Гипотеза EICA
Гипотеза эволюции повышенной конкурентоспособности (EICA) была впервые предложена Берндом Блосси и Рольфом Нётцольдом в 1995 году как способ объяснить успех инвазивных, неместных видов (в частности, растений). Наблюдая за этим:
- обычно существует период задержки между временем интродукции инвазивного вида и моментом, когда он считается инвазивным, и
- Инвазионные растения кажутся более вирулентными в местах обитания, в которые они были интродуцированы (по сравнению с их естественной средой обитания), ученые предположили своего рода натурализацию путем модификации неместных растений.
Ученые пришли к выводу, что из-за отсутствия местных хищников интродуцированные растения способны перераспределять ресурсы защитных механизмов на рост и развитие. интродуцированные растения могут эволюционировать и становиться выше, производить больше биомассы и давать более жизнеспособное потомство, чем их местные аналоги. Согласно гипотезе, [ 1 ]
Блосси и Нётцольд проверили свою гипотезу на Lythrum salicaria (фиолетовый вербейник), посадив в горшки семена растений, растущих в Итаке, Нью-Йорк, США, и Люцелле, Швейцария. Семенам дали прорасти в лаборатории Университета Кристиана-Альбрехта в Киле, северная Германия, и наблюдали в течение двух лет. В соответствии с предсказаниями гипотезы EICA, растения, полученные из Итаки, произвели значительно больше биомассы, чем растения, полученные из Люцелле. Растения Lythrum salicaria, полученные из Итаки, также стали выше и были значительно менее устойчивы к корнепитающему долгоносику , присутствующему в их естественном ареале.
Значение
[ редактировать ]В отличие от предшествующих ему примечательных идей (относительно успеха инвазивных неместных организмов), таких как гипотеза освобождения врага (ERH) и Чарльза Дарвина гипотеза привыкания , [ 2 ] Гипотеза EICA постулирует, что инвазивный вид не настолько приспособлен (в интродуцированной среде обитания) в момент вселения, как в то время, когда он считается инвазивным. Как следует из названия гипотезы (Эволюция повышенной конкурентоспособности), гипотеза предсказывает, что большая часть инвазивного потенциала инвазивных видов обусловлена их способностью развиваться для перераспределения своих ресурсов.
Эта идея вызывает беспокойство [ нужна ссылка ] тем, что он добавляет новую переменную к «инвазионному потенциалу», из-за чего становится сложнее предсказать, станет ли вид инвазивным, если он будет интродуцирован в новую область. Другими словами, гипотеза EICA представляет собой новую проблему экологической безопасности. Если ее постулаты верны, то в долгосрочной перспективе интродуцированные виды, возможно, придется регулировать более жестко, чем в настоящее время, поскольку ни один набор признаков или образец интродукции не могут предсказать степень, в которой организм может перераспределять свои ресурсы в ответ на изменение климата. освобождение от стресса. [ нужна ссылка ]
Научное сопровождение и доработка
[ редактировать ]С момента своего дебюта в 1995 году статья Бернда Блосси и Рольфа Нётцольда «Эволюция повышенной конкурентоспособности инвазивных неместных растений: гипотеза» была встречена с разной степенью энтузиазма. По состоянию на сентябрь 2021 года эта статья цитировалась более 1000 раз в научных журналах , включая обзорные статьи , проверки гипотезы с использованием различных видов моделей , а также расширения и переформулировки гипотезы. Среди модельных видов, на которых в последний раз оценивалась гипотеза (в ее первоначальном виде), можно назвать Solidago gigantea (золотарник гигантский), [ 3 ] Sapium sebiferum (китайский жир), [ 4 ] и Lepidium draba (беловерхий). [ 5 ] По данным исследователей, проводивших исследование, из этих трех модельных видов успех и поведение Sapium sebifurum наиболее точно соответствовали постулатам гипотезы EICA. По мнению исследователей , в исследовании успех и поведение Solidago gigantea лишь частично объяснялись гипотезой EICA. Lepidium draba , похоже, не соответствовал ни одному из постулатов гипотезы EICA, как их понимали исследователи исследования.
В большинстве исследований, проведенных по гипотезе EICA (см. примеры выше), утверждается, что интродуцированные популяции инвазивных видов растений менее способны справляться с давлением специализированных травоядных животных, чем местные популяции тех же видов, что позволяет предположить, что инвазивные виды реагируют на ускоренный естественный отбор после освобождения от селективного давления специализированных травоядных животных и обладают потенциалом перераспределения ресурсов от конкретных форм защиты. Однако не все эти интродуцированные популяции производят значительно больше биомассы, чем аборигенные популяции того же вида в лабораторных условиях. Исследование, проведенное Bossdorf et al. в 2004 г. на Alliaria petiolata (чесночная горчица). [ 6 ] может дать некоторое представление об этом несоответствии. Боссдорф и др. семена в горшках от аборигенных и интродуцированных популяций Alliaria petiolata и подвергли их прямой конкуренции друг с другом в лабораторных условиях (т.е. аборигенную и интродуцированную популяции выращивали в одном и том же горшке с почвой и подвергали одинаковым обработкам) и обнаружили что в условиях прямой конкуренции коренное население смогло превзойти инвазивное население. Боссдорф и др. предположил, что это наблюдение может быть результатом того факта, что приспособленности черты, повышающие так называемую «конкурентоспособность», имеют цену . Согласно этому предположению, инвазивные популяции Alliaria petiolata развили более высокую приспособленность (аналогично Lythrum salicaria ) в интродуцированных ареалах за счет определенных защитных механизмов и за счет определенных аспектов роста и развития (в отличие от Lythrum salicaria ). Таким образом, возможно, что гипотеза EICA слишком узка по своему охвату, и ее следует переформулировать, чтобы сделать акцент на способности инвазивных видов перераспределять свои ресурсы, чтобы обеспечить преимущество в приспособленности, которое может включать или не включать более энергичный рост. и развитие.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Блосси, Бернд; Ноцольд, Рольф (октябрь 1995 г.). «Эволюция повышенной конкурентоспособности инвазивных неместных растений: гипотеза» (PDF) . Журнал экологии . 83 (5): 887. дои : 10.2307/2261425 . JSTOR 2261425 . Архивировано из оригинала (PDF) 18 марта 2012 года . Проверено 11 ноября 2022 г.
- ^ Дарвин, Чарльз. О происхождении видов. Стр. 114–116. Издательство Гарвардского университета: восемнадцатое издание, 2003 г.
- ^ Мейер, Гретхен А.; Халл-Сандерс, Хелен М. (март 2008 г.). «Измененные закономерности роста, физиологии и размножения инвазивных генотипов Solidago gigantea (Asteraceae)». Биологические инвазии . 10 (3): 303–317. дои : 10.1007/s10530-007-9131-z . S2CID 12952093 .
- ^ Цзоу, Цзяньвэнь; Роджерс, Уильям Э.; Симанн, Эван (1 марта 2008 г.). «Повышение конкурентоспособности и толерантности к травоядным инвазивным растениям Sapium sebiferum». Биологические инвазии . 10 (3): 291–302. дои : 10.1007/s10530-007-9130-0 . S2CID 1507623 .
- ^ Маккенни, Джессика Л.; Криппс, Майкл Г.; Прайс, Уильям Дж.; Хинц, Хариет Л.; Шварцлендер, Марк (22 октября 2007 г.). «Нет разницы в конкурентоспособности между инвазивными североамериканскими и местными европейскими популяциями Lepidium draba». Экология растений . 193 (2): 293–303. дои : 10.1007/s11258-007-9268-y . S2CID 19544783 .
- ^ Боссдорф, Оливер; Прати, Дэниел; Оге, Харальд; Шмид, Бернхард (11 марта 2004 г.). «Снижение конкурентоспособности инвазивного растения: снижение конкурентоспособности захватчиков». Экологические письма . 7 (4): 346–353. дои : 10.1111/j.1461-0248.2004.00583.x .