Узорчатая растительность

Фальшивый цвет с воздуха на тигровый куст в Нигере .

Аэрофотоснимок плато Буша в национальном парке W , Нигер . Среднее расстояние между двумя последовательными промежутками - 50 метров.

Вид на еловые волны в Соединенных Штатах.

Узорчатая растительность - это сообщество растительности, которое демонстрирует характерные и повторяющиеся узоры. Примеры узорчатой растительности: еловые волны , тигровый куст и струнное болото . Эти закономерности обычно возникают в результате взаимодействия явлений, которые по-разному стимулируют рост или гибель растений . Связанная картина возникает из-за того, что в этих явлениях присутствует сильная направленная составляющая, такая как ветер в случае еловых волн или поверхностный сток.в случае тигрового куста. Регулярный узор некоторых типов растительности - яркая особенность некоторых ландшафтов. Шаблоны могут включать в себя относительно равномерно расположенные участки, параллельные полосы или некоторые промежуточные элементы между этими двумя. Эти закономерности в растительности могут проявляться без какого-либо основного рисунка в типах почв, и поэтому считается, что они «самоорганизуются», а не определяются окружающей средой. Некоторые механизмы, лежащие в основе формирования структуры растительности, были известны и изучались, по крайней мере, с середины 20 века ^[1], однако математические модели, воспроизводящие их, были созданы гораздо позже. Самоорганизацияв пространственных структурах часто является результатом того, что пространственно однородные состояния становятся нестабильными из-за монотонного роста и усиления неоднородных возмущений. ^[2] Хорошо известная нестабильность такого рода приводит к так называемым паттернам Тьюринга . Эти закономерности встречаются на многих уровнях жизни, от клеточного развития (где они были впервые предложены) до формирования узоров на шкурах животных, песчаных дюн и узорчатых ландшафтов (см. Также формирование узоров ). В своей простейшей форме модели, отражающие нестабильность Тьюринга, требуют двух взаимодействий в разных масштабах: локального содействия и более удаленной конкуренции. Например, когда Сато и Иваса ^[3] построили простую модель еловых волнв японских Альпах они предполагали, что деревья, подверженные воздействию холодных ветров, пострадают от повреждений морозом, но деревья, находящиеся против ветра, будут защищать близлежащие деревья с подветренной стороны от ветра. Появляется полосатость, потому что защитный пограничный слой, создаваемый наиболее ветреными деревьями, в конечном итоге разрушается турбулентностью, снова подвергая более далекие подветренные деревья повреждению от замерзания.

Когда нет направленного потока ресурсов по ландшафту, пространственные узоры могут по-прежнему проявляться в различных регулярных и нерегулярных формах вдоль градиента дождя, включая, в частности, узор с гексагональными зазорами при относительно высокой интенсивности дождя, узоры полос при средней скорости и шестиугольные пятна выкройки по низким ценам. ^[4] Наличие четкой направленности какого-либо важного фактора (например, ледяного ветра или поверхностного потока по склону) способствует образованию полос (полос), ориентированных перпендикулярно направлению потока, в более широких диапазонах интенсивности дождя. Было опубликовано несколько математических моделей, воспроизводящих широкий спектр узорчатых ландшафтов, в том числе: полузасушливый «тигровый куст», ^[5]^[6] шестиугольные узоры в виде промежутков «волшебный круг» ^[7]древесно-травянистые ландшафты, ^[8] солончаки, ^[9] туманная пустынная растительность, ^[10] болота и топи. ^[11] Хотя это и не является строго растительностью, сидячие морские беспозвоночные, такие как мидии и устрицы, также имеют полосчатую структуру. ^[12]

Ссылки [ править ]

Перейти ↑ Watt, A (1947). «Образец и процесс в растительном сообществе». Журнал экологии . 35 (1/2): 1-22. DOI : 10.2307 / 2256497 . JSTOR 2256497 .
^ Мерон, E (2015). «Нелинейная физика экосистем». CRC Press .
^ Сато К, Ивас Y (1993). «Моделирование волнового возобновления в субальпийских лесах Abies : популяционная динамика с пространственной структурой». Экология . 74 (5): 1538–1554. DOI : 10.2307 / 1940081 . JSTOR 1940081 .
^ Мерон, E (2019). «Формирование растительности: механизмы, лежащие в основе форм». Физика сегодня . 72 (11): 30–36. Bibcode : 2019PhT .... 72k..30M . DOI : 10.1063 / PT.3.4340 .
^ Klausmeier, С (1999). «Регулярные и неправильные узоры в полузасушливой растительности». Наука . 284 (5421): 1826–1828. DOI : 10.1126 / science.284.5421.1826 . PMID 10364553 .
^ Kefi S , Eppinga MB, De Ruiter PC, Rietkerk M (2010). «Бистабильность и регулярные пространственные закономерности в засушливых экосистемах» . Теоретическая экология . 34 (4): 257–269. DOI : 10.1007 / s12080-009-0067-Z .
^ Getzin S, Yizhaq Н, Белл В, Эриксон ТЕ, Postle переменного тока, Катра я, Цук О, Зелник Ю.Р., Wiegand К, Т Wiegand, Мерон Е (2016). «Открытие волшебных кругов в Австралии подтверждает теорию самоорганизации» . Труды Национальной академии наук . 113 (13): 3551–3556. Bibcode : 2016PNAS..113.3551G . DOI : 10.1073 / pnas.1522130113 . PMC 4822591 . PMID 26976567 .
^ Гилад E, Shachak M, Мерон E (2007). «Динамика и пространственная организация растительных сообществ в маловодных системах». Теоретическая популяционная биология . 72 (2): 214–230. DOI : 10.1016 / j.tpb.2007.05.002 . PMID 17628624 .
^ Rietkerk M, Van De Коппел J (2008). «Формирование закономерностей в реальных экосистемах». Тенденции в экологии и эволюции . 23 (3): 169–175. DOI : 10.1016 / j.tree.2007.10.013 . PMID 18255188 .
^ Borthagaray А.И., Фуэнтес М.А., Marquet PA (2010). «Формирование структуры растительности в экосистеме, зависящей от тумана». Журнал теоретической биологии . 265 (1): 18–26. DOI : 10.1016 / j.jtbi.2010.04.020 . PMID 20417646 .
^ Eppinga M, Rietkerk M, Borren W, Лапшина E, Bleuten W, Вассен MJ (2008). «Регулярное моделирование поверхности торфяников: теория противостояния с полевыми данными» . Экосистемы . 11 (4): 520–536. DOI : 10.1007 / s10021-008-9138-Z .
^ Ван Де Коппел J, J Гаскойн, Theraulaz G, Rietkerk М, Mooij Вт, Герман Р (2008). «Экспериментальные доказательства пространственной самоорганизации и ее новых эффектов в экосистемах мидий» . Наука . 322 (5902): 739–742. Bibcode : 2008Sci ... 322..739V . DOI : 10.1126 / science.1163952 . PMID 18974353 .

См. Также [ править ]

Нарушение (экология)
Экологическая преемственность
Формирование паттерна
Узоры в природе
Пространственная экология

Эта статья об экологии незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Перейти ↑ Watt, A (1947). «Образец и процесс в растительном сообществе». Журнал экологии . 35 (1/2): 1-22. DOI : 10.2307 / 2256497 . JSTOR 2256497 .

[2] Мерон, E (2015). «Нелинейная физика экосистем». CRC Press .

[3] Сато К, Ивас Y (1993). «Моделирование волнового возобновления в субальпийских лесах Abies : популяционная динамика с пространственной структурой». Экология . 74 (5): 1538–1554. DOI : 10.2307 / 1940081 . JSTOR 1940081 .

[4] Мерон, E (2019). «Формирование растительности: механизмы, лежащие в основе форм». Физика сегодня . 72 (11): 30–36. Bibcode : 2019PhT .... 72k..30M . DOI : 10.1063 / PT.3.4340 .

[5] Klausmeier, С (1999). «Регулярные и неправильные узоры в полузасушливой растительности». Наука . 284 (5421): 1826–1828. DOI : 10.1126 / science.284.5421.1826 . PMID 10364553 .

[6] Kefi S , Eppinga MB, De Ruiter PC, Rietkerk M (2010). «Бистабильность и регулярные пространственные закономерности в засушливых экосистемах» . Теоретическая экология . 34 (4): 257–269. DOI : 10.1007 / s12080-009-0067-Z .

[7] Getzin S, Yizhaq Н, Белл В, Эриксон ТЕ, Postle переменного тока, Катра я, Цук О, Зелник Ю.Р., Wiegand К, Т Wiegand, Мерон Е (2016). «Открытие волшебных кругов в Австралии подтверждает теорию самоорганизации» . Труды Национальной академии наук . 113 (13): 3551–3556. Bibcode : 2016PNAS..113.3551G . DOI : 10.1073 / pnas.1522130113 . PMC 4822591 . PMID 26976567 .

[8] Гилад E, Shachak M, Мерон E (2007). «Динамика и пространственная организация растительных сообществ в маловодных системах». Теоретическая популяционная биология . 72 (2): 214–230. DOI : 10.1016 / j.tpb.2007.05.002 . PMID 17628624 .

[9] Rietkerk M, Van De Коппел J (2008). «Формирование закономерностей в реальных экосистемах». Тенденции в экологии и эволюции . 23 (3): 169–175. DOI : 10.1016 / j.tree.2007.10.013 . PMID 18255188 .

[10] Borthagaray А.И., Фуэнтес М.А., Marquet PA (2010). «Формирование структуры растительности в экосистеме, зависящей от тумана». Журнал теоретической биологии . 265 (1): 18–26. DOI : 10.1016 / j.jtbi.2010.04.020 . PMID 20417646 .

[11] Eppinga M, Rietkerk M, Borren W, Лапшина E, Bleuten W, Вассен MJ (2008). «Регулярное моделирование поверхности торфяников: теория противостояния с полевыми данными» . Экосистемы . 11 (4): 520–536. DOI : 10.1007 / s10021-008-9138-Z .

[12] Ван Де Коппел J, J Гаскойн, Theraulaz G, Rietkerk М, Mooij Вт, Герман Р (2008). «Экспериментальные доказательства пространственной самоорганизации и ее новых эффектов в экосистемах мидий» . Наука . 322 (5902): 739–742. Bibcode : 2008Sci ... 322..739V . DOI : 10.1126 / science.1163952 . PMID 18974353 .

[1],