Экологический градиент

Градиент окружающей среды или климатический градиент — это изменение абиотических (неживых) факторов в пространстве (или времени). Экологические градиенты могут быть связаны с такими факторами, как высота , глубина, температура , влажность почвы и осадки . множество биотических Зачастую с этими градиентами тесно связано (живых) факторов; В результате изменения градиента окружающей среды такие факторы, как численность видов , плотность популяции, морфология , первичная продуктивность , хищничество и местная адаптация . могут быть затронуты ^[1]

Абиотическое влияние

Распределение видов по градиентам окружающей среды интенсивно изучается благодаря большим базам данных данных о присутствии видов (например, GBIF ). Абиотические факторы, из которых состоят градиенты окружающей среды, могут иметь прямое влияние на выживание организма. Как правило, распространение организмов связано с этими абиотическими факторами, но даже экологический градиент одного абиотического фактора дает представление о том, как может выглядеть распределение видов. Например, такие аспекты ландшафта, как состав почвы, температура и осадки, влияют на точное представление о обитаемой территории, которую могут занимать виды растений; информация об одном из этих факторов может помочь сформировать экологический градиент, с помощью которого можно определить точное распределение видов. ^[2] Аналогичным образом, вдоль уклона реки вверх-вниз по течению рыбные сообщества (группировки) могут различаться по видовому и признакному разнообразию; Было замечено, что в средах обитания выше по течению, которые, как правило, находятся на возвышенностях, развивается большее разнообразие видов и признаков. Поскольку возвышенные регионы наиболее остро ощущают последствия изменения климата, и эти последствия связаны с увеличением видового разнообразия в затронутых регионах, это является ключевым фактором при определении приоритетности мест обитания для усилий по сохранению. ^[3] На экотоне видов численность меняется относительно быстро по сравнению с градиентом окружающей среды.

Биотические взаимодействия

Хотя экологические градиенты представляют собой постепенно меняющиеся и предсказуемые закономерности абиотического фактора, существует сильное взаимодействие как между биотико-биотическими факторами, так и между биотико-абиотическими факторами. Например, численность видов обычно меняется в зависимости от экологических градиентов более или менее предсказуемым образом. Однако численность видов вдоль градиента окружающей среды определяется не только абиотическим фактором, связанным с градиентом, но также и изменением биотических взаимодействий , таких как конкуренция и хищничество, вдоль градиента окружающей среды. ^[4]^[5]

Местная адаптация вдоль экологических градиентов

В зависимости от размера ландшафта и потока генов между популяциями может возникнуть локальная адаптация между популяциями, населяющими две крайности ландшафта. Противоположные крайности в абиотических условиях, с которыми сталкиваются популяции, и отсутствие гомогенизирующего потока генов могут создать условия, при которых две популяции способны дифференцироваться. ^[6] Часто при сравнении показателей приспособленности или фенотипов в зависимости от градиента окружающей среды данные фиксируются в рамках нормы реакции . Таким образом, человек может напрямую оценить изменения фенотипа конкретного вида в ландшафте или сравнить приспособленность и фенотипы популяций внутри вида в зависимости от градиентов окружающей среды (особенно при проведении исследований по взаимной трансплантации ).

Влияние изменения климата

Текущий ^{[ когда? ]} модели предсказывают, что по мере усиления изменения климата определенные экологические градиенты могут проявляться в виде изменения скорости естественных процессов или воздействия на распределение и характеристики видов внутри них. ^[7]^[8]^[9] Учитывая взаимосвязь абиотических факторов, долговременные нарушения одного градиента могут влиять на другие градиенты.

Характеристики почвы

Примером этого может служить дыхание почвы , процесс естественного выделения углекислого газа в атмосферу. В районах, где влажность почвы не является лимитирующей (где влага является ключевой частью процесса дыхания), дыхание почвы увеличивается с повышением температуры; таким образом, характер дыхания образует градиент, и более высокие выбросы наблюдаются в более теплых экосистемах. Аналогичным образом, количество осадков имеет положительную корреляцию с дыханием (поскольку влага больше не становится ограничивающим фактором). Таким образом, он не только представляет собой собственный градиент (среднее количество осадков по ареалу), но также связан с градиентом дыхания и влияет на него. ^[10]

Высота

Градиенты высот являются ключевым фактором в понимании закономерностей миграции из-за последствий глобального потепления. По мере повышения температуры деревья, адаптированные к более теплому климату, будут мигрировать вверх в поисках доступа к солнечному свету, и, таким образом, популяции деревьев, адаптированных к умеренному или холодному климату, и подходящие для них места обитания будут сокращаться. ^[11]

Экологические градиенты в обществе

Экологические градиенты не ограничиваются естественными изменениями факторов окружающей среды в определенном диапазоне; они также были созданы человеческой деятельностью и индустриализацией. Загрязнение воздуха присутствует в виде экологического градиента в районах, где расположены электростанции, заводы и другие объекты, выделяющие загрязняющие вещества, а также экологические токсины, такие как тяжелые металлы, радиация и пестициды; вообще говоря, концентрация снижается по мере увеличения расстояния от места происхождения. ^[12]^[13]^[14] Различия в воздействии этих элементов на разные группы населения из-за близости к месту происхождения стали серьезной проблемой для активистов в области окружающей среды и общественного здравоохранения, которые называют неравенство в состоянии здоровья, связанное с этими градиентами, проблемой экологической справедливости . ^[15]^[16]

См. также

Ссылки

^ Флорет, К.; Галан, MJ; ЛеФлок, Э.; Оршан, Г.; Романе, Ф. (1990). «Формы роста и особенности феноморфологии по градиенту окружающей среды: инструменты изучения растительности?» . Журнал науки о растительности . 1 (1): 71–80. дои : 10.2307/3236055 . ISSN 1654-1103 . JSTOR 3236055 .
^ Киркман, ЛК; Митчелл, Р.Дж.; Хелтон, Колорадо; Дрю, МБ (ноябрь 2001 г.). «Продуктивность и видовое богатство в зависимости от экологического градиента в пожарозависимой экосистеме» . Американский журнал ботаники . 88 (11): 2119–2128. дои : 10.2307/3558437 . ISSN 0002-9122 . JSTOR 3558437 . ПМИД 21669643 .
^ Бюиссон, Летиция; Гренуйе, Гаэль (2009). «Контрастное воздействие изменения климата на скопления речных рыб в зависимости от экологического градиента» . Разнообразие и распространение . 15 (4): 613–626. дои : 10.1111/j.1472-4642.2009.00565.x . S2CID 86026682 .
^ Ридгрен, Кнут; Окланд, Руне Халворсен; Окланд, Тонье (2003). «Кривые реакции видов вдоль градиентов окружающей среды. Тематическое исследование из болотных лесов Юго-Восточной Норвегии» . Журнал науки о растительности . 14 (6): 869–880. дои : 10.1111/j.1654-1103.2003.tb02220.x . ISSN 1654-1103 .
^ Вернер, Эрл Э.; МакПик, Марк А. (1994). «Прямое и косвенное воздействие хищников на два вида бесхвостых животных в зависимости от экологического градиента» . Экология . 75 (5): 1368–1382. дои : 10.2307/1937461 . ISSN 0012-9658 . JSTOR 1937461 .
^ Херефорд, Джо; Винн, Элис А. (2008). «Пределы местной адаптации в шести популяциях однолетнего растения Diodia teres» . Новый фитолог . 178 (4): 888–896. дои : 10.1111/j.1469-8137.2008.02405.x . ISSN 1469-8137 . ПМИД 18384510 .
^ Парди, Мелисса И.; Грэм, Рассел В. (2019). «Изменения в сообществах мелких млекопитающих на протяжении позднего четвертичного периода в восточных экологических градиентах Соединенных Штатов» . Четвертичный интернационал . 530–531: 80–87. Бибкод : 2019QuInt.530...80P . дои : 10.1016/j.quaint.2018.05.041 . S2CID 134434800 .
^ Вен, Сёлви; Лундемо, Сверре; Холтен, Ярле И. (2014). «Альпийская растительность в различных экологических градиентах и возможные последствия изменения климата» . Альпийская ботаника . 124 (2): 155–164. дои : 10.1007/s00035-014-0136-9 . ISSN 1664-2201 . S2CID 16764321 .
^ Генри, П.; Расселло, Массачусетс (2013). «Адаптивная дивергенция по градиентам окружающей среды у млекопитающих, чувствительных к изменению климата» . Экология и эволюция . 3 (11): 3906–3917. дои : 10.1002/ece3.776 . ISSN 2045-7758 . ПМК 3810883 . ПМИД 24198948 .
^ Рейнольдс, Лориен Л.; Джонсон, Барт Р.; Пфайфер-Майстер, Лорел; Бриджем, Скотт Д. (2015). «Реакция дыхания почвы на изменение климата в прериях северо-запада Тихого океана опосредована региональным средиземноморским климатическим градиентом» . Биология глобальных изменений . 21 (1): 487–500. Бибкод : 2015GCBio..21..487R . дои : 10.1111/gcb.12732 . ISSN 1354-1013 . ПМИД 25205511 . S2CID 205142081 .
^ Руис-Лабурдетт, Диего; Ногес-Браво, Давид; Оллеро, Хелиос Сайнс; Шмитц, Мария Ф.; Пинеда, Франсиско Д. (2012). «Прогнозируется, что состав леса в горах Средиземноморья изменится по всему градиенту высоты при изменении климата: Динамика лесов при изменении климата» . Журнал биогеографии . 39 (1): 162–176. дои : 10.1111/j.1365-2699.2011.02592.x . S2CID 82037043 .
^ Семенова Юлия; Пивина, Людмила; Жунусов, Йерсен; Жанаспаев Марат; Чирумболо, Сальваторе; Муздубаева Жанна; Бьорклунд, Гейр (2020). «Радиационная опасность для здоровья добытчиков урана» . Наука об окружающей среде и исследования загрязнения . 27 (28): 34808–34822. дои : 10.1007/s11356-020-09590-7 . ISSN 0944-1344 . ПМИД 32638305 . S2CID 220398252 .
^ Цай, Вэнь-Тянь (2005). «Обзор опасностей для окружающей среды и риска воздействия гидрофторуглеродов (ГФУ)» . Хемосфера . 61 (11): 1539–1547. Бибкод : 2005Chmsp..61.1539T . doi : 10.1016/j.chemSphere.2005.03.084 . ПМИД 15936055 .
^ Аме, Тельма; Сайес, Кристи М. (2019). «Потенциальное воздействие и опасность наночастиц меди: обзор» . Экологическая токсикология и фармакология . 71 : 103220. doi : 10.1016/j.etap.2019.103220 . ПМИД 31306862 . S2CID 196810894 .
^ Эванс, Гэри В.; Кантровитц, Элиз (2002). «Социально-экономический статус и здоровье: потенциальная роль воздействия экологических рисков» . Ежегодный обзор общественного здравоохранения . 23 (1): 303–331. doi : 10.1146/annurev.publhealth.23.112001.112349 . ISSN 0163-7525 . ПМИД 11910065 .
^ Лауриола, Паоло; Крэбб, Хелен; Бехбод, Бехруз; Йип, Фуюэн; Медина, Сильвия; Семенца, Ян К.; Вардулакис, Сотирис; Касс, Дэн; Зека, Ариана; Хонелидзе, Ирма; Эшворт, Мэтью (17 марта 2020 г.). «Улучшение глобального здравоохранения посредством отслеживания состояния окружающей среды и общественного здравоохранения» . Международный журнал экологических исследований и общественного здравоохранения . 17 (6): 1976. doi : 10.3390/ijerph17061976 . ISSN 1660-4601 . ПМЦ 7142667 . ПМИД 32192215 .

[1] Флорет, К.; Галан, MJ; ЛеФлок, Э.; Оршан, Г.; Романе, Ф. (1990). «Формы роста и особенности феноморфологии по градиенту окружающей среды: инструменты изучения растительности?» . Журнал науки о растительности . 1 (1): 71–80. дои : 10.2307/3236055 . ISSN 1654-1103 . JSTOR 3236055 .

[2] Киркман, ЛК; Митчелл, Р.Дж.; Хелтон, Колорадо; Дрю, МБ (ноябрь 2001 г.). «Продуктивность и видовое богатство в зависимости от экологического градиента в пожарозависимой экосистеме» . Американский журнал ботаники . 88 (11): 2119–2128. дои : 10.2307/3558437 . ISSN 0002-9122 . JSTOR 3558437 . ПМИД 21669643 .

[3] Бюиссон, Летиция; Гренуйе, Гаэль (2009). «Контрастное воздействие изменения климата на скопления речных рыб в зависимости от экологического градиента» . Разнообразие и распространение . 15 (4): 613–626. дои : 10.1111/j.1472-4642.2009.00565.x . S2CID 86026682 .

[4] Ридгрен, Кнут; Окланд, Руне Халворсен; Окланд, Тонье (2003). «Кривые реакции видов вдоль градиентов окружающей среды. Тематическое исследование из болотных лесов Юго-Восточной Норвегии» . Журнал науки о растительности . 14 (6): 869–880. дои : 10.1111/j.1654-1103.2003.tb02220.x . ISSN 1654-1103 .

[5] Вернер, Эрл Э.; МакПик, Марк А. (1994). «Прямое и косвенное воздействие хищников на два вида бесхвостых животных в зависимости от экологического градиента» . Экология . 75 (5): 1368–1382. дои : 10.2307/1937461 . ISSN 0012-9658 . JSTOR 1937461 .

[6] Херефорд, Джо; Винн, Элис А. (2008). «Пределы местной адаптации в шести популяциях однолетнего растения Diodia teres» . Новый фитолог . 178 (4): 888–896. дои : 10.1111/j.1469-8137.2008.02405.x . ISSN 1469-8137 . ПМИД 18384510 .

[7] Парди, Мелисса И.; Грэм, Рассел В. (2019). «Изменения в сообществах мелких млекопитающих на протяжении позднего четвертичного периода в восточных экологических градиентах Соединенных Штатов» . Четвертичный интернационал . 530–531: 80–87. Бибкод : 2019QuInt.530...80P . дои : 10.1016/j.quaint.2018.05.041 . S2CID 134434800 .

[8] Вен, Сёлви; Лундемо, Сверре; Холтен, Ярле И. (2014). «Альпийская растительность в различных экологических градиентах и возможные последствия изменения климата» . Альпийская ботаника . 124 (2): 155–164. дои : 10.1007/s00035-014-0136-9 . ISSN 1664-2201 . S2CID 16764321 .

[9] Генри, П.; Расселло, Массачусетс (2013). «Адаптивная дивергенция по градиентам окружающей среды у млекопитающих, чувствительных к изменению климата» . Экология и эволюция . 3 (11): 3906–3917. дои : 10.1002/ece3.776 . ISSN 2045-7758 . ПМК 3810883 . ПМИД 24198948 .

[10] Рейнольдс, Лориен Л.; Джонсон, Барт Р.; Пфайфер-Майстер, Лорел; Бриджем, Скотт Д. (2015). «Реакция дыхания почвы на изменение климата в прериях северо-запада Тихого океана опосредована региональным средиземноморским климатическим градиентом» . Биология глобальных изменений . 21 (1): 487–500. Бибкод : 2015GCBio..21..487R . дои : 10.1111/gcb.12732 . ISSN 1354-1013 . ПМИД 25205511 . S2CID 205142081 .

[11] Руис-Лабурдетт, Диего; Ногес-Браво, Давид; Оллеро, Хелиос Сайнс; Шмитц, Мария Ф.; Пинеда, Франсиско Д. (2012). «Прогнозируется, что состав леса в горах Средиземноморья изменится по всему градиенту высоты при изменении климата: Динамика лесов при изменении климата» . Журнал биогеографии . 39 (1): 162–176. дои : 10.1111/j.1365-2699.2011.02592.x . S2CID 82037043 .

[12] Семенова Юлия; Пивина, Людмила; Жунусов, Йерсен; Жанаспаев Марат; Чирумболо, Сальваторе; Муздубаева Жанна; Бьорклунд, Гейр (2020). «Радиационная опасность для здоровья добытчиков урана» . Наука об окружающей среде и исследования загрязнения . 27 (28): 34808–34822. дои : 10.1007/s11356-020-09590-7 . ISSN 0944-1344 . ПМИД 32638305 . S2CID 220398252 .

[13] Цай, Вэнь-Тянь (2005). «Обзор опасностей для окружающей среды и риска воздействия гидрофторуглеродов (ГФУ)» . Хемосфера . 61 (11): 1539–1547. Бибкод : 2005Chmsp..61.1539T . doi : 10.1016/j.chemSphere.2005.03.084 . ПМИД 15936055 .

[14] Аме, Тельма; Сайес, Кристи М. (2019). «Потенциальное воздействие и опасность наночастиц меди: обзор» . Экологическая токсикология и фармакология . 71 : 103220. doi : 10.1016/j.etap.2019.103220 . ПМИД 31306862 . S2CID 196810894 .

[15] Эванс, Гэри В.; Кантровитц, Элиз (2002). «Социально-экономический статус и здоровье: потенциальная роль воздействия экологических рисков» . Ежегодный обзор общественного здравоохранения . 23 (1): 303–331. doi : 10.1146/annurev.publhealth.23.112001.112349 . ISSN 0163-7525 . ПМИД 11910065 .

[16] Лауриола, Паоло; Крэбб, Хелен; Бехбод, Бехруз; Йип, Фуюэн; Медина, Сильвия; Семенца, Ян К.; Вардулакис, Сотирис; Касс, Дэн; Зека, Ариана; Хонелидзе, Ирма; Эшворт, Мэтью (17 марта 2020 г.). «Улучшение глобального здравоохранения посредством отслеживания состояния окружающей среды и общественного здравоохранения» . Международный журнал экологических исследований и общественного здравоохранения . 17 (6): 1976. doi : 10.3390/ijerph17061976 . ISSN 1660-4601 . ПМЦ 7142667 . ПМИД 32192215 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]