Биотический обмен - это процесс, при котором виды из одной биоты вторгаются в другую биоту, обычно из-за исчезновения ранее непроходимого барьера. [1] Эти барьеры распространения могут быть физическими, климатическими или биологическими и могут включать водоемы или лед, особенности суши, такие как горы, климатические зоны или конкуренцию между видами. [2] [1] Было документально подтверждено, что биотический обмен происходит в морской, пресноводной и наземной среде. [3]
Причины
Общая причина биотического обмена - исчезновение барьера, который ранее блокировал распространение видов из двух разных биот. Исчезновение барьера могло произойти из-за закрытия моря, соединяющего два ранее не связанных континента; [1] таяние ледников , позволяющее перемещаться по вновь открывшимся участкам, которые были покрыты льдом; [4] [5] из-за изменения уровня моря прикрытие сухопутного моста позволит осуществить морской транспорт, в то время как открытие сухопутного моста позволит осуществить наземный обмен; а также это могло быть связано с изменением океанских течений , что привело к расселению личинок на новые территории. [6]
Люди также стали вектором биотического обмена. Они имеют фрагментированную среду обитания видов, блокируя обмен в некоторых регионах. Тем не менее, люди также намеренно и непреднамеренно распространили многие неместные виды по всему миру. Изменение климата также может влиять на эффективность естественных барьеров распространения. [2]
Эффекты
Иногда обмен может привести к исчезновению некоторых видов. Эти виды могут исчезнуть из-за появления хищника, к которому они не приспособлены, или из-за более успешной конкуренции со стороны вторгшихся видов. Однако вторгшиеся виды могут сосуществовать с местными видами в течение миллионов лет после вторжения. Иногда вторгшиеся виды могут также улучшить биоразнообразие за счет увеличения генетического разнообразия. [6] [7]
Другой эффект биотического обмена - гомогенизация . Это происходит, когда многие инвазивные виды из обеих биот устанавливаются, создавая одну подобную биоту. [3] [2]
Асимметрия
Многие из изученных биотических обменов показали асимметрию в разделении видов между двумя биотами. Обычно существует биота-донор и биота-реципиент, при этом биота-донор разделяет больше видов, чем биота-реципиент. [6] [3] [8] Например, когда Суэцкий канал соединял Красное и Средиземное моря , большинство новых видов в Средиземном море возникло из Красного моря (91 моллюск, 15 крабов и 41 рыба). Меньшее количество видов переместилось из Средиземного моря в Красное море (3 моллюска, 0 крабов и 6 рыб). [6] [9]
Виды-захватчики из биоты-донора часто составляют лишь небольшой процент потенциальных захватчиков, имеющихся в этой биоте. То есть не все виды, которые могут вторгнуться в другую биоту, действительно вторгаются. Например, только около 4,3% всех видов рыб в Красном море действительно вторглись в Средиземное море. [6]
Гипотезы
Существует множество гипотез, которые пытаются объяснить асимметрию и общие процессы, участвующие в биотическом обмене:
- Нулевая гипотеза предполагает, что количество видов, вторгающихся в биоту-реципиент, должно быть пропорционально количеству видов, имеющихся в биоте-доноре. Однако сравнение многих биотических обменов показывает, что это не так. [6]
- Гипотеза экологических возможностей предполагает, что количество видов, вторгающихся в реципиентную биоту, должно быть пропорционально количеству вымирающих видов в реципиентной биоте. [6]
- Гипотеза биогеографического превосходства предполагает, что со временем виды в одном регионе будут развивать превосходство над видами в другом регионе и, таким образом, лучше будут вторгаться. [4]
- Гипотеза универсального компромисса предполагает, что виды со схожими жизненными привычками, разделенные на длительные периоды геологического времени, могут все еще иметь возможность сосуществовать, если их снова объединить, из-за наличия аналогичных эволюционных давлений, влияющих на их прошлую адаптацию к окружающей среде. [4]
прошлый
Во время трансарктического обмена ( 3,5 миллиона лет назад , ранний плиоцен ) уровень моря поднялся, затопив Берингов пролив и позволив морским организмам из северной части Тихого океана и Северной Атлантики / Северного Ледовитого океана вступить в контакт друг с другом. [3]
Во время Великого обмена американцами ( 3 миллиона лет назад , плиоцен ) тектонические силы столкнули Северную и Южную Америку вместе, позволив сформировать Панамский сухопутный мост, соединивший два континента вместе. Это событие было тщательно изучено. [7]
Индийский субконтинент и материковая Азия взаимообмен ( эоцен ) был столкновением Индийской плиты с материковой Азией, что позволило биотическому обмену в основном из материковой Азии на Индийский субконтинент. [10]
Развязка Берингова сухопутного моста (поздний кайнозой ) была местом обмена между азиатскими и североамериканскими видами суши через Берингов мост . [3]
Африканский и евразийский обмен ( 18 миллионов лет назад , ранний миоцен ) произошел между Африкой и Евразией через Ближний Восток после закрытия моря Тетис . [11] [6]
Настоящее время
Транссуэцкая транспортная развязка - это антропогенный биотический обмен между Средиземным и Красным морем из-за строительства Суэцкого канала . [6]
Другой биотический обмен, вызванный деятельностью человека, - обмен между Японией и Северной Америкой - происходит между морскими видами у берегов Японии и Северной Америки. Эти виды переносятся в виде личинок в балласте судов . [6]
Панамский канал Обмен между восточной частью Тихого океана и западной частью Атлантического океана через Панамский канал . Этот обмен был относительно минимальным из-за канала, содержащего пресную воду. [6]
Рекомендации
- ^ a b c VERMEIJ, GJ (1991-09-06). «Когда встречаются биоты: понимание обмена биотами». Наука . 253 (5024): 1099–1104. Bibcode : 1991Sci ... 253.1099V . DOI : 10.1126 / science.253.5024.1099 . ISSN 0036-8075 . PMID 17731806 .
- ^ а б в г Каплат, Поль; Эделаар, Пим; Дуданец, Рэйчел Y; Грин, Энди Дж; Окамура, Бет; Кот, Жюльен; Экроос, Йохан; Йонссон, Пер Р.; Лендаль, Якоб; Тессон, Сильви В.М.; Пети, Эрик Дж (2016). «Взгляд за гору: барьеры рассредоточения в меняющемся мире». Границы экологии и окружающей среды . 14 (5): 261–268. DOI : 10.1002 / fee.1280 . ЛВП : 10261/133430 . ISSN 1540-9295 .
- ^ а б в г д е Вермей, Гират Дж. (1991). «Анатомия вторжения: трансарктический обмен». Палеобиология . 17 (3): 281–307. DOI : 10.1017 / s0094837300010617 . ISSN 0094-8373 .
- ^ а б в г Тилман, Дэвид (27 июля 2011 г.). «Диверсификация, биотический обмен и универсальная гипотеза компромисса». Американский натуралист . 178 (3): 355–371. DOI : 10.1086 / 661245 . PMID 21828992 - через JSTOR.
- ^ а б Линдберг, Дэвид Р. (1991). «Морской биотический обмен между северным и южным полушариями». Палеобиология . 17 (3): 308–324. DOI : 10.1017 / s0094837300010629 . ISSN 0094-8373 .
- ^ Б с д е е г ч я J K ВЕРМЕЙ, Г.Дж. (6 сентября 1991 г.). «Когда встречаются биоты: понимание обмена биотами». Наука . 253 (5024): 1099–1104. Bibcode : 1991Sci ... 253.1099V . DOI : 10.1126 / science.253.5024.1099 . ISSN 0036-8075 . PMID 17731806 .
- ^ а б Маршалл, Ларри Г. (1981), «ВЕЛИКИЙ АМЕРИКАНСКИЙ ОБМЕН - КРИЗИС, ВЫЗВАННЫЙ НАШЕСТВИЕМ ДЛЯ ЮЖНОАМЕРИКАНСКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ», Биотические кризисы в экологическое и эволюционное время , Elsevier, стр. 133–229, doi : 10.1016 / b978-0-12 -519640-6.50013-2 , ISBN 978-0-12-519640-6
- ^ Мейсон Хеберлинг, Дж .; Джо, Инсу; Кожевников Андрей; Ли, Хиохеми; Фридли, Джейсон Д. (2 декабря 2016 г.). «Биотический обмен в антропоцене: сильная асимметрия в восточноазиатских и восточно-североамериканских вторжениях растений». Глобальная экология и биогеография . 26 (4): 447–458. DOI : 10.1111 / geb.12551 . ISSN 1466-822X .
- ^ Пор, Фрэнсис Дов. (1978). Лессепсская миграция: приток биоты Красного моря в Средиземное море через Суэцкий канал . Springer-Verlag. ISBN 3-540-08381-2. OCLC 848599190 .
- ^ Клаус, Себастьян; Морли, Роберт Дж .; Плат, Мартин; Чжан, Я-Пин; Ли, Цзя-Тан (04.07.2016). «Биотический обмен между Индийским субконтинентом и материковой Азией во времени» . Nature Communications . 7 (1): 12132. Bibcode : 2016NatCo ... 712132K . DOI : 10.1038 / ncomms12132 . ISSN 2041-1723 . PMC 4932189 . PMID 27373955 .
- ^ Riddle, Brett R .; Хафнер, Дэвид Дж. (22.06.2010). «Объединение модели с процессом на биогеографических границах: наследие Уоллеса» . Экография . 33 (2): 321–325. DOI : 10.1111 / j.1600-0587.2010.06544.x . ISSN 0906-7590 .