Островная биогеография [1] или островная биогеография - это область биогеографии, которая изучает факторы, влияющие на видовое богатство и разнообразие изолированных природных сообществ. Изначально теория была разработана для объяснения закономерностей взаимоотношений видов и ареалов на океанических островах. Под любым названием он теперь используется в отношении любой экосистемы (нынешней или прошлой [2] ), которая изолирована из-за того, что окружена непохожими экосистемами, и была распространена на горные вершины , подводные горы , оазисы , фрагментированные леса и даже естественные места обитания изолированные человекомземельное развитие . Месторождение было начато в 1960 - х годах экологами Роберт Х. Макартура и О. Уилсон , [3] , который ввел термин островной биогеографии в своей инаугурационной вклад в монографию Принстона в серии популяционной биологии, которые пытались предсказать число видов , которые существовали бы на недавно созданном острове.
Определения
Для биогеографических целей островная среда или «остров» - это любая область среды обитания, подходящая для конкретной экосистемы, окруженная территорией непригодной среды обитания. [ необходима цитата ] Хотя это может быть традиционный остров - масса земли, окруженная водой - этот термин также может применяться ко многим нетрадиционным «островам», таким как вершины гор, [1] изолированные источники или озера, [4 ] и несмежные лесные массивы. [2] Эта концепция часто применяется к естественным средам обитания, окруженным ландшафтами, измененными человеком, такими как просторы пастбищ, окруженные автомагистралями или жилыми массивами [ необходима цитата ] , и национальными парками. [5] Кроме того, то, что является островом для одного организма, может не быть таковым для других, некоторые организмы, расположенные на вершинах гор, также могут быть найдены в долинах, в то время как другие могут быть ограничены вершинами. [6]
Теория
Теория островной биогеографии предполагает, что количество видов, обитающих в ненарушенной островной среде («остров»), определяется иммиграцией и исчезновением . Кроме того, изолированные популяции могут следовать разными эволюционными маршрутами, как показывает наблюдение Дарвина за зябликами на Галапагосских островах . На иммиграцию и эмиграцию влияет удаленность острова от источника колонистов ( эффект расстояния ). Обычно этим источником является материк, но это могут быть и другие острова. На более изолированные острова меньше шансов принять иммигрантов, чем на менее изолированные острова.
Скорость вымирания после того, как виду удается колонизировать остров, зависит от размера острова; это кривая или эффект вида-площади . На более крупных островах есть более крупные районы обитания и возможности для более разнообразных сред обитания. Большой размер среды обитания снижает вероятность исчезновения из-за случайных событий . Неоднородность среды обитания увеличивает количество видов, которые будут успешными после иммиграции.
Со временем уравновешивающие силы вымирания и иммиграции приводят к равновесному уровню видового богатства.
Модификации
Помимо влияния на уровень иммиграции, изоляция также может влиять на уровень исчезновения. Популяции на островах, которые менее изолированы, с меньшей вероятностью вымрут, потому что люди из исходной популяции и других островов могут иммигрировать и «спасти» популяцию от вымирания; это известно как эффект спасения .
Размер острова не только влияет на вымирание, но и влияет на уровень иммиграции. Виды могут активно нацеливаться на более крупные острова из-за большего количества ресурсов и доступных ниш; или на более крупных островах может случайно скопиться больше видов только потому, что они больше. Это целевой эффект.
Влияющие факторы
- Степень изолированности (расстояние до ближайшего соседа и материка)
- Продолжительность изоляции (время)
- Размер острова (большая площадь обычно способствует большему разнообразию)
- Пригодность среды обитания, которая включает:
- Расположение относительно океанских течений (влияет на структуру потока питательных веществ, рыб, птиц и семян)
- Расположение относительно попадания пыли (влияет на питательные вещества) [7]
- Интуиция (влияние случайных прибытий)
- Человеческая активность
Историческая запись
Теорию можно изучить по окаменелостям, которые свидетельствуют о жизни на Земле. 300 миллионов лет назад Европа и Северная Америка лежали на экваторе и были покрыты влажными тропическими лесами. Изменение климата опустошило эти тропические леса в течение каменноугольного периода, и по мере того, как климат становился суше, тропические леса разделились. Высохшие лесные острова были непригодны для земноводных, но хорошо подходили для рептилий, которые стали более разнообразными и даже разнообразили свой рацион в быстро меняющейся окружающей среде; это событие обрушения тропических лесов каменноугольного периода вызвало эволюционный взрыв среди рептилий. [2]
Исследовательские эксперименты
Теория островной биогеографии была экспериментально проверена Э. О. Уилсоном и его учеником Дэниелом Симберлоффом на мангровых островах Флорида-Кис . [8] Было исследовано богатство видов на нескольких небольших островах мангровых зарослей. Острова были обработаны бромистым метилом для очистки их сообществ членистоногих . После фумигации наблюдалась иммиграция видов на острова. В течение года острова были повторно заселены до уровня, предшествующего фумигации. Однако Симберлофф и Уилсон утверждали, что это окончательное видовое богатство колеблется в квазиравновесном состоянии. Острова, расположенные ближе к материку, восстанавливались быстрее, как предсказывает Теория островной биогеографии. Влияние размера острова не проверялось, поскольку все острова были примерно одинакового размера.
Исследования, проведенные на исследовательской станции тропических лесов на острове Барро-Колорадо , дали большое количество публикаций, касающихся экологических изменений после образования островов, таких как локальное исчезновение крупных хищников и последующие изменения в популяциях жертв. [9]
Приложения в биологии сохранения
В течение нескольких лет после публикации теории ее потенциальное применение в области природоохранной биологии было реализовано и активно обсуждалось в экологических кругах. [10] Идея о том, что заповедники и национальные парки образуют острова внутри измененных человеком ландшафтов ( фрагментация среды обитания ), и что эти заповедники могут потерять виды, когда они «расслабятся к равновесию» (то есть они будут терять виды, когда достигнут нового равновесного количества). , известное как распад экосистемы) вызвали большое беспокойство. Это особенно верно при сохранении более крупных видов, которые, как правило, имеют более широкие ареалы. Исследование Уильяма Ньюмарка, опубликованное в журнале Nature и опубликованное в New York Times , показало сильную корреляцию между размером охраняемого национального парка США и количеством видов млекопитающих.
Это привело к дискуссии, известной как « один большой или несколько маленьких» (SLOSS), которую писатель Дэвид Кваммен в «Песне о Додо » описал как «благородную экологическую версию траншейной войны». [11] За годы, прошедшие после публикации статей Уилсона и Симберлоффа, экологи нашли больше примеров взаимосвязи вида и площади, и при планировании природоохранных мероприятий учитывалось, что один большой заповедник может содержать больше видов, чем несколько меньших заповедников, и резервы должны быть нормой в резервном дизайне . Этого мнения особенно придерживался Джаред Даймонд . Это вызвало беспокойство у других экологов, в том числе у Дэна Симберлоффа, которые посчитали это бездоказательным чрезмерным упрощением, которое нанесет ущерб усилиям по сохранению. При определении количества охраняемых видов разнообразие местообитаний было не менее или более важным, чем размер.
Теория островной биогеографии также привела к развитию коридоров дикой природы в качестве инструмента сохранения для улучшения связи между островами обитания. Коридоры дикой природы могут увеличивать перемещение видов между парками и заповедниками и, следовательно, увеличивать количество видов, которые могут быть поддержаны, но они также могут способствовать распространению болезней и патогенов между популяциями, усложняя простой запрет на возможность установления соединений, благоприятный для биоразнообразия.
По видовому разнообразию биогеография островов больше всего описывает аллопатрическое видообразование . Аллопатрическое видообразование - это то место, где в результате естественного отбора в изолированных генофондах возникают новые генофонды. Биогеография острова также полезна при рассмотрении симпатрического видообразования - идеи о том, что разные виды происходят от одного предкового вида в одной и той же области. Скрещивание двух по-разному адаптированных видов предотвратило бы видообразование, но у некоторых видов, похоже, имело место симпатрическое видообразование.
Смотрите также
- Нарушение (экология)
- Экология острова
- Млекопитающие Карибского моря
- Динамика патча
- Распад расстояния
- Небесный остров
Рекомендации
- ^ a b Браун, Джеймс Х. (1978). "Теория островной биогеографии и распространения северных птиц и млекопитающих" (PDF) . Мемуары великих бассейновых естествоиспытателей . 2 : 209–227. Код SA A78BRO01IDUS.
В настоящей статье сравнивается распределение северных птиц и млекопитающих среди изолированных горных хребтов Большого бассейна и связываются эти закономерности с развивающейся теорией островной биогеографии.
- ^ а б в Sahney, S .; Бентон, MJ; Фалькон-Лэнг, HJ (2010). "Обрушение тропических лесов спровоцировало диверсификацию пенсильванских тетраподов в Европе". Геология . 38 (12): 1079–1082. Bibcode : 2010Geo .... 38.1079S . DOI : 10.1130 / G31182.1 .
- ^ Макартур, Роберт Х .; Уилсон, Э. О. (1967). Теория островной биогеографии . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета.
- ^ Холл, Дайанна; Уиллиг, Майкл; Moorhead, Daryl L .; Роберт У. Сайтс, Роберт В .; Рыба, Эрнест Б .; Моллхаген, Тони Р. (март 2004 г.). «Разнообразие водных макробеспозвоночных водно-болотных угодий Плайи: роль ландшафта и биогеографических характеристик острова». Водно-болотные угодья . 24 (1): 77–91. DOI : 10,1672 / 0277-5212 (2004) 024 [0077: AMDOPW] 2.0.CO; 2 .
- ^ Ньюмарк, WD (29 января 1987 г.). "Взгляд острова сухопутного моста на исчезновение млекопитающих в парках западной части Северной Америки" (PDF) . Природа . 325 (6103): 430–432. Bibcode : 1987Natur.325..430N . DOI : 10.1038 / 325430a0 . ЛВП : 2027,42 / 62554 . PMID 3808043 . Архивировано из оригинального (PDF) 26 августа 2014 года.
- ^ Францен, Маркус; Швайгер, Оливер; Бецгольц, Пер-Эрик (январь 2012 г.). «Взаимоотношения между видами и ареалом контролируются признаками вида» . PLOS ONE . 7 (5): e37359. Bibcode : 2012PLoSO ... 737359F . DOI : 10.1371 / journal.pone.0037359 . PMC 3357413 . PMID 22629384 .
- ^ Чедвик, О.А.; Дерри, Луизиана; Витоусек, П.М. Юбер, Б.Дж.; Хедин, Л.О. (1999). «Изменение источников питательных веществ в течение четырех миллионов лет развития экосистемы». Природа . 397 (6719): 491. DOI : 10.1038 / 17276 .
- ^ Симберлофф, Дэниел ; Уилсон, Эдвард О. (март 1969 г.). «Экспериментальная зоогеография островов - колонизация пустых островов» . Экология . 50 (2): 278–296. DOI : 10.2307 / 1934856 . JSTOR 1934856 .
- ^ Уиллис, Эдвин О. (1974). «Популяции и местные исчезновения птиц на острове Барро-Колорадо, Панама». Экологические монографии . 44 (2): 153–169. DOI : 10.2307 / 1942309 . JSTOR 1942309 .
- ^ Ломолино, Марк В. (январь 2000 г.). «Призыв к новой парадигме островной биогеографии». Глобальная экология и биогеография . 9 (1): 1–6. DOI : 10.1046 / j.1365-2699.2000.00185.x .
- ^ Куаммен, Дэвид (1996). Песня Додо: биогеография острова в эпоху исчезновения . Скрибнер. п. 446. ISBN. 978-0-684-80083-7.
дальнейшее чтение
- Schoenherr, Allan A .; Фельдмет, К. Роберт; Эмерсон, Майкл Дж. (2003). Естественная история островов Калифорнии . Калифорнийский университет Press.
- Heatwole, Гарольд. «История островной экологии и биогеографии». Океаны и водные экосистемы, Том II . Энциклопедия систем жизнеобеспечения.