Динамика патчей — это экологическая точка зрения, согласно которой структура, функция и динамика экологических систем могут быть поняты посредством изучения их интерактивных патчей. Динамика патчей, как термин, может также относиться к пространственно-временным изменениям внутри и между патчами, составляющими ландшафт. Динамика патчей повсеместно распространена в наземных и водных системах на всех организационных уровнях и в разных пространственных масштабах. С точки зрения динамики патчей популяции, сообщества, экосистемы и ландшафты могут эффективно изучаться как мозаики патчей, которые различаются по размеру, форме, составу, истории и характеристикам границ.
Идея динамики пятен восходит к 1940-м годам, когда экологи растений изучали структуру и динамику растительности с точки зрения интерактивных пятен, которые она включает. Математическая теория динамики пятен была разработана Саймоном Левиным и Робертом Пейном в 1970-х годах, первоначально для описания модели и динамики приливного сообщества как мозаики пятен, созданной и поддерживаемой приливными возмущениями. Динамика пятен стала доминирующей темой в экологии между концом 1970-х и 1990-ми годами.
Динамика участков представляет собой концептуальный подход к анализу экосистем и местообитаний, который подчеркивает динамику неоднородности внутри системы (т.е. каждая область экосистемы состоит из мозаики небольших «субэкосистем»). [1]
Разнообразные участки среды обитания, созданные естественными режимами нарушений, рассматриваются как критически важные для поддержания этого разнообразия (экологии) . Участок среды обитания — это любая дискретная область с определенной формой, пространством и конфигурацией, используемая видом для размножения или получения других ресурсов. Мозаики — это узоры в ландшафтах, которые состоят из более мелких элементов, таких как отдельные лесные массивы, участки кустарников, шоссе, фермы или города.
Исторически, из-за короткого периода наблюдения человеком, мозаичные ландшафты воспринимались как статические образцы мозаики человеческой популяции. [2] Этот фокус был сосредоточен на идее, что статус конкретной популяции , сообщества или экосистемы можно понять, изучая конкретный участок внутри мозаики. Однако это восприятие игнорировало условия, которые взаимодействуют с участками и соединяют их. В 1979 году Борман и Лайкенс придумали фразу « сдвигающаяся мозаика» , чтобы описать теорию о том, что ландшафты изменяются и флуктуируют и на самом деле являются динамичными. [3] Это связано с битвой клеток, которая происходит в чашке Петри [ требуется ссылка ] .
Динамика участка относится к концепции, что ландшафты являются динамическими. [1] Существует три состояния, в которых может существовать участок: потенциальное , активное и деградированное . Участки в потенциальном состоянии трансформируются в активные участки посредством колонизации участка путем распространения видов, прибывающих из других активных или деградирующих участков. Участки трансформируются из активного состояния в деградированное , когда участок покидается, и участки изменяются из деградированного в активное посредством процесса восстановления. [4]
Вырубка леса, пожар, земледелие и лесовозобновление могут способствовать процессу колонизации и могут эффективно изменить форму участка. Динамика участка также относится к изменениям в структуре, функции и составе отдельных участков, которые могут, например, влиять на скорость круговорота питательных веществ [ необходима цитата ] .
Участки также связаны. Хотя участки могут быть разделены в пространстве, миграция может происходить из одного участка в другой. Эта миграция поддерживает популяцию некоторых участков и может быть механизмом, посредством которого распространяются некоторые виды растений. Это подразумевает, что экологические системы в пределах ландшафтов являются открытыми, а не закрытыми и изолированными. (Pickett, 2006)
Для успеха усилий по сохранению (экологии) необходимо распознавать динамику участков в системе . Успешное сохранение включает в себя понимание того, как изменяется участок, и прогнозирование того, как на него повлияют внешние силы. [5] Эти внешние факторы включают в себя естественные эффекты, такие как землепользование , нарушение , восстановление и сукцессия , а также эффекты человеческой деятельности. В некотором смысле сохранение — это активное поддержание динамики участков (Пикетт, 2006). Анализ динамики участков может быть использован для прогнозирования изменений в биоразнообразии экосистемы. Когда участки видов можно отслеживать, было показано, что колебания на самом большом участке (наиболее доминирующем виде) можно использовать в качестве раннего предупреждения о крахе биоразнообразия . [6] Это означает, что если внешние условия, такие как изменение климата и фрагментация среды обитания , изменяют внутреннюю динамику участков, резкое сокращение биоразнообразия можно обнаружить до того, как оно произойдет. [6] [7]