Мачтовый посев
Мачта — это плоды лесных деревьев орехи и кустарников например желуди и другие . , [1] Этот термин происходит от древнеанглийского mæst , означающего орехи лесных деревьев, скопившиеся на земле, особенно те, которые исторически использовались для откорма домашних свиней и в качестве пищевых ресурсов для диких животных. [2] [3] в асезонных тропиках Юго-Восточной Азии целые леса, включающие сотни видов деревьев и кустарников, растут с нерегулярными периодами в 2–12 лет. Известно, что [4] [5]
В более широком смысле, мачтой считаются съедобные вегетативные или репродуктивные части древесных видов растений, т.е. деревьев и кустарников, которые дикая природа и некоторые домашние животные потребляют в качестве источника пищи. Мачта образуется в больших количествах во время длительных, но регулярно повторяющихся фенологических событий, известных как мачтовый засев или мачтинг. [6] Предполагается, что такие события представляют собой явления на популяционном уровне, вызванные широким спектром факторов, в зависимости от задействованных видов растений, включая доступность питательных веществ, экономию за счет масштаба , погодные условия и форму насыщения хищников . [7] В свою очередь, эти импульсы мастинга способствуют реализации многих функций и динамики на уровне экосистемы. [5]
Типы мачт
[ редактировать ]
Мачту можно разделить на два основных типа: жесткая мачта и мягкая мачта. Такие виды деревьев, как дуб , гикори и бук, образуют твердую мачту — желуди , орехи гикори и буковые орехи. [5] Традиционно свиней отпускали в лес для откорма на этой форме мачты в рамках практики, известной как паннаж . [8] , дают мягкую мачту Другие виды деревьев и кустарников, такие как малина , черника и шиповник . [9]
Мачтовый посев
[ редактировать ]Посев мачты (или размножение мачты) определяется как весьма изменчивое ежегодное производство фруктов популяцией деревьев или кустарников. [8] Эти периодические импульсы производства продуктов питания управляют функциями на уровне экосистем и динамикой лесов. [10] Разница между мачтовым и немачтовым годом может составлять тысячи желудей, гикори, буковых орехов и т. д. [2] Посев мачты преимущественно происходит у ветроопыляемых древесных пород, но также наблюдался у трав и диптерокарпов . [8] [5]
Гипотезы эволюции мачтового посева можно в целом разделить на три категории: экономия за счет масштаба, сопоставление ресурсов и непосредственные сигналы (например, погода). [11]
Одно исследование предлагает болезнь в качестве новой гипотезы эволюции семенного мастирования. [12]
Экономия за счет масштаба
[ редактировать ]Гипотеза насыщения хищников утверждает, что популяции хищников можно эффективно контролировать из года в год с помощью непостоянных порций пищи, предоставляемой их добычей. Было высказано предположение, что для хищников растительных сообществ, добычей которых являются плоды и семена, производимые растениями, примером этой стратегии может быть периодический посев мачты. Производство чрезмерного количества фруктов и семян в годы мачтного посева может привести к перенасыщению семенных хищников до такой степени, что небольшая часть семян может избежать потребления, в то время как отсутствие производства семян удерживает популяцию хищников на низком уровне в последующие годы. [13] В растительных сообществах с локальным обилием плодоядных животных большие выбросы семян могут эффективно превзойти хищничество семян и повысить шансы на успешное укоренение семян в будущих сезонах. [5]
Гипотеза эффективности опыления предполагает, что мачтовый посев может оптимизировать успешное опыление и, следовательно, оплодотворение, если все особи в популяции репродуктивно синхронизированы. [14] Эта гипотеза особенно актуальна для ветроопыляемых видов, к которым относятся многие мачтовые сеялки. Обе гипотезы основаны на предположении, что большие и переменные репродуктивные усилия более эффективны, чем небольшие, последовательные репродуктивные усилия. [5] [7] что в конечном итоге приводит к повышению приспособленности мачтового населения. [5]
Ресурсы и погода
[ редактировать ]Гипотеза соответствия ресурсов утверждает, что воспроизводство зависит от наличия ресурсов, необходимых для воспроизводства, что часто является дорогостоящим с энергетической и питательной точки зрения действием. [8] К основным лимитирующим ресурсам относятся вода, углерод в форме неструктурных углеводов и питательные вещества, такие как азот и фосфор. [7] Было показано, что эти ресурсы истощаются после массового посева нескольких видов. [7]
Погода считается непосредственной движущей силой мачтового посева, а это означает, что в сочетании с ресурсами и экономией за счет масштаба различные погодные параметры могут влиять на вероятность мачтового посева в любой конкретный сезон. [7] Влияние местной погоды на посев мачты сильно варьируется в зависимости от вида и географического положения. Было показано, что для некоторых видов дуба на посев мачты влияют региональные погодные факторы на фенологию ; [15] такие сигналы включали весеннюю температуру, летнюю засуху и весенние заморозки . [15] Эти погодные переменные связаны с критическими периодами для созревания и оплодотворения плодов.
Последствия
[ редактировать ]Посев мачты обеспечивает обильный источник пищи не только для диких животных, но также для домашних животных и животных, склонных к взрывному росту популяции, таких как мыши , крысы и горностаи , популяция которых может значительно увеличиться в течение мачтного года, будучи сокращена из-за нехватки пищи в предыдущие немачтовые годы. [2] В свою очередь, это повышает вероятность того, что птицы впоследствии станут жертвами вредителей. [16] или что крысы вторгнутся на близлежащие поля, что называется « крысиным наводнением ». [17]
Было доказано, что мачтовый посев оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на экосистемы. Примером этого является белолапая мышь . [10] Когда происходит засев мачты, популяция белоногих мышей также увеличивается, что, как было показано, в свою очередь, приводит к увеличению случаев болезни Лайма , поскольку эти мыши являются хозяевами клещей , основного переносчика болезни. Положительным эффектом увеличения популяции белоногих мышей является то, что они охотятся на непарного шелкопряда , который является основным лесным вредителем на востоке Соединенных Штатов. [10]
Взаимодействие между нарушением пожара и посевом мачты является ключом к возобновлению ели белой и последующей динамике насаждений в бореальном смешаном лесу. Питерс и др. (2005) [18] обнаружили значительно более высокую плотность ели белой в насаждениях, возникших в результате пожаров, совпавших с мачтовыми годами, чем в результате пожаров, совпавших с годами низких шишек. Отмечая, что предыдущие исследования оценивали период от трех до пяти лет для восстановления ели белой после пожара до того, как ухудшение семенного ложа закрыло его, Peters et al. (2005) [18] представили три линии доказательств в поддержку своего утверждения о том, что важность взаимодействия пожара с мачтовым годом зависит от быстрого разрушения семенного ложа, даже в течение одного года после пожара. Быстрое разрушение семенного ложа, вероятно, усилит эффект мачтового года для ели белой по сравнению с видами, которые в меньшей степени зависят от недолговечных, вызывающих нарушения микроучастков регенерации. Ограничение семян, а также ухудшение семенного ложа влияют на возрастную структуру ели белой. Влияние мачтового года на плотность ели белой длительно; Спустя 40 лет после пожара мачтовые пожары все еще имели в 2,5 раза больше возобновления ели, чем немачтовые пожары. [18]
Взаимодействие мачтного посева, климата и роста деревьев оказывает заметное влияние на хронологию годичных колец , и у многих пород деревьев в мачтовые годы наблюдалось снижение роста. [19] [20]
Мачтовый посев в условиях изменения климата
[ редактировать ]Многие мачтовые семенные виды считаются основными видами . [21] Прогнозирование того, как интенсивность и частота посева мачты может измениться в результате изменения климата, поможет исследователям определить изменения в доступности пищевых ресурсов для дикой природы и динамики лесов. [22] [6] За последнее столетие посев мачты стал более изменчивым во всем мире. [23] хотя причины этих долгосрочных изменений в посеве мачты полностью не определены. Например, в Европе интенсивность мачтового посева, по-видимому, связана с режимом Североатлантического колебания . [24] [25] а в тропической Южной Азии мачтовые явления, по-видимому, связаны с Эль-Ниньо – Южным колебанием . [26]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Шварц, Делберт (1971). Университетский словарь ботаники . Рональд Пресс. п. 284. OCLC 473041137 .
- ^ Jump up to: а б с «мачта» . Оксфордский словарь английского языка (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета . (Требуется подписка или членство участвующей организации .)
- ^ «мачта» . Среднеанглийский сборник . Мичиганский университет.
- ^ Виссер, Марко Д.; Йонгеянс, Элке; ван Брейгель, Мишель; Зуйдема, Питер А.; Чен, Ю-Юнь; Рахман Кассим, Абдул; де Кроон, Ганс (июль 2011 г.). «Строгое мачтовое плодоношение тропического диптерокарпового дерева: демографический анализ затрат и выгод от задержки размножения и хищничества семян: демографический анализ затрат и выгод от мачтирования». Журнал экологии . 99 (4): 1033–1044. дои : 10.1111/j.1365-2745.2011.01825.x . hdl : 2066/92377 . S2CID 83983871 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Келли, Дэйв; Сорк, Виктория Л. (ноябрь 2002 г.). «Мачтовый посев многолетних растений: почему, как, где?». Ежегодный обзор экологии и систематики . 33 (1): 427–447. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.33.020602.095433 . S2CID 31807259 .
- ^ Jump up to: а б Кениг, Уолтер Д.; Кнопс, Йоханнес М.Х. (январь 2014 г.). «Экологические корреляты производства желудей четырьмя видами дубов Миннесоты». Популяционная экология . 56 (1): 63–71. Бибкод : 2014PopEc..56...63K . дои : 10.1007/s10144-013-0408-z . S2CID 3355276 .
- ^ Jump up to: а б с д и Пирс, Ян С.; Кениг, Уолтер Д.; Келли, Дэйв (ноябрь 2016 г.). «Механизмы мачтового посева: ресурсы, погода, сигналы и выбор» . Новый фитолог . 212 (3): 546–562. дои : 10.1111/nph.14114 . ПМИД 27477130 .
- ^ Jump up to: а б с д Нортон, Д.А.; Келли, Д. (1988). Lamb. (rimu) (Podocarpaceae) в Новой Зеландии в течение 33 лет «Посев мачты Dacrydium cupressinum : важность экономии за счет масштаба». Функциональная экология . 2 (3): 399–408. Бибкод : 1988FuEco...2..399N . дои : 10.2307/2389413 . JSTOR 2389413 . ИНИСТ 7368270 .
- ^ Биман, Ларри Э.; Пелтон, Майкл Р. (1980). «Сезонные продукты и экология питания черных медведей в Дымных горах». Медведи: их биология и управление . 4 : 141–147. дои : 10.2307/3872858 . JSTOR 3872858 .
- ^ Jump up to: а б с Остфельд, Ричард С.; Джонс, Клайв Г.; Вольф, Джерри О. (1996). «О мышах и мачте» . Бионаука . 46 (5): 323–330. дои : 10.2307/1312946 . JSTOR 1312946 . S2CID 89496723 . Гейл А18417481 .
- ^ Бернс, К.К. (2012). «Мачта на дереве умеренного климата: доказательства экологического прогноза?». Австралийская экология . 37 (2): 175–182. Бибкод : 2012AusEc..37..175B . дои : 10.1111/j.1442-9993.2011.02260.x .
- ^ Дэвис, Т. Джонатан; Макферсон, Эйлин (26 февраля 2024 г.). «Семенное мастирование как механизм спасения от болезнетворных микроорганизмов» . Современная биология . 34 (4): 120–125 р. дои : 10.1016/j.cub.2023.12.027 . ISSN 0960-9822 .
- ^ Кениг, Уолтер Д.; Кнопс, Йоханнес М.Х. (2005). «Тайна мачтирования деревьев: некоторые деревья размножаются синхронно на больших площадях, оказывая широкомасштабное экологическое воздействие, но как и почему?». Американский учёный . 93 (4): 340–347. CiteSeerX 10.1.1.610.6239 . дои : 10.1511/2005.4.340 . JSTOR 27858609 . Гейл A143252608 ПроКвест 215262264 .
- ^ Келли, Дэйв; Харт, Дейдре Э.; Аллен, Роберт Б. (2001). «Оценка преимуществ мачтового посева от опыления ветром». Экология . 82 (1): 117–126. doi : 10.1890/0012-9658(2001)082[0117:ETWPBO]2.0.CO;2 . JSTOR 2680090 .
- ^ Jump up to: а б Сорк, Виктория Л.; Брамбл, Джуди; Секстон, Оуэн (1993). «Экология мачтового плодоношения трех видов североамериканских лиственных дубов». Экология . 74 (2): 528–541. Бибкод : 1993Ecol...74..528S . дои : 10.2307/1939313 . JSTOR 1939313 . ИНИСТ 4677408 ПроКвест 219021659 .
- ^ «Ловцы сталкиваются с резким ростом популяции вредителей» . Вещи . 31 января 2009 г.
- ^ Нормил, Д. (февраль 2010 г.). «Сдерживание потока крыс» . Наука . 327 (5967): 806–7. Бибкод : 2010Sci...327..806N . дои : 10.1126/science.327.5967.806 . ПМИД 20150483 .
- ^ Jump up to: а б с Питерс, Вернон С.; Макдональд, С. Эллен; Дейл, Марк RT (2005). «Взаимодействие между мачтой и огнем является ключом к возрождению белой ели». Экология . 86 (7): 1744–1750. Бибкод : 2005Ecol...86.1744P . дои : 10.1890/03-0656 . JSTOR 3450618 . S2CID 84033364 .
- ^ Селлас, Видар; Пиовесан, Джанлука; Адамс, Джонатан М; Бернабеи, Мауро (1 февраля 2002 г.). «Климатические факторы, контролирующие размножение и рост ели европейской на юге Норвегии». Канадский журнал лесных исследований . 32 (2): 217–225. CiteSeerX 10.1.1.570.9347 . дои : 10.1139/x01-192 . ИНИСТ 13569450 .
- ^ Хакет-Пейн, Эндрю Дж.; Асколи, Давиде; Ваккьяно, Джорджо; Бионди, Франко; Кэвин, Лиам; Конедера, Марко; Дробышев Игорь; Линьян, Изабель Дорадо; Друг, Эндрю Д.; Грабнер, Майкл; Хартл, Клаудия; Крейлинг, Юрген; Лебуржуа, Франсуа; Леванич, Том; Мензель, Аннетт; Маатен, Эрнст ван дер; Маатен-Теуниссен, Марике ван дер; Глушитель, Лена; Мотта, Ренцо; Ройбу, Каталин-Константин; Попа, Ионел; Шарнвебер, Тобиас; Вайгель, Роберт; Уилмкинг, Мартин; Занг, Кристиан С. (2018). «Климатически контролируемое воспроизводство приводит к межгодовой изменчивости роста видов деревьев умеренного пояса» . Экологические письма . 21 (12): 1833–1844. Бибкод : 2018EcolL..21.1833H . дои : 10.1111/ele.13158 . ПМК 6446945 . ПМИД 30230201 .
- ^ Макши, Уильям Дж.; Хили, Уильям М.; Деверс, Патрик; Фирер, Тодд; Кох, Фрэнк Х.; Стауффер, Дин; Уолдон, Джефф (июль 2007 г.). «Вопросы лесного хозяйства: сокращение численности дубов повлияет на дикую природу лиственных лесов». Журнал управления дикой природой . 71 (5): 1717–1728. Бибкод : 2007JWMan..71.1717M . дои : 10.2193/2006-169 . S2CID 38714201 .
- ^ Граумлих, Лиза Дж. (1 февраля 1993 г.). «Реакция роста деревьев на климатические изменения в смешанных хвойных и лиственных лесах в верхнем районе Великих озер». Канадский журнал лесных исследований . 23 (2): 133–143. дои : 10.1139/x93-020 .
- ^ Пирс, Ян С.; ЛаМонтань, Жалин М.; Кениг, Уолтер Д. (6 декабря 2017 г.). «Межгодовые колебания производства семян со временем (1900–2014 гг.) увеличились» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 284 (1868): 20171666. doi : 10.1098/rspb.2017.1666 . ПМК 5740272 . ПМИД 29212721 .
- ^ Фернандес-Мартинес, Маркос; Викка, Сара; Янсенс, Иван А.; Эспельта, Джозеф Мария; Пенуэлас, Хосеп (июль 2017 г.). «Североатлантическое колебание синхронизирует производство фруктов в лесах Западной Европы» . Эхография . 40 (7): 864–874. Бибкод : 2017Экогр..40..864Ф . дои : 10.1111/ecog.02296 . hdl : 10067/1448460151162165141 . S2CID 89225514 .
- ^ Асколи, Давиде; Ваккьяно, Джорджо; Турко, Марко; Конедера, Марко; Дробышев Игорь; Маринджер, Джанет; Мотта, Ренцо; Хакет-Пейн, Эндрю (декабрь 2017 г.). «Межгодовые и десятилетние изменения в телекоммуникациях способствуют синхронизации воспроизводства деревьев в континентальном масштабе» . Природные коммуникации . 8 (1): 2205. Бибкод : 2017NatCo...8.2205A . дои : 10.1038/s41467-017-02348-9 . ПМК 5738406 . ПМИД 29263383 .
- ^ Уильямсон, Дж. Брюс; Икес, Калан (июнь 2002 г.). «Мастовое плодоношение и циклы ЭНСО – выдает ли сигнал причину?». Ойкос . 97 (3): 459–461. Бибкод : 2002Oikos..97..459W . дои : 10.1034/j.1600-0706.2002.970317.x . S2CID 54720692 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]