В экологии краевые эффекты — это изменения в популяционных или общественных структурах, которые происходят на границе двух или более местообитаний . [1] Области с небольшими фрагментами местообитаний демонстрируют особенно выраженные краевые эффекты , которые могут распространяться по всему ареалу. По мере увеличения краевых эффектов пограничная среда обитания допускает большее биоразнообразие .
Урбанизация заставляет людей постоянно фрагментировать ландшафты и, таким образом, усиливать краевой эффект. Это изменение ландшафтной экологии , как оказалось, имеет последствия. [2] Было замечено, что универсальные виды, особенно инвазивные , извлекают выгоду из этого изменения ландшафта, в то время как специализированные виды страдают. [3] Например, альфа-разнообразие птиц, не переносящих краевой эффект, в тропическом лесу Лакандона , Мексика, уменьшается по мере усиления краевых эффектов. [4]
Высота также может создавать границы между участками. [5]
Условия окружающей среды позволяют определенным видам растений и животных колонизировать границы местообитаний . Растения, которые колонизируют опушки леса, как правило, не переносят тени . [6] Эти растения также, как правило, терпимы к засушливым условиям , например, кустарники и виноградные лозы . Животные, которые колонизируют, как правило, те, которым требуются две или более среды обитания, такие как белохвостые олени и олени-мулы , лоси , кролики-американцы , голубые сойки и малиновки . [ требуется цитирование ] Некоторые животные перемещаются между средами обитания, в то время как виды, обитающие на окраинах, ограничены краями. Более крупные участки увеличили биоразнообразие местных видов по сравнению с более мелкими участками. [7] Ширина участка также влияет на разнообразие: краевой участок должен быть более выраженным, чем просто четкая граница, чтобы развить градиенты краевых эффектов.
Животные, путешествующие между сообществами, могут создавать дорожки вдоль границ, что в свою очередь увеличивает количество света, достигающего растений вдоль дорожек, и способствует первичному производству . По мере того, как больше света достигает растений, большее количество и размеры могут процветать. Увеличение первичного производства может увеличить количество травоядных насекомых, за которыми следуют гнездящиеся птицы и так далее по трофическим уровням .
В случае широких и/или заросших границ некоторые виды могут оказаться ограничены одной стороной границы, несмотря на то, что имеют возможность обитать на другой. Иногда краевые эффекты приводят к абиотическим и биотическим условиям, которые уменьшают естественную изменчивость и угрожают исходной экосистеме. Пагубные краевые эффекты также наблюдаются в физических и химических условиях пограничных видов. Например, удобрение с сельскохозяйственного поля может проникнуть в граничащий лес и загрязнить среду обитания. Можно обобщить три фактора, влияющих на края:
Человеческая деятельность создает края посредством развития и сельского хозяйства. Часто изменения наносят ущерб как размеру среды обитания, так и видам. Примеры антропогенного воздействия включают:
Когда края разделяют любую естественную экосистему, а область за пределами границы является нарушенной или неестественной системой, естественная экосистема может быть серьезно затронута на некотором расстоянии от края. В 1971 году Одум писал: «Тенденция к увеличению разнообразия и многообразия на стыках сообществ известна как эффект края ... Общеизвестно, что плотность певчих птиц выше на поместьях, кампусах и подобных участках... по сравнению с участками однородного леса». В лесу, где прилегающая земля была вырублена, создав границу открытый/лесной, солнечный свет и ветер проникают в гораздо большей степени, высушивая внутреннюю часть леса вблизи края и способствуя росту там оппортунистических видов . Температура воздуха, дефицит давления пара , влажность почвы , интенсивность света и уровни фотосинтетически активной радиации (ФАР) изменяются на краях.
В одном исследовании подсчитано, что площадь бассейна Амазонки , измененная краевыми эффектами, превысила площадь, которая была расчищена. [10] «В исследованиях фрагментов лесов Амазонки микроклиматические эффекты были очевидны до 100 м (330 футов) вглубь леса». [11] Чем меньше фрагмент, тем он более восприимчив к пожарам, распространяющимся с близлежащих возделываемых полей. Лесные пожары чаще случаются вблизи краев из-за повышенной доступности света, что приводит к усилению высыхания и усилению роста подлеска . Увеличенная биомасса подлеска обеспечивает топливо, которое позволяет пожарам на пастбищах распространяться в леса. Увеличение частоты пожаров с 1990-х годов относится к краевым эффектам, которые медленно трансформируют леса Амазонки. Изменения температуры, влажности и уровня освещенности способствуют вторжению нелесных видов, включая инвазивные виды . Общий эффект этих фрагментарных процессов заключается в том, что все фрагменты леса имеют тенденцию терять исконное биоразнообразие в зависимости от размера и формы фрагмента, изоляции от других лесных территорий и лесной матрицы. [11]
Количество лесных опушек в настоящее время в Соединенных Штатах на несколько порядков больше , чем когда европейцы впервые начали заселять Северную Америку . Некоторые виды извлекли выгоду из этого факта, например, коричнеголовая коровья птица , которая является выводковым паразитом , откладывающим свои яйца в гнезда певчих птиц, гнездящихся в лесу недалеко от границы леса. [12] Другим примером вида, извлекающего выгоду из распространения лесных опушек, является ядовитый плющ . [13]
Напротив, стрекозы едят комаров , но им сложнее, чем комарам, выживать на окраинах человеческого жилья. Таким образом, тропы и туристические зоны вблизи человеческих поселений часто имеют больше комаров, чем места обитания в густых лесах. Травы , черника , цветущая смородина и невыносящие тень деревья, такие как пихта Дугласа, все процветают в местах обитания на окраинах.
В случае развитых земель, соседствующих с дикими землями, часто возникают проблемы с инвазивными экзотическими растениями . Такие виды, как кудзу , японская жимолость и многоцветковая роза, нанесли ущерб естественным экосистемам. Благоприятно то, что открытые места и края предоставляют места для видов, которые процветают там, где больше света и растительности, которая находится близко к земле. Олени и лоси получают особую выгоду [ требуется ссылка ] , поскольку их основной рацион состоит из травы и кустарников, которые встречаются только на окраинах лесных зон.
Краевые эффекты также применяются к сукцессии , когда растительность распространяется, а не проигрывает конкурентам. Различные виды подходят либо для краев, либо для центральных участков среды обитания, что приводит к различному распределению. Края также различаются по ориентации: края на севере или юге получают меньше или больше солнца, чем противоположная сторона (в зависимости от полушария и выпуклого или вогнутого рельефа), создавая различные рисунки растительности.
Феномен увеличения разнообразия растений и животных на стыке сообществ ( экотоне ) также называется краевым эффектом и по сути обусловлен более широким диапазоном подходящих условий окружающей среды или экологических ниш на местном уровне.
Краевые эффекты в биологических анализах относятся к артефактам в данных, которые вызваны положением лунок на планшете для скрининга, а не биологическим эффектом. [ необходима ссылка ]
Эффект края в сканирующей электронной микроскопии — это явление, при котором число вторичных и/или обратно рассеянных электронов, которые покидают образец и достигают детектора, выше на краю, чем на поверхности. Объем взаимодействия распространяется далеко под поверхностью, но вторичные электроны могут покидать его только вблизи поверхности (обычно около 10 нм, хотя это зависит от материала). Однако, когда электронный луч попадает на область, близкую к краю, электроны, которые генерируются ниже точки удара, которая находится близко к краю, но намного ниже поверхности, могут вместо этого покинуть вертикальную поверхность. [ необходима цитата ]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )