stringtranslate.com

Рефугиум (популяционная биология)

Европейский последний ледниковый максимум убежища , 20 тыс. лет назад

В биологии рефугиум (множественное число: рефугиум ) — это место, которое поддерживает изолированную или реликтовую популяцию некогда более распространенного вида. Эта изоляция ( аллопатрия ) может быть вызвана климатическими изменениями, географией или деятельностью человека, такой как вырубка лесов и чрезмерная охота.

горная горилла

Примерами современных видов животных-рефугиумов являются горная горилла , изолированная в определенных горах в Центральной Африке, и австралийский морской лев , изолированный в определенных пляжах для размножения вдоль юго-западного побережья Австралии из-за того, что люди забирают многих из них в качестве дичи. Эта результирующая изоляция во многих случаях может рассматриваться как временное состояние; однако некоторые рефугиумы могут быть долгосрочными, тем самым имея много эндемичных видов , не встречающихся в других местах, которые выживают как реликтовые популяции. Индо-Тихоокеанский теплый бассейн был предложен как долгосрочный рефугиум на основе открытия «живого ископаемого» морского динофлагеллята под названием Dapsilidinium pastielsii , в настоящее время встречающегося только в Индо-Тихоокеанском теплом бассейне. [1]

Для растений антропогенное изменение климата стимулирует научный интерес к выявлению видов-убежищ, которые были изолированы в небольших или разрозненных ареалах во время ледниковых эпизодов плейстоцена , но чья способность расширять свои ареалы во время теплых межледниковых периодов (таких как голоцен ) была, по-видимому, ограничена или исключена топографическими , речными или местно-средовыми барьерами [2] [3] [4] — или вымиранием коэволюционировавших животных-распространителей . [5] Опасение заключается в том, что продолжающиеся тенденции потепления подвергнут их истреблению или вымиранию в предстоящие десятилетия. [6] [7]

В антропологии рефугиумы часто относятся конкретно к рефугиумам последнего ледникового максимума , где некоторые предковые популяции людей могли быть вынуждены вернуться в ледниковые рефугиумы (похожие небольшие изолированные карманы на поверхности континентальных ледниковых щитов ) во время последнего ледникового периода . Двигаясь с запада на восток, предлагаемые примеры включают Франко-Кантабрийский регион (на севере Иберии ), Итальянский и Балканский полуострова, украинское убежище LGM и Берингов мост . Археологические и генетические данные свидетельствуют о том, что исходные популяции палеолитических людей пережили ледниковые максимумы (включая последний ледниковый максимум ) в редколесных районах и расселились по районам с высокой первичной продуктивностью, избегая при этом густого лесного покрова . [8] Ледниковые рефугиумы, где популяции людей нашли убежище во время последнего ледникового периода, могли сыграть решающую роль в формировании появления и диверсификации языковых семей, которые существуют в мире сегодня. [9]

В последнее время термин «рефугиумы» стал использоваться для обозначения территорий, которые могли бы обеспечить относительную климатическую стабильность в условиях современных изменений климата . [10]

Видообразование

В качестве примера исследования локальных рефугиумов Юрген Хаффер впервые предложил концепцию рефугиумов для объяснения биологического разнообразия популяций птиц в бассейне реки Амазонки . Хаффер предположил, что климатические изменения в позднем плейстоцене привели к сокращению резервуаров пригодных для обитания лесов, в которых популяции стали аллопатрическими. Со временем это привело к видообразованию : популяции одного и того же вида, оказавшиеся в разных рефугиумах, развивались по-разному, создавая парапатрические сестринские виды . По мере того, как плейстоцен заканчивался, засушливые условия уступали место современной влажной среде тропических лесов, воссоединяя рефугиумы.

С тех пор ученые расширили идею этого способа видообразования и использовали его для объяснения популяционных моделей в других регионах мира, таких как Африка , Евразия и Северная Америка . Теоретически, текущие биогеографические модели могут быть использованы для вывода прошлых рефугиумов: если несколько неродственных видов следуют параллельным моделям ареала , эта область могла быть рефугиумом. Более того, современное распределение видов с узкими экологическими требованиями, как правило, связано с пространственным положением ледниковых рефугиумов. [11]

Простые примеры окружающей среды температуры

Два склона с разной степенью освещенности; снегом покрыт только один

Можно дать простое объяснение рефугиумам, включающее температуру ядра и воздействие солнечного света. В северном полушарии , обращенные на север участки на холмах или горах, а также места на возвышенностях считаются холодными участками . Обратное — открытые солнцу или теплу, расположенные ниже, обращенные на юг участки: горячие участки . (В южном полушарии действуют противоположные направления .) Каждое место становится рефугиумом, одно — «рефугиумом, выживающим в холоде», а другое — «рефугиумом, выживающим в жаре». Каньоны с глубокими скрытыми областями (противоположность склонам холмов, горам, столовым горам и т. д. или другим открытым участкам) ведут к этим отдельным типам рефугиумов.

Нечасто упоминаемая концепция — это «колонизация лотереи»: [12] [13] когда происходит драматическое экологическое событие, например, падение метеорита, и возникают глобальные многолетние эффекты. Вид, выигравший лотерею, как раз и живет в удачном месте, и его среда становится еще более выгодной, в отличие от «проигравшего» вида, который сразу же перестает размножаться. [12] [13]

Прошлые убежища от изменения климата

Экологическое понимание и географическая идентификация климатических рефугиумов, которые оставались значительными оплотами для выживания растений и животных во время экстремальных эпизодов похолодания и потепления в прошлом, в значительной степени относятся к циклам четвертичного оледенения в течение последних нескольких миллионов лет, особенно в Северном полушарии . Распространен ряд определяющих характеристик прошлых рефугиумов, включая «территорию, где отдельные генетические линии сохранились через серию третичных или четвертичных климатических колебаний из-за особых, буферных экологических характеристик», «географический регион, который вид населяет в период ледникового/межледникового цикла, который представляет собой максимальное сокращение географического ареала вида», и «территории, где местные популяции вида могут сохраняться в периоды неблагоприятного регионального климата». [14]

Будущие убежища от изменения климата

В систематическом планировании охраны природы термин рефугиум использовался для определения территорий, которые могли бы использоваться в развитии охраняемых территорий для защиты видов от изменения климата . [10] Этот термин использовался также для обозначения территорий со стабильной средой обитания или стабильным климатом. [10] Более конкретно, термин рефугиум in situ используется для обозначения территорий, которые позволят видам, существующим в данной местности, оставаться там даже при изменении условий, тогда как рефугиум ex situ относится к территории, в которую виды могут перемещаться в ответ на изменение климата. [10] Места, которые предлагают рефугиумы in situ , также называются устойчивыми территориями , в которых виды будут продолжать иметь то, что им нужно для выживания, даже при изменении климата. [15]

Одно исследование показало с помощью уменьшенных климатических моделей , что районы вблизи побережья, как ожидается, испытают в целом меньшее потепление, чем районы, расположенные ближе к внутренней части американского штата Вашингтон . [16] Другое исследование показало, что старовозрастные леса особенно изолированы от климатических изменений из-за испарительного охлаждающего эффекта от эвапотранспирации и их способности удерживать влагу. [17] То же исследование показало, что такие эффекты на Тихоокеанском северо-западе создадут важные убежища для видов птиц. Обзор стратегии сохранения, ориентированной на убежища, в экорегионе Кламат-Сискию показал, что, в дополнение к старовозрастным лесам, северные аспекты склонов холмов и глубоких ущелий будут обеспечивать относительно прохладные области для диких животных, а просачивания или болота, окруженные зрелыми и старовозрастными лесами, продолжат поставлять влагу, даже если доступность воды уменьшится. [18]

До затопления район озера Педдер отличался высоким георазнообразием .

Начиная с 2010 года концепция георазнообразия (термин, который ранее использовался в попытках сохранить важные с научной точки зрения геологические особенности) вошла в литературу биологов по охране природы как потенциальный способ определения рефугиумов, связанных с изменением климата, и как суррогат (другими словами, заместитель, используемый при планировании охраняемых территорий) для биоразнообразия. [19] [20] [21] Хотя язык для описания этого режима планирования охраны природы не был полностью разработан до недавнего времени, использование геофизического разнообразия в планировании охраны природы восходит, по крайней мере, к работам Хантера и других в 1988 году, [22] а Ричард Коулинг и его коллеги в Южной Африке также использовали «пространственные особенности» в качестве суррогатов экологических процессов при создании охраняемых территорий в конце 1990-х и начале 2000-х годов. [23] [24] В последних работах использовалась идея граней рельефа (также называемых геофизическими параметрами , устойчивыми особенностями или геофизическими стадиями [15] ), которые представляют собой уникальные комбинации топографических особенностей (таких как крутизна склона, направление склона и высота ) и состава почвы для количественной оценки физических характеристик. [20] Плотность этих граней, в свою очередь, используется в качестве меры георазнообразия. [21] [15] Поскольку было показано, что георазнообразие коррелирует с биоразнообразием, [2] даже когда виды перемещаются в ответ на изменение климата, охраняемые территории с высоким георазнообразием могут продолжать защищать биоразнообразие, поскольку ниши заполняются притоком видов из соседних территорий. [15] Охраняемые территории с высоким георазнообразием также могут допускать перемещение видов в пределах территории с одной грани рельефа или возвышенности на другую. [15]

Однако ученые, занимающиеся охраной природы, подчеркивают, что использование рефугиумов для планирования мер по борьбе с изменением климата не заменяет мелкомасштабные (более локализованные) и традиционные подходы к охране природы, поскольку отдельные виды и экосистемы необходимо будет защищать там, где они существуют в настоящее время. [2] [25] Они также подчеркивают, что реагирование на изменение климата в сфере охраны природы не заменяет фактического ограничения причин изменения климата. [2]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Mertens KN, Takano Y, Head MJ, Matsuoka K (2014). «Живые ископаемые в теплом бассейне Индо-Тихоокеанского региона: убежище для термофильных динофлагеллятов во время оледенений» (PDF) . Geology . 42 (6): 531–534. Bibcode :2014Geo....42..531M. doi :10.1130/G35456.1. S2CID  131220626. Архивировано из оригинала (PDF) 2020-02-15.
  2. ^ abcd Дэвис, Маргарет Б. (октябрь 1989 г.). «Задержки в реакции растительности на парниковое потепление» (PDF) . Изменение климата . 15 (1–2): 75–82. Bibcode :1989ClCh...15...75D. doi :10.1007/bf00138846. S2CID  154368627.
  3. ^ Дэвис, Маргарет Б.; Шоу, Рут Б. (27 апреля 2001 г.). «Специальные обзоры: сдвиги ареала и адаптивные реакции на изменение климата в четвертичный период». Science . 292 (5517): 673–679. doi :10.1126/science.292.5517.673. PMID  11326089.
  4. ^ Пети, Реми Дж. и др. (август 2004 г.). «Обзор: экология и генетика инвазий деревьев: от недавних интродукций до миграций в четвертичный период». Лесная экология и управление . 197 (1–3): 113–137. doi :10.1016/j.foreco.2004.05.009.
  5. ^ Свеннинг, Йенс-Кристиан; Сков, Флемминг (2007). «Наследие ледникового периода в географическом распределении богатства древесных видов в Европе». Глобальная экология и биогеография . 16 (2): 234–235. Bibcode :2007GloEB..16..234S. doi :10.1111/j.1466-8238.2006.00280.x.
  6. ^ Seliger, Benjamin J; McGill, Brian J; Svenning, Jens-Christian; Gill, Jacqueline L (ноябрь 2020 г.). «Широко распространенное недозаполнение потенциальных ареалов североамериканских деревьев». Журнал биогеографии . 48 (2): 359–371. doi :10.1111/jbi.14001. S2CID  228929332.
  7. ^ Манес, Стелла и др. (2021). «Эндемизм увеличивает риск изменения климата для видов в районах, имеющих глобальное значение для биоразнообразия». Biological Conservation . 257 : 109070. Bibcode : 2021BCons.25709070M. doi : 10.1016/j.biocon.2021.109070. S2CID  234841035.
  8. ^ Гавашелишвили А, Тархнишвили Д (2016). «Биомы и распределение людей во время последнего ледникового периода». Глобальная экология и биогеография . 25 (5): 563–574. Bibcode : 2016GloEB..25..563G. doi : 10.1111/geb.12437.
  9. ^ Гавашелишвили, А. и др. (2023), «Время и место происхождения южнокавказских языков: взгляд на прошлые человеческие общества, экосистемы и генетику человеческих популяций», Scientific Reports , 13 (21133): 21133, doi : 10.1038/s41598-023-45500-w, PMC 10689496 , PMID  38036582 
  10. ^ abcd Ashcroft MB (2010). «Определение рефугиумов от изменения климата». Журнал биогеографии . 37 (8): 1407–1413. Bibcode :2010JBiog..37.1407A. doi : 10.1111/j.1365-2699.2010.02300.x . S2CID  55909358.
  11. ^ Тархнишвили Д. (2011). «Палеоклиматические модели помогают понять современное распространение кавказских лесных видов». Биологический журнал Линнеевского общества . 105 : 231–248. doi : 10.1111/j.1095-8312.2011.01788.x .
  12. ^ ab Petit RJ, Hu FS, Dick CW (июнь 2008 г.). «Леса прошлого: окно в будущие изменения» (PDF) . Science . 320 (5882): 1450–2. Bibcode :2008Sci...320.1450P. doi :10.1126/science.1155457. hdl : 2027.42/83298 . PMID  18556547. S2CID  13971431.
  13. ^ ab Penny ND, Penny FR (10 апреля 2001 г.). «Проект по биоразнообразию островов Гвинейского залива». Калифорнийская академия наук . Получено 26 апреля 2016 г.
  14. ^ Тан, Синди Кью (2018). «Определение долгосрочных стабильных рефугиумов для реликтовых видов растений в Восточной Азии» (PDF) . Nature Communications . 9 (4488): 4488. Bibcode :2018NatCo...9.4488T. doi :10.1038/s41467-018-06837-3. PMC 6203703 . PMID  30367062. 
  15. ^ abcde "Устойчивость к изменению климата на северо-западе Тихого океана". conservationgateway.org . Получено 19.03.2019 .
  16. ^ "Рабочая группа по связям с местообитаниями дикой природы в Вашингтоне" . Получено 19.03.2019 .
  17. ^ Betts MG, Phalan B, Frey SJ, Rousseau JS, Yang Z (апрель 2018 г.). «Старовозрастные леса защищают популяции птиц, чувствительных к климату, от потепления». Разнообразие и распространение . 24 (4): 439–447. doi : 10.1111/ddi.12688 .
  18. ^ Olson D, DellaSala DA, Noss RF, Strittholt JR, Kass J, Koopman ME, Allnutt TF (январь 2012 г.). «Убежища для сохранения биоразнообразия в условиях изменения климата в экорегионе Кламат-Сискию». Natural Areas Journal . 32 (1): 65–74. doi :10.3375/043.032.0108. S2CID  59069490.
  19. ^ Андерсон МГ, Ферри CE (июль 2010 г.). «Сохранение сцены: изменение климата и геофизические основы разнообразия видов». PLOS ONE . 5 (7): e11554. Bibcode : 2010PLoSO...511554A. doi : 10.1371/journal.pone.0011554 . PMC 2904386. PMID  20644646 . 
  20. ^ ab Beier P, Brost B (июнь 2010 г.). «Использование аспектов земли для планирования изменения климата: сохранение арен, а не действующих лиц». Conservation Biology . 24 (3): 701–10. Bibcode :2010ConBi..24..701B. doi :10.1111/j.1523-1739.2009.01422.x. PMID  20067491. S2CID  11964364.
  21. ^ ab Anderson MG, Comer PJ, Beier P, Lawler JJ, Schloss CA, Buttrick S, Albano CM, Faith DP (июнь 2015 г.). «Исследования примеров планов сохранения, включающих георазнообразие». Conservation Biology . 29 (3): 680–91. Bibcode : 2015ConBi..29..680A. doi : 10.1111/cobi.12503. PMID  25924074. S2CID  5065593.
  22. ^ Hunter ML, Jacobson GL, Webb TH (декабрь 1988 г.). «Палеоэкология и подход грубой фильтрации к поддержанию биологического разнообразия». Conservation Biology . 2 (4): 375–385. Bibcode :1988ConBi...2..375H. doi : 10.1111/j.1523-1739.1988.tb00202.x .
  23. ^ Cowling RM, Pressey RL, Lombard AT, Desmet PG, Ellis AG (январь 1999 г.). «От представления к сохранению: требования к устойчивой системе природоохранных зон в богатой видами средиземноморской пустыне южной Африки». Разнообразие и распространение . 5 (1–2): 51–71. doi : 10.1046/j.1472-4642.1999.00038.x . S2CID  86287053.
  24. ^ Cowling RM, Pressey RL, Rouget M, Lombard AT (июль 2003 г.). «План сохранения для глобальной точки биоразнообразия — Капского флористического региона, Южная Африка» (PDF) . Biological Conservation . 112 (1–2): 191–216. Bibcode : 2003BCons.112..191C. doi : 10.1016/S0006-3207(02)00425-1.
  25. ^ Heller NE, Zavaleta ES (январь 2009 г.). «Управление биоразнообразием в условиях изменения климата: обзор рекомендаций за 22 года». Biological Conservation . 142 (1): 14–32. Bibcode : 2009BCons.142...14H. doi : 10.1016/j.biocon.2008.10.006. S2CID  3797951.
  26. ^ "Unepscs.org". Refugia.unepscs.org . Получено 2012-03-12 .

Ссылки

Найдите слово «рефугиум» в Викисловаре, бесплатном словаре.