×
Log in to StudySoup
Get Full Access to UCR - Study Guide - Final
Join StudySoup for FREE
Get Full Access to UCR - Study Guide - Final

Already have an account? Login here
×
Reset your password

UCR / Biomed Engr/Joint / bio 5C / What is the relationship between a predator and a prey?

What is the relationship between a predator and a prey?

What is the relationship between a predator and a prey?

Description

School: University of California Riverside
Department: Biomed Engr/Joint
Course: Intro to Evolution and Ecology
Professor: Nicole rafferty
Term: Winter 2019
Tags: final, Ecology, and evolution
Cost: 50
Name: BIOLOGY 5C FINAL STUDY GUIDE
Description: This study guide covers verbal and written notes that were presented in the ecology and evolution portion of class. Professor Ponisio's lectures had more detailed information in her presentations rather than her slides, so I made sure to add her dialogue within her lectures. Professor Nunney basically displays everything he says in lecture onto his slides, so there was really no need to go back and re-watch his lecture videos. Good Luck!
Uploaded: 03/19/2019
12 Pages 36 Views 4 Unlocks
Reviews


LECTURE 1


What is the relationship between a predator and a prey?



● Ecology = the study of how living things interact with each other and their environment.

● Abiotic = non­living / biotic = living

● Abiotic factors = precipitation, temperature, soil, and solar radiation.

● Biotic factors = mutualisms, pollination, and predator­prey relationships.

● Individual­­population (group interacting conspecifics)­­community (interacting populations of heterospecifics)­­ecosystem  (communities + abiotic environment)­­biome­­biosphere.

● We study ecology to understand and analyze the services provided by nature such as water filtration, disease spread, crop  damage, wildfires, and how pollination affects crop yields.

● Increase in rainfall = increase in acorns = increase in mice & deer = increase in ticks = increase in lyme disease = increase in  selfies = western fence lizard?


What is the relationship between population community and ecosystem?



If you want to learn more check out What is meant by measure of central tendency?

● Humans are different than other species since we modify our environment (technology), have different life expectancies,  unique language and speech, agriculture, tool usage, more intelligent, love/empathy, consciousness, culture transmission. 

LECTURE 2

● Cholera leads to death due to dehydration.

● It spreads when people ingest contaminated food or water and defecate into areas where there is human traffic. ○ Treated with salt solution (IV fluids), and antibiotics.

○ Bacteria rapidly multiply in the large intestine which then penetrates cells of the intestinal wall and prevents it from  absorbing water and digesting food.

● Rapid and productive replication in the human host during outbreaks increases.

● In natural aquatic habitats, a reservoir for example hosts V. cholerae and the human becomes the next host and biomass  amplification system.


How do ecosystem services contribute to human well being?



○ Infected people defecate in the reservoir and cause a cycle (amplify).

● Endemic cholera in South Asia.

● Pre­monsoon = some cholera cases­­monsoon (warm, wet water) (abiotic factor)­­post­monsoon = lots of cholera cases. ● Post­monsoon = algal blooms (photosynthetic organisms).

○ Part of algae include nitrogen fixing heterocysts. Don't forget about the age old question of Is sahelanthropus a hominin?
We also discuss several other topics like Which medical conditions can mimic anxiety?

○ On the heterocysts is E. coli and bacteria associate with the heterocyst to take advantage of the nitrogen (parasitic  infection).

● Copepod blooms follow algal blooms.

○ Copepodia harbor the bacteria.

● Copepod is a subclass of crustacean zooplankton.

○ They are the most numerous animal on Earth.

○ Chitin­containing exoskeleton.

○ These copepods eat the algae!

● Cholera attach themselves to the chitin surface of the copepod.

● Cholera bacteria digests the copepods (predation).

● Chitin utilization involves 3 steps: sense and move, attach, and degrade.

○ The cholera bacteria obtains a nutrient function (carbon, nitrogen, energy) as well as a genomic function (acquisition of new genes).

○ Metabolic pathway also allows the cholera bacteria to infect humans (metabolic pathway for environmental niche and  new pathogenic trait to adapt to the host niche).

● We know very little of the factors that cause algal and copepod blooms.

● Regional and global climate change lead to monsoon rains along with deforestation is acquired in runoff = human, animal  waste and chemical fertilizers is added into the runoff = algal bloom = copepod bloom = transmission to human host =  infection and disease.

● Knowledge (public health policy) = intervention = disease control.

● India population is increasing which means an increase in the use of fertilizer. Don't forget about the age old question of How do you find the integrating factor by inspection?

○ Increasing nitrogen use = higher crop yields = greater human health???

● Deforestation in the Himalaya Foothills + monsoon rains causes soil erosion, flooding and runoff in the Gangetic Flood Plain  in India and Bangladesh.

● Deforestation = expansion of agriculture and terracing (hillside steps).

● Soil erosion and runoff ends up in the rivers.

● All sediment runoff comes through the rivers and into the ocean.

● Cannot really change the abiotic pieces of the puzzle.

● Therefore, stop making people utilize the rivers to achieve cholera prevention.

○ Tube­wells were drilled, but created arsenic contamination to millions of persons.

○ Largest mass­poisoning in history (hyperpigmentation, keratosis, skin cancer, and internal cancers. ○ Origin of the arsenic was from the Himalaya mountains (bedrock).

○ Weathering and transport oxidizes arsenic­bearing sulfide minerals which ends up in the water.

○ This happens during monsoons where land gets covered by water, water leads to rust, and arsenic ends up in the water. ● Solution = treat the water with sari cloth which removes algae and copepods that are carrying the bacteria. ● Sari cloth = lower levels of infection.

● Other solutions = reforestation, control of population, growth/migration, change agricultural practices, restrict fertilizer use,  provision of safe water, vaccination.

LECTURE 3

● Increased rainfall leads to more oaks that produce acorns which are eaten by deer (predators), so their pop. goes up. Mice also  eat the acorns which increases ticks (parasites on mice and deer) = lyme disease, so pop. of selfies will increase. ● Western fence lizard = when ticks bite them, it clears the lyme disease from their system. We also discuss several other topics like What is the difference between intersexual and intrasexual selection?

● Characteristics of a population = size, dispersion, age structure and density (individuals/area).

● Ways to measure density = count (standard census methods), count sample and extrapolate, proxy, mark ­ recapture. ● Example: counting ducks in a pond would require counting a sample and extrapolating to estimate their density. ● Proxy such as scant (feces) and genotyping it to determine the density. Also nests, feeding damage, tracks etc. ● Mark­recapture = fish tag, wing tag, bird bands, number insects, paint insects.

● N = n1n2/m

○ N = population size

○ n1 = # captured and marked

○ n2 = # captured in second sample.

○ m = # re­captured

● Factors that influence the spacing of individuals in a population = 

○ Ecological needs (biotic and/or abiotic)

○ How resources are distributed (biotic and/or abiotic)

○ Interactions among organisms or individuals

■ Repulsive = competition for certain resources so individuals would not be found close to each other. ■ Attractive = when organisms are mating or traveling in herds.

● Random dispersion

○ Giant sneeze, random dots.

○ Every individual has an equal and independent probability of being in a certain space. We also discuss several other topics like What was happening in the 1940s in france?

○ Examples include dandelions = random seed dispersal.

○ Pretty common in plants, not animals.

● Clumped dispersion

○ Individuals are more likely to be found near other individuals.

○ Examples of this occur with clumped resources such as starfish eating clams are clumped together predating the clams. ○ Animals that travel in family groups or herds.

● Uniform dispersion

○ Individuals are evenly distributed.

○ Penguins (territorial), defend a perimeter around their nests.

○ Joshua trees since there is limited rainfall and take up all the resources (distribution) around them to grow. ● Populations are dynamic.

● Life tables = age­specific summary of the vital statistics of a population.

● Data from life tables gives us survivorship curves.

○ Humans have a TYPE 1 survivorship curve.

LECTURE 4

● Reproductive table = an age­specific summary of the reproductive rates in a population.

● Age­specific fecundity = average number of offspring produced by an individual of age x.

● Net reproductive rate (R) = average number of offspring produced by an individual during its entire lifetime. ● Life history = schedule of an organism’s life

○ Life span

○ age/size at reproductive maturity

○ Number of reproductive events

○ Allocation of energy to reproduction

○ Number and size of offspring

● Semelparity = one reproductive event followed by death

● Iteroparity = many reproductive events

● Principle of allocation = given finite resources, an organism must partition between different life history functions ● SIR model

○ S = susceptible

○ I = infected

○ R = recovered

○ N = population

○ Beta = infection rate

○ Gamma = recovery rate

● dS/dt = ­beta x S x I

● dI/dt = beta x S x I ­ gamma x I

● dR/dt = ­gamma x I

● In diagram:

○ S = everything had disease and eventually recovered

○ I = starts at 1, people get infected and enter recovered population

○ R = starts at 0 and eventually increases thru time

● Rknot = newly infected / initial infection

● Vaccinations automatically move the susceptible population to the recovered population

LECTURE 5

● Unregulated / exponential population growth model

● N(t) = N(0) x e^rt

● New populations grow exponentially due to

○ New habitat

○ After a catastrophe

○ Invasions

● However, increasing population size gives rise to:

○ Shortages in food and other limiting resources

○ Greater intraspecific aggression

○ Increased attention from predators

○ Greater risk of disease outbreaks

● These factors can lower birth rates and elevate death rates

● Carrying capacity (K) = max population a habitat can support

● Populations exhibiting logistic growth are directly or indirectly regulated by their own density.

● K is determined by:

○ Availability of food

○ Nest sites

○ Shelter

○ Disease

○ Predators

○ Parasites

● Regulated population growth dN/dt = rN(1 ­ N/K)

○ If N is close to K = slow growth

○ If N<<K then the population is growing exponentially.

● Populations grow fastest at half the carrying capacity

● Unregulated­the per capita growth rate doesn’t change as the population becomes larger. ● Regulated­the per capita growth rate gets smaller as the population approaches K.

● Populations of K­selected species tend to exist close to their carrying capacity (hence the term K­selected) where  intraspecific competition is high

r­selected species have a large number of small offspring (hence their r designation)

WHERE HAVE WE TALKED ABOUT THESE TYPES OF STRATEGIES

r­selected = semelparity (lots of offspring reproducing at once)

K­selected= iteroparity, long longevity, and long times to reproduction.

NOT ALL FACTORS WILL CAUSE POPULATIONS TO LEVEL OFF @ K—BUT THOSE THAT DO ARE CALLED  density­dependent factors.

Effects increase in intensity with crowding 

– Prevent populations from growing larger in process called REGULATION

– e.g., food supply and places to live

– Sometimes also: effects of predators, parasites, and diseases

Here, Predator­prey cycles is a density­dependent factor.

Predators increase with more prey, but predators by eating prey will regulate the population size of prey. When prey decline (due to predation), fewer predators can be sustained (and supported) so predator population  will decrease.

Thus prey population size will regulate the predator population size.

DENSITY­INDEPENDENT FACTORS (limiting factors): may remove individuals from populations, thereby depressing  numbers, but cannot regulate them

– Effects do not intensify with crowding; cannot reduce growth rates

– e.g., temperature, precipitation, catastrophic events

Negative density dependence = as population increases, you are growing slower and slower. Positive density dependence = as population increases, growth rate also increases.

LECTURE 6

Community = an assemblage of species living in close enough proximity for potential interaction.

Species role determined by its traits.

           ­classical example is Darwin’s finches.

Species traits (phenotypic, morphological, and behavioral traits) determine the niche and niche feeds back to the traits  (adaptations to specific environments).

Species interactions = 

Competition (­/­)

Consumption (+/­)

Cooperation (+/+)

Interspecific and intraspecific competition

Interference is direct competition for resources and territory and space.

Competitive exclusion principle: For 2 competing spp to coexist in a stable environment, they must occupy different  ecological niches; without differentiation, one species will eliminate or exclude the other through competition.

Resource partitioning = coexistence

Logistic equation showing negative density dependence from competition.

           ­it is one of the factors that weigh down the carrying capacity.

Intraspecific competition will be the most limiting to population growth

           ­same traits

           ­same niche

           ­certain variation for natural selection

           ­operating in a smaller niche space to avoid overlap.

Ecological character displacement = a process of evolutionary divergence of coexisting species.

Sympatric populations = ranges overlap (co­occur)

Allopatric populations = ranges that do not overlap

When finches occur in sympatry, their traits are more different than when they are by themselves (allopatry). Strong force in driving species divergence = competition avoidance.

LECTURE 7

predator species kills and consumes the prey species.

– herbivores eat parts of a plant or alga.

­ parasite hurts the host and gains something with the interaction of the host.

Predator­prey interactions can influence:

The population dynamics of both prey and predator

The characteristics of both

Produce expensive broad­based anti­herbivore defenses (tannins and tough leaves, sharp prickles, spines,  thorns, or trichomes­ hairs on the leaf often with barbs, sometimes containing irritants or poisons. )

Produce inexpensive qualitative (toxic) defenses to discourage generalist herbivores: effective ecological barrier  Toxins: poisonous or bitter tasting. Cyanogenic glycosides (poisonous): Sorghum grain expresses HCN in its roots, and  thus is resistant to pests such as rootworms that plague its cousin, corn.

Fluoroacetic acid: disrupts metabolism by inhibiting the aconitase step of the citric acid cycle (the cycle which produces  energy as well as key amino acids!)

, but the evolution of detoxification mechanisms results in specialist herbivore species.

Grazing animals that tend to eat hard, silica­rich grasses, have high­crowned teeth, which are capable of grinding tough plant tissues and do not wear down as quickly as low­crowned teeth.

Birds: The purpose of the crop is to store food until it is passed to the stomach.  Then food is passed to the stomach,  where digestive enzymes mix with and break down the food.  Next is the gizzard, where food is crushed and ground up by small stones that the bird has swallowed.

Bunnies have 2 poops to breakdown physical compounds in plants.

Tobacco hornworms: prefer Solanaceae (nightshade family);

Herbivores generate enzymes that counter and reduce the effectiveness of numerous toxins. One such enzyme group,  mixed function oxidases (MFOs), detoxify harmful plant compounds by catalyzing oxidative reactions. The  induction/expression of these enzymes after nicotine ingestion allows the larval tobacco hornworms to increase feeding  on the toxic plant tissues.

 Parasites are very common and abundant: It is likely that at least one third of species are parasitic.

Parasites reduce host biological fitness by general or specialized pathology, such as parasitic castration and impairment  of secondary sex characteristics, to the modification of host behavior. Parasites increase their fitness by exploiting hosts  for resources necessary for their survival, e.g. food, water, heat, habitat, and transmission.

LECTURE 8

One species provides a service, while the other receives nutrition

400,000 angiosperm species are flowering plants.

­species grew due to animal pollination.

­plants are providing the resource.

­bees are providing the service (pollination).

Both species are (+) affected.

Fruit! The other innovation of angiosperms. Fruit attract animals so animals will eat their fruit and deposit them  away from the parent plant to avoid competition between parent plant and offspring.

Seed dispersal by animals = service.

Animal pollination = service

Almost exclusively FACULTATIVE

egrets foraging in fields among cattle or other livestock. As livestock graze, they stir up various insects which  the egrets catch and eat. The egrets benefit because the livestock have helped them find their meals, while the  livestock are typically unaffected.

One species is benefiting and the other species can care less (it doesn’t hurt it or help it).

Caterpillar chewing on plant (herbivory), plant produces chemical volatiles which attracts parasitic wasps  (resource­service mutualism) and they lay eggs in the caterpillars (parasitism) and the volatiles prevent  moths from laying eggs.

Wasp gets food for offspring.

Plant getting defense.

LECTURE 9

Needed for life:

•  Sunlight

•  Precipitation (H2O).

•  Oxygen (atmosphere)

•  Nitrogen (fixed by bacteria in soil)

•  Phosphorus (obtained from rock)

1st law of thermodynamics

= ­energy is neither created nor destroyed.

­base of all abiotic life.

On top of NPP are the food webs.

Primary producers doing NPP (plants and phytoplankton)

Decomposers recycle nitrogen and phosphorus that goes back to primary producers.

The total energy is lost mostly as heat.

Every time you move up, there is less and less individuals since there is less energy.

Decomposers take a piece of each trophic level and recycle it back.

Top­down: The consumers are keeping the food web in check.

Bottom­up: phytoplankton for example control populations.

Dominant species = high biomass and influence in the ecosystem that they occur.

California chestnut was the most abundant and dominant.

Keystone species has a large influence NOT because of abundance/biomass.

LECTURE 10

Climate: huge influence on the distribution of organisms. Why?

Major physical components of climate

(1) temperature

(2) precipitation

(3) sunlight

(4) wind

The sun and earth’s orientation determines seasonality and latitudinal variation in climate.

More direct sunlight at equator, so hotter there than poles

At higher latitudes (poles), a beam of sunlight spreads over a greater area àless heat to any one spot, so will be cooler.

The earth’s titled axis and annual passage around the sun cause strong seasonal cycles at mid and high latitudes. The belts of wet and dry air move northward and southward with the seasons.

Daylength, precipitation and temperature vary seasonally.

Pronounced winter and summer at high latitudes.  Pronounced wet and dry seasons at mid latitudes (especially around 20 degrees). On June 21 (summer) the sun is directly above 23.5 north  latitude (Tropic of Cancer); one December 21 (winter) it is directly above  23.5 south latitude (Tropic of Capricorn).. 

NOT WHAT EXACTLY HAPPENS.

­sunlight @equator is warming up the ocean and land causing air to rise = low pressure area (rain). ­air sinks at the poles = high pressure.

Rotation of earth: west to east

The Earth’s rotation deflects surface flow of Hadley cells.

Coriolis deflection of a body moving toward the north or south results from the fact that the earth's surface is rotating  eastward at greater speed near the equator than  near the poles.

IT DEFLECTS EARTH’S WIND PATTERNS

Rotation of earth: west to east

Coriolis deflection of a body moving toward the north or

south results from the fact that the earth's surface is

rotating eastward at greater speed near the equator than

near the poles.

Causes the deflection of high­low pressure systems around the globe.

As you look from the North Pole toward the equator, is the balloon spinning clockwise or counterclockwise? The balloon appears to be spinning counterclockwise.

As you look from the South Pole toward the equator, is the balloon spinning clockwise or counterclockwise? The balloon appears to be spinning clockwise.

What happened when you tried to draw a straight line from the North Pole to the equator?

The line was not straight but instead veered west or right of the intended path.

What happened when you tried to draw a straight line from the South Pole to the equator?

The line was not straight but instead veered west or left of the intended path.

  

WIND PUSHES water

Ocean currents move warm and cold water around the ocean basins, with major effects on regional climates. **heat or cool the overlying air masses

Pinwheels of ocean currents caused by Earth’s winds.

Drought deciduous shrub community

Interior sage scrub!

When there isn’t any water, leaves are lost from the shrubs. = drought deciduous

Evergreen chaparral (what we live in).

­scleritized leaves (hard leaves)

­humans are creating more fires and are transitioning to grassland communities.

Rain shadow effect.

Air is pushed up a mountain where air rising drops its precipitation. And the other side, there is no water.

30 N&S are the hot deserts.

Rockies, Andes, and Himalayas creates a desert at 30 degrees.

Temperatures have been on an increasing trend for a while. But what has been concerning is the rapidity and cause of  warming. There was no asteroid or major devastating eruption, etc. Instead, human effects have accelerated warming.

The greenhouse effect : CO2, water vapor, and other greenhouse gases reflect infrared radiation back toward Earth;  this  warms the climate and is important for keeping Earth's surface at a habitable temperature.

CO2 cycles because of seasons, since there are less plants in the winter and more plants in the summer (reduces CO2 in the atmosphere).

CO2 emissions have jumped astronomically with human activity.

We know this because of fossil fuels and as C14 goes to C12.

As carbon ages it drops neutrons and gets lighter.

Life on Earth is protected from damaging effects UV radiation by a protective layer of ozone of molecules (O3) in the  atmosphere

Destruction of atmospheric ozone (O3) is caused mainly by chlorine from chlorofluorocarbons (CFCs) and other other  chlorine­containing industrial compounds

(breaks down under sunlight).

The breakdown of this ozone shield leads to increased UV light entering the atmosphere and can cause damage to plants and animals

Net Primary Production at 0 degrees (equator) > 60 N/S (temperate rainforests) > 30 N/S (hot deserts) > 90 N/S (cold  deserts).

LECTURE 11

Biogeography = study of the distribution of organisms.

# of species increases with area

Slope z is how quickly we accumulate species.

What determines how we accumulate species?

Tropics would have a steeper slope of species area curve vs. temperate environment since tropics has more  species to accumulate.

Accumulate more species of birds since they move around more.

The more complex the environment, the more species accumulate.

Isolation = less species accumulation in Hawaii than on the mainland.

More isolated islands have less species.

And less species richness

Abundance of species is not static, always changing during time = turnover with time and space. Communities are dynamic, not static.

AREA:

•Population sizes of all species should decrease with decreasing land area and therefore the probability of extinction  increases (think small populations and genetic drift and inbreeding)

•Consequently the extinction rate from a small island should be substantially greater than the extinction rate of a large  island

•S­sf<S­sn~S­lf<S­ln

•T­sn>T­sf~T­ln<T­lf

•A small island will have a lower equilibrium number of species than a larger one and a higher equilibrium turnover (T­SN  vs T­LN)

•ISOLATION:

•Distance of an island from the source pool will affect immigration rate

•No matter the mechanism of dispersal, if a barrier exerts a filtering effect, then the probability of an organism crossing the barrier decreases as the width of the barrier increases

•The immigration curve for a near island will be higher than the curve from an isolated island •Near island should have higher equilibrium number of species and turn over rates than distant islands

•Get new species through immigration and lose species through extinction.

•The immigration rate (define as the rate of arrival of propagules of species not already present on the island) declines  from some maximum value when the island is empty to zero where the island contains all the species in the pool and  there are no more new species to arrive

•As the number of species grows there remain fewer new species on the mainland to colonize the island •Extinction rate (defined as the rate of loss of existing insular species) should increase from zero when there are no  species on the island to become extinct to some maximum vlaue when all the species in the mainland pool are inhabiting  the island.

•As the island fills, the number of species that can suffer extinctions increases and therefore extinction rates should  increase accordingly

• where the extinction and immigration curves cross, the rate of extinction=the rate of immigration resulting in an  equilibrium number of species (S hat) and an equilibrium rate of species turnover (T hat)

•This point represents a stable equilibrium because if the number of species is perturbed from this value, it should  theoretically return to it.

•For example suppose that a natural disaster causes the extinction of insular species, temporarily reducing the number of  species from S­hat to S­prime. Then the immigration rate will exceed the extinction rate and the island will accumulate  species unit it returns to S­hat

 Large, far island = less extinction and immigration, so less turnover.

Small, near island = more extinction and immigration, so more turnover.

The more isolated = less extinction and more area = higher the speciation.

Higher adaptive radiation on these hotspots.

Oceanic islands

Alpine zones

Ponds

Isolated forests

“island­like” systems.

Richness effects = more productive and stable, better able to resist and better able to recover, more resistant to invasion,  more stability of ecosystem services.

Complementarity effect – Species differ in the way they utilize resources (resource partitioning).  Hence, as species  diversity increases, utilization of all resources increases.

LECTURE 12

Conserving biodiversity of species, individuals (abundance), genetic

­protect and restore habitat as well as ecosystem processes

Restoration biology = restore biodiversity and habitat interactions

Channel islands food web:

Pigs and sheep were introduced to islands = exponential growth and disturbed the island dynamic. Bald eagles excluded the golden eagles.

Bald eagles were the keystone species.

DDT was becoming concentrated in higher trophic levels = bald eagles were lost.

LECTURE 14

What is (biological/organic) evolution

A change in the genetic composition of a population.

•   What is adaptive evolution?

A change in the genetic composition of a population due to natural selection.

•   What is an adaptation?

An inherited characteristic of an organism that enhances its survival and/or reproductive success in  a specific environment.

• What is population genetics?

The scientific study of the genetics of the evolutionary process.

•   Lamarck (in 1809) hypothesized that species evolve adaptations through use and disuse of body parts,  followed by the inheritance of these acquired characteristics.

Conclusion: His belief in adaptive evolution was correct, but his proposed mechanism was wrong.

Evidence used by Darwin

­fossils

­galapagos islands

­artificial selection

­malthus exponential growth

Natural Selection: the differential survival and reproduction in nature of organisms having different heritable  characteristics, resulting in the perpetuation of those characteristics that best adapt the organisms to a specific  environment

LECTURE 15

While dominance/recessive relationships are common, many alleles act more or  less additively to create the  ‐ ‐ phenotype of an individual

Sex linked inheritance

Mendel’s 2nd law applies when genes are on different chromosomes or far apart on the same chromosome

Single base nucleotides = sequence variation in the human genome

Long term association of closely linked genetic loci can be used to map and identify genes that influence human diseases  = GWAS!

LECTURE 16

Goal of GWAS: to find genes that, when mutated, predispose us to some genetic disorder.

Single cross involving 3 loci can create a distribution similar to a continuous normal distribution.

Hardy­weinberg ratios

­equal reproductive fitness

­random mating

­equal survival fitness

­large population

LECTURE 17

Importance of HW ratios

­gene frequencies stay constant regardless of dominance

­they provide an important link between gene and genotype frequencies = null hypothesis

­basis for population genetic theory

Genetic fingerprinting uses microsatellite loci

As a null hypothesis:

No differential selection

Random mating

Large population size

No immigration

LECTURE 18

Heterozygote advantage occurs when the heterozygote has a higher fitness than both  homozygotes

Given heterozygote advantage, natural selection acts to maintain a stable polymorphism at that  locus.

This is the case for the sickle cell anemia polymorphism in West & Central Africa, natural  ‐ selection has resulted in a less than ideal adaptive solution. It increases the average survival of  individuals in the population to malaria (due to the resistance of heterozygotes to malaria), but it  also increases the frequency of a very serious genetic disease.

Frequency dependent selection – fitness of phenotypes depends on the abundance of the  ‐ phenotype. Results in a stable polymorphism if phenotypes are fittest when rare.

LECTURE 19

Experimental work on the peppered moth by Kettlewell in the 1950s – he placed moths on both sooty and  lichen covered tree trunks. He also carried out mark release recapture experiments in polluted woods  ‐ ‐ (Birmingham) and non polluted woods (Dorset). ‐

Showed (a) birds did eat the moths, and (b) the expected patterns of relative survival of the two morphs.

Kettlewell’s experiments (like almost all experiments) could be criticized (e.g. he put moths on tree trunks,  & used high densities of moths). BUT the methods were unbiased and the results supported the hypothesis

In higher latitude (temperate) zones seasonality is changing – winter conditions are starting later and ending  sooner.

We can expect:

(a) breeding seasons to start earlier in Spring, and

(b) winter dormancy to start later in Fall.

Get directional selection when the distribution of seed size changes 

(e.g. during drought).

Get stabilizing selection when the seed distribution remains fairly constant, when selection favors a fixed optimal beak  depth.

Get directional selection when the distribution of seed size 

changes (e.g. during drought).

Get stabilizing selection when the seed distribution remains fairly constant, when selection favors a fixed optimal  beak depth.

Directional natural selection is where one end of a genetically based phenotypic distribution is favored over the other, or, in its  simplest form, it can be when one allele is favored over another e.g. peppered moth. It can be divided into:

positive selection – results in spread of new advantageous alleles in a population, e.g. industrial melanism in the  1800s.

negative (or purifying) selection – results in removal

of rare deleterious alleles. Such selection acts to prevent accumulation of mutations that result in genetic disorders that lower fitness.

The equilibrium between new copies of deleterious (disadvantageous) alleles entering a population by mutation and the removal by natural selection.

Applies to human genetic diseases.

Recessive disadvantageous alleles: As noted earlier,

negative selection cannot eliminate copies in heterozygotes. As a result, disadvantageous alleles accumulate due to the  input of new mutations until this is balanced by their loss due to selection against mutant homozygotes e.g. PKU  mentioned earlier (q

≈ 0.01).

LECTURE 20

• Founder Effect & Population Bottlenecks

• Random Genetic Drift

• Non random mating: Inbreeding (e.g. selfing) ‐

• Inbreeding Depression

• Positive assortative mating

• Mimicry

LECTURE 21

Mimicry – Mullerian & Batesian

•Disruptive selection.

•Maintaining multigenic sets of alleles under disruptive selection (e.g.  mimicry inbutterflies) •Sexual selection: intrasexual vs. intersexual

•Runaway selection for extremetraits

•Experiments: female preference; good genes

•Plant sex: Pollinators & pollinationstrategies

LECTURE 22

• Local adaptation & Geneflow

• Species concepts.

• Ring species & hybridization

• Allopatric & sympatricspeciation

• Prezygotic & postzygoticisolation

• Speciation on islands ‐ adaptiveradiation

• Ecological speciation (early stages = host races)

LECTURE 23

• Chromosomal sympatric speciation

• Auto‐ vs. allo‐polyploidy

• Vicariance allopatric speciation

• Continental drift & platetectonics

• Biogeography & continentaldrift

• Stratigraphy & biostratigraphy

LECTURE 24

• Geological Record: Eons (3), Eras, &Periods.

• Radiometric Dating

• Timescale of life on earth

• Origin of Life

• Exoplanets

• Major transitions: Prokaryotes, O2,eukaryotes, Cambrian explosion.

LECTURE 25

• Mass extinction &adaptive radiation.

• Origin of birds,mammals

• Taxonomy, Linnaeus & hierarchicalclassification

• Phylogenetic trees (branches &nodes)

• Taxa, clades, and the outgroup

• Cladistics – shared derived characters.

LECTURE 26

• Phylogenetic trees ‐ Methods

• Tree of Life – tracing back to a single origin

• Primates,Apes

• Hominins – recent human ancestors

• Modern Humans

Page Expired
5off
It looks like your free minutes have expired! Lucky for you we have all the content you need, just sign up here