В экологии краевые эффекты — это изменения в структурах популяций или сообществ , которые происходят на границе двух или более местообитаний . [1] На территориях с небольшими фрагментами местообитаний особенно выражены краевые эффекты, которые могут распространяться по всему ареалу. По мере усиления краевых эффектов пограничная среда обитания обеспечивает большее биоразнообразие .
Урбанизация заставляет людей постоянно фрагментировать ландшафты и тем самым усиливать краевой эффект. Это изменение в ландшафтной экологии 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, нетерпимых к краям, в тропических лесах Лакандона , Мексика, уменьшается по мере усиления краевых эффектов. [4]
Высота также может создавать границы между патчами. [5]
Условия окружающей среды позволяют некоторым видам растений и животных колонизировать границы местообитаний . Растения, населяющие опушки леса, обычно не переносят тени . [6] Эти растения также имеют тенденцию быть терпимыми к засушливым условиям , например, кустарники и виноградные лозы . Животные, которые колонизируют, как правило, это те, которым требуется две или более среды обитания, такие как белохвостый олень и олень-мул , лось , кролики , голубые сойки и малиновки . [ нужна цитата ] Некоторые животные путешествуют между средами обитания, в то время как краевые виды ограничены краями. Более крупные участки увеличили биоразнообразие местных видов по сравнению с меньшими участками. [7] Ширина пятна также влияет на разнообразие: чтобы получить градиенты краевых эффектов, крайний патч должен быть более выраженным, чем просто резкая граница.
Животные, перемещающиеся между сообществами, могут создавать полосы движения вдоль границ, что, в свою очередь, увеличивает доступ света к растениям вдоль этих полос и способствует первичному производству . Чем больше света достигает растений, тем больше их количество и размеры. Увеличение первичной продукции может увеличить численность травоядных насекомых, за которыми следуют гнездящиеся птицы и так далее по трофическим уровням .
В случае широких и/или заросших границ некоторые виды могут оказаться ограниченными одной стороной границы, несмотря на то, что они могут населять другую. Иногда пограничные эффекты приводят к возникновению абиотических и биотических условий, которые уменьшают естественные вариации и угрожают исходной экосистеме. Вредные краевые эффекты наблюдаются также в физических и химических условиях пограничных видов. Например, удобрения с сельскохозяйственного поля могут проникнуть в прилегающий лес и загрязнить среду обитания. Можно суммировать три фактора, влияющих на края:
Человеческая деятельность создает преимущества посредством развития и сельского хозяйства. Часто изменения наносят ущерб как размеру среды обитания, так и видам. Примеры воздействия человека включают:
Когда края разделяют любую естественную экосистему, а территория за пределами границы представляет собой нарушенную или неестественную систему, природная экосистема может серьезно пострадать на некотором расстоянии от края. В 1971 году Одум писал: «Тенденция к увеличению разнообразия и разнообразия на стыках сообществ известна как краевой эффект … Общеизвестно, что плотность певчих птиц выше в поместьях, кампусах и подобных местах… по сравнению с участки однородного леса.'. В лесу, где прилегающая земля была вырублена, образуя границу открытого леса, солнечный свет и ветер проникают в гораздо большей степени, высушивая внутреннюю часть леса ближе к опушке и способствуя росту там условно-патогенных видов . Температура воздуха, дефицит давления пара , влажность почвы , интенсивность света и уровни фотосинтетически активной радиации (ФАР) — все это меняется по краям.
По оценкам одного исследования, площадь бассейна Амазонки , измененная краевыми эффектами, превысила площадь, которая была расчищена. [10] «При исследовании фрагментов леса Амазонки эффекты микроклимата были очевидны на глубине до 100 метров (330 футов) вглубь леса». [11] Чем меньше фрагмент, тем более он восприимчив к пожарам, распространяющимся с близлежащих обрабатываемых полей. Лесные пожары чаще возникают вблизи опушек из-за увеличения доступности света, что приводит к усилению высыхания и усилению роста подлеска . Увеличение биомассы подлеска обеспечивает топливо, позволяющее пастбищным пожарам распространяться на леса. Увеличение частоты пожаров с 1990-х годов является одним из побочных эффектов, которые медленно преобразуют леса Амазонки. Изменения температуры, влажности и освещенности способствуют инвазии нелесных видов, в том числе инвазивных видов . Общий эффект этих процессов фрагментации заключается в том, что все фрагменты леса имеют тенденцию терять естественное биоразнообразие в зависимости от размера и формы фрагментов, изоляции от других лесных территорий и лесной матрицы. [11]
Площадь лесных опушек сейчас в Соединенных Штатах на несколько порядков больше, чем когда европейцы впервые начали заселять Северную Америку . Некоторые виды извлекли выгоду из этого факта, например, буроголовый коровник , который является выводковым паразитом , откладывающим яйца в гнезда певчих птиц, гнездящихся в лесу недалеко от границы леса. [12] Еще одним примером вида, извлекающего выгоду из распространения опушек леса, является ядовитый плющ . [13]
И наоборот, стрекозы поедают комаров , но у них больше проблем, чем у комаров, выживающих по краям человеческого жилья. Таким образом, на тропах и в пешеходных зонах вблизи населенных пунктов комаров часто бывает больше, чем в густых лесах. Травы , черника , цветущая смородина и теневыносливые деревья, такие как пихта Дугласа, хорошо растут на окраинах.
В случае соседства освоенных земель с дикими землями часто возникают проблемы с инвазивной экзотикой . Такие виды, как кудзу , жимолость японская и роза мультифлора, нанесли ущерб природным экосистемам. К счастью, открытые места и края предоставляют места для видов, которые процветают там, где больше света и растительности близко к земле. Особенно полезны олени и лоси, поскольку их основной пищей являются травы и кустарники, которые встречаются только на окраинах лесных массивов.
Краевые эффекты также применяются к сукцессии , когда растительность распространяется, а не проигрывает конкурентам. Разные виды подходят либо для окраин, либо для центральных частей среды обитания, что приводит к разнообразному распространению. Края также различаются в зависимости от 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 узоры растительности.
Феномен увеличения разнообразия растений и животных на стыке сообществ ( экотон ) также называется краевым эффектом и по существу обусловлен локально более широким диапазоном подходящих условий окружающей среды или экологических ниш.
Краевые эффекты в биологических анализах относятся к артефактам в данных, которые вызваны положением лунок на скрининговом планшете, а не биологическим эффектом. [ нужна цитата ]
Краевой эффект в сканирующей электронной микроскопии — это явление, при котором количество вторичных и/или обратно рассеянных электронов, выходящих из образца и достигающих детектора, выше на краю, чем на поверхности. Объем взаимодействия распространяется далеко под поверхностью, но вторичные электроны могут уйти только вблизи поверхности (обычно около 10 нм, хотя это зависит от материала). Однако, когда электронный луч воздействует на область, близкую к краю, электроны, которые генерируются ниже точки удара, которая находится близко к краю, но намного ниже поверхности, вместо этого могут иметь возможность выйти через вертикальную поверхность. [ нужна цитата ]
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )