Рефугиум (популяционная биология)
В биологии рефугиум (множественное число: рефугиа ) — это место, где обитает изолированная или реликтовая популяция когда-то более широко распространённых видов. Эта изоляция ( аллопатрия ) может быть связана с климатическими изменениями, географией или деятельностью человека, такой как вырубка лесов и чрезмерная охота.
Нынешними примерами рефугиальных видов животных являются горная горилла , изолированная от определенных гор в центральной Африке, и австралийский морской лев , изолированный от определенных пляжей для размножения вдоль юго-западного побережья Австралии из-за того, что люди используют большую часть их числа в качестве дичи. . Эту изоляцию во многих случаях можно рассматривать лишь как временное состояние; однако некоторые рефугиумы могут существовать уже давно, поэтому в них имеется множество эндемичных видов , не встречающихся в других местах, которые выживают как реликтовые популяции. Было предложено считать Индо -Тихоокеанский теплый бассейн давним рефугиумом на основании открытия «живого ископаемого» морской динофлагелляты под названием Dapsilidinium passielsii , которое в настоящее время встречается только в Индо-Тихоокеанском теплом бассейне. [1]
Что касается растений, антропогенное изменение климата стимулирует научный интерес к выявлению рефугиальных видов, которые были изолированы в небольшие или разрозненные ареалы во время ледниковых эпизодов плейстоцена , но чья способность расширять свои ареалы во время теплых межледниковых периодов (таких как голоцен ), по-видимому, была ограничена. или исключено из-за топографических , барьеров ручьев или среды обитания барьеров [2] [3] [4] — или вымиранием одновременно эволюционировавших животных-расселителей . [5] Вызывает обеспокоенность то, что продолжающиеся тенденции потепления подвергнут их искоренению или исчезновению в ближайшие десятилетия. [6] [7]
В антропологии , где некоторые древние человеческие популяции , рефугиумы часто относятся конкретно к рефугиумам последнего ледникового максимума возможно, были вынуждены вернуться в ледниковые рефугиумы (похожие небольшие изолированные карманы на поверхности континентальных ледниковых щитов ) во время последнего ледникового периода . Если двигаться с запада на восток, предлагаемые примеры включают Франко-Кантабрийский регион (на севере Иберии ), итальянский и Балканский полуострова, украинское убежище LGM и Берингов сухопутный мост . Археологические и генетические данные позволяют предположить, что исходные популяции палеолитического человека пережили ледниковые максимумы (включая последний ледниковый максимум ) в редколесистых районах и расселились по районам с высокой первичной продуктивностью, избегая при этом густого лесного покрова . [8] Ледниковые рефугиумы, где население нашло убежище во время последнего ледникового периода, возможно, сыграли решающую роль в формировании и диверсификации языковых семей, существующих в современном мире. [9]
Совсем недавно рефугиумы стали использоваться для обозначения территорий, которые могли бы обеспечить относительную стабильность климата перед лицом современного изменения климата . [10]
Видообразование
[ редактировать ]В качестве примера исследования местных рефугиумов Юрген Хаффер впервые предложил концепцию рефугиумов для объяснения биологического разнообразия популяций птиц в бассейне реки Амазонки . Хаффер предположил, что климатические изменения в позднем плейстоцене привели к сокращению резервуаров пригодных для жизни лесов, в результате чего популяции стали аллопатрическими. Со временем это привело к видообразованию : популяции одного и того же вида, оказавшиеся в разных рефугиумах, развивались по-разному, создавая парапатрические сестринские виды . Когда плейстоцен закончился, засушливые условия уступили место нынешней влажной среде тропических лесов, воссоединив рефугиумы.
С тех пор ученые расширили идею этого способа видообразования и использовали ее для объяснения структуры населения в других регионах мира, таких как Африка , Евразия и Северная Америка . Теоретически текущие биогеографические закономерности можно использовать для вывода о прошлых рефугиумах: если несколько неродственных видов следуют одновременным моделям ареала , эта территория могла быть рефугиумом. Более того, современное распространение видов с узкими экологическими требованиями, как правило, связано с пространственным положением ледниковых рефугиумов. [11]
Простые примеры температуры окружающей среды
[ редактировать ]
Можно дать простое объяснение рефугиума, включающее температуру тела и воздействие солнечного света. В северном полушарии считаются обращенные на север участки на холмах или в горах, а также места на возвышенностях холодными участками . На обратной стороне — открытые для солнца или жары, расположенные на меньшей высоте, обращенные на юг участки: жаркие участки . действуют противоположные направления (В южном полушарии .) Каждый участок становится рефугиумом, один как «рефугиум, выдерживающий холод», а другой - как «рефугиум, выдерживающий жару». К этим отдельным типам рефугиумов ведут каньоны с глубокими скрытыми участками (противоположными склонам холмов, горам, горам и т. д. или другим открытым участкам).
Нечасто упоминается концепция «тотальной колонизации»: [12] [13] когда происходит драматическое экологическое событие, например падение метеорита, и возникают глобальные, многолетние последствия. Виды, выигравшие лотерею, уже живут в удачном месте, и их среда обитания становится еще более выгодной, в отличие от «проигравших» видов, которые сразу же не могут размножаться. [12] [13]
Прошлое убежище от изменения климата
[ редактировать ]Экологическое понимание и географическая идентификация климатических рефугиумов, которые оставались важными оплотами выживания растений и животных во время экстремальных периодов прошлых похолоданий и потеплений, в значительной степени относятся к циклам четвертичного оледенения в течение последних нескольких миллионов лет, особенно в Северном полушарии . Преобладает ряд определяющих характеристик прошлых рефугиумов, в том числе «район, где отдельные генетические линии сохранились в результате серии третичных или четвертичных климатических колебаний из-за особых, буферных характеристик окружающей среды», «географический регион, в котором вид населяет в течение периода ледникового/межледникового цикла, который представляет собой максимальное сокращение географического ареала вида» и «областей, где местные популяции вида могут сохраняться в периоды неблагоприятного регионального климата». [14]
Будущее убежище от изменения климата
[ редактировать ]В систематическом планировании сохранения термин «рефугиум» использовался для определения территорий, которые можно было бы использовать при развитии охраняемых территорий для защиты видов от изменения климата . [10] Этот термин использовался альтернативно для обозначения территорий со стабильной средой обитания или стабильным климатом. [10] Более конкретно, термин рефугиум in situ используется для обозначения территорий, которые позволяют видам, существующим на данной территории, оставаться там даже при изменении условий, тогда как термин рефугиум ex situ относится к территории, в которую виды могут перемещаться в ответ на изменение климата. изменять. [10] Участки, предлагающие убежища in situ , также называются устойчивыми участками , где виды будут продолжать иметь все необходимое для выживания даже при изменении климата. [15]
Одно исследование с помощью уменьшенных климатических моделей показало , что районы вблизи побережья, по прогнозам, будут испытывать меньшее потепление, чем районы, расположенные ближе к внутренней части американского штата Вашингтон . [16] Другое исследование показало, что старовозрастные леса особенно изолированы от климатических изменений из-за охлаждающего эффекта испарения от эвапотранспирации и их способности удерживать влагу. [17] То же исследование показало, что такие последствия на северо-западе Тихого океана создадут важные убежища для видов птиц. Обзор стратегии сохранения, ориентированной на рефугиумы, в экорегионе Кламат-Сискию показал, что, помимо старых лесов, северные части склонов холмов и глубоких ущелий могут предоставить относительно прохладные места для дикой природы, а также просачиваться или болота, окруженные зрелыми и старыми лесами. растущие леса будут продолжать поставлять влагу, даже если доступность воды уменьшится. [18]
Начиная с 2010 года концепция георазнообразия (термин, использовавшийся ранее в целях сохранения научно важных геологических особенностей) вошла в литературу биологов-природоохранителей как потенциальный способ определения рефугиумов, связанных с изменением климата, и как суррогат (другими словами, прокси, используемый, когда планирование охраняемых территорий) для биоразнообразия. [19] [20] [21] Хотя язык для описания этого режима природоохранного планирования до недавнего времени не был полностью развит, использование геофизического разнообразия в природоохранном планировании восходит, по крайней мере, к работе Хантера и других в 1988 году. [22] а Ричард Коулинг и его коллеги в Южной Африке также использовали «пространственные особенности» в качестве суррогатов экологических процессов при создании заповедников в конце 1990-х и начале 2000-х годов. [23] [24] В самых последних усилиях использовалась идея граней суши (также называемых геофизическими условиями , устойчивыми объектами или геофизическими стадиями). [15] ), которые представляют собой уникальные комбинации топографических особенностей (таких как крутизна склона, направление склона и высота ) и состава почвы для количественной оценки физических характеристик. [20] Плотность этих граней, в свою очередь, используется как мера георазнообразия. [21] [15] Поскольку было доказано, что георазнообразие коррелирует с биоразнообразием, [2] даже несмотря на то, что виды перемещаются в ответ на изменение климата, охраняемые территории с высоким георазнообразием могут продолжать защищать биоразнообразие, поскольку ниши заполняются притоком видов из соседних территорий. [15] Охраняемые территории с высоким георазнообразием могут также обеспечивать перемещение видов внутри территории с одного участка суши или возвышения на другой. [15]
Однако ученые-экологи подчеркивают, что использование рефугиумов для планирования изменения климата не является заменой мелкомасштабных (более локализованных) и традиционных подходов к сохранению, поскольку отдельные виды и экосистемы необходимо будет защищать там, где они существуют в настоящее время. . [2] [25] Они также подчеркивают, что реагирование на изменение климата путем сохранения природы не является заменой фактического ограничения причин изменения климата. [2]
См. также
[ редактировать ]- Биогеография
- Убежище от засухи
- Генетический дрейф
- Ледниковый реликт
- Рефугиум последнего ледникового максимума
- Популяционная генетика
- Убежище (экология)
- Рефугиум (рыбоводство) [26]
- Небесный остров
- Зомия (география)
- Примеры рефугиумов
Примечания
[ редактировать ]- ^ Мертенс К.Н., Такано Ю., Руководитель MJ, Мацуока К. (2014). «Живые окаменелости в теплом бассейне Индо-Тихоокеанского региона: убежище для термофильных динофлагеллят во время оледенений» (PDF) . Геология . 42 (6): 531–534. Бибкод : 2014Geo....42..531M . дои : 10.1130/G35456.1 . S2CID 131220626 . Архивировано из оригинала (PDF) 15 февраля 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с д Дэвис, Маргарет Б. (октябрь 1989 г.). «Запаздывание реакции растительности на парниковое потепление» (PDF) . Климатические изменения . 15 (1–2): 75–82. Бибкод : 1989ClCh...15...75D . дои : 10.1007/bf00138846 . S2CID 154368627 .
- ^ Дэвис, Маргарет Б; Шоу, Рут Б. (27 апреля 2001 г.). «Специальные обзоры: сдвиги ареала и адаптивные меры к изменению климата в четвертичном периоде» . Наука . 292 (5517): 673–679. дои : 10.1126/science.292.5517.673 . ПМИД 11326089 .
- ^ Пети, Реми Дж; и др. (август 2004 г.). «Обзор: Экология и генетика инвазий деревьев: от недавних интродукций до четвертичных миграций» . Лесная экология и управление . 197 (1–3): 113–137. дои : 10.1016/j.foreco.2004.05.009 .
- ^ Свеннинг, Йенс-Кристиан; Сков, Флемминг (2007). «Наследие ледникового периода в географическом распределении богатых видов деревьев в Европе» . Глобальная экология и биогеография . 16 (2): 234–235. Бибкод : 2007GloEB..16..234S . дои : 10.1111/j.1466-8238.2006.00280.x .
- ^ Селигер, Бенджамин Дж; Макгилл, Брайан Дж; Свеннинг, Йенс-Кристиан; Гилл, Жаклин Л. (ноябрь 2020 г.). «Повсеместное недополнение потенциальных ареалов североамериканских деревьев» . Журнал биогеографии . 48 (2): 359–371. дои : 10.1111/jbi.14001 . S2CID 228929332 .
- ^ Манес, Стелла; и др. (2021). «Эндемизм увеличивает риск изменения климата для видов в районах, имеющих глобальное значение для биоразнообразия» . Биологическая консервация . 257 : 109070. Бибкод : 2021BCons.25709070M . doi : 10.1016/j.biocon.2021.109070 . S2CID 234841035 .
- ^ Гавашелишвили А, Тархнишвили Д (2016). «Биомы и распространение человека во время последнего ледникового периода». Глобальная экология и биогеография . 25 (5): 563–574. Бибкод : 2016GloEB..25..563G . дои : 10.1111/geb.12437 .
- ^ Гавашелишвили А; и др. (2023), «Время и место происхождения южнокавказских языков: взгляд на прошлое человеческого общества, экосистемы и генетику человеческой популяции», Scientific Reports , 13 (21133), doi : 10.1038/s41598-023-45500-w , PMC 10689496
- ^ Jump up to: а б с д Эшкрофт МБ (2010). «Выявление рефугиумов от изменения климата» . Журнал биогеографии . 37 (8): 1407–1413. Бибкод : 2010JBiog..37.1407A . дои : 10.1111/j.1365-2699.2010.02300.x . S2CID 55909358 .
- ^ Тархнишвили Д (2011). «Палеоклиматические модели помогают понять современное распространение лесных видов Кавказа» . Биологический журнал Линнеевского общества . 105 : 231–248. дои : 10.1111/j.1095-8312.2011.01788.x .
- ^ Jump up to: а б Пети Р.Дж., Ху Ф.С., Дик К.В. (июнь 2008 г.). «Леса прошлого: окно в будущие изменения» (PDF) . Наука . 320 (5882): 1450–2. Бибкод : 2008Sci...320.1450P . дои : 10.1126/science.1155457 . hdl : 2027.42/83298 . ПМИД 18556547 . S2CID 13971431 .
- ^ Jump up to: а б Пенни Северная Дакота, Пенни Франция (10 апреля 2001 г.). «Проект по сохранению биоразнообразия островов Гвинейского залива» . Калифорнийская академия наук . Проверено 26 апреля 2016 г.
- ^ Тан, Синди Кью (2018). «Определение долгосрочных устойчивых рефугиумов для реликтовых видов растений в Восточной Азии» (PDF) . Природные коммуникации . 9 (4488): 4488. Бибкод : 2018NatCo...9.4488T . дои : 10.1038/s41467-018-06837-3 . ПМК 6203703 . ПМИД 30367062 .
- ^ Jump up to: а б с д и «Устойчивость к изменению климата на северо-западе Тихого океана» . Conservationgateway.org . Проверено 19 марта 2019 г.
- ^ «Вашингтонская рабочая группа по связям между средами обитания дикой природы» . Проверено 19 марта 2019 г.
- ^ Беттс М.Г., Фалан Б., Фрей С.Дж., Руссо Дж.С., Ян З. (апрель 2018 г.). «Старовозрастные леса защищают чувствительные к климату популяции птиц от потепления» . Разнообразие и распространение . 24 (4): 439–447. дои : 10.1111/ddi.12688 .
- ^ Олсон Д., ДеллаСала Д.А., Носс Р.Ф., Стритхолт Дж.Р., Касс Дж., Купман М.Е., Оллнатт Т.Ф. (январь 2012 г.). «Рефугиумы изменения климата для биоразнообразия в экорегионе Кламат-Сискию». Журнал природных территорий . 32 (1): 65–74. дои : 10.3375/043.032.0108 . S2CID 59069490 .
- ^ Андерсон М.Г., Ферри CE (июль 2010 г.). «Сохранение сцены: изменение климата и геофизические основы видового разнообразия» . ПЛОС ОДИН . 5 (7): е11554. Бибкод : 2010PLoSO...511554A . дои : 10.1371/journal.pone.0011554 . ПМК 2904386 . ПМИД 20644646 .
- ^ Jump up to: а б Бейер П., Брост Б. (июнь 2010 г.). «Использование земельных участков для планирования действий по изменению климата: сохранение арен, а не действующих лиц». Биология сохранения . 24 (3): 701–10. Бибкод : 2010ConBi..24..701B . дои : 10.1111/j.1523-1739.2009.01422.x . ПМИД 20067491 . S2CID 11964364 .
- ^ Jump up to: а б Андерсон М.Г., Комер П.Дж., Бейер П., Лоулер Дж.Дж., Шлосс К.А., Баттрик С., Альбано К.М., Фейт Д.П. (июнь 2015 г.). «Тематические исследования планов сохранения, учитывающих георазнообразие». Биология сохранения . 29 (3): 680–91. Бибкод : 2015ConBi..29..680A . дои : 10.1111/cobi.12503 . ПМИД 25924074 . S2CID 5065593 .
- ^ Хантер М.Л., Джейкобсон Г.Л., Уэбб Т.Х. (декабрь 1988 г.). «Палеоэкология и подход грубого фильтра к поддержанию биологического разнообразия» . Биология сохранения . 2 (4): 375–385. Бибкод : 1988ConBi...2..375H . дои : 10.1111/j.1523-1739.1988.tb00202.x .
- ^ Коулинг Р.М., Пресси Р.Л., Ломбард А.Т., Десмет П.Г., Эллис А.Г. (январь 1999 г.). «От представительства к постоянству: требования к устойчивой системе заповедников в богатой видами средиземноморской пустыни на юге Африки» . Разнообразие и распространение . 5 (1–2): 51–71. дои : 10.1046/j.1472-4642.1999.00038.x . S2CID 86287053 .
- ^ Коулинг Р.М., Пресси Р.Л., Руже М., Ломбард А.Т. (июль 2003 г.). «План сохранения глобальной горячей точки биоразнообразия — Капского флористического региона, Южная Африка» (PDF) . Биологическая консервация . 112 (1–2): 191–216. Бибкод : 2003BCons.112..191C . дои : 10.1016/S0006-3207(02)00425-1 .
- ^ Хеллер Н.Е., Завалета Е.С. (январь 2009 г.). «Управление биоразнообразием перед лицом изменения климата: обзор рекомендаций за 22 года». Биологическая консервация . 142 (1): 14–32. Бибкод : 2009BCons.142...14H . дои : 10.1016/j.biocon.2008.10.006 . S2CID 3797951 .
- ^ «Unepscs.org» . Refugia.unepscs.org . Проверено 12 марта 2012 г.
Ссылки
[ редактировать ]- Койн Дж.А., Орр Х.А. (2004). Видообразование . Sinauer Associates, Inc. Сандерленд: ISBN 978-0-87893-091-3 .
- Хаффер Дж. (июль 1969 г.). «Видообразование лесных птиц Амазонии». Наука . 165 (3889): 131–7. Бибкод : 1969Sci...165..131H . дои : 10.1126/science.165.3889.131 . ПМИД 17834730 .
- Леонард Н., Хоган К.М. (2011). «Рефугия» . В Макгинли М., Кливленд CJ (ред.). Энциклопедия Земли . Вашингтон, округ Колумбия: Национальный совет по науке и окружающей среде.
