Мачта (ботаника) - Mast (botany)

Мачта это фрукты из лес деревья и кусты, Такие как желуди и другие орехи.[1] Термин происходит от древнеанглийского mæst, то есть орехи лесных деревьев, которые скопились на земле, особенно те, которые исторически использовались для откорма домашние свиньи, и как пищевые ресурсы для диких животных.[2] Известно, что в сезонных тропиках Юго-Восточной Азии целые леса, включая сотни видов деревьев и кустарников, поднимаются с нерегулярными периодами в 2–12 лет.[3][4]

В более общем смысле, мачта считается съедобными растительными или репродуктивными частями, производимыми древесными видами растений, то есть деревьями и кустарниками, которые дикие и некоторые домашние животные потребляют в качестве источника пищи. Мачта вырабатывается в больших количествах во время длительных, но регулярно повторяющихся фенологический события, известные как посев мачты или мачта.[5] Такие мероприятия численность населения -уровневые явления, которые, как предполагается, обусловлены широким спектром факторов, в зависимости от вовлеченных видов растений, включая доступность питательных веществ, эффект масштаба, погодные условия, и как форма пресыщение хищником.[6] В свою очередь, эти импульсы мастинга вносят вклад во многие функции и динамику на уровне экосистемы.[4]

Типы мачты

Обилие желудей на земле часто бывает в годы мачтового посева.

Мачты можно разделить на два основных типа: жесткие и мягкие. Породы деревьев, такие как дуб, гикори, и бук изготовить жесткую мачту -желуди, орехи гикори и буковые орехи.[4] Традиционно было превращать свиньи забраться в леса, чтобы откармливаться на этой форме мачты в практике, известной как плодокорм.[7] Другие виды деревьев и кустарников производят мягкую мачту, например малина, черника, и гринбрайар.[8]

Посев мачты

Посев мачты (или воспроизводство мачты) определяется как сильно изменчивый годовой урожай фрукты популяцией деревьев и / или кустарников.[7] Эти прерывистые импульсы производства продуктов питания определяют функции экосистемного уровня и динамику лесов.[9] Разница между годом посева мачты и годом посева без мачты может заключаться в тысячах желудей, орехов гикори, буковых орехов и т. Д.[2] Посев мачты преимущественно происходит в опыляемый ветром виды деревьев, но также наблюдались в травы и Диптерокарпс.[7][4]

Гипотезы эволюции посева мачты можно в общих чертах разделить на три категории: экономия на масштабе, соответствие ресурсов и приблизительные признаки (например, погода).[10]

Эффект масштаба

В пресыщение хищником Гипотеза утверждает, что популяции хищников могут эффективно контролироваться из года в год с помощью непостоянных порций пищи, предоставляемой их добычей. Для хищников из растительных сообществ, добычей которых являются фрукты и семена, производимые растениями, было предложено, чтобы периодический посев мачты мог быть примером этой стратегии. Производство чрезмерного количества фруктов и семян в годы мачтового посева может перенасыщать семенных хищников до такой степени, что небольшая часть семян может избежать потребления, в то время как недостаточное производство семян удерживает популяции хищников на низком уровне в промежуточные годы.[11] В растительных сообществах с местным обилием плодоядные крупные выбросы семян могут эффективно превзойти их хищничество и повысить шансы на успешное укоренение семян в будущих сезонах.[4]

Гипотеза эффективности опыления предполагает, что посев мачты может оптимизировать успешное опыление и, следовательно, оплодотворение, если все особи в популяции синхронизированы репродуктивно.[12] Эта гипотеза особенно актуальна для видов, опыляемых ветром, к которым относятся многие виды мачтовых семян. Обе гипотезы основаны на предположении, что большое и непостоянное репродуктивное усилие более эффективно, чем небольшое постоянное репродуктивное усилие.[4][6] что в конечном итоге приводит к повышению фитнес для мастеринга населения.[4]

Ресурсы и погода

Гипотеза соответствия ресурсов гласит, что воспроизводство зависит от наличия ресурсов, необходимых для воспроизводства, что часто требует больших затрат энергии и питания.[7] Основные ограничивающие ресурсы включают воду, углерод в форме неструктурных углеводов и питательные вещества, такие как азот и фосфор.[6] Было показано, что эти ресурсы истощаются после посева мачты у нескольких видов.[6]

Погода считается непосредственной движущей силой засева мачты, что означает, что в сочетании с ресурсами и экономией на масштабе различные погодные параметры могут влиять на вероятность засева мачты в любое время года.[6] Воздействие местной погоды на посев мачты сильно различается в зависимости от вида и географического положения. Было показано, что для некоторых пород дуба на посев мачты влияют региональные погодные условия. фенология;[13] такие сигналы включали весеннюю температуру, летнюю засуху и весенний мороз.[13] Эти погодные переменные связаны с критическим временем созревания плодов и оплодотворения.

Последствия

Посев с мачты обеспечивает обильный источник пищи не только для диких животных, но и для домашних животных и животных, подверженных взрывам населения, таким как мышей, крысы, и горностаи, популяция которых может значительно увеличиваться в течение мачтового года, будучи сокращенной из-за недостатка пищи в предыдущие немачтовые годы.[2] В свою очередь, это повышает вероятность того, что птицы впоследствии станут жертвами вредителей,[14] или что крысы будут вторгаться в близлежащие поля в так называемом "крысиный поток ".[15]

Было показано, что посев мачты оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на экосистемы. Примером этого является белоногая мышь.[9] Когда происходит посев мачты, популяция белоногих мышей также увеличивается, что, в свою очередь, увеличивает количество случаев заражения. Болезнь Лайма, поскольку эти мыши являются хозяевами клещи, первичный вектор заболевания. Положительный эффект увеличения популяции белоногих мышей заключается в том, что они охотятся на Цыганская моль, которые являются основными вредителями лесов на востоке США.[9]

Взаимодействие между воздействием огня и посевом мачты является ключевым фактором белая ель регенерация и последующая динамика древостоя в северный смешанный лес. Peters et al. (2005)[16] обнаружили значительно более высокую плотность белой ели в насаждениях, возникших в результате пожаров, которые совпали с мачтовыми годами, чем от пожаров, совпадающих с годами низкошишниковых культур. Отмечая, что в предыдущих исследованиях оценивалось трех-пятилетнее окно возможностей для восстановления ели белой после пожара до того, как его закрыло повреждение семенного ложа, Peters et al. (2005)[16] привел три линии доказательств в поддержку своего утверждения о том, что важность взаимодействия пожара и мачты за год зависит от быстрого разрушения семенного ложа даже в течение одного года после пожара. Быстрое разрушение посевного ложа, вероятно, усилит эффект тучного года для ели белой по сравнению с видами, которые в меньшей степени зависят от короткоживущих микросайтов регенерации, вызванных нарушениями. Ограничение посевного материала, а также ухудшение семенного ложа влияет на возрастную структуру ели белой. Мачтовые эффекты на густоту белой ели продолжительны; Через 40 лет после пожара при мачтовых пожарах регенерация ели все еще была в 2,5 раза больше, чем при немачтовых пожарах.[16]

Взаимодействие посева мачты, климата и роста деревьев оказывает заметное влияние на хронология годичных колец, а у многих видов деревьев в первые годы наблюдалось снижение роста.[17][18]

Посев мачты в условиях изменения климата

Считается, что многие виды мачтового посева фундаментные виды.[19] Прогнозирование того, как интенсивность и частота посева мачты могут быть изменены изменение климата поможет исследователям определить изменения в доступности пищевых ресурсов для дикой природы и динамики лесов.[20][5] Сообщается, что за последнее столетие интенсивность посева мачты увеличилась во всем мире,[21] хотя движущие силы этих долгосрочных изменений в посеве мачты полностью не определены. Например, в Европе интенсивность засева мачты, по-видимому, связана с режимом Североатлантическое колебание,[22][23] и в тропической южной Азии события на мачтах, по-видимому, связаны с Эль-Ниньо – Южное колебание.[24]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Шварц, Делберт (1971). Коллегиальный словарь ботаники. Нью-Йорк: Компания Рональда Пресс. п. 284.
  2. ^ а б c "мачта". Оксфордский словарь английского языка (Интернет-ред.). Издательство Оксфордского университета. (Подписка или членство участвующего учреждения требуется.)
  3. ^ Visser, Marco D .; Йонгеянс, Элке; ван Брейгель, Михиль; Zuidema, Pieter A .; Чен, Ю-Юнь; Рахман Кассим, Абдул; де Крун, Ханс (2011). «Строгое плодоношение для тропического диптерокарпия: демографический анализ затрат и выгод отсроченного воспроизводства и хищничества семян». Журнал экологии. 99 (4): 1033–1044. Дои:10.1111 / j.1365-2745.2011.01825.x. ISSN  0022-0477.
  4. ^ а б c d е ж грамм Келли, Дэйв; Сорк, Виктория Л. (2002). «Мачтовый посев многолетних растений: почему, как, где?». Ежегодный обзор экологии и систематики. 33 (1): 427–447. Дои:10.1146 / annurev.ecolsys.33.020602.095433. S2CID  31807259.
  5. ^ а б Koenig, Walter D .; Кнопс, Йоханнес М. Х. (2013-10-12). «Экологические корреляты производства желудей четырьмя видами миннесотских дубов». Экология населения. 56 (1): 63–71. Дои:10.1007 / s10144-013-0408-z. ISSN  1438-3896. S2CID  3355276.
  6. ^ а б c d е Пирс, Ян С .; Koenig, Walter D .; Келли, Дэйв (2016-08-01). «Механизмы посева мачты: ресурсы, погода, сигналы, выбор». Новый Фитолог. 212 (3): 546–562. Дои:10.1111 / nph.14114. ISSN  0028-646X. PMID  27477130.
  7. ^ а б c d Нортон, Д. А .; Келли, Д. (1988). "Посев мачты более 33 лет Дакридиум купрессинум Ягненок. (rimu) (Podocarpaceae) в Новой Зеландии: важность экономии на масштабе ». Функциональная экология. 2 (3): 399. Дои:10.2307/2389413. ISSN  0269-8463. JSTOR  2389413.
  8. ^ Биман, Ларри Э .; Пелтон, Майкл Р. (1980). «Сезонные корма и кормовая экология черных медведей в Смоки-Маунтинс». Медведи: их биология и менеджмент. 4: 141–147. Дои:10.2307/3872858. ISSN  1936-0614. JSTOR  3872858.
  9. ^ а б c Остфельд, Ричард С .; Джонс, Клайв Дж .; Вольф, Джерри О. (1996). «О мышах и мачтах». Бионаука. 46 (5): 323–330. Дои:10.2307/1312946. ISSN  0006-3568. JSTOR  1312946.
  10. ^ Бернс, К. К. (06.06.2011). «Мастинг в дереве умеренного климата: доказательства для экологического прогноза?». Австралия Экология. 37 (2): 175–182. Дои:10.1111 / j.1442-9993.2011.02260.x. ISSN  1442-9985.
  11. ^ Кениг, Вальтер; Кнопки, Йоханнес (2005). «Тайна мастинга на деревьях». Американский ученый. 93 (4): 340. Дои:10.1511/2005.4.340. ISSN  0003-0996.
  12. ^ Келли, Дэйв; Hart, Deirdre E .; Аллен, Роберт Б. (2001). «Оценка выгод ветрового опыления от мачтового посева». Экология. 82 (1): 117. Дои:10.1890 / 0012-9658 (2001) 082 [0117: etwpbo] 2.0.co; 2. ISSN  0012-9658. JSTOR  2680090.
  13. ^ а б Сорк, Виктория Л.; Брамбл, Джуди; Секстон, Оуэн (1993). «Экология мастоплодов трех видов североамериканских лиственных дубов». Экология. 74 (2): 528–541. Дои:10.2307/1939313. ISSN  0012-9658. JSTOR  1939313.
  14. ^ Райх, Джош (16 января 2009 г.). «Ловцы сталкиваются с взрывом популяции вредителей». Почта Нельсона. Получено 2009-02-11.
  15. ^ Нормил Д. (февраль 2010 г.). «Сдерживает поток крыс». Наука. 327 (5967): 806–7. Bibcode:2010Sci ... 327..806N. Дои:10.1126 / science.327.5967.806. PMID  20150483.
  16. ^ а б c Peters, Vernon S .; Макдональд, С. Эллен; Дейл, Марк Р. Т. (2005). «Взаимодействие мачты и огня - ключ к возрождению белой ели». Экология. 86 (7): 1744–1750. Дои:10.1890/03-0656. JSTOR  3450618.
  17. ^ Selås, V .; и другие. (2002). «Климатические факторы, контролирующие размножение и рост ели европейской на юге Норвегии». Канадский журнал исследований леса. 32 (2): 217–225. Дои:10.1139 / x01-192.
  18. ^ Hacket-Pain, Эндрю Дж .; Асколи, Давиде; Ваккиано, Джорджио; Бионди, Франко; Кэвин, Лиам; Конедера, Марко; Дробышев, Игорь; Линьян, Изабель Дорадо; Друг, Эндрю Д. (2018). «Климатически контролируемое воспроизводство определяет межгодовую изменчивость роста древесных пород умеренного пояса». Письма об экологии. 21 (12): 1833–1844. Дои:10.1111 / ele.13158. ISSN  1461-0248. ЧВК  6446945. PMID  30230201.
  19. ^ МакШи, Уильям Дж .; Хили, Уильям М .; Деверс, Патрик; Фарер, Тодд; Koch, Frank H .; Штауфер, декан; Уолдон, Джефф (2007). «Вопросы лесного хозяйства: упадок дубов повлияет на дикую природу в лиственных лесах». Журнал управления дикой природой. 71 (5): 1717–1728. Дои:10.2193/2006-169. ISSN  0022-541X. S2CID  38714201.
  20. ^ Граумлих, Лиза Дж. (1993). «Реакция роста деревьев на климатические изменения в смешанных хвойных и лиственных лесах в верховьях Великих озер». Канадский журнал исследований леса. 23 (2): 133–143. Дои:10.1139 / x93-020. ISSN  0045-5067.
  21. ^ Pearse, I .; и другие. (2017). «Межгодовые различия в производстве семян увеличились с течением времени (1900–2014 гг.)». Труды Королевского общества B: биологические науки. 284 (1868): 20171666. Дои:10.1098 / rspb.2017.1666. ЧВК  5740272. PMID  29212721.
  22. ^ Фернандес-Мартинес, Маркос; Викка, Сара; Янссенс, Иван А .; Эспельта, Хосеп Мария; Пеньуэлас, Хосеп (2017). «Североатлантическое колебание синхронизирует производство фруктов в лесах Западной Европы». Экография. 40 (7): 864–874. Дои:10.1111 / ecog.02296. ISSN  1600-0587. S2CID  89225514.
  23. ^ Асколи, Давиде; Мотта, Ренцо; Маринджер, Джанет; Игорь Дробышев; Конедера, Марко; Турко, Марко; Ваккиано, Джорджио; Hacket-Pain, Эндрю (20 декабря 2017 г.). «Межгодовые и десятилетние изменения в телесвязи стимулируют синхронизацию воспроизводства деревьев в континентальном масштабе». Nature Communications. 8 (1): 2205. Bibcode:2017НатКо ... 8.2205A. Дои:10.1038 / s41467-017-02348-9. ISSN  2041-1723. ЧВК  5738406. PMID  29263383.
  24. ^ Уильямсон, Дж. Брюс; Икес, Калан (2002). «Плодоношение мачты и циклы ЭНСО - выдает ли сигнал причину?». Ойкос. 97 (3): 459–461. Дои:10.1034 / j.1600-0706.2002.970317.x. ISSN  1600-0706. S2CID  54720692.

внешняя ссылка