Экологическое вымирание - Ecological extinction

Экологическое вымирание это "сокращение разновидность до такой низкой численности, что, хотя он все еще присутствует в сообщество, он больше не взаимодействует существенно с другими видами ".[1]

Экологическое вымирание выделяется тем, что для природоохранных работ важна экология взаимодействия видов. Они заявляют, что «если вид не взаимодействует значительно с другими видами в сообществе (например, это важный хищник, конкурент, симбионт, мутуалист, или добыча) его потеря может практически не привести к корректировке численности и структуры популяции других видов ".[1]

Эта точка зрения проистекает из нейтральной модели сообществ, которая предполагает, что взаимодействие внутри видов практически отсутствует, если не доказано иное.

Эстес, Даггинс и Рэтберн (1989) признают два других различных типа вымирания:

  • Глобальный вымирание определяется как «повсеместное исчезновение вида».[1]
  • Локальное вымирание характеризуется «исчезновением вида из части его естественного ареала».[1]

Краеугольные камни

Основная статья: Краеугольные камни
Пейн впервые установил концепцию ключевого вида, изучая морскую звезду.

Роберт Пейн (1969) впервые представил концепцию краеугольные камни при изучении последствий хищного морская звезда Писастр охраций, о численности травоядных брюхоногих моллюсков, Тегула фунебралис. Это исследование проводилось в каменистый приливной среда обитания у побережья Вашингтон; Пейн удалил все Писастер на участках 8м x 10м еженедельно с учетом реакции Тегула два года. Он обнаружил, что удаление главного хищника, в данном случае Писастер, уменьшилось количество видов на участках обработки. Пейн определил концепцию ключевого вида как вида, который оказывает непропорциональное влияние на структуру сообщества окружающей среды по отношению к его общей биомассе. Эффект этого ключевого вида лежит в основе концепции экологического вымирания.[2]

Примеры

Морские каланы поддерживают общее биоразнообразие лесного сообщества ламинарии.

Estes et al. (1978) оценили потенциальную роль морская выдра как краеугольный хищник в прибрежных водах ламинарии леса. Они сравнили Крысиный и Ближний острова на Алеутских островах, чтобы проверить, «контролирует ли хищничество калана эпибентосные популяции беспозвоночных (особенно морских ежей) и, в свою очередь, освобождает ли растительность от интенсивного выпаса скота».[3] Эстес и его коллеги обнаружили, что морские ежи разного размера и плотности коррелировали с присутствием популяций каланов, и, поскольку они являются основной добычей этого краеугольного хищника, каланы, скорее всего, были главными детерминантами различий в численности каланов. морской еж населения. При высокой плотности каланов травоядный морских ежей в этих лесах водорослей было строго ограничено, и это сделало конкуренция между видами водорослей - главный фактор выживания. Однако, когда каланы отсутствовали, травоядность морских ежей значительно усилилась, вплоть до уничтожения лесного сообщества ламинарии. Эта потеря неоднородности служит потеря среды обитания как для рыб, так и для популяций орла, которые зависят от высокопродуктивной лесной среды ламинарии. Исторический за сбор урожая меха калана серьезно ограничили их некогда обширную среду обитания, и только сегодня ученые начинают понимать последствия этих местных вымираний. Работы по сохранению должны быть сосредоточены на поиске порога плотности, который делает каланов эффективной популяцией. Затем он должен продолжить и искусственно заново заселить исторический ареал калана, чтобы позволить лесным сообществам ламинарии восстановиться.[3]

В Калифорнийский колючий лобстер, или же Панулирус прерывистый, является еще одним примером ключевого хищника, который играет особую роль в поддержании видового разнообразия в своей среде обитания. Роблес (1987) экспериментально продемонстрировал, что исключение колючих омаров из местообитаний приливной зоны привело к конкурентному доминированию моллюски (Mytilus edulis и М. калифорнийский). Эти результаты показывают еще один пример того, как экологическое исчезновение ключевого хищника может уменьшить разнообразие видов в экосистеме. К сожалению, порог экологического вымирания уже давно пройден из-за чрезмерного вылова рыбы, когда многие местные вымирающие калифорнийские лангусты стали обычным явлением.[4]

Джексон и др. (2001) сделали столь необходимый исторический взгляд на роль экологического вымирания, вызванного перелов устриц в Chesapeake залив. Коммерческий лов устриц не повлиял на экосистему залива до тех пор, пока в 1870-х годах для добычи не использовались механические земснаряды. Бухта сегодня поражена эвтрофикация из-за цветения водорослей, и получаемая вода очень гипоксический. Это цветение водорослей конкурентно исключило выживание любых других видов, включая богатое разнообразие фауны, которая когда-то процветала, например, дельфинов, ламантинов, речных выдр, морских черепах, аллигаторов, акул и скатов. Этот пример подчеркивает потерю разнообразия, которую коммерческий рыбный промысел наносит морским экосистемам по нисходящей линии, поскольку исключает ключевые виды окружающей среды.[5]

Инвазивные виды

Novaro et al. (2000) оценили потенциальное экологическое исчезновение гуанако (Лама гуанико) и меньшие носы (Птерокнемия pennata) в качестве источника добычи для местных всеядных животных и хищников в Аргентинская патагония. Эти местные виды заменяются интродуцированными видами, такими как Европейский кролик, красный олень, и домашний скот; совокупный ущерб от увеличения травоядности интродуцированными видами также послужил ускорению разрушения и без того сокращающейся аргентинской пампасы и степь среды обитания. Это было первое исследование, в котором учитывалось большое количество разнообразных хищников, начиная от скунсы к пумы, а также проводят свои исследования на неохраняемых территориях, которые представляют большую часть юга Южной Америки. Новаро и его коллеги обнаружили, что вся совокупность местных хищников полагалась в первую очередь на интродуцированные виды в качестве базы добычи. Они также предположили, что меньшая рея и гуанако уже прошли свою экологическую эффективную плотность в качестве видов добычи и, таким образом, вымерли с экологической точки зрения. Возможно, ниши интродуцированных видов в качестве травоядных слишком точно отражали ниши аборигенов, и поэтому конкуренция была основной причиной экологического вымирания. Эффект появления новых конкурентов, таких как благородный олень и кролик, также способствовал изменению растительности в среде обитания, что могло еще больше усилить интенсивность конкуренции. Гуанако и нанд классифицируются как группы с низким риском глобального исчезновения, но этот упрощенный взгляд на их демографию не принимает во внимание тот факт, что они уже вымерли функционально в аргентинской Патагонии. Новаро и его коллеги предполагают, что «эта потеря может иметь сильные последствия для взаимодействия растений и животных, динамики питательных веществ и режимов нарушения ...»[6] Это яркий пример того, как нынешняя природоохранная политика уже не смогла защитить предполагаемые виды из-за отсутствия функционально обоснованного определения исчезновения.[6]

Кристиан обнаружил, что аргентинские муравьи нарушают мутуализм распространения семян.

Механизмы распространения семян играют фундаментальную роль в регенерации и продолжении структуры сообщества, и недавнее исследование Christian (2001) продемонстрировало сдвиг в составе растительного сообщества в Южноафриканский кустарники после вторжения Аргентинский муравей (Линепитема униженная). Муравьи распространяют до 30% флоры в кустарниках и жизненно важны для выживания финбос растения, потому что они закапывают крупные семена вдали от опасностей хищников и повреждений от огня. Также очень важно, чтобы семена были закопаны, потому что почти все семена прорастают в первый сезон после пожара. Аргентинские муравьи, недавние захватчики, не разносят даже мелкие семена. Кристиан проверял, повлияло ли вторжение аргентинского муравья на фауну с мелкими и крупными семенами. Он обнаружил, что после пожара пополнение флоры с крупными семенами было непропорционально снижено для крупных семян на участках, уже заселенных аргентинскими муравьями. Такое начальное пополнение с низкой плотностью посевного материала в конечном итоге приведет к доминированию мелкосеменной фауны в вторгшихся местообитаниях. Последствия этого изменения в структуре сообщества подчеркивают борьбу за распространение крупнозернистой флоры, которая может иметь потенциальные последствия по всему миру, поскольку муравьи являются основными экологическими распространителями семян по всему миру.[7]

Моделирование экологического вымирания

Ниже определенного порога плотности летучие лисицы больше не являются эффективными распределителями семян.

Исследование МакКонки и Дрейк (2006) уникально, потому что это была одна из первых попыток смоделировать пороговую взаимосвязь, зависящую от плотности, которая описывает экологическое вымирание. Они изучили взаимодействие распространения семян между летучими лисицами и деревьями с большими семенами на тропических островах Тихого океана. Островные летучие лисицы (Pteropus tanganus ), считаются ключевыми видами, потому что они единственные распространители семян, которые могут переносить большие семена на большие расстояния. Модель «хозяин-патоген» Янзена и Коннелла предполагает, что выживаемость семян в тропиках значительно увеличивается по мере удаления от родительского дерева, на котором они высаживаются, и что деревья нуждаются в таком расселении, чтобы избежать исчезновения. В скрытой от патогенов среде тропиков распространение семян становится все более важным для выживания видов. Как и предполагалось, МакКонки и Дрейк обнаружили пороговую взаимосвязь между индексом Flying Fox Index (FFI) и средней долей семян, переносимых на расстояние более пяти метров. Ниже порога численности расселение семян было незначительным и не зависело от численности летучей лисицы; однако, выше порогового значения, расселение положительно коррелировало с увеличением численности летучей лисицы (по данным FFI). Хотя они не доказали напрямую причину этих отношений, МакКонки и Дрейк предложили механизм поведения. Известно, что летучие лисицы территориальны, и в отсутствие конкуренции летучая лисица ест в пределах одного дерева, эффективно бросая семена прямо под ним. В качестве альтернативы, если одновременно наблюдается высокая плотность кормящихся летучих лисиц (численность выше пороговой плотности), то агрессивное поведение, такое как кража фруктов с территории другого человека, приведет к более длительному среднему рассеянию семян. Таким образом, рассеяние семян летучей лисицы оказывает непропорциональное влияние на общую структуру сообщества по сравнению с их относительной биомассой. Моделирование воздействия экологического вымирания на сообщества - первый шаг к применению этой концепции в природоохранных работах.[8]

Хотя экологи только начинают разбираться в значимых взаимодействиях внутри экосистемы, они должны продолжать поиск эффективного порога плотности, который может поддерживать уровень равновесного видового разнообразия. Только зная, где и в какой степени конкретный вид взаимодействует со своей средой, можно будет добиться надлежащего и наиболее эффективного уровня природоохранных работ. Эта работа особенно важна для ограниченных экосистем островов, где существует меньшая вероятность появления замещающих видов в определенных нишах. Поскольку разнообразие видов и доступная среда обитания быстро сокращаются во всем мире, определение систем, наиболее важных для экосистемы, станет ключевым моментом работы по сохранению.[8]

Изменение климата

Изменение климата произвел многочисленные сдвиги в распределении и численности видов. Thomas et al. (2004) продолжили оценку риска исчезновения из-за этих сдвигов в широком диапазоне глобальных местообитаний. Их прогнозная модель Использование средних оценок потепления климата в течение следующих 50 лет предполагает, что 15–37% видов «обречены на исчезновение» к 2050 году. Хотя средняя глобальная температура повысилась на 0,6 ° C, отдельные популяции и среды обитания будут реагировать только на их местные изменения климата.[9] Root et al. (2002) предполагает, что локальные изменения климата могут объяснить изменения плотности в регионах, сдвиги в фенология (время) событий, изменения в морфология (биология) (например, размер тела) и сдвиги в генетических частотах. Они обнаружили, что средний фенологический сдвиг весной произошел на 5,1 дня раньше для широкого диапазона из более чем тысячи объединенных исследований. Этот сдвиг также, как и предполагалось, был более выражен в верхних широтах, где одновременно наблюдался самый большой сдвиг местных средних температур.[10]

В то время как потеря среды обитания, потеря мутуализма опылителей и влияние интродуцированных видов - все это оказывает определенное давление на коренные популяции, эти эффекты следует рассматривать в синергетической, а не независимой структуре. Изменение климата может усугубить все эти процессы. Неринг (1999) обнаружил в общей сложности 16 некоренных теплолюбивых фитопланктон Установлены в местообитаниях к северу от их обычного ареала в Северном море. Он сравнил эти изменения в ареале более южного фитопланктона с климатическими изменениями температуры океана. Все эти эффекты имеют дополнительный эффект к стрессу для популяций в окружающей среде, и с дополнительным хрупким и более полным определением экологического вымирания необходимо принимать во внимание превентивные меры по сохранению.[11]

Последствия для природоохранной политики

Политика сохранения исторически отставал от современной науки во всем мире, но в этот критический момент политики должны приложить усилия, чтобы наверстать упущенное, прежде чем на нашей планете произойдет массовое вымирание. Например, вершина американской природоохранной политики Закон об исчезающих видах 1973 г., не признает каких-либо преимуществ защиты интерактивных видов, которые могут способствовать поддержанию общего видового разнообразия. Политика должна сначала оценить, считается ли рассматриваемый вид высоко интерактивным, задавая вопросы: «приводит ли отсутствие или потеря этого вида прямо или косвенно к потере общего разнообразия, влияет на воспроизводство или пополнение других видов, приводит ли к изменение структуры среды обитания, приведет к изменению продуктивности или динамики питательных веществ между экосистемами, изменит важные экологические процессы или снизит устойчивость экосистемы к нарушениям? ».[12] После того, как эти многочисленные вопросы будут решены для определения интерактивного вида, необходимо оценить экологически эффективный порог плотности, чтобы сохранить эту экологию взаимодействия. Этот процесс содержит многие из тех же переменных, которые содержатся в жизнеспособных оценках численности населения, и поэтому его нетрудно включить в политику. Избежать массовое вымирание в глобальном масштабе, которого никто не видел раньше, ученые должны понимать все механизмы, управляющие этим процессом. Именно сейчас правительства мира должны действовать, чтобы предотвратить эту катастрофу потеря биоразнообразия от дальнейшего развития и траты времени и денег, потраченных на предыдущие усилия по сохранению.[12]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ а б c d Estes et al. Экология вымирания лесных сообществ ламинарии. Биология сохранения. 3: 252-264. 1989 г.
  2. ^ Пейн, Р. Т. Взаимодействие пасты и тегулы: участки добычи, пищевые предпочтения хищников и структура сообщества приливов.. Экология. 6: 950-961. 1969 г.
  3. ^ а б Estes et al. Хищничество каланов и организация их сообществ на западных Алеутских островах, Аляска. Экология. 59: 822-833. 1978 г.
  4. ^ Роблес, К. Характеристики кормодобывания хищников и структура популяции жертвы на защищенном берегу. Экология. 65: 1502-1514. 1987 г.
  5. ^ Джексон и др. Исторический перелов и недавний крах прибрежных экосистем. Наука. 293 (5530): 629-638. 2001 г.
  6. ^ а б Novaro, Andrés J .; Фунес, Мартин С .; Сьюзан Уокер, Р. (2000). «Экологическое исчезновение местной добычи хищников в аргентинской Патагонии». Биологическое сохранение. 92: 25–33. Дои:10.1016 / S0006-3207 (99) 00065-8.
  7. ^ Кристиан, К. Э. Последствия биологической инвазии важность мутуализма для растительных сообществ. Природа. 413: 635-640. 2001 г.
  8. ^ а б МакКонки, К. Р., Дрейк, Д. Р. Летучие лисицы перестают выполнять функции рассредоточения семян задолго до того, как становятся редкими. Экология. 87 (2): 271-276. 2006 г.
  9. ^ Thomas et al. Риск исчезновения из-за изменения климата. Природа. 427: 145-149. 2004 г.
  10. ^ Root et al. Отпечатки глобального потепления на диких животных и растениях. Природа. 421: 57-60. 2003 г.
  11. ^ Неринг, С. Установление теплолюбивых видов фитопланктона в Северном море: биологические индикаторы климатических изменений? Журнал ICES по морским наукам. 55: 818-823. 1998 г.
  12. ^ а б Soulé et al. Сильно взаимодействующие виды: политика сохранения, управление и этика. Биология. 55 (2): 168-176. 2005 г.