Монодоминантность - Monodominance

Монодоминантность является экологическое состояние в котором более 60% навес состоит из одного вида дерева.[1][2] Хотя монодоминантность изучается в разных регионах, большинство исследований сосредоточено на многих известных видах тропических лесов. Коннел и Лоуман изначально называли это доминированием одного человека.[3][1] Обычные объяснения биоразнообразие в тропические леса за десятилетия до работ Коннела и Лоумана либо полностью игнорировали монодоминантность, либо предсказывали, что его не будет.[4]

Коннел и Лоуман выдвинули гипотезу о двух противоположных механизмах, с помощью которых господство может быть достигнуто.[3] Во-первых, быстрое отрастание в нестабильных местообитаниях с высокой степенью беспокойства. Второй - через конкурентное исключение в стабильных местообитаниях с низким уровнем беспокойства.[2][3] Объяснения стойкого монодоминуса включают то, что монодоминантные виды более устойчивы к сезонным наводнениям, чем другие, или что монодоминантность - это просто sere.[4] При стойкой монодоминантности монодоминантный вид успешно остается таковым из поколения в поколение.[4][2]

Примеры

Минимум 22 вида из восьми разных семьи известно, что они создают монодоминантные леса.[1] Примеры стойкой монодоминантности видны в Африка, Центральная и Южная Америка, и Азия.[5] Dipterocarpaceae является одним из примеров семейства растений, которое постоянно признается доминирующий в Азии.[5] В эктомикоризное дерево Dicymbe corymbosa, найденный в центральной Гайане, образует широкие массивы монодоминантных лесов, содержащих более 80% навес порода деревьев.[6]

Доминирующие растения в Неотропы и Африка обычно в семье Бобовые.[5] Виды Gilbertiodendron dewevrei, Cynometra alexandri, и Юлбернардия серетий являются исключительными доминантами в своих индивидуальных лесах в экваториальной Африке.[7] G. dewevrei преобладающие леса более распространены на высокогорьях, прилегающих к центральному бассейну реки Заир.[7] Этот вид в Итури лес образует монодоминантные насаждения, которые занимают более 90% крон деревьев.[5]

Вид сверху, дорожка под навесом в тропическом лесу Фалеалупо, Савайи, Самоа, 2009 г.

Причины

Коннел и Лоуман изначально выдвинули гипотезу эктомикоризный ассоциация, вызывающая замену других видов, как один из двух механизмов, посредством которых вид становится устойчиво монодоминантным; другой - простое заселение больших промежутков.[3] Однако последующие исследования на протяжении многих лет показали, что не существует единого простого механизма, с помощью которого возникает монодоминантность.[8][9][4][10] Зарегистрированы монодоминантные виды, образующиеся в разное время после лес клиренс, хотя не было показано, что это предиктор персистенции монодоминантных видов. Опора на эктомикоризу и бедность почвы не были продемонстрированы.[2] Вместо этого, множественные черты взрослых монодоминантных видов препятствуют росту других видов, включая плотный полог, равномерный полог, глубокую опаду листьев, медленную переработку питательных веществ, плодоношение мачты и бедный рассредоточение.

Было предложено несколько причинных механизмов формирования монодоминантного леса в тропический экосистемы,[8][1] включая такие особенности окружающей среды, как низкий беспокойство скорости и внутренние характеристики доминирующий виды: побег из травоядные животные, высокая теневыносливость сеянцев, формирование микоризные сети между особями одного вида.[11]

Навес

Плотный навес взрослых деревьев предотвращает попадание света в предыстория. в Итури Лес Демократическая Республика Конго монодоминант Жильбертиодендрон лесной подлесок получает только 0,57% полного солнечного света, в то время как подлесок смешанного леса получает 1,15% полного солнечного света. Это различие может помешать многим видам растений жить в такой среде из-за условий низкой освещенности и, как следствие, их неспособности достаточно и эффективно фотосинтезировать. Даже некоторые виды, которые более теневыносливы, не могут выжить в суровых условиях низкой освещенности.[4]

Опавшие листья

Опавшие листья

Монодоминантный лес обычно очень глубокий. опавшие листья потому что листьев нет разлагающийся так же быстро, как и в других леса. В некоторых монодоминантных лесах скорость разложения может быть в два-три раза ниже, чем у смешанные леса.[1] Низкий аммоний и нитрат может быть результатом этого медленного разложения, что, в свою очередь, означает, что в почве меньше питательных веществ для использования другими видами растений.[4]

Обработка питательными веществами

Обработка питательными веществами несколько отличается от одного лес другому. в Жильбертиодендрон лесов низкая доступность азот из-за низкого уровня опадающих на землю листьев и медленного разложение. Это может помешать другим видам растений колонизация потому что в почве не хватает необходимых питательных веществ.[4] В Parashorea chinensis леса, деревья, как известно, требуют большего плодородные почвы чем в других областях. Есть большое количество марганец хотя это мешает другим растениям пустить корни. Марганец может отравить другие деревья, если его уровень слишком высок, и, возможно, вызвать появление листьев хлороз и некроз и предотвратить поглощение питательных веществ кальций и магний.[12]

Мачта плодоношения

Мачта плодоношение это событие массового плодоношения, которое подавляет животных, потребляющих фрукты, и помогает семенам процент выживаемости. Хорошо защищенные листья также помогают предотвратить хищничество. в Жильбертиодендрон леса это плодоношение мачты не способствует меньшему хищничеству, но Азия и Неотропы это приносит пользу в фитнесе [13] а иногда это действительно важно для монодоминантной поддержки.[4]

Плохой разгон

Монодоминантный лес бедный рассредоточение из-за отсутствия диспергаторов животных, многие из семена просто падают с родительского дерева и падают на землю, где они прорастать. Это может создать регулярный и радиальный путь вокруг родительского дерева, который приводит к «замене дерева на дерево» в смешанный лес.[1] В монодоминантном лесу доминирующий видам не нужны все описанные признаки, чтобы захватить территорию. Хотя многие из них имеют комбинацию, все монодоминантные леса имеют по крайней мере одну из этих черт для создания монодоминантной среды обитания.[4]

Эктомикоризная ассоциация

Многие из тропический монодоминантные деревья связаны с эктомикоризные (ЭКМ) грибы сети. Микоризные грибы как известно, действуют на растения разнообразие тенденции в различных экосистемы во всем мире.[6] Эктомикоризный отношения с деревьями могут увеличиться запасы питательных веществ за счет более эффективного использования больших мощностей почвы или через прямой разложение из опавшие листья. Было высказано предположение, что это обеспечит таким древесным породам конкурентное преимущество.[1]

Примеры эктомикоризных деревьев в тропические леса можно найти в Азии, Африке и Неотропах. Существует сильная корреляция между ассоциацией ЕСМ в тропических деревьях и возникновением монодоминантности.[6]

Грибы как микоризы, похоже, не повреждают листья и даже демонстрируют симбиотические отношения.[14] ЕСМ-грибы происходят от сапротрофов и сохраняют некоторую способность разлагать органический материал. Поскольку тропические почвы часто бедны питательными веществами, предполагается, что ECM-деревья будут иметь конкурентное преимущество перед соседними деревьями из-за их способности получать больше питательных веществ. Со временем это может привести к доминированию в тропических лесах.

Механизмы, опосредованные эктомикоризой

Исследование Dicymbe corymbosa люди показывают, что (с точки зрения общего базальная область ) взрослые деревья доминируют над ресурсами и пространством. Дополнительно они образуют рощи, также известный как эпикормовые побеги, которые позволяют проявлять настойчивость со временем. Следовательно, если один ствол дерева умирает, он заменяется другим живым стволом в навес. Это вызывает отрастание одного вида на уровне стебля. Все это требует высокого уровня углеводы и питательные вещества, которые накапливаются из ассоциации ECM. мастинг виды деревьев полагаются на ассоциации ECM для накопления этих необходимых питательных веществ для воспроизводства в межмачтовые годы. Связь между уровнями ресурсов, хранящихся в тканях растений, временем мастинга и моделями ECM предполагает, что ЕСМ грибки необходимы для получения питательных веществ, необходимых для больших густых деревьев.[6]

Семена монодоминантных деревьев обычно имеют более высокие показатели прорастание и выживаемость саженцев при посадке в монодоминантных лесах, а не в смешанные леса. Монодоминантные сеянцы, посаженные в смешанных лесах, имеют значительно более низкие уровни колонизации ЕСМ. корни. Более низкий процент колонизации ECM может вызвать низкий выживаемость этих саженцев в смешанном лесу.[6] Еще один механизм, который может быть важен для выживания рассады и роста, - это связь с общим ECM сеть. Подключив их небольшие корневые системы к сетям ECM, исходящим от более крупных взрослых, можно получить больше преимуществ.[6]

Помедленнее разложение Предполагается, что уровень роста в монодоминантных лесах является результатом конкуренции между сапротрофный бактерии и грибы. ЕСМ-грибы могут подавлять рост сапротрофов в монодоминантном лесу, замедляя разложение и возвращая органически связанные питательные вещества обратно дереву. Это также называется гипотезой «Гаджил».[6]

Экологические воздействия

Все черты, которые способствуют созданию монодоминантного леса с течением времени, препятствуют росту других видов растений и заставляют их переходить в более смешанный лес. Несмотря на то, что это неудобно для видов растений, которые были там, не было никаких доказательств того, что это отрицательный эффект монодоминантности.[4] Также обнаружено, что в монодоминантных лесах значительно меньше азот в их почва чем смешанные леса. В этих монодоминантных лесах много доминирующий породы деревьев из бобовые семья, у которой есть азотфиксация. Фиксация азота создает соединения, которые помогают растению расти в условиях с низким содержанием питательных веществ.[15]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Peh, Kelvin S.-H .; Льюис, Саймон Л .; Ллойд, Джон (июль 2011 г.). «Механизмы монодоминантности в разнообразных системах с преобладанием тропических деревьев». Журнал экологии (Британское экологическое общество) 99 (4): 891–898.doi: 10.1111 / j.1365-2745.2011.01827.x.
  2. ^ а б c d -Преббл, Мэтью; Кеннеди, Жан; Южный, Венди (2010). «Голоценовые изменения растительности низменностей и экология человека в провинции Манус, Папуа-Новая Гвинея». In Haberle, S .; Стивенсон, Дж .; Преббл, М. Измененные экологии: пожары, климат и влияние человека на наземные ландшафты. Terra Australis Series 32. ANU E Press. ISBN  9781921666803.
  3. ^ а б c d Коннел, Джозеф Н .; Лоуман, Маргарет Д. (1989). «Тропические леса с низким разнообразием: некоторые возможные механизмы их существования». Американский натуралист 134: 88–119.
  4. ^ а б c d е ж грамм час я j Торти, Сильвия Д .; Coley, Phyllis D .; Курсар, Томас А. (февраль 2001 г.). «Причины и последствия монодоминантности в тропических равнинных лесах». Американский натуралист 157 (2): 141–153. DOI: 10,1086 / 318629.
  5. ^ а б c d Торти, Сильвия Д .; Коли, Филлис Д. (июнь 1999 г.). «Тропическая монодоминантность: предварительная проверка гипотезы эктомикоризы». Biotropica (Ассоциация тропической биологии и охраны природы) 31 (2): 220–228.doi: 10.1111 / j.1744-7429.1999.tb00134.x.
  6. ^ а б c d е ж грамм Макгуайр, Криста Л. «Функция эктомикоризных ассоциаций для поддержания тропической монодоминантности». Микориза: устойчивое сельское и лесное хозяйство. З.А. Сиддики и др. Нидерланды: Springer Science + Business Media B.V., 2008. 287-302. Распечатать.
  7. ^ а б Харт, Т. Б., Харт, Дж. А., и Мерфи, П. Г. (1989). Монодоминантные и богатые видами леса влажного тропики: причины их совместного возникновения. Американский натуралист, 613-633.
  8. ^ а б Харт, Тереза ​​(январь 1990). «Моноспецифичное доминирование в тропических лесах.». Тенденции в экологии и эволюции (Elsevier Ltd) 5 (1): 6–11.doi: 10.1016 / 0169-5347 (90) 90005-X.
  9. ^ Читай, Дженнифер; Халлам, Патрисия; Шерье, Жан-Франсуа (1995). «Аномалия монодоминантных тропических лесов: некоторые предварительные наблюдения в тропических лесах Новой Каледонии, где преобладают нофаги». Журнал тропической экологии (издательство Кембриджского университета) 11 (03): 359–389. DOI: 10.1017 / s026646740000883x
  10. ^ Макгуайр, К. Л. (2007). «Динамика пополнения и эктомикоризная колонизация Dicymbe corymbosa, монодоминантного дерева в Гвианском щите». Журнал тропической экологии 23 (3): 297–307.doi: 10.1017 / s0266467406003968.
  11. ^ Макгуайр, К. Л. 2007. Обычные эктомикоризные сети могут поддерживать монодоминантность в тропическом лесу »Экология 88 (3) 567–574.
  12. ^ Ван дер Вельден, Н., Ферри Слик, Дж. У., Ху, Ю. Х., Лан, Г., Лин, Л., Дэн, X., & Портер, Л. (2014). "Монодоминантность Parashorea chinensis на плодородных почвах в тропических лесах Китая ». Журнал тропической экологии, 30(04), 311-322.
  13. ^ Visser, Marco D .; Йонгеянс, Элке; ван Брейгель, Михиль; Zuidema, Pieter A .; Чен, Ю-Юнь; Рахман Кассим, Абдул; де Крун, Ханс (2011). «Строгое плодоношение для тропического диптерокарпия: демографический анализ затрат и выгод отсроченного воспроизводства и хищничества семян». Журнал экологии. 99 (4): 1033–1044. Дои:10.1111 / j.1365-2745.2011.01825.x. ISSN  0022-0477.
  14. ^ Арнольд, А. Э. и Ф. Лутцони. 2007. Разнообразие и диапазон хозяев эндофитов листовых грибов: являются ли тропические листья горячими точками биоразнообразия? Экология 88: 541-549.
  15. ^ Брукшир, Э. Дж., И Томас, С. А. (2013). Экосистемные последствия монодоминантности деревьев для круговорота азота в равнинных тропических лесах. PLoS ONE, 8 (7), e70491.