Маргинальное распределение (биология)
Географические пределы распространения вида определяются . биотическими или абиотическими факторами Основные популяции — это те, которые встречаются в центре ареала, а маргинальные популяции (также называемые периферийными популяциями) находятся на границе ареала.
Неспособность вида расширить свой ареал за пределы определенной географической области обусловлена некоторым ограничивающим фактором или факторами, к которым вид не может успешно адаптироваться. В некоторых случаях пределы географического ареала полностью предсказуемы, например, физический барьер океана для наземных видов. [1] В других случаях конкретные причины, по которым виды не пересекают эти границы, неизвестны, однако экология является основным фактором, определяющим распространение вида. [2] Приспособленность . вида падает на границах его ареала, при этом рост популяции и приспособленность падают до нуля за пределами того места, где вид может выжить [3]
Для многих видов беспозвоночных животных точные границы ареала никогда не были точно установлены, поскольку во многих частях мира не было проведено достаточно научных полевых работ для более точного картирования распространения, что позволило найти расширение ареала для видов, особенно морских. видов, не является редким явлением.
Маргинальное распределение может иметь последствия для сохранения природы. [4]
Терминология
[ редактировать ]Наука о понимании распределения организмов известна как хорология , раздел биогеографии . Основная популяция вида — это особи, встречающиеся в центре ареала. Хотя невозможно по-настоящему узнать идеальную нишу конкретного вида, ее можно приблизительно определить, исходя из ядра распределения, известного как «реализованная экологическая ниша». Маргинальные или периферийные популяции – это популяции, обитающие на границе ареала. [5] [6] [7] Когда распространение вида меняется, передовые популяции находятся на расширяющейся географической границе ареала распространения, в то время как задние популяции отступают. [5]
Центрально-маргинальная гипотеза, также иногда называемая «гипотезой центрально-периферической популяции», утверждает, что на границах ареала меньше генетического разнообразия и больше межпопуляционной генетической дифференциации по сравнению с ядрами ареала. Это основано на предположении, что среда обитания наиболее идеальна в центре распространения, а экологические условия ухудшаются к окраине. Поскольку размер популяции на границе, вероятно, будет меньше, генетический дрейф может иметь больший эффект и уменьшить генетическую изменчивость маргинальных популяций. Сокращение потока генов между центральными и периферийными популяциями также ограничивает генетическое разнообразие на окраинах. Высокое давление отбора из-за далеко не идеальной среды обитания на окраине еще больше снижает генетическое разнообразие. Хотя исключения из этой гипотезы распространены, в целом это правило, по-видимому, эмпирически верно. [7] [8] [9] Пространственное распределение часто различается: плотность населения более высока в центре, а не на окраинах, что часто может иметь простую схему распределения вероятностей . [10] Поток генов между центральными и периферийными популяциями может препятствовать расширению ареала, если он не позволяет генофонду на границе дифференцироваться . Условия в центре ареала отличаются от условий на периферии, поэтому адаптированные аллели в центре могут не принести пользы маргинальным популяциям, находящимся в других условиях. [11] Гипотеза асимметричного потока генов утверждает, что существует больший поток генов от центральных популяций к периферийным. Эмпирические данные, подтверждающие эту теорию, менее надежны. [7]
Когда обстоятельства, обычно климатические, ограничивают распространение небольшой территорией, это называется рефугиумом . В Европе, например, географические спицы, торчащие из континента на юге — Пиренейский полуостров , Италия и Балканы служили убежищами для приспособленных к теплу видов во время ледниковых периодов . [7] [12]
Абиотические факторы
[ редактировать ]
Градиенты любого абиотического фактора, например климата, создают физиологические барьеры для расселения. Все виды имеют пределы толерантности к абиотическим факторам. Слишком много или слишком мало чего-либо может снизить их выживаемость и репродуктивный успех , а также привести к снижению приспособленности . изменения температуры в результате глобального потепления могут привести к изменению географического распространения вида на север. Например, [1] [13] Осадки также могут быть ключевым фактором, определяющим ограничение границ географического ареала видов. Это часто наблюдается у организмов с высокими потребностями в воде, чье выживание и размножение ограничено засушливыми условиями. [14] Влага в почве также может ограничивать распространение организма. [15] Существует множество других абиотических факторов, которые могут определять ареал вида, включая растворенный кислород , проводимость , щелочность и pH . [16]
Биотические факторы
[ редактировать ]
Взаимодействия между организмами могут ограничивать распространение вида. Одним из взаимодействий, которое может ограничить распространение, является хищничество , когда виды добычи ограничены доступом к определенной области очень эффективными хищниками или когда эти хищники могут позволить определенной добыче иметь более широкие ареалы. [17] Межвидовая конкуренция — еще один общий фактор, определяющий распространение отдельных видов. Если два схожих вида имеют перекрывающийся ареал , конкуренция часто приводит к смещению распределения, исключающему один из двух. [17] [18] [19] Географический ареал одного вида может быть связан с другим, при этом ареал одного вида не может расширяться независимо от другого. Это проявляется в паразитизме или мутуализме , когда выживание невозможно без хозяев . [20] Паразитизм может также играть и другую роль в определении распространения вида: маргинальные популяции с неоптимальными средами обитания могут нести более высокую паразитарную нагрузку . Это может быть связано с тем, что менее благоприятные условия на границах распространения приводят к снижению устойчивости к инфекции. [21]
Антропогенные факторы
[ редактировать ]
Люди могут вызывать изменения в окружающей среде и изменять распределение. Вырубка лесов может увеличить среду обитания некоторых видов и позволить им расширить свое распространение. [22] или изменить распространение в ответ на сокращение среды обитания. [23] Недавние изменения средних температур, которые могут быть вызваны деятельностью человека, вызывают изменения в распространении некоторых видов, например, расширение на север. [24] Люди также инициировали множество расширений ареала, внедряя виды в новые места как намеренно, так и случайно. Эти виды могут выжить и размножиться в этих новых местах и тем самым расширить свое распространение. Эти виды могут также вызывать изменения в распространении местных видов , которые не могут переносить новую конкуренцию. [25]
Комбинированные влияния
[ редактировать ]В большинстве случаев за ограничение границ географического ареала видов ответственны комбинации факторов. Абиотические и биотические факторы могут работать вместе, определяя ареал вида. Примером могут служить некоторые облигатные сеялки, распространение которых ограничено наличием лесных пожаров, которые необходимы для прорастания их банка семян , а также распространение их семян с помощью муравьев. [26]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Мотт, CL (2010). «Экологические ограничения географического расширения видов растений и животных». Знания о естественном образовании . 3 (10): 72.
- ^ Харди, округ Колумбия; Хатчинг Дж. А. (2010). «Эволюционная экология на крайних ареалах видов». Экологические обзоры . 18 (NA): 1–20. дои : 10.1139/a09-014 .
- ^ Стэнтон-Геддес, Дж; Тиффин П; Шоу Р.Г. (2012). «Роль климата и конкурентов в ограничении приспособленности по краям ареала однолетнего растения». Экология . 93 (7): 1604–1613. дои : 10.1890/11-1701.1 . ПМИД 22919907 .
- ^ Морелли, Федерико (август 2013 г.). «Относительная важность маргинальной растительности (кустарники, живые изгороди, изолированные деревья), заменяющей сельскохозяйственные угодья HNV, для распространения видов птиц в Центральной Италии». Экологическая инженерия . 57 : 261–266. дои : 10.1016/j.ecoleng.2013.04.043 .
- ^ Перейти обратно: а б Аналитическая записка по маргинальным и периферийным лесам (PDF) (Отчет). COST Европейское сотрудничество в области науки и технологий. стр. 1–6. СТОИМОСТЬ FPS Активировать на FP1202 . Проверено 5 октября 2020 г.
- ^ Го, Циньфэн (11 июня 2014 г.). «Центрально-маргинальная динамика популяций при инвазиях видов» . Границы экологии и эволюции . 2 (23). дои : 10.3389/fevo.2014.00023 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Ян, Айхонг; Дик, Кристофер В.; Яо, Сяохун; Хуан, Хунвэнь (10 мая 2016 г.). «Влияние биогеографической истории и генетики маргинальных популяций на пределы ареала вида: тематическое исследование Liriodendron chinense » . Научные отчеты . 6 (25632): 25632. Бибкод : 2016NatSR...625632Y . дои : 10.1038/srep25632 . ПМК 4861920 . ПМИД 27162176 .
- ^ Кеннеди, Джон Пол; Прециози, Ричард Ф.; Раунтри, Дженнифер К.; Феллер, Илка К. (февраль 2020 г.). «Является ли центрально-маргинальная гипотеза общим правилом? Данные трех распространений расширяющегося вида мангровых зарослей, Avicennia Germinans (L.) L». Молекулярная экология . 29 (4): 704–719. дои : 10.1111/mec.15365 . ПМК 7065085 . ПМИД 31990426 .
- ^ Дай, Кью; Фу Дж.З. (2011). «Когда центральные популяции демонстрируют больше генетического разнообразия, чем периферийные: симуляционное исследование» . Китайский научный бюллетень . 56 (24): 2531–2540. Бибкод : 2011ЧСБу..56.2531Д . дои : 10.1007/s11434-011-4605-x .
- ^ Браун, Дж. Х. (1984). «О связи между численностью и распространением видов». Американский натуралист . 124 (2): 255–279. дои : 10.1086/284267 . S2CID 84276000 .
- ^ Киркпатрик, М; Бартон, Нью-Хэмпшир (1997). «Эволюция ареала вида». Американский натуралист . 150 (1): 1–23. дои : 10.1086/286054 . ПМИД 18811273 . S2CID 28389132 .
- ^ Хартер, разработчик; Йентч, А.; Дурка, В. (май 2015 г.). «Реколонизация голоцена, центрально-маргинальное распространение и специализация среды обитания формируют генетические модели популяций среди атлантических европейских видов трав». Биология растений . 17 (3): 684–693. дои : 10.1111/plb.12269 . ПМИД 25266560 .
- ^ Баттисти, А; Стастный М; Нетерер С; Робине С; Шопф А; Рокес А; Ларссон С (2005). «Расширение географического ареала сосновой процессионной плодожорки, вызванное повышением зимних температур». Экологические приложения . 15 (6): 2084–2096. дои : 10.1890/04-1903 . hdl : 11577/1421038 . S2CID 85727778 .
- ^ Бейтман, БЛ; Абелл-Дэвис SE; Джонсон CN (2011). «Изменение в наличии продовольствия, обусловленное климатом, между центром и краем ареала находящихся под угрозой исчезновения северных ставок ( Bettongia tropica )». Австралийский журнал зоологии . 59 (3): 177–185. дои : 10.1071/zo11079 . S2CID 18311626 .
- ^ Дакворт, Дж; Альтвегг Р; Го Д (2010). «Влажность почвы ограничивает добычу пищи: возможный механизм динамики ареала ибиса хадеда на юге Африки» . Разнообразие и распространение . 16 (5): 765–772. дои : 10.1111/j.1472-4642.2010.00683.x . S2CID 83593117 .
- ^ Нефф, MR; Джексон Д.А. (2011). «Влияние широкомасштабных геологических изменений на структуру скоплений макробеспозвоночных». Журнал Североамериканского бентологического общества . 30 (2): 459–473. дои : 10.1899/10-052.1 . S2CID 53642682 .
- ^ Перейти обратно: а б Холт, РД; Барфилд М. (2009). «Трофические взаимодействия и пределы ареала: разнообразные роли хищников» . Учеб. Р. Сок. Б. 276 (1661): 1435–1442. дои : 10.1098/rspb.2008.1536 . ПМЦ 2677217 . ПМИД 19324814 .
- ^ Херстейнссон, П; Макдональд В. (1992). «Межвидовая конкуренция и географическое распространение рыжих и песцов Vulpes vulpes и Alopex lagopus ». Ойкос . 64 (3): 505–515. дои : 10.2307/3545168 . JSTOR 3545168 .
- ^ Армитидж, Д.В.; Джонс С.В. (2020). «Барьеры сосуществования ограничивают распространение глобально распределенного растения в сторону полюса» (PDF) . Экологические письма . 23 (12): 1838–1848. дои : 10.1111/ele.13612 . ПМИД 33022085 . S2CID 222183571 .
- ^ Стэнтон-Геддес, Дж; Андерсон С (2011). «Ограничивает ли факультативный мутуализм расширение видов?». Экология . 167 (1): 149–155. дои : 10.1007/s00442-011-1958-4 . ПМИД 21380848 . S2CID 25646719 .
- ^ Бриерс, Р. (2003). «Границы ареала и распространенность паразитов у пресноводной улитки» . Труды Лондонского королевского общества . 270 (Приложение 2): 178–180. дои : 10.1098/rsbl.2003.0046 . ПМК 1809944 . ПМИД 14667375 .
- ^ Костецке, Р.М.; Эллисон К; Саммерс С.Г. (2004). «Продолжение расширения ареала бронзовых коровьих птиц на юго-западе США». Юго-западный натуралист . 49 (4): 487–492. doi : 10.1894/0038-4909(2004)049<0487:crebbc>2.0.co;2 . S2CID 85732049 .
- ^ Ларсен, TH (2012). «Сдвиги ареала андских навозных жуков вверх по склону в ответ на вырубку лесов: усугубляющие и смешанные эффекты микроклиматических изменений». Биотропика . 44 (1): 82–89. дои : 10.1111/j.1744-7429.2011.00768.x . S2CID 83292640 .
- ^ Крозье, Л. (2004). «Более теплые зимы способствуют расширению ареала бабочек за счет увеличения выживаемости». Экология . 85 (1): 231–241. дои : 10.1890/02-0607 .
- ^ Макнил, JN; Дюшен Р. (1977). «Перевозка сена и ее значение в пассивном расселении европейского шкипера Thymelicus lineola (Lepidoptera:Hesperiidae)». Может. Энтомол . 109 (9): 1253–1256. дои : 10.4039/ent1091253-9 . S2CID 86013170 .
- ^ Арнан, X; Родриго А; Моловны-Горас Р; Ретана Дж (2010). «Муравьиная экспансия облигатных сеялок в первые годы после пожара». Биология растений . 12 (6): 842–852. дои : 10.1111/j.1438-8677.2009.00294.x . ПМИД 21040299 .