«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]
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]
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.
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.
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 .
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]
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]
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]
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.