Географические ограничения на распределение в течение видов определяются биотическими или абиотическими факторами. Основные популяции - это те, которые встречаются в центре ареала, а маргинальные популяции (также называемые периферическими популяциями) находятся на границе ареала.
Неспособность вида расширять свой ареал за пределы определенной географической области происходит из-за некоторого ограничивающего фактора или факторов, к которым вид не может успешно адаптироваться. В некоторых случаях пределы географического ареала полностью предсказуемы, например, физический барьер океана для наземных видов. [1] В других случаях конкретные причины, по которым виды не пересекают эти границы, неизвестны, однако экология является основным определяющим фактором распространения вида. [2] фитнес вида , падает на краях его обобщенного диапазона, с ростом численности населения и фитнес падают до нуля за пределами , где биологического вид может выжить. [3]
Для многих видов беспозвоночных животных точные пределы географического ареала никогда не были точно установлены, потому что во многих частях мира было проведено недостаточно научных полевых исследований для более точного картирования распространения, поэтому поиск расширения ареала для видов, особенно морских видов. , не редкость.
Маргинальные распределения могут иметь последствия для сохранения. [4]
Терминология
Наука о распределении организмов известна как хорология . Основная популяция вида - это особи, обитающие в центре ареала. Хотя невозможно точно определить идеальную нишу конкретного вида, ее можно приблизительно определить по ядру распределения, известному как «реализованная экологическая ниша». Маргинальные или периферические популяции - это популяции, находящиеся на границе ареала. [5] [6] [7] Когда распределение вида меняется, популяции переднего края находятся на расширяющейся географической границе ареала распространения, в то время как популяции заднего края отступают. [5]
Центрально-маргинальная гипотеза, также иногда называемая «гипотезой центрально-периферической популяции», утверждает, что на границах ареала существует меньшее генетическое разнообразие и большая межпопуляционная генетическая дифференциация по сравнению с ядрами ареалов. Это основано на предположении, что среда обитания наиболее идеальна в центре ареала, а экологические условия ухудшаются к краю. Поскольку размер маргинальной популяции, вероятно, будет меньше, генетический дрейф может иметь больший эффект и уменьшить генетическую изменчивость маргинальных популяций. Снижение потока генов между центральными и периферическими популяциями также ограничивает генетическое разнообразие на периферии. Кроме того, высокое давление отбора из-за далеко не идеальной среды обитания на окраине снижает генетическое разнообразие. Хотя исключения из этой гипотезы являются обычным явлением, в целом это правило кажется эмпирически верным. [7] [8] [9] пространственное распределение часто отличается, с населением будучи более плотным в центре , в отличие от краев, это часто может иметь простое распределение вероятностей шаблон. [10] Поток генов между центральной и периферической популяциями может предотвратить расширение ареала, когда он не позволяет дифференцировать генофонд на границе . Условия в центре диапазона отличаются от условий на периферии, поэтому адаптированные аллели в центре могут не принести пользу маргинальным популяциям, находящимся в других условиях. [11] Гипотеза асимметричного потока генов утверждает, что существует больший поток генов из центральных популяций в периферические. Эмпирические данные, подтверждающие эту теорию, менее надежны. [7]
Когда обстоятельства, обычно климатические, ограничивают распространение на небольшой территории, это называется рефугиумом . В Европе, например, географические границы, торчащие на юге континента - Пиренейский полуостров , Италия и Балканы, служили убежищем для адаптированных к теплу видов во время ледниковых периодов . [7] [12]
Абиотические факторы
Градиенты любого абиотического фактора, например климата, создают физиологические препятствия для распространения. Все виды имеют пределы устойчивости к абиотическим факторам. Слишком много или слишком мало чего-либо может снизить их выживаемость и репродуктивный успех, а также ухудшить физическую форму . Например, изменения температуры в результате глобального потепления могут заставить вид изменить свое географическое распространение на север. [1] [13] Осадки также могут быть ключевым фактором ограничения границ географического ареала видов. Это часто наблюдается у организмов с высокими требованиями к воде, выживание и размножение которых ограничены засушливыми условиями. [14] Влага в почве также может ограничивать распространение организмов. [15] Существует множество других абиотических факторов, которые могут определять диапазон видов, включая растворенный кислород , проводимость , щелочность и pH . [16]
Биотические факторы
Взаимодействие между организмами может привести к ограничению распространения вида. Одним из взаимодействий, которое может ограничить распространение, является хищничество , когда виды добычи ограничены в определенной области очень эффективными хищниками или когда эти хищники могут позволить определенной жертве иметь более широкие ареалы. [17] Межвидовая конкуренция - еще один общий фактор, определяющий распространение отдельных видов. Там, где два похожих вида разделяют перекрывающийся ареал , конкуренция часто приводит к смещению распределения, чтобы исключить один из двух. [17] [18] [19] Географический ареал одного вида может быть связан с другим, при этом ареал одного вида не может расширяться независимо от другого. Это проявляется в паразитизме или мутуализме , когда выживание невозможно без хозяев . [20] Паразитизм также может играть другую роль в определении распространения вида: маргинальные популяции с субоптимальными средами обитания могут нести более высокую паразитарную нагрузку . Это может быть связано с тем, что менее благоприятные условия на границах распространения приводят к снижению устойчивости к инфекции. [21]
Антропогенные факторы
Люди могут вызывать изменения в окружающей среде и изменять распределение. Вырубка лесов может увеличить среду обитания определенных видов и позволить им расширить свое распространение [22] или изменить распространение в ответ на сокращение среды обитания. [23] Недавние изменения средних температур, которые могут быть вызваны людьми, вызывают изменения в распространении некоторых видов, например, расширение на север. [24] Люди также инициировали множество расширений ареалов, намеренно и случайно вводя виды в новые места. Эти виды могут выживать и воспроизводиться в этих новых местах и, таким образом, расширять свое распространение. Эти виды могут также вызывать изменения в распределении местных видов, которые не могут выносить новую конкуренцию. [25]
Комбинированные влияния
В большинстве случаев комбинации факторов ответственны за ограничение границы ареала вида. Абиотические и биотические факторы могут работать вместе при определении ареала вида. Примером могут быть некоторые облигатные посевные растения, распространение которых ограничено наличием лесных пожаров, необходимых для прорастания их банка семян, а также использование распространения их семян через муравьев. [26]
Смотрите также
- Краевые эффекты
- Распространение видов
Рекомендации
- ^ а б Мотт, CL (2010). «Экологические ограничения для географического распространения видов растений и животных». Знания о естественном образовании . 3 (10): 72.
- ^ Харди, округ Колумбия; Хатчинг Дж. А. (2010). «Эволюционная экология на пределе ареалов видов». Экологические обзоры . 18 : 1–20. DOI : 10.1139 / a09-014 .
- ^ Стэнтон-Геддес, Дж; Тиффин П; Шоу Р.Г. (2012). «Роль климата и конкурентов в ограничении пригодности однолетнего растения по краям ареала». Экология . 93 (7): 1604–1613. DOI : 10.1890 / 11-1701.1 . PMID 22919907 .
- ^ Морелли, Федерико (август 2013 г.). «Относительное значение маргинальной растительности (кустарники, живые изгороди, изолированные деревья) суррогата сельскохозяйственных угодий HNV для распространения видов птиц в Центральной Италии». Экологическая инженерия . 57 : 261–266. DOI : 10.1016 / j.ecoleng.2013.04.043 .
- ^ а б Аналитическая записка по маргинальным и периферийным лесам (PDF) (Отчет). COST Европейское сотрудничество в области науки и технологий. С. 1–6. СТОИМОСТЬ FPS Acti на FP1202 . Дата обращения 5 октября 2020 .
- ^ Го, Циньфэн (11 июня 2014 г.). «Центрально-маргинальная динамика популяций при вселении видов» . Границы экологии и эволюции . 2 (23). DOI : 10.3389 / fevo.2014.00023 .
- ^ а б в г Ян, Айхонг; Дик, Кристофер У .; Яо, Сяохун; Хуан, Хунвэнь (10 мая 2016 г.). «Влияние биогеографической истории и генетики маргинальных популяций на пределы ареала видов: тематическое исследование Liriodendron chinense » . Научные отчеты . 6 (25632): 25632. Bibcode : 2016NatSR ... 625632Y . DOI : 10.1038 / srep25632 . PMC 4861920 . PMID 27162176 .
|access-date=
требуется|url=
( помощь ) - ^ Кеннеди, Джон Пол; Preziosi, Ричард Ф .; Раунтри, Дженнифер К .; Феллер, Илка К. (февраль 2020 г.). «Является ли центрально-маргинальная гипотеза общим правилом? Данные трех распространений расширяющегося вида мангровых зарослей, Avicennia germinans (L.) L.» Молекулярная экология . 29 (4): 704–719. DOI : 10.1111 / mec.15365 . PMC 7065085 . PMID 31990426 .
- ^ Дай, Q; Фу JZ (2011). «Когда центральные популяции демонстрируют большее генетическое разнообразие, чем периферические популяции: исследование с помощью моделирования» . Китайский научный бык . 56 (24): 2531–2540. Bibcode : 2011ChSBu..56.2531D . DOI : 10.1007 / s11434-011-4605-х .
- ^ Браун, JH (1984). «О связи между численностью и распространением видов». Американский натуралист . 124 (2): 255–279. DOI : 10.1086 / 284267 .
- ^ Киркпатрик, М; Бартон Н.Х. (1997). «Эволюция ареала вида». Американский натуралист . 150 (1): 1-23. DOI : 10.1086 / 286054 . PMID 18811273 .
- ^ Harter, DEV; Jentsch, A .; Дурка, В. (май 2015 г.). «Голоценовая реколонизация, центрально-маргинальное распространение и специализация среды обитания формируют популяционные генетические паттерны в пределах атлантических европейских видов трав». Биология растений . 17 (3): 684–693. DOI : 10.1111 / plb.12269 . PMID 25266560 .
- ^ Баттисти, А; Стастный М; Netherer S; Робине С; Schopf A; Roques A; Ларссон S (2005). «Расширение ареала сосновой шавки из-за повышения зимних температур». Экологические приложения . 15 (6): 2084–2096. DOI : 10.1890 / 04-1903 . S2CID 85727778 .
- ^ Бейтман, Б.Л .; Abell-Davis SE; Джонсон CN (2011). «Климатические колебания в доступности пищи между ядром и краем ареала находящихся под угрозой северных ставок ( Bettongia tropica )». Австралийский зоологический журнал . 59 (3): 177–185. DOI : 10.1071 / zo11079 . S2CID 18311626 .
- ^ Дакворт, G; Altwegg R; Го Д (2010). «Влага почвы ограничивает добычу корма: возможный механизм динамики ареала хадеда ибиса в южной части Африки». Разнообразие и распределения . 16 : 765–772. DOI : 10.1111 / j.1472-4642.2010.00683.x .
- ^ Нефф, MR; Джексон Д.А. (2011). «Влияние широкомасштабных геологических изменений на закономерности в сообществах макробеспозвоночных». Журнал Североамериканского бентологического общества . 30 (2): 459–473. DOI : 10.1899 / 10-052.1 .
- ^ а б Holt, RD; Барфилд М (2009). «Трофические взаимодействия и пределы диапазона: разнообразные роли хищников» . Proc. R. Soc. B . 276 (1661): 1435–1442. DOI : 10.1098 / rspb.2008.1536 . PMC 2677217 . PMID 19324814 .
- ^ Hersteinsson, P; Макдональд В. (1992). «Межвидовая конкуренция и географическое распространение красных и песцов Vulpes vulpes и Alopex lagopus ». Ойкос . 64 (3): 505–515. DOI : 10.2307 / 3545168 . JSTOR 3545168 .
- ^ Армитаж, DW; Джонс С.Е. (2020). «Барьеры сосуществования ограничивают полюсный диапазон глобально распределенного завода». Письма об экологии . 23 (12): 1838–1848. DOI : 10.1111 / ele.13612 . PMID 33022085 .
- ^ Стэнтон-Геддес, Дж; Андерсон С (2011). «Ограничивает ли факультативный мутуализм расширение видов?». Oecologia . 167 (1): 149–155. DOI : 10.1007 / s00442-011-1958-4 . PMID 21380848 .
- ^ Бриерс, Р. (2003). «Пределы ареала и преобладание паразитов у пресноводных улиток» . Труды Лондонского королевского общества . 270 (Дополнение 2): 178–180. DOI : 10.1098 / RSBL.2003.0046 . PMC 1809944 . PMID 14667375 .
- ^ Kostecke, RM; Эллисон К; Саммерс SG (2004). «Дальнейшее расширение ареала бронзовых коровьих птиц на юго-западе США». Юго-западный натуралист . 49 (4): 487–492. DOI : 10.1894 / 0038-4909 (2004) 049 <0487: crebbc> 2.0.co; 2 .
- ^ Ларсен, TH (2012). «Смещение ареала горных навозников Анд в ответ на обезлесение: усугубляющие и смешанные эффекты изменения микроклимата». Biotropica . 44 (1): 82–89. DOI : 10.1111 / j.1744-7429.2011.00768.x .
- ^ Крозье, Л. (2004). «Более теплые зимы стимулируют расширение ареала бабочек за счет увеличения выживаемости». Экология . 85 (1): 231–241. DOI : 10.1890 / 02-0607 .
- ^ McNeil, JN; Дюшен Р. (1977). «Транспортировка сена и его значение в пассивном расселении европейского шкипера Thymelicus lineola (Lepidoptera: Hesperiidae)». Может. Ent . 109 (9): 1253–1256. DOI : 10,4039 / ent1091253-9 .
- ^ Арнан, X; Родриго А; Molowny-Horas R; Ретана Дж. (2010). «Муравьиное распространение облигатного вида сеялки в первые годы после пожара». Биология растений . 12 (6): 842–852. DOI : 10.1111 / j.1438-8677.2009.00294.x . PMID 21040299 .