution of dispersal abilities, interspecific differences in dispersal rates, species range dynamics.
3. Community species richness: local diversity and its correlates, the problem of species coexistence, role of competition, productivity, disturbances, spatial isolation and the size of species pool, problem of community saturation, importance of spatial scale, species-area relationship, role of spatial distribution of individuals.
4. Biodiversity from the macroecological point of view: regional biodiversity as a result of speciation-extinction dynamics, factors affecting speciations and extinctions, role of population sizes, the species-energy relationship, latitudinal biodiversity gradient and theories explaining high species richness of the tropics, role of environmental stability and temperature.
5. Global biodiversity and its evolution: dynamics of global biodiversity, stability vs. exponential increase, mass extinctions and their effect, recoveries and cyclicity, ecology of adaptive radiation, relative importance of sympatric and allopatric speciation, ecological diversification, key innovation and species selection, macroevolutionary trends, current biodiversity changes.
6. Metabolic theory of ecology or the theory of (almost) everything: allometric relationships between body size, metabolic rate, life expectancy, population growth, and other life-history characteristics, temperature effect on the rates of biological processes including evolution and ecological succession, power-laws in energy consumption and population growth, scaling as a new and efficient methodical tool.
7. The unified neutral of biodiversity and biogeography: theory of island biogeography and its generalization, Hubbell´s community drift and the dynamics of tropical forest, ecology of metacommunities and random processes responsible for many macroecological patterns.
8. The nature of spatiotemporal variability of populations and communities: internal and external causes of population fluctuations, kinds of variability, deterministic chaos, 1/f spectra of environmental variation, Taylor´s law, contemporary changes in populations, communities and species distributions in light of our knowledge of the evolutionary history of the earth.
Last update: VSACH (18.03.2005)
1. Makroekologické fenomény: statistické rozložení populačních četností, velikostí areálů rozšíření, tělesných velikostí a jiných charakteristik organismů, Rapoportovo a Bergmanovo pravidlo, pravidlo energetické ekvivalence, koreláty populačních početností a rozlohy areálů rozšíření, vztah mezi areálem rozšíření a populační hustotou, jádrové a satelitní druhy, generalisti a specialisti, struktura areálů rozšíření, fraktálový přístup k prostorové distribuci.
2. Základy prostorové ekologie: metapopulační dynamika, klasické metapopulace a důležitost neokupovaných míst, rescue effect, nelineární dynamika a mnohost rovnovážných stavů, role rozlohy příznivého prostředí a izolovanosti lokality, dynamika zdroj-propad, role fragmentace prostředí a evoluce disperzních schopností, mezidruhové rozdíly ve schopnosti disperze a jejich příčiny, dynamika šíření v krajině, dynamika vymírání druhů a smršťování areálů rozšíření.
3. Lokální biodiverzita a procesy za ní zodpovědné: lokální diverzita a její koreláty, problém druhové koexistence, role konkurence, produktivity, disturbancí, izolace a druhového poolu, problém saturovanosti lokálních společenstev, důležitost prostorového měřítka, vztah rozlohy a počtu druhů (species-area relationship), role prostorové distribuce a struktury areálů rozšíření.
4. Biodiverzita z pohledu makroekologie: regionální diverzita jako výsledek speciace a extinkce, faktory ovlivňující tyto procesy, klíčová role velikosti populací, vztah k produktivitě prostředí (species-energy relationship), latitudinální gradient biodiverzity a hypotézy vysvětlující druhové bohatství tropických oblastí, role teploty a stability.
5. Globální biodiverzita a její evoluce: dynamika biodiverzity v průběhu Fanerozoika, stabilita vs. nárůst, hromadná vymírání a jejich efekt, cyklicita biodiverzity, adaptivní radiace a jejich příčiny, sympatrická a alopatrická speciace a jejich relativní význam, ekologická diverzifikace, klíčové novinky a druhový výběr, makroevoluční trendy, současné globální změny biodiverzity.
6. Pokus o syntézu makroekologie - metabolická teorie ekologie: alometrické vztahy mezi tělesnou velikostí, metabolismem, délkou života, populačním růstem a dalšími life-history charakteristikami, vztah teploty a rychlosti biologických procesů včetně evoluce a ekologické sukcese, mocninné zákonitosti ve spotřebě energie a populačním růstu, škálování jakožto nový a významný metodologický přístup.
7. Pokus o syntézu biogeografie a biodiverzity: teorie ostrovní biogeografie a její zobecnění, Hubbleova neutrální teorie a dynamika tropického pralesa, ekologie metaspolečenstev a náhodné procesy zodpovědné za značnou část pozorovaných makroekologických fenoménů.
8. Povaha časoprostorové variability prostředí a populací: vnitřní a vnější příčiny kolísání populací, typy časové proměnlivosti, deterministický chaos, spektra variability prostředí, Taylorův zákon, současné změny populací, společenstev a rozšíření druhů ve světle toho, co víme o evoluční historii Země.
