stringtranslate.com

Теория островной биогеографии

«Теория биогеографии островов» — книга эколога Роберта Макартура и биолога Эдварда О. Уилсона, вышедшая в 1967 году . [1] Эта работа широко считается плодотворной работой ви экологии островов . Издательство Принстонского университета переиздало книгу в 2001 году как часть серии «Вехи Принстона в биологии». [1] Книга популяризировала теорию о том, что островная биота поддерживает динамическое равновесие между темпами иммиграции и вымирания. Книга также популяризировала концепции и терминологию теории выбора r/K . [2]

Фон

Теория островной биогеографии уходит своими корнями в работу Уилсона о муравьях Меланезии . Макартур синтезировал идеи Вильсона о конкуренции, колонизации и равновесии в простое графическое представление кривых иммиграции и вымирания, по которому можно определить равновесное количество видов на острове. [3] Идеи Макартура и Уилсона были впервые представлены в статье, опубликованной в 1963 году, [4] и получили дальнейшее развитие в книге. [3]

Краткое содержание

Введение

Во вступительной главе Макартур и Уилсон подчеркивают важность изучения биогеографии островов. Поскольку острова менее сложны и более многочисленны, чем более крупные экосистемы, острова предоставляют больше возможностей для разработки идей и проведения воспроизводимых полевых исследований. Учитывая, что островные микрокосмы являются общими для всех экосистем, в целом можно применять принципы островной биогеографии.

На этом графике показаны темпы иммиграции новых видов и темпы вымирания местных видов в зависимости от количества видов, присутствующих на острове. Точка пересечения дает равновесное количество видов.

Схема территориального разнообразия

В главах 2 и 3 Макартур и Уилсон постулируют, что богатство островных видов зависит от размера острова и изоляции от регионов-источников. Авторы представляют модель равновесия, основанную на следующей концепции: при увеличении числа видов на острове скорость иммиграции новых видов на остров будет снижаться, в то время как скорость вымирания резидентных видов будет увеличиваться. Таким образом, Макартур и Уилсон предполагают, что наступит точка равновесия, в которой уровень иммиграции будет равен уровню вымирания. Они также предполагают, что увеличение размера острова снизит кривые вымирания, а уменьшение расстояния между островом и исходным регионом повысит кривые иммиграции. Поскольку пересечение кривых темпов иммиграции и вымирания определяет количество видов, авторы прогнозируют, что на более крупных островах будет больше видов, чем на меньших островах (при условии, что эти острова сравнительно изолированы), а на изолированных островах будет меньше видов, чем на островах, более близких к исходным регионам ( при условии, что эти острова одинаково велики). Существуют дополнительные рассуждения о том, как островные скопления и ступеньки влияют на эту модель.

Моделирование колонизации и расселения

В главе 4 обсуждается теория выживания. Авторы описывают модель, которая утверждает, что вероятность успешной колонизации зависит от уровня рождаемости, смертности и несущей способности окружающей среды. На основе этой модели делаются выводы о среднем времени выживания потомства пропагулы, среднем времени выживания насыщенной популяции и характеристиках успешных размножений.

В главе 5 Макартур и Уилсон исследуют, почему виды могут быть исключены из островной среды обитания и как меняется ниша вида после интродукции. Авторы предполагают, что виды-первопроходцы могут быть исключены по следующим причинам: на острове уже существует насыщенный уровень конкуренции, виды-первопроходцы не могут поддерживать достаточно большую популяцию, чтобы избежать вымирания, а на острове слишком много или слишком мало естественных хищников. Авторы утверждают, что когда вид колонизирует новую территорию, вид либо смещает, расширяет или сужает свою реализованную нишу.

Глава 6 представляет собой теоретическое исследование моделей расселения. Авторы рассматривают, как островные ступеньки влияют на расселение видов, в частности, влияние на дисперсию размера и изоляции ступенек. Далее рассматривается, как кривые расселения и среднее расстояние, пройденное пионерами, влияют на это исследование.

В главе 7 авторы заявляют, что в эволюции популяций после колонизации обычно существуют три последовательные фазы. Первоначально наблюдается тенденция превращения колонизаторов из r-стратегов в K-стратегов . Эффект основателя также может влиять на колонизирующие популяции на этом первом этапе. Вторая фаза отмечена долгосрочной адаптацией к местной среде. В этот период способность к расселению обычно снижается, и колонизаторы либо дифференцируются, либо ассимилируются с конкурирующими видами. На третьем этапе эволюция колонизирующих популяций может привести к видообразованию и/или адаптивной радиации .

Полевые испытания

Теория равновесия островной биоты была экспериментально проверена Э. О. Уилсоном и его тогдашним аспирантом Дэниелом Симберлоффом на шести небольших мангровых островах во Флорида-Кис. Острова были окурены, чтобы очистить популяцию членистоногих. Иммиграция видов на остров затем наблюдалась в ходе переписей первого и второго года. Уилсон и Симберлофф подтвердили, что существует обратная зависимость между количеством видов на острове и расстоянием до исходного региона, как предсказано в « Теории островной биогеографии» . [5]

Влияние

Приложения

Теория островной биогеографии Макартура и Уилсона широко применялась за пределами островных экосистем. Что касается микробиоты, теория была применена к распространению эктомикоррихзальных грибов на деревьях, [6] к распространению бактерий в заполненных водой дуплах деревьев, [7] и распространению грибов среди кустарников. [8] Что касается флоры и фауны, то предсказания теории сбылись с видовым богатством растений в горах [9] и видовым богатством водных улиток в водоемах. [10] Новые приложения рассматривали растения как острова для видов насекомых [11] и зависимость видового богатства клещей от площадей ареалов хозяев видов грызунов. [12] Работа Макартура и Уилсона использовалась в качестве основы в других экологических теориях, в частности, в единой нейтральной теории биоразнообразия , [13] и послужила основой для областей ландшафтной экологии , биологии вторжения и биологии сохранения . [3] [1]

Критика

В нескольких исследованиях оспариваются основные предположения теории островной биогеографии Макартура и Уилсона: в частности, взаимозаменяемость видов и островов, независимость между иммиграцией и вымиранием, а также незначительность неравновесных процессов. [14] Теория островной биогеографии также может быть применена к фрагментации среды обитания . [15] Однако ограничения и нюансы, такие как краевые эффекты, матричные эффекты и изменения на уровне сообщества, не позволяют этой теории универсально применяться ко всем системам. [15] В предисловии 2001 года Уилсон заявил, что «недостатки книги заключаются в ее чрезмерном упрощении и неполноте». [1]

Наследие

В 2007 году в Гарвардском университете прошел симпозиум в честь сорокалетия « Теории биогеографии островов ». [3] По итогам этой конференции сборник статей был опубликован в книге « Возвращение к теории островной биогеографии» . [3]

Дебаты о SLOSS основаны на предположении авторов о том, что один крупный резерв предпочтительнее нескольких небольших резервов.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcd Макартур Р.Х., Уилсон Э.О. (2001). Теория островной биогеографии . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-08836-5. ОСЛК  45202069.
  2. ^ Пианка Э.Р. (ноябрь 1970 г.). «О р- и К-селекции». Американский натуралист . 104 (940): 592–597. дои : 10.1086/282697. S2CID  83933177.
  3. ^ abcde Wilson EO (2010). «Островная биогеография в 1960-е годы». В Losos JB, Ricklefs RE (ред.). Возвращение к теории островной биогеографии . Издательство Принстонского университета. стр. 1–12. ISBN 9780691136530. JSTOR  j.ctt7s5m6.6.
  4. ^ Макартур Р.Х., Уилсон Э.О. (1 декабря 1963). «Равновесная теория островной зоогеографии». Эволюция . 17 (4): 373–387. дои : 10.1111/j.1558-5646.1963.tb03295.x .
  5. ^ Симберлофф Д.С., Уилсон Э.О. (1970). «Экспериментальная зоогеография островов. Двухлетний отчет колонизации». Экология . 51 (5): 934–937. дои : 10.2307/1933995. JSTOR  1933995.
  6. ^ Глассман С.И., Любеткин К.К., Чунг Дж.А., Брунс Т.Д. (февраль 2017 г.). «Теория островной биогеографии применима к эктомикоризным грибам на субальпийских древесных «островах» в мелком масштабе». Экосфера . 8 (2): e01677. дои : 10.1002/ecs2.1677 .
  7. ^ Белл Т., Агер Д., Сонг Джи, Ньюман Дж.А., Томпсон И.П., Лилли А.К., ван дер Гаст CJ (июнь 2005 г.). «На более крупных островах обитает больше таксонов бактерий». Наука . 308 (5730): 1884. doi :10.1126/science.1111318. PMID  15976296. S2CID  30630640.
  8. ^ Белайл М., Пей К.Г., Фуками Т. (май 2012 г.). «Цветы как острова: пространственное распределение микрогрибов, обитающих в нектаре, среди растений Mimulus aurantiacus, кустарника, опыляемого колибри». Микробная экология . 63 (4): 711–8. дои : 10.1007/s00248-011-9975-8. ПМЦ 4108428 . ПМИД  22080257. 
  9. ^ Рибеселл Дж. Ф. (май 1982 г.). «Арктико-альпийские растения на вершинах гор: согласие с теорией биогеографии островов». Американский натуралист . 119 (5): 657–674. дои : 10.1086/283941. S2CID  85065279.
  10. ^ Лассен Х.Х. (март 1975 г.). «Разнообразие пресноводных улиток с учетом теории равновесия островной биогеографии». Экология . 19 (1): 1–8. Бибкод : 1975Oecol..19....1L. дои : 10.1007/bf00377585. PMID  28308826. S2CID  8830105.
  11. ^ Оплер Пенсильвания (1974). Дубы как эволюционные острова минирующих насекомых. Американский учёный . 62 :67-73.
  12. ^ Дритчило В., Корнелл Х., Нафус Д., О'Коннор Б. (1975). Островная биогеография: мышей и клещей. Наука . 190 (4213): 467-9.
  13. ^ Хаббелл СП (2001). Единая нейтральная теория биоразнообразия и биогеографии . Принстон: Издательство Принстонского университета. ISBN 9781400837526. ОСЛК  733057107.
  14. ^ Браун Дж. Х., Ломолино М. В. (январь 2000 г.). «Заключительные замечания: историческая перспектива и будущее теории островной биогеографии». Глобальная экология и биогеография . 9 (1): 87–92. дои : 10.1046/j.1365-2699.2000.00186.x. ISSN  1466-822X.
  15. ^ аб Лоуренс, Уильям Ф. (1 июля 2008 г.). «Теория встречается с реальностью: как исследования фрагментации среды обитания вышли за рамки биогеографической теории островов». Биологическая консервация . 141 (7): 1731–1744. doi :10.1016/j.biocon.2008.05.011. ISSN  0006-3207.

Внешние ссылки