Forskning
 

Rumslig heterogenitet, funktionell respons och predator-bytesdynamik (2008-)


Samarbetspartner: Institutionen för Ekologi, Miljö och Geovetenskap, Umeå universitet.

Varför finns det så många arter? Är svaret rumslig variation?

Hur kommer det sig att så många arter lyckas överleva och finnas kvar i våra ekosystem? Denna till synes enkla fråga har ekologer länge undrat över. Det är nämligen så att studier av enkla experimentella ekosystem och matematiska modeller visar att samspelet mellan rovdjur och bytesdjur är bräckligt  ofta slutar det med att en eller flera arter dör ut. Dessutom, om man försöker efterlikna naturen bättre genom att tillsätta fler arter blir systemen oftast mer instabila. Idag tror många ekologer att ett viktigt svar på frågan är rumslig heterogenitet, d.v.s. att miljöförhållandena ser olika ut på olika platser. Det har emellertid visats sig vara svårt att beskriva
och förklara hur rumslig heterogenitet påverkar systemens stabilitet.

Syftet med det här projektet är därför att utveckla teori som hjälper oss att mäta och förstå den rumsliga heterogenitetens betydelse. Denna teori, som kallas moment approximation, utgörs av en samling modeller, begrepp och metoder. En viktig del är en matematisk modell som beskriver hur en predators konsumtion av byten varierar med medeltätheten av byten, den rumsliga variationen i
bytestäthet, samt kovariansen mellan predator- och bytestäthet. Vi har testat moment approximationen med data från ett välstuderat
predator-bytesystem, ishavsgråsuggor och märlkräftor, i Bottniska viken. Detta arbete har visat att teorin fungerar utmärkt, men har
också exponerat svaga punkter där fördjupade studier behövs.

1) Vi har dålig förståelse av hur man bör välja observationsskala för att mäta varianser och kovarianser i fält. Vi kommer därför att
göra predationsexperiment med pungräkor och hinnkräftor, där vi undersöker hur stor observationsenhet man bör använda.

2) En viktig del av teorin är modeller som beskriver sambandet mellan medelvärde och varians resp. medelvärde och kovarians. Vi har generella modeller för detta samband för varians men inte för kovarians. Vi kommer därför att utarbeta sådana modeller utifrån statistisk teori och genom att studera data från ett stort antal naturliga predator-bytessystem. Det gäller t.ex.
lodjur-snöskohare, mink-bisamråtta, rovkvalster-spindelkvalster.

3) Kovariansens tidsmässiga mönster tycks vara en viktig faktor för uppkomsten av cykler, men vi saknar kunskap om hur dessa mönster uppstår. Därför kommer vi att använda matematiska simuleringsmodeller för att undersöka vilka kovariansmönster som skapas av olika typer av rörelsebeteenden hos predatorer och bytesdjur.

4) Vår studie av gråsuggor och märlkräftor indikerar att moment approximation är ett användbart verktyg för att analysera och förstå
data från naturliga system med komplex rumslig dynamik. För att undersöka om detta är ett generellt resultat kommer vi att tillämpa
metoden på ett antal naturliga predator-bytesystem.