Class Notes (834,049)
Canada (508,296)
Biology (2,437)
Ben Bolker (16)


10 Pages
Unlock Document

Ben Bolker

March 18 , 2014 Biology 3SS3: Population Ecology Competition Inter­Species Interactions ­ Competition: interaction hurts (decreases the per capita growth rate of) both  species ­ Exploitation: interaction is good for one species but bad for the  ­ Mutualism: interaction is good for both species ­ Commensalism: interaction is good for one species, and close to neutral for the  other () helps neutral hurts helps mutualism commensal exploitation neutral neutral ??? hurts competition Resource Competition ­ Resource competition occurs when two species both depend on the same  resource(s) ­ Other forms: apparent competition [via shared exploiters]; interference  competition [direct interaction] ­ Each species growth rate is reduced by the other’s presence ­ What aspsects of a species life history could be affected by competition? • Survival growth, producing offspring • Species may be very similar, or very different • Oaks and maples competing for light • Ants and deer competing for leaves • Mussels and algae competing for space in the intertidal zone Competition in Ecology ­ What factors determine which species survive in which habitats? ­ What factors determine how many similar species can co­exist? ­ Why do similar species coexist at all? Flour Beetles ­ Model species: ecology in the laboratory ­ There is a series of experiments where researchers allow two species of flour  beetles (Tribolium) to compete in different laboratory environments ­ The larger species survives better in drier conditions, and the smaller species  reproduces faster in moister conditions ­ What are the possible outcomes of such experiment? • Each species wins when conditions are better for it ­ What if we tune the conditions to something in between (neither species always  does better than the other)? • The species could both survive together • Whichever species get a head start might exlude the others Outcomes of Competition ­ In a given stable environment, we generally expect the competitive interaction  between two species to have one of the following results ­ Dominance: one species wins every time ­ Co­existence: if both species are present, they will both persist ­ Founder control: whichever species gets established first will exclude the other Model ­ We modeled a single species using the equation: dN/dt = (b(N) – d(N))N ­ We wan to modify this for a species which is competing with another species ­ dN 1dt = ? ­ The amount of competition seen by species 1 is N  = N  +a N1 1 21 2 ­ How should our equation change? • dN  = (b (~N ) – d (~N ))N 1 1 1 1 1 1 • dN 2= (b )2~N ) 2 d (~2 ))N 2 2 • ~N  = N  + a N 2 2 12 1 Carrying Capacity ­ For this unit, we will mostly ignore Allee effect ­ Therefore, we expect each species to have a carrying capacity K (or K  and K ) 1 2 ­ If the species is alone, the carrying capacity is that species’ stable equilibrium,  defined by: b(K) = d(K) Carrying Capacity with Competition ­ dN 1= (b (1N ) 1 d (~N1))N 1 1 ­ How can this population be at equilibrium? ­ ~N  1 K : 1he species has the right amount of competitive pressure to make R = 1 ­ N 1= 0 : the  species is not present ­ K i ­ A 12 ­ N 1= 1000, N =02 ­ N 1 750, N  =2500 ­ N 1 000, N  = 200 th March 20 ,2014 Equal Competition ­ If the as are both equal to one, we have equal competition ­ This means that the competitive effect of an individual from either species is the  same ­ The total populations is N = N  + N 1 2 ­ Our equations are now: dN 1 ­ =(b (1)−d (N))1 1 dt dN 2 ­ =(b (2)−d (N))2 2 dt ­ What happens in this case? • The population with the higher value of K is going to dominate • No coexistence (ignore K  = 1 ) 2 Competitive Exclusion ­ Why does one species always win in equal competitions? ­ Competition is mediated by only one quantity, N ­ Whichever species can reproduce up to a higher value of N is going to win; there  is no basis for a tradeoff ­ Reminder: dN 1 ­ =(b (1)−d (N))1 1 dt dN ­ 2=(b (2)−d (N))2 2 dt ­ If K >K , then species 1 can always increase when species 2 can; and sometimes  1 2 when it can’t Dominance (Dynamics vs. Time) Dominance (Phase Plane) Dominance (Comparison) Dominance (Multiple Starting Points) Dominance Reversed Units of a ­ N 1= N  1 a N21 2 ­ N 2= N  2 a N12 1 ­ A 21easures the strength of the competitive effect of individuals of species 2 on  the growth rate of species 1 ­ What are the units of a 21 • Individuals of sp1/individuals of sp/2 ­ Equal competition (both species have the same effect on each other) is a special  case of balanced competition (both species have the same relative effect on each  other) Balanced Competition Example ­ Two plants, compete with each other for water. A  is 4 i21ividuals of  sp1/individuals of sp2 ­ Which species is bigger? • Species 2 individuals use as much water as 4 species 1 individuals ­ If they’re only competing for water, what’s the value of a ? 12 • A 12 1 individuals of sp2/4 individual of sp1 • In some sense this means the same thing; the larger plant has four times as  much impact as the smaller one ­ What result do we expect from balanced competition? • It seems like the bigger species should win • But that’s not always the case ­ Balanced competition works just like equal competition • Both species experience total density in the same way • So the species with the higher carrying capacity (compared using the same  units) will dominate ­ Balanced competition means (exactly) no tendency for founder control or for  coexistence ­ K  = K a  ([sp1/sp2]) 1 2 21 ­ K 2= K a1 12 ­ A 12 1/a 21 Measuring Competitive effects ­ It makes sense that we have a range of parameters that give use balanced  competition, because we know qualitative changes in dynamics are explained by  unitless parameters ­ What’s the unitless parameter here: C = a a 21 12 ­ C measures the relative effect of between­species and within species competition ­ C = 1 means competition is balanced ­ C<1 means there is more intraspecific competition (within species: tendency for  coexistence) ­ C>1 means there is more interspecific competition (between species: tendency for  founder control) Neutral Competition ­ Competition is balanced, and neither species dominates: neutral competition ­ No tendency for either species to win ­ No tendency for founder control or for coexistence ­ If there’s any small difference between the species, one may dominate ­ Even if there’s no difference, one should win eventually by random drift (genetic  drift) March 21 , 2014 Unbalanced Competition ­ If two species are competing by using a simple resource, we expect competition to  be balanced ­ Both as measure the relative ef
More Less

Related notes for BIOLOGY 3SS3

Log In


Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.