Порог вымирания
Порог вымирания — это термин, используемый в природоохранной биологии для объяснения момента, в котором вид , популяция или метапопуляция испытывает резкое изменение плотности или численности из-за важного параметра, такого как потеря среды обитания. Именно при этом критическом значении вид, популяция или метапопуляция вымирает . [1] хотя для видов, численность которых ниже критического значения, это может занять много времени — явление, известное как долг вымирания . [2]
Пороги вымирания важны для биологов-природоохранителей при изучении вида в контексте популяции или метапопуляции, потому что скорость колонизации должна быть выше, чем скорость вымирания, иначе весь организм вымрет, как только достигнет порога. [3]
Пороги вымирания реализуются при ряде обстоятельств, и цель их моделирования состоит в том, чтобы определить условия, которые приводят популяцию к вымиранию. [4] Моделирование порогов вымирания может объяснить взаимосвязь между порогом вымирания и утратой и фрагментацией среды обитания . [5]
Математические модели
[ редактировать ]Модели метапопуляционного типа используются для прогнозирования порогов вымирания. Классической моделью метапопуляции является модель Левинса , которая представляет собой модель динамики метапопуляции, созданную Ричардом Левинсом в 1960-х годах. Он использовался для оценки занятости патчей в большой сети патчей. Эта модель была расширена в 1980-х годах Расселом Ланде и включила в себя занятость среды обитания. [1] Эта математическая модель используется для определения значений вымирания и важной плотности населения. Эти математические модели в основном используются для изучения порогов вымирания из-за сложности понимания процессов вымирания с помощью эмпирических методов и отсутствия в настоящее время исследований по этому вопросу. [6] При определении порога вымирания можно использовать два типа моделей: детерминистические и стохастические модели метапопуляций.
Детерминированный
[ редактировать ]Детерминистические модели метапопуляции предполагают, что существует бесконечное количество доступных участков среды обитания, и предсказывают, что метапопуляция вымрет, только если порог не будет достигнут. [1]
дп/дт = чп(1-п)-эп
Где p = заселенные участки, e = скорость вымирания, c = скорость колонизации и h = количество среды обитания.
Вид сохранится только в том случае, если h> δ.
где δ=e/c
δ = параметр вида, или насколько успешно вид колонизирует участок. [1]
Стохастический
[ редактировать ]Стохастические модели метапопуляций учитывают стохастичность, то есть недетерминированные или случайные процессы в природе. При таком подходе метапопуляция может оказаться выше порогового значения, если будет установлено, что ее вымирание маловероятно в течение определенного периода времени. [1]
Сложный характер этих моделей может привести к образованию небольшой метапопуляции, которая, как считается, находится выше детерминированного порога вымирания, но на самом деле имеет высокий риск вымирания. [1]
Другие факторы
[ редактировать ]При использовании моделей метапопуляционного типа для прогнозирования порогов вымирания существует ряд факторов, которые могут повлиять на результаты модели. Во-первых, включение более сложных моделей вместо того, чтобы полагаться исключительно на модель Левинса, дает иную динамику. Например, в статье, опубликованной в 2004 году, Отсо Оваскайнен и Илкка Хански объяснили на эмпирическом примере, что, когда такие факторы, как эффект Алли или эффект спасения, были включены в моделирование порога вымирания, произошло неожиданное вымирание большого числа видов. Более сложная модель дала другие результаты, и в практике биологии сохранения это может еще больше запутать усилия по спасению вида от порога вымирания. Переходная динамика, которая влияет на порог вымирания из-за нестабильности метапопуляции или условий окружающей среды, также играет важную роль в результатах моделирования. Ландшафты, которые недавно пережили утрату и фрагментацию среды обитания, могут оказаться менее способными поддерживать метапопуляцию, чем считалось ранее, без учета переходной динамики. Наконец, стохастичность окружающей среды, которая может быть пространственно коррелированной, может привести к усилению региональных стохастических колебаний и, следовательно, сильно повлиять на риск вымирания. [1]
См. также
[ редактировать ]- Экологическое вымирание
- Вихрь вымирания
- Небольшой размер населения
- Популяционная генетика
- Вымирающие виды
- Охрана дикой природы
- Экологический порог
Примечания
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Оваскайнен О. и Хански И. 2003: Порог вымирания в моделях метапопуляций, Ann.Zool.Fennic.40:81-97.
- ^ Тилман, Д.; Мэй, РМ; Леман, CL; Новак, Массачусетс (1994). «Разрушение среды обитания и долг вымирания». Природа . 371 (6492): 65. Бибкод : 1994Natur.371...65T . дои : 10.1038/371065a0 .
- ^ Грум М., Меффе Г.К. и Кэрролл Ч.Р. 2000: Принципы биологии сохранения, 3-е изд., Sinauer Associates.
- ^ With, KA и King, AW 1999: Пороги вымирания видов во фрактальных ландшафтах, Биология сохранения: Том 13, № 2, стр. 314-326.
- ^ Фариг, Ленор. 2002: Влияние фрагментации среды обитания на порог вымирания: синтез, экологические приложения: том 12, № 2, стр. 346-353.
- ^ Дередек, А. и Куршан, Ф, 2003: Пороги вымирания в динамике хозяин-паразит, Ann. Зоол. Фенник. 40:115-130.
