Úvodní přednášky kurzu jsou věnovány vysvětlení základních pojmů ekologické stechiometrie a principů evoluce a fungování živých soustav. Tyto principy jsou následně použity jako vysvětlující mechanismy různých ekologických procesů probíhajících v suchozemských a vodních ekosystémech na různých úrovních biologické organizace. Poslední část kurzu je věnována kvantitativním aspektům ekologické stechiometrie a metabolické teorie, jejich historii a potenciálu jejich využití v matematickém modelování biologických procesů. Obsah cvičení/semináře: V rámci cvičení se studenti seznámí s kvantitativními aspekty jevů probíraných v rámci přednášek. Účelem cvičení je, aby studenti pochopili důsledky stechiometrické nerovnováhy mezi prostředím, zdroji a organismy, nebo vlivu velikosti organismu a jeho rychlosti růstu na různé procesy probíhající v suchozemských a vodních ekosystémech. Během prvních cvičení si studenti zopakují základní matematické operace a funkce, procvičí základy nejběžnějších statistických metod, včetně popisu distribuce měřených veličin, osvojí si schopnost spočítat propagaci nejistoty při počítání poměrů dvou nezávislých proměnných a procvičí přepočty jednotek různých proměnných. Zbylá cvičení jsou pak rozdělena do dvou velkých tematických celků. První z nich se věnuje ekologické stechiometrii a druhý pak metabolické teorii. První tematický okruh je zaměřen na: (i) vztah mezi dostupností a stechiometrií živin v prostředí a rychlostí růstu organismů, (ii) vztah mezi rychlostí růstu a stechiometrií organismu, (iii) výpočet rychlosti mineralizace organických látek v prostředí a (iv) výpočet míry s jakou se organismy a společenstva organismů mohou adaptovat se na změny množství živin v prostředí. Druhý tematický okruh je zaměřen na: (i) výpočet vztahu mezi velikostí organismu a jeho metabolickou rychlostí, (ii) výpočet vztahu mezi teplotou a metabolickou rychlostí organismu, (iii) výpočet disipace energie v potravinovém řetězci a (iv) výpočet energetické bilance organismu v závislosti na množství dostupné energie v prostředí a energetickým nárokům organismu na růst a přežití. Na závěr každého tematického okruhu studenti vypracují úkol, který se vztahuje k procvičované látce.
|
-
Allen, A. P., Gillooly, J. F., & Brown, J. H. (2005). Linking the global carbon cycle to individual metabolism. Functional Ecology, 19 (2), 202-213. https://doi.org/10.1111/j.1365-2435.2005.00952.x.
-
Allen AP, Gillooly JF, 2009: Towards an integration of ecological stoichiometry and the metabolic theory of ecology to better understand nutrient cycling. Ecol. Lett. 12, 369-384..
-
Brown, J. H., Gillooly, J. F., Allen, A. P., Savage, V. M., & West, G. B. (2004). Toward a metabolic theory of ecology. Ecology, 85(7), 1771-1789. https://doi.org/10.1890/03-9000.
-
Cleveland CC, Liptzin D, 2007: C:N:P stoichiometry in soil: is there a "Redfield ratio" for the microbial biomass? Biogeochemistry 85:235-252..
-
DeLong, J. P., Okie, J. G., Moses, M. E., Sibly, R. M., & Brown, J. H. (2010). Shifts in metabolic scaling, production, and efficiency across major evolutionary transitions of life. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 107 (29), 12941-12945. https://doi.org/10.1073/pnas.1007783107.
-
Elser, J. (2006). Biological stoichiometry: a chemical bridge between ecosystem ecology and evolutionary biology. The American Naturalist, 168 Suppl(6), S25-35. https://doi.org/10.1086/509048.
-
Enriquez, S., Duarte, C. M., & Sandjensen, K. (1993). Patterns in decomposition rates among photosynthetic organisms - the importance of detritus C-N-P content. Oecologia, 94 (4), 457-471..
-
Cherif, M., & Loreau, M. (2009). When microbes and consumers determine the limiting nutrient of autotrophs: a theoretical analysis. Proceedings. Biological Sciences The Royal Society, 276(1656), 487-497. https://doi.org/10.1098/rspb.2008.0560.
-
Schramski, J. R., Dell, A. I., Grady, J. M., Sibly, R. M., & Brown, J. H. (2015). Metabolic theory predicts whole-ecosystem properties. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(8), 2617-2622. https://doi.org/10.1073/pnas.1423502112.
-
Sterner RW, Elser JJ, 2002: Ecological stoichiometry: the biology of elements from molecules to the biosphere. Princeton University Press, Princeton, 439 pp.
|