Экология острова - Island ecology

Остров экология это изучение островных организмов и их взаимодействия друг с другом и с окружающей средой. Острова составляют почти 1/6 всей суши Земли,[1] тем не менее экология островных экосистем сильно отличается от экологии континентальных сообществ. Их изоляция и высокая доступность пустых ниши привести к увеличению видообразование. В результате островные экосистемы составляют 30% мировой горячие точки биоразнообразия, 50% морского тропического разнообразия и некоторые из самых необычных и редких видов.[2] Многие виды до сих пор остаются неизвестными.

На разнообразие видов на островах сильно влияет деятельность человека, например: вырубка леса и введение экзотические виды. В ответ экологи и менеджеры обращают внимание на сохранение и восстановление островных видов. Поскольку острова представляют собой простые системы, они дают возможность изучать процессы вымирание которые можно экстраполировать на более крупные экосистемы.

Экологические процессы на островах

Острова являются привлекательными участками для экологических исследований, поскольку они дают наглядные примеры эволюции в действии. Они демонстрируют интересные образцы колонизации, адаптации и видообразования.

Колонизация и создание

Острова окружены водой и могут существовать как часть континентальной суши, а могут и не существовать. Океанические острова возникают из-за вулканической активности или роста рифов и обычно со временем исчезают из-за эрозии и изменения уровня моря.[1] Когда появляются острова, они подвергаются процессу экологическая преемственность поскольку виды колонизируют остров (см. теорию островная биогеография ). Новые виды не могут иммигрировать по суше, а должны прибыть по воздуху, воде или ветру. В результате организмы с высоким рассредоточение Такие способности, как растения и птицы, гораздо более распространены на островах, чем таксоны с плохим рассредоточением, такие как млекопитающие.[1] Однако некоторые млекопитающие обитают на островах, предположительно в результате плавания или катания на естественных «плотах», которые смывает с материка.

Из прибывших видов лишь некоторые смогут выжить и создать популяции. В результате на островах меньше видов, чем на материке. Островные популяции небольшие и демонстрируют низкую генетическую изменчивость (см. эффект основателя ), но изолированы от хищников и конкурентов, с которыми они изначально развивались. Это может привести к процессу, называемому экологический выпуск, где вид освобождается от взаимодействий с древними сообществами, а затем колонизирует новые ниши.

Приспособление

В ответ на это меняющееся экологическое давление островные виды могут стать гораздо более послушными, чем их материковые собратья, и могут вырасти в размерах (см. островной гигантизм ) или меньше (см. островная карликовость ). Некоторые из этих уникальных приспособлений отражены в харизматических островных видах, таких как гигантская черепаха, Дракон Комодо, или карликовые мамонты.

Дракон Комодо - пример островного гигантизма.

После иммиграции птицы и некоторые рептилии или млекопитающие, как правило, становятся крупнее и хищниками.[3] показывая расслабленный внутривидовая конкуренция.[4] Что касается млекопитающих, то мелкие виды увеличиваются в размерах, а крупные - уменьшаются.[5] Это называется «правилом острова» и предлагается для минимизации расхода энергии.[6]

Другие приспособления к жизни на островах включают повышенное пойкилотермия,[6] расслабленное поведение против хищников,[7] и уменьшил половой отбор[8] у животных и потеря защиты травоядных[9] и уменьшенное рассеяние[10] в растениях.

Видообразование

Образование новых островов и их изоляция от материка создает множество незанятых ниш, к которым виды могут адаптироваться. Поскольку иммиграция хищников и конкурентов ограничена, многие организмы могут сохраняться в этих новых нишах. Это приводит к высокому распространению эндемизм, где виды являются уникальными для определенной области. Например, 50% мест обитания эндемичных птиц находятся на островах.[2]

Эндемизм часто является результатом адаптивное излучение.[1] Адаптивная радиация - это когда один вид колонизирует территорию и быстро диверсифицируется, чтобы заполнить все доступные ниши. Типичным примером является собрание видов вьюрков, задокументированное Чарльз Дарвин в Галапагосские острова. Зяблики Дарвина проявили адаптивную радиацию, развивая клюв разного размера, чтобы использовать разнообразие семян, присутствующих на разных островах.

Палила - один из нескольких находящихся под угрозой исчезновения медоносов, которые эволюционировали благодаря адаптивной радиации и являются эндемиками Гавайских островов.

Поскольку распространение этих популяций ограничено их островной средой обитания, у них, как правило, меньше особей, чем у их собратьев на материке, и меньшая генетическая изменчивость. Это, наряду с упомянутыми выше поведенческими и экологическими факторами, делает островные виды более уязвимыми перед исчезновением.[1]

Выживание

Дальнейшее выживание видов на островах зависит от таких факторов, как природные отбор, генетическая изменчивость, естественные нарушения (ураганы, извержения вулканов) и антропогенные нарушения (интродуцированные виды, потеря среды обитания). Нарушения, вызванные деятельностью человека, обычно являются главной причиной смертности, а понимание причин вымирания способствует усилиям по сохранению.

Воздействие человека на островные экосистемы

Перемещение людей на острова привело к быстрому исчезновению местных островных видов в результате охоты или охоты. разрушение среды обитания, или интродуцированные виды.

Охота

Многие крупные животные на островах были истреблены людьми до исчезновения. Хорошо известный пример - додо, когда-то найденный на острове Маврикий.[11] Он эволюционировал, чтобы стать большим, нелетающим и послушным, и впоследствии был вымерен людьми и завезенными хищниками.

Разрушение среды обитания

Истощение природных ресурсов может иметь драматические последствия для экологии острова. На Остров Пасхи, истощение леса людьми привело не только к повсеместной потере видов, но и к краху островной цивилизации.[12]

Остров Пасхи стал местом драматических экологических изменений.

Сегодня на островах проживает более 500 миллионов человек, и все они напрямую зависят от местных ресурсов (традиционное использование) или косвенно (доходы от экотуризма). Рост населения и развитие приводят к тяжелым вырубка леса, загрязнение, и чрезмерная эксплуатация. Чрезмерный вылов морской фауны вызывает особую тревогу, поскольку урожайность коралловые рифы виды являются важным источником пищи для населения островов.

Интродуцированные виды

Люди внесли свой вклад в глобализацию и снизили эффективную изоляцию островных сообществ, что сделало возможным вторжение экзотических видов. Это может иметь огромное влияние на местные виды. В Гуам, представленный коричневая древесная змея съели почти все местные виды позвоночных до исчезновения. Дикие кошки и собаки также значительно сократили популяции местных позвоночных на островах из-за хищничества и болезней. Введено копытные являются еще одной серьезной угрозой, поскольку они пасутся на местной растительности и могут уничтожить целые леса.[13] Экзотические травы могут превзойти местные предыстория виды и увеличивают риск возгорания.[14] Наконец, социальные насекомые такие как муравьи, также вызывают серьезные проблемы.[15]

Глобальное потепление

Глобальное потепление становится серьезной причиной исчезновения видов на островах. Это может быть связано с повышение уровня моря, вторжение соленой воды в пресноводные среды обитания или неспособность видов адаптироваться к повышению температуры и экстремальным погодным явлениям. Особенно восприимчивы виды растений.[16] В более изолированных районах, таких как острова Южного океана, косвенные воздействия, такие как инвазивные виды и глобальное потепление, могут играть большую роль в влиянии на популяции, чем чрезмерная эксплуатация, загрязнение и утрата среды обитания.[17]

Повышение уровня моря является насущной проблемой для многих жителей островов.

Трофические каскады

Деятельность человека и интродукция неместных видов часто вызывают трофические каскады, где прямое воздействие на один вид приводит к косвенному воздействию на другие виды в пищевой сети. Пример есть Остров Санта-Крус из Калифорнийские Нормандские острова, где ДДТ отравление уменьшилось белоголовый орлан населения. Это, наряду с обилием введенных диких свиней для добычи, позволило золотые орлы колонизировать остров и заменить белоголовых орлов. Впрочем, беркуты тоже питались местными островные лисы. Уровень популяции лисиц снизился почти до исчезновения, а скунс популяции увеличились из-за ослабления конкуренции с лисицами.

Сохранение острова

Сохранение на островах

Поскольку островные экосистемы самодостаточны, должно быть возможно смягчить многие угрозы для видов. Экологи и менеджеры работают вместе, чтобы определить приоритетные области сохранения и быстро разработать и реализовать планы действий. Не все можно оставить в резерве, поэтому важно сначала собрать соответствующую информацию и расставить приоритеты в проблемных областях.[18] После того, как область была выбрана, менеджеры должны приобрести право собственности и получить поддержку. В этот процесс также должны быть вовлечены местные эксперты и коренное население.[18] Четко определенные цели облегчат многие необходимые взаимодействия между людьми и агентствами.[18] Как только резерв создан, менеджеры могут практиковаться адаптивное управление и продолжить общественное образование.

На суше сохранение островов сосредоточено на защите видов и их среды обитания. В некоторых случаях консервация может быть интегрирована с сельскохозяйственным производством. Например, Акация Коа плантации и лесные пастбища в Гавайи представляют собой антропогенно измененные экосистемы, но при этом допускают связь между фрагментами леса и, таким образом, поддерживают большее разнообразие, чем открытые пастбища.[19] Другие направления включают восстановление среды обитания и искоренение интродуцированных хищников, копытных и экзотических растений (путем охоты, удаления или биологический контроль ).

В морских экосистемах все чаще создаются «запретные» заповедники. Это позволяет восстановить местные виды, а также увеличить количество промысловых видов.[20] Однако как в наземных, так и в морских системах эти действия дороги и не всегда приводят к желаемым результатам. Например, некоторые иностранцы становятся краеугольные камни и их удаление может нанести экосистеме больше вреда, чем пользы. Чтобы быть более эффективными, управляющие островными экосистемами должны обмениваться информацией и учиться на ошибках друг друга.[21]

Лобстерам очень выгодно создание запретных зон на таких островах, как Великобритания, Новая Зеландия и Тонга.

Восстановление острова

Основная статья: Восстановление острова

Сохранение островов, как правило, сосредоточено на сохранении отдельных видов и их местообитаний. Однако многие экологи предостерегают, что экологические и эволюционные процессы также должны быть сохранены.[21] Сохранение островных сообществ в целом тесно связано с восстановление.

Активное восстановление на островах может осуществляться как для видов животных (переселение, индуцированное размножение), так и для видов растений (лесовосстановление). Создание целей восстановления может быть сложной задачей, потому что часто невозможно восстановить экосистему до ее «исторического» или «нормального» состояния, если это состояние можно даже четко определить. Восстановление никогда не бывает полным, поскольку экологические сообщества всегда находятся в состоянии изменений.

Устойчивое использование

Поскольку истощение ресурсов является серьезной проблемой на островах, необходимо также принимать во внимание потребности населения. На многих островах ученые и менеджеры изучают традиционные обычаи коренных народов как потенциальные решения для сохранения. В некоторых случаях системы ограниченного использования, которые служат сообществу, могут предоставить лучшую альтернативу полностью закрытым охраняемым территориям, если не хватает ресурсов для надлежащего исполнения.[22] Государственное образование играет важную роль.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c d е Paulay, G. 1994. Биоразнообразие океанических островов: его происхождение и исчезновение. Американская зоология 34: 134-144.
  2. ^ а б Герлах, Джастин. 2008 г. Биоразнообразие островов - проблемы и возможности В архиве 2009-03-03 на Wayback Machine. Всемирный конгресс по охране природы
  3. ^ Алковер, Дж. А. и М. Макминн. 1994. Хищники позвоночных на островах. Бионаука 44(1): 12-18.
  4. ^ Марки, J.A. и М. Бюхнер. 1985. Гипотеза территориальной защиты и экология островных позвоночных. Ежеквартальный обзор биологии 60(2): 155-181.
  5. ^ Ван Вален, Л. М. 1973. Узор и баланс природы. Эволюционная теория 1: 31−49.
  6. ^ а б Макнаб, Б.К. 2002. Сведение к минимуму расхода энергии способствует сохранению позвоночных на океанических островах. Письма по экологии 5 (5): 693-704.
  7. ^ Блюмштейн, Д.Т. 2002. Переезд в пригород: онтогенетические и эволюционные последствия жизни на островах, свободных от хищников. Журнал биогеографии 29 (5): 685-692.
  8. ^ Гриффит, С.С. 2000. Высокая верность на островах: сравнительное исследование внепарного отцовства у воробьиных птиц. Поведенческая экология 11(3): 265-273.
  9. ^ Vourc’h, G., J.L. Martin, P. Duncan, J. Escarre, T.P. Клаузен. 2001. Защитные приспособления Thuja plicata к просмотру копытных: сравнительное исследование между материковой и островной популяциями. Oecologia 126(1): 84-93.
  10. ^ Коди, М. и Дж. М. Овертон. 1996. Краткосрочная эволюция уменьшения распространения популяций островных растений. Журнал экологии 84(1): 53-61.
  11. ^ «Размышления: об экологии острова и злоупотреблении экосистемами», Затерянная земля додо: экологическая история Маврикия, Реюньона и Родригеса, Пойсер, 2010, Дои:10.5040 / 9781472597656.ch-011, ISBN  9781472597656
  12. ^ Bahn, P и J. Flenley. 1992. Остров Пасхи, Остров Земли. Темза и Гудзон, Лондон.
  13. ^ Таунс, Д. и W.J. Ballantine. 1993. Сохранение и восстановление экосистем островов Новой Зеландии. Тенденции эволюции и экологии 8(12): 452-457.
  14. ^ Д’Антонио, К. и П. Витаусек. 1992. Биологические вторжения экзотических трав, цикл трава / огонь и глобальные изменения. Ежегодный обзор экологической систематики 23: 63-87.
  15. ^ Коул, Ф.Р., А.С. Медейрос, Л.Л. Луп и В.В. Zuehlke. 1992. Влияние аргентинского муравья на фауну членистоногих высокогорных кустарников Гавайев. Экология 73: 1313-1322.
  16. ^ Kreft, H., W. Jetz, J. Mutke, G. Kier и W. Barthlott. 2008. Глобальное разнообразие островных флор с макроэкологической точки зрения. Письма об экологии 11(2): 116-127.
  17. ^ Чоун, С.Л., Дж. Э. Ли и Дж. Д. Шоу. 2008. Сохранение островов Южного океана: беспозвоночные как образцы. Журнал сохранения насекомых 12(4): 277-291.
  18. ^ а б c Кеплер, К. Б. и Дж. М. Скотт. 1985. Сохранение островных экосистем. Номер технической публикации ICBP 3: 255-271.
  19. ^ Гольдман, Р.Л., Л.П. Гольдштейн, Г.К. Повседневная. 2008. Оценка природоохранной ценности островного ландшафта, в котором доминирует человек: разнообразие растений на Гавайях. Биоразнообразие и сохранение 17 (7): 1765-1781.
  20. ^ Таунс, Д. и W.J. Ballantine. 1993. Сохранение и восстановление экосистем островов Новой Зеландии. Тенденции эволюции и экологии 8 (12): 452-457.
  21. ^ а б Кронк, Q.C.B. 1997. Острова: стабильность, разнообразие, сохранение. Биоразнообразие и сохранение 6: 477-493.
  22. ^ Синнер, Дж. Э., М. Дж. Марнэйн и Т. МакКланахан. 2005. Сохранение и общественные выгоды от традиционного управления коралловыми рифами на острове Ахус, Папуа-Новая Гвинея. Биология сохранения 19 (6): 1714-1723.

внешние ссылки