Økologiske arvetyper, undersøgelser og eksempler

919
Sherman Hoover
Økologiske arvetyper, undersøgelser og eksempler

Økologisk rækkefølge Det er processen med gradvis substitution af plante- og dyrearter i et samfund, der forårsager ændringer i dets sammensætning. Vi kunne også definere det som et mønster af kolonisering og udryddelse et bestemt sted af flere arter. Dette mønster er kendetegnet ved at være ikke-sæsonbestemt, retningsbestemt og kontinuerligt..

Økologisk arv er typisk for samfund kontrolleret af ”dominans”, det vil sige dem, hvor nogle arter er konkurrencedygtige bedre end andre.

Figur 1. Primær arv. Kilde: Af Rcole17 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons

I denne proces produceres en "åbning" som et resultat af en forstyrrelse, der kan ses som en rydning i skoven, blandt andet en ny ø, en klit. Denne åbning er oprindeligt besat af en "indledende kolonisator", der fortrænges med tiden, fordi han ikke kan opretholde sin tilstedeværelse på stedet..

Forstyrrelser giver normalt anledning til udseendet af en række af arter (ind og ud af scenen), som endda kan forudsiges.

For eksempel er tidlige arter i rækkefølge kendt for at være gode kolonisatorer, vokser og reproducerer hurtigt, mens senere arter (som kommer senere) er langsommere i vækst og reproduktion og tåler mindre ressourcetilgængelighed..

Sidstnævnte kan vokse til modenhed i nærværelse af den tidlige art, men til sidst ender de med at ekskludere dem på grund af konkurrence..

Artikelindeks

  • 1 Typer af arv
    • 1.1 Primær arv
    • 1.2 Sekundær arv
  • 2 Undersøgelser af økologisk arv
    • 2.1 Henry Chandler Cowles
    • 2.2 Clements-Gleason-kontroversen
    • 2.3 Hvem havde ret?
  • 3 Hvordan undersøges økologiske successioner??
    • 3.1 Kronoserier eller erstatning af tid til tid (SFT)
  • 4 Eksempler på undersøgelse af sekvenser
    • 4.1 Brug af en kronoserie i studiet af en primær sekvens
    • 4.2 Undersøgelse af sekundære sekvenser
  • 5 Er der altid arv?
  • 6 Referencer

Typer af arv

Økologer har skelnet mellem to typer succession, nemlig: primær succession (forekommer på steder uden eksisterende vegetation) og sekundær succession (forekommer på steder med allerede etableret vegetation).

Der skelnes ofte mellem autogen succession, der drives af processer, der fungerer inden for et bestemt sted, og allogen succession, der drives af faktorer uden for dette sted..

Primær arv

Primær arv er processen med kolonisering af arter på et sted, der ikke har allerede eksisterende vegetation.

Det forekommer i sterile uorganiske substrater genereret af forstyrrelseskilder, såsom vulkanisme, istid, blandt andre. Eksempler på sådanne substrater kan være: lavastrømme og pimpstenssletter, nydannede klitter, kratere forårsaget af en meteorpåvirkning, moræner og udsatte underlag efter tilbagetrækning af blandt andet en gletscher..

Figur 2. Lavastrømme koloniseres, når de afkøles i det første trin i en økologisk rækkefølge. Kilde: Af Jim D. Griggs, HVO (USGS) medarbejderfotograf [1] [2] http://pubs.usgs.gov/dds/dds-80/, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/ w / index.php? curid = 326880

Under den primære rækkefølge kan arter ankomme fra fjerne steder.

Successionsprocessen sker normalt langsomt, fordi det er nødvendigt for de første bosættere at transformere miljøet, hvilket gør det mere gunstigt for etablering af andre arter..

For eksempel kræver jorddannelse, at nedbrydning af klipper oprindeligt finder sted, akkumulering af dødt organisk materiale og derefter gradvis etablering af jordmikroorganismer..

Sekundær arv

Sekundær arv forekommer på steder med allerede etableret vegetation. Dette sker efter en forstyrrelse forstyrrer dynamikken i det etablerede samfund uden fuldstændigt at eliminere alle individer.

Blandt de almindelige årsager til forstyrrelser, der kan føre til en sekundær rækkefølge, kan vi nævne: storme, brande, sygdomme, skovhugst, minedrift, landbrugsrydning, blandt andre..

For eksempel i tilfælde, hvor vegetationen i et område er blevet helt eller delvist elimineret, med jord, frø og veludviklede sporer i god stand, kaldes koloniseringsprocessen for nye arter sekundær succession..

Økologiske successionsundersøgelser

Henry Chandler Cowles

En af de første til at anerkende arv som et økologisk fænomen var Henry Chandler Cowles (1899), der studerede klitmiljøer i forskellige aldre i Lake Michigan (USA) og udledte konklusioner om successive mønstre..

Cowles bemærkede, at jo længere man gik fra bredden af ​​søen, blev de ældre klitter fundet med dominans af forskellige plantearter blandt dem..

Derefter opstod der dybe kontroverser inden for det videnskabelige område vedrørende begrebet arv. En af de mest kendte kontroverser har været forskerne Frederick Clements og Henry Gleason.

Clements-Gleason-kontroversen

Clements foreslog, at et økologisk samfund er en superorganisme, hvor arter interagerer og støtter hinanden, selv altruistisk. I denne dynamik er der derfor et mønster for samfundsudvikling.

Denne forsker introducerede begreber som "væsener" og "klimaksfællesskabet". Væsenerne repræsenterede mellemliggende faser i successionen, mens klimaks var den stabile tilstand, der blev nået i slutningen af ​​successionsprocessen. De forskellige klimaksstater var produktet af de mange miljøregimer.

For sin del forsvarede Gleason hypotesen om, at samfund simpelthen udviklede sig som en konsekvens af svarene fra hver art til en række fysiologiske begrænsninger, der var specifikke for hvert bestemt sted..

For Gleason var stigningen eller formindskelsen af ​​en art i et samfund ikke afhængig af tilknytningen til andre arter.

Dette individualistiske syn på samfundsudvikling ser det simpelthen som en samling af arter, hvis individuelle fysiologiske krav tillader dem at udnytte et bestemt sted..

Hvem havde ret?

På kort sigt blev Clements 'vision bredt accepteret i det videnskabelige samfund, men på lang sigt har Gleasons ideer syntes at være mere præcise i beskrivelsen af ​​processen med plantefølge..

Økologer af størrelsen Whittaker, Egler og Odum har deltaget i denne diskussion, der er dukket op igen gennem udviklingen af ​​samfundsøkologi..

I dag føjes nyere modeller som Drury og Nisbet (1973) og Connell og Slatyer (1977) til denne diskussion, som bidrager med nye visioner til den gamle debat..

Som det ofte er tilfældet i disse tilfælde, er det højst sandsynligt, at ingen af ​​visionerne (hverken Clements eller Gleason's) er helt forkerte, og begge har lidt sikkerhed..

Hvordan undersøges økologiske successioner??

Arv, der udvikler sig til nye fremspring (f.eks. En ø, der er opstået af vulkanisme), tager typisk hundreder af år. På den anden side er forskerens levetid begrænset til et par årtier. Så det er interessant at stille spørgsmålet om, hvordan man nærmer sig undersøgelsen af ​​arv.

En af måderne, der har vist sig at undersøge successioner, har været søgningen efter analoge processer, der tager kortere tidspunkter..

For eksempel studiet af overflader af bestemte mure i stenede kyststrækninger, som kan blive blotte og genbefolkes ved at kolonisere arter efter perioder på år eller årtier..

Chronoserie eller Substitution of Space for Time (SFT)

Det kaldes kronoseriet (fra græsk khronos: time) eller "substitution of space for time" (SFT for dets akronym på engelsk) til en anden form, der almindeligvis bruges i studiet af sekvenser. Dette består i en analyse af samfund i forskellige aldre og geografiske placeringer, der stammer fra en enkelt forstyrrelsesbegivenhed..

Den største fordel ved SFT er, at lange observationsperioder (hundreder af år) ikke er nødvendige for at studere en sekvens. En af dens begrænsninger indebærer imidlertid ikke at kunne vide nøjagtigt, hvor ens de specifikke placeringer for de studerede samfund er..

Effekter, der kan henføres til stedernes alder, kunne derefter forveksles med virkningerne af andre variabler, der er knyttet til lokaliteterne i samfundene..

Eksempler på undersøgelse af arv

Brug af en kronoserie i studiet af en primær succession

Et eksempel på en kronoserie findes i værkerne fra Kamijo og hans medarbejdere (2002), som var i stand til at udlede en primær rækkefølge i de basaltiske vulkanske strømme af Miyake-jima-øen i Japan..

Disse forskere studerede en kendt kronose af forskellige vulkanudbrud dateret 16, 37, 125 og mere end 800 år gammel..

I den 16-årige strøm fandt de, at jorden var meget sparsom, manglede kvælstof, og vegetationen var næsten fraværende undtagen et par små aldre (Alnus sieboldiana).

I modsætning hertil registrerede de i de ældste grunde 113 taxa inklusive bregner, urteagtige stauder, lianer og træer..

Figur 3. Castanopsis sieboldii træet er en repræsentant for terminal rækkefølge i tempererede skove på vulkanske øer i Japan. Kilde: https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Jinguji_Wakasa_Obama_Fukui14s3s4592.jpg#metadata

De genopbyggede derefter den arvsproces, der opstod, idet de angav, at kvælstoffikserende ør i første omgang koloniserede den nøgne vulkanske lava, hvilket letter den senere indtræden af ​​kirsebærtræet (Prunus speciosa), medium succession og laurbær (Machilus thunbergii), af sen arv. Senere blev der dannet en blandet og skyggefuld skov, domineret af slægterne Alnus Y Prunus.

Endelig erklærede forskerne, at udskiftningen af Machilus af Shii (Castanopsis sieboldii) langlivet træ, og i hvis træ den velkendte Shii-take svamp normalt udvikler sig.

Sekundær successionsundersøgelse

Sekundære arv undersøges ofte ved hjælp af dyrkede marker, der er blevet forladt. I USA er der udført mange undersøgelser af denne type, fordi den nøjagtige dato, hvor disse felter blev opgivet, er kendt..

For eksempel har den velkendte økolog David Tilman fundet i sine undersøgelser, at der er en typisk sekvens i rækkefølgen, der forekommer i disse gamle felter:

  1. Årligt ukrudt koloniserer marken først.
  2. Urteholdige stauder følger.
  3. Senere tidlige arvtræer er indarbejdet.
  4. Endelig kommer sene successive træer som nåletræer og hårdttræ ind..

Tilman finder ud af, at kvælstofindholdet i jorden stiger, når successionen skrider frem. Dette resultat er blevet bekræftet af andre undersøgelser udført i forladte rismarker i Kina..

Er der altid arv?

Vi har argumenteret fra begyndelsen af ​​denne artikel, at økologisk arv er typisk for samfund, der kontrolleres af "dominans", men det er ikke altid sådan.

Der er andre typer samfund, der kaldes "kontrolleret af grundlæggerne." I denne type samfund er der et stort antal arter, der er ækvivalente som primære kolonisatorer for en åbning skabt af en forstyrrelse.

Disse er arter, der er godt tilpasset det abiotiske miljø, der resulterer efter forstyrrelse, og kan holde deres plads indtil døden, da de ikke er konkurrencemæssigt fordrevet af en anden art..

I disse tilfælde er tilfældet den faktor, der definerer de arter, der dominerer i et samfund efter en forstyrrelse, afhængigt af hvilken art der kan nå den åbning, der genereres først..

Referencer

  1. Ashmole, N. P., Oromí, P., Ashmole, M. J. og Martín, J. L. (1992). Primær faunal succession i vulkansk terræn: lava- og hulestudier på De Kanariske Øer. Biological Journal of the Linnean Society, 46 (1-2), 207-234. doi: 10.1111 / j.1095-8312.1992.tb00861.x
  2. Banet A. I. og Trexler J. C. (2013). Rum-til-tid-udskiftning fungerer i Everglades økologiske prognosemodeller. PLoS ONE 8 (11): e81025. doi: 10.1371 / journal.pone.0081025
  3. Kamijo, T., Kitayama, K., Sugawara, A., Urushimichi, S. og Sasai, K. (2002). Primær arv af den varm-tempererede bredbladede skov på en vulkansk ø, Miyake-jima, Japan. Folia Geobotanica, 37 (1), 71-91. doi: 10.1007 / bf02803192
  4. Maggi, E., Bertocci, I., Vaselli, S. og Benedetti-Cecchi, L. (2011). Connell og Slatyers modeller for arv i biodiversitetstiden. Økologi, 92: 1399-1406. doi: 10.1890 / 10-1323.1
  5. Pickett S. T. A. (1989). Rum-til-tid-erstatning som et alternativ til langsigtede studier. I: Likens G.E. (red.) Langvarige studier i økologi. Springer, New York, NY.
  6. Poli Marchese, E og Grillo, M. (2000). Primær arv på lavastrømme på Etna-bjerget. Acta Phytogeographica Suecica. 85. 61-70.

Endnu ingen kommentarer