Островная биогеография - Insular biogeography

Островная биогеография[1] или островная биогеография это поле внутри биогеография который исследует факторы, влияющие на видовое богатство и диверсификация изолированных природных сообществ. Изначально теория была разработана для объяснения закономерностей взаимосвязь видов и ареалов происходящие на океанических островах. Под любым именем он теперь используется в отношении любой экосистемы (настоящей или прошлой[2]), которая изолирована из-за того, что окружена непохожими экосистемами, и была расширена до горные вершины, подводные горы, оазисы, фрагментированные леса и даже естественные среды обитания, изолированные развитие земли. Месторождение было начато в 1960-х годах экологами. Роберт Х. Макартур и Э. О. Уилсон,[3] кто придумал термин островная биогеография в их вступительном вкладе в серию Принстонских монографий по популяционной биологии, в которой была предпринята попытка предсказать количество видов, которые будут существовать на вновь созданном острове.

Определения

В биогеографических целях островная среда или «остров» - это любая область среды обитания, подходящая для конкретной экосистемы, окруженная территорией неподходящей среды обитания.[нужна цитата ] Хотя это может быть традиционным остров - массив земли, окруженный водой - этот термин также может применяться ко многим нетрадиционным «островам», таким как пики гор,[1] изолированные источники или озера,[4] и несмежные лесные массивы.[2] Эта концепция часто применяется к естественной среде обитания, окруженной ландшафтами, измененными человеком, например, к пространствам пастбище окружен автомагистралями или жилыми массивами[нужна цитата ], и национальные парки.[5] Кроме того, то, что является островком для одного организма, может не быть таковым для других, некоторые организмы, расположенные на вершинах гор, также могут быть найдены в долинах, в то время как другие могут быть ограничены вершинами.[6]

Теория

Теория островной биогеографии предполагает, что количество видов, обитающих в ненарушенной островной среде («остров»), определяется: иммиграция и вымирание. Кроме того, изолированные популяции могут следовать разными эволюционными маршрутами, как показывает наблюдение Дарвина. зяблики в Галапагосские острова. На иммиграцию и эмиграцию влияет удаленность острова от источника колонистов (эффект расстояния ). Обычно этим источником является материк, но это могут быть и другие острова. Более изолированные острова реже принимают иммигрантов, чем менее изолированные острова.

Скорость вымирания после того, как виду удается колонизировать остров, зависит от размера острова; это кривая вид-площадь или эффект. На более крупных островах есть более крупные районы обитания и возможности для более разнообразных сред обитания. Больший размер среды обитания снижает вероятность исчезновения из-за шанс События. Место обитания неоднородность увеличивает количество видов, которые будут успешными после иммиграции.

Со временем уравновешивающие силы вымирания и иммиграции приводят к равновесному уровню видового богатства.

На этой диаграмме показано влияние удаленности острова от материка на количество видов. Размеры двух островов примерно одинаковы. Остров 1 получает более случайное расселение организмов, в то время как остров номер два, поскольку он находится дальше, получает менее случайное рассеяние организмов.
На этой диаграмме показано влияние размера острова на количество видов. На схеме показаны два острова, равноудаленные от материка. Остров 1 получает меньше случайного распространения организмов. В то время как остров 2 получает больше стрелок и, следовательно, более случайное расселение организмов.

Модификации

Помимо влияния на уровень иммиграции, изоляция также может влиять на уровень исчезновения. Популяции на менее изолированных островах с меньшей вероятностью вымрут, потому что люди из исходной популяции и других островов могут иммигрировать и «спасти» популяцию от вымирания; это известно как спасательный эффект.

Размер острова не только влияет на вымирание, но и влияет на уровень иммиграции. Виды могут активно нацеливаться на более крупные острова из-за большего количества ресурсов и доступных ниш; или на более крупных островах может случайно скопиться больше видов только потому, что они больше. Это целевой эффект.

Влияющие факторы

Общее количество видов рептилий и амфибий на семи малых и крупных островах в Вест-Индии
  • Степень изолированности (расстояние до ближайшего соседа и материка)
  • Продолжительность изоляции (время)
  • Размер острова (большая площадь обычно способствует большему разнообразию)
  • Пригодность среды обитания, которая включает:
    • Климат (тропический или арктический, влажный или засушливый, изменчивость и т. Д.)
    • Исходный растительный и животный состав, если ранее был прикреплен к большей площади суши (например, сумчатые, приматы )
    • Текущий видовой состав
  • Расположение относительно океанских течений (влияет на структуру потока питательных веществ, рыб, птиц и семян)
  • Расположение относительно попадания пыли (влияет на питательные вещества)[7]
  • Интуитивная прозорливость (влияние случайных прибытий)
  • Человеческая активность

Историческая запись

Теорию можно изучить по окаменелостям, которые свидетельствуют о жизни на Земле. 300 миллионов лет назад Европа и Северная Америка лежали на экваторе и были покрыты влажными тропическими лесами. Изменение климата опустошило эти тропические леса во время Каменноугольный Период и по мере того, как климат становился суше, тропические леса фрагментировались. Высохшие лесные острова были непригодны для земноводных, но хорошо подходили для рептилий, которые стали более разнообразными и даже разнообразили свой рацион в быстро меняющейся среде; этот Обрушение тропических лесов каменноугольного периода событие вызвало эволюционный всплеск среди рептилий.[2]

Исследовательские эксперименты

Теория островной биогеографии была экспериментально проверена Э. О. Вильсоном и его учеником. Дэниел Симберлофф в мангровые заросли острова в Флорида-Кис.[8] Исследовано видовое богатство на нескольких небольших мангровых островах. Острова были окурены бромистый метил очистить их членистоногие сообщества. После фумигации наблюдалась иммиграция видов на острова. В течение года острова были повторно заселены до уровня до фумигации. Однако Симберлофф и Уилсон утверждали, что это конечное видовое богатство колеблется в квазиравновесии. Острова, расположенные ближе к материку, восстанавливались быстрее, как предсказывает теория островной биогеографии. Влияние размера острова не проверялось, поскольку все острова были примерно одинакового размера.

Исследования проводились на исследовательской станции тропических лесов на Остров Барро Колорадо дало большое количество публикаций, касающихся экологических изменений после образования островов, таких как локальное исчезновение крупных хищников и последующие изменения в популяциях жертв.[9]

Приложения в биологии сохранения

Через несколько лет после публикации теории ее потенциальное применение в области биология сохранения была реализована и активно обсуждалась в экологический круги.[10] Идея, которая оставляет за собой и национальные парки образовались острова внутри измененных человеком ландшафтов (фрагментация среды обитания ), и то, что эти заповедники могут потерять виды, когда они «расслабятся в направлении равновесия» (то есть они потеряют виды, когда они достигнут своего нового равновесного числа, известного как распад экосистемы), вызывало большую озабоченность. Это особенно верно при сохранении более крупных видов, которые обычно имеют более широкие ареалы. Исследование Уильяма Ньюмарка, опубликованное в журнале Природа и сообщается в Газета "Нью-Йорк Таймс, показал сильный корреляция между размером защищаемого НАС. Национальный парк и количество видов млекопитающих.

Это привело к дебатам, известным как один большой или несколько маленьких (SLOSS), описанный писателем Дэвид Куммен в Песня Додо как «благородная версия окопной войны в самой экологии».[11] За годы, прошедшие после публикации статей Уилсона и Симберлофф, экологи нашли больше примеров взаимосвязи видов и площади, и при планировании природоохранных мероприятий учитывалось, что один большой заповедник может содержать больше видов, чем несколько меньших заповедников, и что более крупные заповедники должны быть норма в резервный дизайн. Эту точку зрения, в частности, отстаивали Джаред Даймонд. Это вызвало беспокойство у других экологов, в том числе у Дэна Симберлоффа, которые посчитали это бездоказательным чрезмерным упрощением, которое нанесет ущерб усилиям по сохранению. При определении количества охраняемых видов разнообразие местообитаний было не менее или более важным, чем размер.

Теория островной биогеографии также привела к развитию коридоры дикой природы в качестве инструмента сохранения для увеличения связи между островами обитания. Коридоры дикой природы могут увеличить перемещение видов между парками и заповедниками и, следовательно, увеличить количество видов, которые могут быть поддержаны, но они также могут способствовать распространению болезней и патогенов между популяциями, усложняя простой запрет на возможность установления соединений, благоприятный для биоразнообразия.

По видовому разнообразию биогеография островов больше всего описывает аллопатрическое видообразование. Аллопатрическое видообразование - это то место, где в результате естественного отбора в изолированных генофондах возникают новые генофонды. Биогеография острова также полезна при рассмотрении симпатрическое видообразование, идея о различных видах, происходящих от одного предкового вида на одной территории. Скрещивание двух по-разному адаптированных видов предотвратило бы видообразование, но у некоторых видов, похоже, имело место симпатрическое видообразование.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Браун, Джеймс Х. (1978). «Теория островной биогеографии и распространение бореальных птиц и млекопитающих» (PDF). Мемуары естествоиспытателя Большого бассейна. 2: 209–227. Код SA A78BRO01IDUS. В данной статье сравнивается распределение северных птиц и млекопитающих среди изолированных горных хребтов Большого бассейна и связываются эти закономерности с развивающейся теорией островной биогеографии.
  2. ^ а б c Sahney, S .; Бентон, М. Дж .; Фалькон-Лэнг, Х. Дж. (2010). «Обрушение тропических лесов спровоцировало диверсификацию пенсильванских тетраподов в Европе». Геология. 38 (12): 1079–1082. Bibcode:2010Гео .... 38.1079S. Дои:10.1130 / G31182.1.
  3. ^ Макартур, Роберт Х.; Уилсон, Э. (1967). Теория островной биогеографии. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета.
  4. ^ Холл, Дайанна; Уиллиг, Майкл; Moorhead, Daryl L .; Роберт У. Сайтс, Роберт У .; Рыба, Эрнест Б .; Моллхаген, Тони Р. (март 2004 г.). «Разнообразие водных макробеспозвоночных водно-болотных угодий Плайи: роль ландшафта и биогеографических характеристик острова». Водно-болотные угодья. 24 (1): 77–91. Дои:10.1672 / 0277-5212 (2004) 024 [0077: AMDOPW] 2.0.CO; 2.
  5. ^ Ньюмарк, В. Д. (29 января 1987 г.). "Взгляд острова Сухопутный мост на вымирание млекопитающих в парках Западной Северной Америки" (PDF). Природа. 325 (6103): 430–432. Bibcode:1987Натура. 325..430Н. Дои:10.1038 / 325430a0. HDL:2027.42/62554. PMID  3808043. Архивировано из оригинал (PDF) 26 августа 2014 г.
  6. ^ Францен, Маркус; Швайгер, Оливер; Бецгольц, Пер-Эрик (январь 2012 г.). «Взаимоотношения видов и ареалов контролируются признаками вида». PLOS ONE. 7 (5): e37359. Bibcode:2012PLoSO ... 737359F. Дои:10.1371 / journal.pone.0037359. ЧВК  3357413. PMID  22629384.
  7. ^ Chadwick, O.A .; Derry, L.A .; Vitousek, P.M .; Huebert, B.J .; Хедин, Л. (1999). «Изменение источников питательных веществ в течение четырех миллионов лет развития экосистемы». Природа. 397 (6719): 491. Дои:10.1038/17276.
  8. ^ Симберлофф, Даниэль; Уилсон, Эдвард О. (Март 1969 г.). «Экспериментальная зоогеография островов - колонизация пустых островов». Экология. 50 (2): 278–296. Дои:10.2307/1934856. JSTOR  1934856.
  9. ^ Уиллис, Эдвин О. (1974). «Популяции и местные исчезновения птиц на острове Барро-Колорадо, Панама». Экологические монографии. 44 (2): 153–169. Дои:10.2307/1942309. JSTOR  1942309.
  10. ^ Ломолино, Марк В. (январь 2000 г.). «Призыв к новой парадигме островной биогеографии». Глобальная экология и биогеография. 9 (1): 1–6. Дои:10.1046 / j.1365-2699.2000.00185.x.
  11. ^ Куаммен, Дэвид (1996). Песня Додо: биогеография острова в эпоху исчезновения. Скрибнер. п. 446. ISBN  978-0-684-80083-7.

дальнейшее чтение

  • Schoenherr, Allan A .; Фельдмет, К. Роберт; Эмерсон, Майкл Дж. (2003). Естественная история островов Калифорнии. Калифорнийский университет Press.
  • Heatwole, Гарольд. «История островной экологии и биогеографии». Океаны и водные экосистемы, Том II. Энциклопедия систем жизнеобеспечения.