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Indirect effects affects ecosystem dynamics


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This presentation is the result of a one-week student group work during the Southerm-Summer School on Mathematical-Biology, held in São Paulo, BR, in January 2012,

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Indirect effects affects ecosystem dynamics

  1. 1. Indirect effects affects ecosystem dynamics The effect of non­lethal effects in planktonic  community Alessandra Lütz; Garcia Guillerme, Maikol  Rodriguez, Thiago Couto, Caio Graciani,  Angel Segura
  2. 2. Biodiversity
  3. 3. You are here David M. Hillis, Derrick Zwickl, and Robin Gutell,  University of Texas. 
  4. 4. Energy flowEcosystem functioning Energy fluxes Trophic models
  5. 5. Energy flowBeing eaten (predation)Change in prey abundanceand traitsModify community dynamics
  6. 6. Non Consumable Effects (NCE)Trait­mediated indirect effects  (TMI)   Do not imply biomass removalTrait variation: Phenotipic (size), behaviour (diel migration), etc
  7. 7. NCE effects Inducible defenses TMI 
  8. 8. Non Consumable Effects (NCE)Trait­mediated indirect effects  (TMI)Not new (Science 1971)   
  9. 9. How relevant are NCEs to community dynamics?
  10. 10. NCE are relevant for predator ­prey dynamics Small experimental systems Relevant (Significative change) Planktonic   
  11. 11. Plankton dynamicsMicrobial primary producersCells or coloniesHundreds of species Carbon sinkingFast generation time (days)Easy to handleLarge size range
  12. 12. Plankton dynamicsToxic bloomsEcosystems integrityBiodiversity lossHuman
  13. 13. NCE in planktonWidely recognized 
  14. 14. Seldomly taken into accountFew models include explicitly it effectsLong term dynamics of this effect unexplored
  15. 15. Are NCE effects important for community dynamics?
  16. 16. Hipothesis:Inducible defenses modify community dynamics because of changes in biomass fluxes mediated by NCEObjective Analyse community dynamics when species shown inducible defenses behaviour
  17. 17. Planktonic systemsLots of information on basic physiologyMorphology based functional groupsNutrient (P limited) Group I Group VII
  18. 18. Planktonic systems Lots of information on basic  physiology Morphology based functional groups Nutrient (P limited) Group I Group VIIKruk et al., 2010
  19. 19. How to ensamble the “system”? Predator­ “Daphnia”  Limiting resource­ Phosporus Competing species
  20. 20. How to ensamble the “system”? Predator­ “Daphnia”  Limiting resource­ Phosporus Competing species Explicit competition Group I Group VII P
  21. 21. How to ensamble the “system”? Predator­ “Daphnia”  Limiting resource­ Phosporus Competing species Explicit competition Group I Group VII P
  22. 22. What if NCE? Change for I to VII in the  prescence of Daphnia Group I Group VII P
  23. 23. Lets put some maths! Change for I to VII in the  prescence of Daphnia (m) Group I Group m VII P
  24. 24. How does system behaves? Change for I to VII in the  prescence of Daphnia (m) Group I Group m VII P
  25. 25. Changes in the fixed pointsM=0 (Exclusion)         m=0.4 (Coexistence) Grou GrouC or G­>0 C,G,Z,P > 0 pI m p VII P
  26. 26. Sustained oscilationsImplications for biodiversity  Grou pI m Grou p VIIm=0 (Exclusion G)                              m=0.4 (Coexistence) P
  27. 27. What about nature?Coexistence­peaks Grou pI m Grou p VII Grou p VII P Grou pI
  28. 28. Grou m GrouNCEs are important pI p VIINon trivial effect (Peacor et al 2012) PInfluence dominance and coexistenceExplored in a mechanistic models based on physiological principles (first time)
  29. 29. NCEs are important Grou pI m Grou p VIINo data to compare with model output PDesign of experiments for model evaluation and biological parametersMathemathical tools (topological aspects) 
  30. 30. Group I m Group VII P
  31. 31. m>0 Grou m Grou p VII pI P
  32. 32. m=0 Grou m Grou p VII pI P
  33. 33. Grou pI m Grou p VIISimilar behaviour PSimilar patterns in simple and complex modelSimilar model beahviour (needs more formal analysis)Other competing groups? More predators?