Краевые эффекты
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2010 г. ) |
В экологии , краевые эффекты — это изменения в структурах популяций или сообществ которые происходят на границе двух или более местообитаний . [1] На участках с небольшими фрагментами местообитаний особенно выражены краевые эффекты, которые могут распространяться по всему ареалу. По мере усиления краевых эффектов пограничная среда обитания обеспечивает большее биоразнообразие .
Урбанизация заставляет людей постоянно фрагментировать ландшафты и тем самым усиливать краевой эффект. Это изменение в ландшафтной экологии имеет последствия. [2] Было замечено, что универсальные виды, особенно инвазивные , извлекают выгоду из этого изменения ландшафта, в то время как специализированные виды страдают. [3] Например, альфа-разнообразие птиц, не переносящих края, в тропических лесах Лакандона , Мексика, уменьшается по мере усиления краевого эффекта. [4]
Типы
[ редактировать ]- Неотъемлемый – природные особенности стабилизируют положение границы.
- Индуцированные – временные природные нарушения (например, пожар или наводнение) или деятельность человека, приводящая к последовательным изменениям границ с течением времени.
- Узкая – одна среда обитания внезапно заканчивается и начинается другая (например, сельскохозяйственное поле).
- Широкий ( экотон ) – большое расстояние разделяет границы двух четко и четко определяемых мест обитания в зависимости от их физических условий и растительности, а между ними существует большая переходная область.
- Извилистая – граница нелинейная.
- Перфорированная. На границе есть пробелы, в которых расположены другие места обитания.
Высота также может создавать границы между патчами. [5]
Биоразнообразие
[ редактировать ]Условия окружающей среды позволяют некоторым видам растений и животных колонизировать границы местообитаний . Растения, населяющие опушки леса, обычно не переносят тени . [6] Эти растения также имеют тенденцию быть терпимыми к засушливым условиям , например, кустарники и виноградные лозы . Животные, которые колонизируют, как правило, это те, которым требуется две или более среды обитания, такие как белохвостый олень и олень-мул , лось , кролики , голубые сойки и малиновки . [ нужна ссылка ] Некоторые животные перемещаются между местами обитания, в то время как краевые виды ограничены границами. Более крупные участки увеличили биоразнообразие местных видов по сравнению с меньшими участками. [7] Ширина пятна также влияет на разнообразие: чтобы получить градиенты краевых эффектов, край пятна должен быть более выраженным, чем просто резкая граница.
Животные, перемещающиеся между сообществами, могут создавать полосы движения вдоль границ, что, в свою очередь, увеличивает доступ света к растениям вдоль этих полос и способствует первичному производству . Чем больше света достигает растений, тем больше их количество и размеры. Увеличение первичной продукции может увеличить численность травоядных насекомых, за которыми следуют гнездящиеся птицы и так далее по трофическим уровням .
В случае широких и/или заросших границ некоторые виды могут оказаться ограниченными одной стороной границы, несмотря на то, что имеют возможность населять другую. Иногда пограничные эффекты приводят к возникновению абиотических и биотических условий, которые уменьшают естественные вариации и угрожают исходной экосистеме. Вредные краевые эффекты наблюдаются также в физических и химических условиях пограничных видов. Например, удобрения с сельскохозяйственного поля могут проникнуть в прилегающий лес и загрязнить среду обитания. Можно суммировать три фактора, влияющих на края:
- Абиотический эффект — изменения условий окружающей среды, возникающие в результате близости к структурно несходной матрице.
- Прямые биологические эффекты — изменения в численности и распространении видов , вызванные непосредственно физическими условиями вблизи края.
- Косвенные биологические эффекты, которые включают изменения во взаимоотношениях видов, такие как хищничество , [8] выводковый паразитизм , конкуренция, травоядность , биотическое опыление и распространение семян [9]
Влияние человека
[ редактировать ]Человеческая деятельность создает преимущества посредством развития и сельского хозяйства. Часто изменения наносят ущерб как размеру среды обитания, так и видам. Примеры воздействия человека включают:
- Интродукция инвазивных /экзотических растений
- Более высокая тяжесть и частота пожаров.
- Животные-компаньоны (домашние животные), выступающие в роли хищников и конкурентов.
- Тропы
- Загрязнение , эрозия
- Потеря кормовой среды обитания
- Фрагментация среды обитания
- Вырубка лесов и изменение землепользования
Примеры
[ редактировать ]Когда края разделяют любую естественную экосистему, а территория за пределами границы представляет собой нарушенную или неестественную систему, природная экосистема может серьезно пострадать на некотором расстоянии от края. В 1971 году Одум писал: «Тенденция к увеличению разнообразия и разнообразия на стыках сообществ известна как краевой эффект … Общеизвестно, что плотность певчих птиц выше в поместьях, кампусах и подобных местах… по сравнению с участки однородного леса.'. В лесу, где прилегающая земля была вырублена, образуя границу открытого леса, солнечный свет и ветер проникают в гораздо большей степени, высушивая внутреннюю часть леса ближе к опушке и способствуя росту условно-патогенных видов там . Температура воздуха, дефицит давления пара , влажность почвы , интенсивность света и уровни фотосинтетически активной радиации (ФАР) — все это меняется по краям.
Тропический лес Амазонки
[ редактировать ]По оценкам одного исследования, площадь бассейна Амазонки, измененная краевыми эффектами, превысила площадь, которая была расчищена. [10] «При исследовании фрагментов леса Амазонки влияние микроклимата было очевидно на глубине до 100 метров (330 футов) вглубь леса». [11] Чем меньше фрагмент, тем более он восприимчив к пожарам, распространяющимся с близлежащих обрабатываемых полей. Лесные пожары чаще возникают вблизи опушек из-за увеличения доступности света, что приводит к усилению высыхания и усилению роста подлеска . Увеличение биомассы подлеска обеспечивает топливо, позволяющее пастбищным пожарам распространяться на леса. Увеличение частоты пожаров с 1990-х годов является одним из побочных эффектов, которые медленно преобразуют леса Амазонки. Изменения температуры, влажности и освещенности способствуют инвазии нелесных видов, в том числе инвазивных видов . Общий эффект этих процессов фрагментации заключается в том, что все фрагменты леса имеют тенденцию терять естественное биоразнообразие в зависимости от размера и формы фрагментов, изоляции от других лесных территорий и лесной матрицы. [11]
Северная Америка
[ редактировать ]Площадь лесных опушек на несколько порядков больше, сейчас в Соединенных Штатах чем когда европейцы впервые начали заселять Северную Америку . Некоторые виды извлекли выгоду из этого факта, например, буроголовый коровник , который является выводковым паразитом , откладывающим яйца в гнезда гнездящихся певчих птиц, в лесу недалеко от границы леса. [12] Еще одним примером вида, извлекающего выгоду из распространения опушек леса, является ядовитый плющ . [13]
И наоборот, стрекозы поедают комаров , но у них больше проблем, чем у комаров, выживающих по краям человеческого жилья. Таким образом, на тропах и в пешеходных зонах вблизи населенных пунктов комаров часто бывает больше, чем в густых лесах. Травы , черника , цветущая смородина и теневыносливые деревья, такие как пихта Дугласа, прекрасно растут на окраинах.
В случае соседства освоенных земель с дикими землями часто возникают проблемы с инвазивной экзотикой . Такие виды, как кудзу , жимолость японская и роза мультифлора, нанесли ущерб природным экосистемам. К счастью, открытые места и края предоставляют места для видов, которые процветают там, где больше света и растительности близко к земле. Олени и лоси особенно полезны [ нужна ссылка ] поскольку их основной пищей являются травы и кустарники, которые встречаются только на окраинах лесных массивов.
Влияние на преемственность
[ редактировать ]Краевые эффекты также применяются к сукцессии , когда растительность распространяется, а не проигрывает конкурентам. Разные виды подходят либо для окраин, либо для центральных частей среды обитания, что приводит к разнообразному распространению. Края также различаются в зависимости от ориентации: края на севере или юге получают меньше или больше солнца, чем противоположная сторона (в зависимости от полушария и выпуклого или вогнутого рельефа), создавая различные узоры растительности.
Другое использование
[ редактировать ]Феномен увеличения разнообразия растений и животных на стыке сообществ ( экотон ) также называется краевым эффектом и по существу обусловлен локально более широким диапазоном подходящих условий окружающей среды или экологических ниш.
Краевые эффекты в биологических анализах относятся к артефактам в данных, которые вызваны положением лунок на скрининговом планшете, а не биологическим эффектом. [ нужна ссылка ]
Краевой эффект в сканирующей электронной микроскопии — это явление, при котором количество вторичных и/или обратно рассеянных электронов, выходящих из образца и достигающих детектора, выше на краю, чем на поверхности. Объем взаимодействия распространяется далеко под поверхностью, но вторичные электроны могут уйти только вблизи поверхности (обычно около 10 нм, хотя это зависит от материала). Однако, когда электронный луч воздействует на область, близкую к краю, электроны, которые генерируются ниже точки удара, которая находится близко к краю, но намного ниже поверхности, вместо этого могут иметь возможность выйти через вертикальную поверхность. [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]- Экотон
- Фрагментация среды обитания
- Ландшафтная экология
- Рудеральные виды
- Пространственная экология
- Лесной край
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Левин, Саймон А. (2009). Принстонский справочник по экологии . Издательство Принстонского университета. п. 780 . ISBN 9780691128399 .
- ^ ПОРЕНСКИ, ЛОРЕН М.; ЯНГ, ТРУМЭН П. (26 марта 2013 г.). «Взаимодействие краевого эффекта во фрагментированных и неоднородных ландшафтах» . Биология сохранения . 27 (3): 509–519. дои : 10.1111/cobi.12042 . ISSN 0888-8892 . ПМИД 23531018 . S2CID 13546312 . Архивировано из оригинала 31 июля 2023 г. Проверено 1 апреля 2022 г.
- ^ Холуэй, Дэвид А. (февраль 2005 г.). «Пограничные эффекты проникновения инвазивных видов через естественную экологическую границу» . Биологическая консервация . 121 (4): 561–567. doi : 10.1016/j.biocon.2004.06.005 . Архивировано из оригинала 20 января 2022 г. Проверено 1 апреля 2022 г.
- ^ Каррара, Эмилия; Арройо-Родригес, Виктор; Вега-Ривера, Хорхе Х.; Шондубе, Хорхе Э.; де Фрейтас, Сандра М.; Фариг, Ленор (апрель 2015 г.). «Воздействие состава и конфигурации ландшафта на виды лесных специалистов и птиц общего профиля во фрагментированном тропическом лесу Лакандона, Мексика» . Биологическая консервация . 184 : 117–126. doi : 10.1016/j.biocon.2015.01.014 . Архивировано из оригинала 19 июня 2022 г. Проверено 1 апреля 2022 г.
- ^ Смит, ТМ; Смит, Р.Л. (2009). «Элементы экологии»: 391–411.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Уэльс, Брюс А. (1972). «Анализ растительности северной и южной окраин в зрелом дубово-гикориевом лесу» . Экологические монографии . 42 (4): 451–471. дои : 10.2307/1942167 . ISSN 0012-9615 . JSTOR 1942167 . Архивировано из оригинала 14 февраля 2023 г. Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ Носс, Рид Ф. (22 марта 1999 г.). «Оценка и мониторинг биоразнообразия лесов: предлагаемая структура и индикаторы» . Лесная экология и управление . 115 (2): 135–146. дои : 10.1016/S0378-1127(98)00394-6 . ISSN 0378-1127 . S2CID 8683460 .
- ^ Валентайн, ЕС; Апол, Калифорния; Проппе, Д.С. (2019). «Хищничество на искусственных птичьих гнездах выше в лесах, граничащих с небольшими антропогенными отверстиями». Ибис . 161 (3): 662–673. дои : 10.1111/ibi.12662 . S2CID 91309233 .
- ^ Мурсия, К. (1995). «Крайовые эффекты в фрагментированных лесах: последствия для сохранения» (PDF) . Дерево . 20 (2): 58–62. дои : 10.1016/S0169-5347(00)88977-6 . ПМИД 21236953 . Архивировано из оригинала 31 июля 2023 г. Проверено 6 декабря 2011 г.
- ^ Сколе, Д.Л.; К. Такер (1994). «Вырубка тропических лесов и фрагментация среды обитания в Амазонии: спутниковые данные за 1978-1988 годы». Наука . 260 (5116): 1905–1910. дои : 10.1126/science.260.5116.1905 . hdl : 10535/3304 . ПМИД 17836720 . S2CID 12853752 .
- ^ Jump up to: а б Корлетт, Ричард, Т; Ричард Б. Примак (2011). Влажные тропические леса: экологическое и биогеографическое сравнение (второе изд.). John Wiley & Sons Ltd, Атриум, Southern Fate, Чичестер, Западный Суссекс, PO19 8SQ: Wiley-Blackwell. стр. 266–267. ISBN 978-1-4443-3254-4 .
{{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Хауэлл, Кристин А.; Дияк, Уильям Д.; Томпсон, Фрэнк Р. (1 февраля 2007 г.). «Ландшафтный контекст и выбор опушки леса путем разведения буроголовых коровьих птиц» . Ландшафтная экология . 22 (2): 273–284. дои : 10.1007/s10980-006-9022-1 . ISSN 1572-9761 . S2CID 2775157 . Архивировано из оригинала 31 июля 2023 г. Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ Фрэвер, Шон (1994). «Реакция растительности вдоль градиентов от края до внутренней части в смешанных лиственных лесах бассейна реки Роанок, Северная Каролина» . Биология сохранения . 8 (3): 822–832. дои : 10.1046/j.1523-1739.1994.08030822.x . ISSN 1523-1739 . Архивировано из оригинала 31 января 2021 г. Проверено 27 января 2021 г.