Мезокосм
Мезокосм , ( мезо- или «среда» и -косм «мир») — это любая экспериментальная система на открытом воздухе которая исследует природную среду в контролируемых условиях. Таким образом, исследования мезокосма обеспечивают связь между полевыми исследованиями и тщательно контролируемыми лабораторными экспериментами. [1]
Мезокосмы, как правило, имеют размер от среднего до большого (например, диапазон водных мезокосмов: от 1 литра (34 жидких унций США) до 10 000 литров (2600 галлонов США)+) и содержат несколько трофических уровней взаимодействующих организмов.
В отличие от лабораторных экспериментов , исследования мезокосма обычно проводятся на открытом воздухе, чтобы учесть естественные вариации (например, суточные циклы). Исследования мезокосма могут проводиться либо в достаточно маленьком корпусе, чтобы можно было взять под контроль ключевые переменные, либо путем сбора ключевых компонентов природной среды в полевых условиях для дальнейших экспериментов.
Были проведены обширные исследования мезокосма, чтобы оценить, как организмы или сообщества могут реагировать на изменения окружающей среды посредством преднамеренного манипулирования переменными окружающей среды, такими как повышение температуры, уровня углекислого газа или уровня pH. [2]
Преимущества
[ редактировать ]
Преимущество исследований мезокосма заключается в том, что интересующие градиенты окружающей среды (например, повышение температуры) можно контролировать или комбинировать, чтобы разделить и понять основные механизмы, влияющие на рост или выживание представляющих интерес видов, популяций или сообществ. Манипулируя градиентами (например, климатическими переменными), исследования мезокосма могут выйти за рамки имеющихся данных, помогая строить более качественные модели последствий различных сценариев. Мезокосмические эксперименты также, как правило, включают воспроизведение различных уровней лечения.
Манипулирование чем-либо может дать представление о том, чего ожидать, если что-то произойдет в этой экосистеме или окружающей среде. [2] В закрытых мезокосмах камеры роста обеспечивают больший контроль над экспериментом. [2] Когда растения помещают в камеру для выращивания, можно манипулировать распределением воздуха, температуры, тепла и света и наблюдать эффекты воздействия различных количеств каждого фактора. [2]
Теплицы также способствуют исследованиям мезокосма, хотя иногда они могут вызвать изменение климата, мешая эксперименту и приводя к получению неэффективных данных. [3] [4]
Недостатки
[ редактировать ]Использование ростовых камер для лабораторных экспериментов иногда является недостатком из-за ограниченного пространства. [5] Еще одним недостатком использования мезокосмов является недостаточная имитация окружающей среды, из-за чего организм избегает определенной реакции по сравнению с его естественным поведением в исходной среде.
Примеры
[ редактировать ]
[A] Маццео и его коллеги изучили пищевые привычки рыб Hoplias Malabaricus при воздействии различного количества фитопланктона , зоопланктона и конкуренции. [6] За три месяца до проведения эксперимента они поддерживали среднее количество осадков, температуру воздуха и общую субтропическую среду. [6] Используя 12 единиц, они наполнили их водоносной водой, песком и растениями и держали в изоляции до тех пор, пока окружающая среда не стала пригодной для появления фитопланктона. [6] После тщательной подготовки Mazzeo et al. начал эксперимент, разделив эти единицы на категории контроля (зоопланктон и фитопланктон) и 3 эксперимента: ( Jenynsia multidentata с зоопланктоном и фитопланктоном), (молодь Hoplias Malabaricus с зоопланктоном и фитопланктоном) и (Large Hoplias Malabaricus , Jenynsia multidentata , зоопланктон, и фитопланктон) и наблюдал различия биомассы в разных условиях. [6]
[B] Фланаган и МакКоли проверили влияние потепления климата на концентрацию углекислого газа в мелких прудах, создав in situ мезокосмы в форме восьми цилиндров. [7] Они разделили его на четыре контрольных и четыре эксперимента на пруду кампуса Университета Калгари. [7] Эти мезокосмы имели отверстия внизу и были погружены на ту же глубину, что и пруд. [7] Тщательно поддерживая отложения и температуру от любых изменений, производство зоопланктона и водорослей было успешным. [7] После манипуляций (нагнетания тепла в воду) они измерили отложения на дне пруда на концентрацию углекислого газа. Собрав данные и проанализировав их, Фланаган и МакКоли пришли к выводу, что из-за потепления окружающей среды в пруду углекислый газ из пруда будет увеличиваться в окружающей среде, в свою очередь, уменьшая количество углекислого газа в отложениях, косвенно изменяя углеродный цикл этой экосистемы. [7]
[C] Мезокосмы полезны для изучения судьбы загрязнителей в морской среде, а также дают возможность проводить контролируемые манипулятивные эксперименты, которые невозможно провести в естественной морской среде. С 1976 года Лаборатория исследования морских экосистем (MERL) в Университете Род-Айленда проводит исследования загрязнения и экспериментальные морские экологические исследования с использованием мезокосмических резервуаров, черпающих воду из близлежащего залива Наррагансетт . [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14]
[D] Мезокосмы также использовались для изучения того, как диверсификация трехиглых колюшек влияет на трофические сообщества и другие экосистемные процессы. [15] [16] [17]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Что такое мезокосм?» . Проверено 18 июля 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Сала, Освальдо Э.; Джексон, Роберт Б.; Муни, Гарольд А.; Ховарт, Роберт В., ред. (2000). Методы в науке об экосистемах . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк : Спрингер . п. 353. дои : 10.1007/978-1-4612-1224-9 . ISBN 978-0-387-98743-9 . S2CID 27788329 .
- ^ Кеннеди, AD (1995a). «Температурное воздействие пассивных тепличных устройств в экспериментах по изменению климата в высоких широтах». Функц. Экол . 9 (2): 340–350. Бибкод : 1995FuEco...9..340K . дои : 10.2307/2390583 . JSTOR 2390583 .
- ^ Кеннеди, AD (1995b). «Моделирование изменения климата: являются ли пассивные теплицы подходящим микрокосмом для тестирования биологических эффектов возмущений окружающей среды?». Биология глобальных изменений . 1 (1): 29–42. Бибкод : 1995GCBio...1...29K . дои : 10.1111/j.1365-2486.1995.tb00004.x .
- ^ Дудзик, М.; Харт; Джассби; Лапан; Леви; Рис (1979). «Некоторые соображения по созданию водных микрокосмов для исследований планктона». Межд. Дж. Энвирон. Исследования . 13 (2): 125–130. Бибкод : 1979IJEnS..13..125D . дои : 10.1080/00207237908709813 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Маццео, Нестор; Церкви, К.; Тейшейра-де Меллу, Ф.; Бортагарай, А.; Фосальба, Дж.; Баллабио, Р.; Ларреа, Д.; Вилчес, Дж.; Гарсия, С.; Пачеко, JP; Джеппесен, Э. (май 2010 г.). «Трофические каскадные эффекты Hoplias malbaricus (Characiformes, Erythrinidae) в пищевых сетях субтропических озер: мезокосмический подход». Гидробиология . 644 (1): 325. doi : 10.1007/s10750-010-0197-8 . S2CID 35996980 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Фланаган, Кайла; МакКоли (2010). «Эдвард» (PDF) . Водная экология . 44 (4): 749–759. дои : 10.1007/s10452-010-9313-0 . S2CID 41656231 .
- ^ «Лаборатория исследования морской экосистемы» . Университет Род-Айленда . Проверено 12 июля 2011 г.
- ^ Клос, Э (1989). «Техника дайвинга в морских мезокосмах» . В: Ланг, Массачусетс; Яап, У.К. (Ред). Погружение в науку… 1989. Труды Ежегодного научного симпозиума по дайвингу Американской академии подводных наук, 28 сентября - 1 октября 1989 г. Океанографический институт Вуд-Хоул, Вудс-Хоул, Массачусетс, США . Архивировано из оригинала 5 июля 2013 года . Проверено 27 апреля 2013 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Хинга, К.Р., М.К. Пилсон, Р.Ф. Ли, Дж.В. Фаррингтон, К. Тджесем и А.К. Дэвис. 1980. Биогеохимия бензантрацена . в закрытой морской экосистеме Экологические науки и технологии 14:1136-1143.
- ^ Хант, CD и С.Л. Смит. 1982. Контролируемые морские экосистемы. Инструмент для изучения стабильных циклов следовых металлов: долгосрочная реакция и изменчивость. С. 123–135 В: Г. Д. Грайс и М. Р. Ривз (ред.) Морские мезокосмы: биологические и химические исследования в экспериментальных экосистемах. Спрингер Верлаг, Нью-Йорк.
- ^ Донахей, PL 1984. Полезность мезокосмов для оценки загрязнения морской среды. стр. 589–620 В: HH White, (ред.). Концепции измерения загрязнения морской среды. Колледж Мэриленд Си Грант, Колледж-Парк, Мэриленд.
- ^ Деринг, П.Х., К.А. Овиатт и Дж.Р. Рейли, 1986. Влияние моллюска-фильтратора Mercenaria mercenaria на круговорот углерода в экспериментальных морских мезокосмах. Журнал морских исследований 44:839-861.
- ^ Пейтрос, Дж. М. и М. А. Райс. 2003. Воздействие выращенных в аквакультуре устриц Crassostrea Virginica (Gmelin, 1791) на качество воды и седиментацию: результаты исследования мезокосма. Аквакультура 220:407-422.
- ^ Хармон, Л.Дж., Б. Мэтьюз, С. Де Рош, Дж. М. Чейз, Дж. Б. Шурин и Д. Шлютер. 2009. Эволюционная диверсификация колюшки влияет на функционирование экосистемы. Природа 458: 1167–1170.
- ^ Мэтьюз, Б., Т. Эбишер, К.Е. Саллам, Б. Лундсгаард-Хансен и О. Зеехаузен. 2016. Экспериментальные доказательства экоэволюционной обратной связи во время адаптивной дивергенции. Текущая биология 26: 483–489.
- ^ Рудман, С.М. и Д. Шлютер. 2016. Экологические последствия обратного видообразования трехиглой колюшки. Текущая биология 26: 490–495.