Асимметричная конкуренция по размеру - Size-asymmetric competition

Асимметричная конкуренция по размеру относится к ситуациям, в которых более крупные люди используют непропорционально большее количество Ресурсы когда конкурирующий с более мелкими особями.[1] Этот вид соревнований распространен среди растения[2] но также существует среди животные.[3] Асимметричная по размеру конкуренция обычно возникает из-за того, что крупные индивиды монополизируют ресурс путем «упреждения». т.е. эксплуатировать ресурс до того, как более мелкие люди смогут его получить.[1] Асимметричная конкуренция по размеру имеет большое влияние на численность населения структура и разнообразие в экологические сообщества.[4][5][6][7]

Определение асимметрии размеров

Конкуренция за ресурсы может варьироваться от полной симметричной (все люди получают одинаковое количество ресурсов, независимо от их размера, также известного как схватка соревнования ) от идеально симметричного размера (все особи используют одинаковое количество ресурса на единицу биомассы) до абсолютно асимметричного размера (самые крупные особи используют весь доступный ресурс). Степень асимметрии размера может быть описана параметром θ в следующем уравнении, в котором основное внимание уделяется разделению ресурса r между n индивидуумами размером Bj.[1][8]

ri относится к количеству ресурса, потребляемому индивидом i в окрестности j. Когда θ = 1, конкуренция абсолютно симметрична, например если крупная особь в два раза больше своего меньшего конкурента, крупная особь приобретет в два раза больше этого ресурса (т.е. оба человека будут использовать одинаковое количество ресурса на единицу биомассы). Когда θ> 1 конкуренция асимметрична по размеру, например если крупная особь вдвое больше своего меньшего конкурента и θ = 2, крупная особь приобретет в четыре раза больше этого ресурса (т. е. крупная особь будет использовать вдвое больше ресурсов на единицу биомассы). По мере увеличения θ конкуренция становится все более асимметричной по размеру, и более крупные растения получают большее количество ресурсов на единицу биомассы по сравнению с более мелкими заводами.

Различия в размерной асимметрии ресурсов в растительных сообществах

Конкуренция среди растений за свет асимметричен по размеру из-за направленности его подачи.[2] Выше листья затеняйте нижние листья, но не наоборот. Конкуренция за питательные вещества кажется относительно симметричным по размеру,[9] хотя была выдвинута гипотеза, что неоднородное распределение питательных веществ в почве может привести к асимметрии размеров в конкуренции между корнями.[1][10] Ничего не известно о размерной асимметрии конкуренции за воды.[1]

Последствия для растительных сообществ

Было показано, что на различные экологические процессы и модели влияет степень асимметрии размеров, например преемственность,[11] биомасса распространение[2][12] выпас отклик,[7] рост населения,[8] экосистема функционирование,[13] сосуществование[14] и видовое богатство.[4][5][6][7] Большой объем доказательств показывает, что потеря видов вследствие обогащения питательными веществами (эвтрофикация ) связана с легкой конкуренцией (5, 15, 16).[5][15][16] Тем не менее, до сих пор ведутся споры о том, связано ли это явление с размерной асимметрией световой конкуренции.[5][6] или к другим факторам.[17]

Противопоставляющие предположения об асимметрии размеров характеризуют две ведущие и конкурирующие теории в области экологии растений,[6] то R * теория и Теория КСО. Теория R * предполагает, что конкуренция симметрична по размеру и, следовательно, предсказывает, что конкурентоспособность по своей природе является результатом способности выдерживать низкий уровень ресурсов (известной как R * правило ).[18] Напротив, теория КСО предполагает, что конкуренция асимметрична по размеру, и поэтому предсказывает, что конкурентоспособность по своей природе является результатом способности быстро расти и достигать больших размеров.[19]

Асимметричная конкуренция по размеру влияет также на несколько эволюционный процессы, связанные с отбором признаков. На изменение высоты растения сильно влияет асимметричная световая конкуренция.[20][21] Теория предсказывает, что только в условиях асимметричной конкуренции света растения будут расти вверх и вкладывать средства в дерево производство за счет вложения в листья или в репродуктивный органы (цветы и фрукты ).[20][21] В соответствии с этим есть свидетельства того, что высота растений увеличивается по мере увеличения доступности воды,[22] предположительно из-за увеличения относительной важности размерно-асимметричной конкуренции за свет. Точно так же вложения в размер семян за счет их количества могут быть более эффективной конкуренцией за ресурсы с малым размером и асимметрией, поскольку более крупные семена, как правило, дают более крупные саженцы, которые являются лучшими конкурентами.[23]Асимметричная конкуренция по размеру может быть использована при управлении растительными сообществами, например, для подавления сорняк в урожай поля.[23] Сорняки представляют собой большую проблему для фермера в засушливой, чем во влажной среде, в значительной степени потому, что зерновые культуры могут гораздо эффективнее подавлять сорняки - несимметричная по размеру конкуренция за свет, чем в условиях более симметричной по размеру конкуренции под землей.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Швиннинг, С. и Вайнер, Дж. Механизмы, определяющие степень асимметрии размеров в конкуренции между растениями. Oecologia 113 DOI: 10.1007 / s004420050397 (1998).
  2. ^ а б c Вайнер Дж. Асимметричная конкуренция в популяциях растений. Тенденции в экологии и эволюции 5, 360-364, DOI: 10.1016 / 0169-5347 (90) 90095-u (1990)
  3. ^ Бассар, Р. Д. и др. Влияние асимметричной конкуренции на историю жизни тринидадских гуппи. Письма по экологии 19, 268-278, DOI: 10.1111 / ele.12563 (2016)
  4. ^ а б Раджаниеми, Т. К. Объяснение взаимосвязи между продуктивностью и разнообразием растений. Ойкос 101, 449-457, DOI: 10.1034 / j.1600-0706.2003.12128.x (2003)
  5. ^ а б c d Лэмб, Э. Г., Кембел, С. В. и Кэхилл, Дж. Ф., младший. Стремительная, но не укорененная конкуренция снижает разнообразие сообществ в экспериментальных мезокосмах. Журнал экологии 97, 155-163, DOI: 10.1111 / j.1365-2745.2008.01454.x (2009)
  6. ^ а б c d ДеМалач Н., Заади Э., Вайнер Дж. И Кадмон Р. Размерная асимметрия конкуренции за ресурсы и структура растительных сообществ. Журнал экологии 104, 899-910, DOI: 10.1111 / 1365-2745.12557 (2016)
  7. ^ а б c Мэй Ф., Гримм В. и Елч Ф. Обратное влияние выпаса скота на разнообразие растений: роль подземной конкуренции и симметрия размеров. Ойкос 118, 1830-1843 гг., DOI: 10.1111 / j.1600-0706.2009.17724.x (2009)
  8. ^ а б Швиннинг, С. и Фокс, Г. А. Популяционно-динамические последствия конкурентной симметрии однолетних растений. Ойкос 72, 422-432, DOI: 10.2307 / 3546128 (1995)
  9. ^ Бернсон, Г. М. и Уэйн, П. М. Характеризация зависимости от размера приобретения ресурсов в густонаселенных популяциях растений. Экология 81, 1072-1085, DOI: 10.1890 / 0012-9658 (2000) 081 [1072: ctsdor] 2.0.co; 2 (2000)
  10. ^ Раджаниеми, Т. К. Доказательства асимметрии размеров подземной конкуренции. Основы и прикладная экология 4, 239-247, DOI: 10.1078 / 1439-1791-00151 (2003)
  11. ^ Рис, М. и Бергельсон, Дж. Конкуренция асимметричного света и контроль основателей в растительных сообществах. Журнал теоретической биологии 184, 353-358, DOI: 10.1006 / jtbi.1996.0297 (1997)
  12. ^ Фарриор, К. Э., Болман, С. А., Хаббелл, С. и Пакала, С. В. Преобладание подавляемого: степенная структура размеров в тропических лесах. Наука 351, 155-157, DOI: 10.1126 / science.aad0592 (2016)
  13. ^ Ячи С. и Лоро М. Улучшает ли использование дополнительных ресурсов функционирование экосистемы? Модель легкой конкуренции в растительных сообществах. Письма по экологии 10, 54-62, DOI: 10.1111 / j.1461-0248.2006.00994.x (2007)
  14. ^ Onoda, Y. et al. Компромисс между эффективностью перехвата света и эффективностью использования света: последствия для сосуществования видов в односторонней световой конкуренции. Журнал экологии 102, 167-175, DOI: 10.1111 / 1365-2745.12184 (2014)
  15. ^ Отье Ю., Никлаус П. А. и Гектор А. Конкуренция за свет приводит к утрате биоразнообразия растений после эвтрофикации. Наука 324, 636-638, DOI: 10.1126 / science.1169640 (2009)
  16. ^ Borer, E. T. et al. Травоядные животные и питательные вещества контролируют разнообразие пастбищных растений посредством ограничения света. Природа 508, 517-520, DOI: 10.1038 / природа13144 (2014)
  17. ^ Harpole, W. S. & Tilman, D. Утрата видов пастбищ в результате уменьшения размера ниши. Природа 446, 791-793, DOI: 10.1038 / nature05684 (2007)
  18. ^ Тильман Д. Ресурсная конкуренция и структура сообщества. Монографии по популяционной биологии 17, 1-296 (1982)
  19. ^ Грайм, Дж. П. Доказательства существования трех основных стратегий у растений и их значение для экологической и эволюционной теории. Американский натуралист 111, 1169-1194 (1977).
  20. ^ а б Тилман Д. Растительные стратегии, динамика и структура растительных сообществ. Princeton University Press, Принстон, Нью-Джерси, США. 360. с. (1988)
  21. ^ а б Фальстер, Д. С. и Вестоби, М. Высота растений и эволюционные игры. Тенденции в экологии и эволюции 18, 337-343, DOI: 10.1016 / s0169-5347 (03) 00061-2 (2003)
  22. ^ Кляйн Т., Рэндин К. и Корнер К. Наличие воды позволяет прогнозировать высоту полога леса в глобальном масштабе. Письма по экологии 18, 1311-1320, DOI: 10.1111 / ele.12525 (2015)
  23. ^ а б Фальстер, Д. С., Молес, А. Т. и Вестоби, М. Общая модель для определения размера потомства и взрослой особи. Американский натуралист 172, 299-317, DOI: 10.1086 / 589889 (2008)