✖


Jump to content

Экологические последствия биоразнообразия

Разнообразие видов и генов в экологических сообществах влияет на функционирование этих сообществ. На эти экологические последствия биоразнообразия, в свою очередь, влияют как изменение климата из-за увеличения выбросов парниковых газов , аэрозолей , так и потери земельного покрова. [ нужна ссылка ] и биологическое разнообразие, что приводит к быстрой биоразнообразия и исчезновению видов утрате и местных популяций. Нынешние темпы вымирания иногда называют массовыми : нынешние темпы вымирания видов примерно в 100–1000 раз выше, чем в прошлом. [1]

Двумя основными областями, в которых изучалось влияние биоразнообразия на функционирование экосистем, являются взаимосвязь между разнообразием и продуктивностью, а также взаимосвязь между разнообразием и стабильностью сообщества. [2] Более биологически разнообразные сообщества кажутся более продуктивными (с точки зрения производства биомассы ), чем менее разнообразные сообщества, и они кажутся более стабильными перед лицом возмущений.

Кроме того, животные, населяющие данную территорию, могут изменять условия выживания под действием факторов, ассимилируемых климатом.

Определения

[ редактировать ]

Чтобы понять, какое влияние изменения биоразнообразия окажут на функционирование экосистемы, важно дать определение некоторым терминам. Биоразнообразие нелегко определить, но его можно рассматривать как количество и/или равномерность генов , видов и экосистем в регионе . Это определение включает генетическое разнообразие или разнообразие генов внутри вида, видовое разнообразие или разнообразие видов в пределах среды обитания или региона, а также разнообразие экосистем или разнообразие сред обитания в пределах региона.

Двумя вещами, которые обычно измеряют в отношении изменений в многообразии, являются продуктивность и стабильность . Продуктивность является мерой функционирования экосистемы. Обычно его измеряют путем определения общей надземной биомассы всех растений на территории. Многие предполагают, что его можно использовать в качестве общего индикатора функционирования экосистемы и что общее использование ресурсов и другие показатели функционирования экосистемы коррелируют с продуктивностью.

Стабильность гораздо сложнее определить, но ее обычно можно рассматривать двояко. Общая стабильность популяции — это мера, которая предполагает, что стабильность выше, если вероятность вымирания меньше. Этот вид стабильности обычно измеряется путем измерения изменчивости совокупных свойств сообщества, таких как общая биомасса, с течением времени. [3] Другое определение стабильности — это мера устойчивости и устойчивости, при которой экосистема, которая быстро возвращается к равновесию после возмущения или сопротивляется вторжению, считается более стабильной, чем та, которая этого не делает. [4]

Продуктивность и стабильность как показатели здоровья экосистемы

[ редактировать ]

Важность стабильности в экологии сообщества очевидна. Нестабильная экосистема с большей вероятностью потеряет виды. Таким образом, если связь между разнообразием и стабильностью действительно существует, вполне вероятно, что потеря разнообразия может вызвать обратную связь, вызывая еще большую потерю видов. С другой стороны, продуктивность имеет менее явное значение в экологии сообщества. На управляемых территориях, таких как пахотные земли , а также на территориях, где выращивают или ловят животных, повышение продуктивности увеличивает экономический успех территории и подразумевает, что территория стала более эффективной, что приводит к возможной долгосрочной устойчивости ресурсов . [5] Сложнее обнаружить значение продуктивности в природных экосистемах.

Помимо ценности, которую биоразнообразие имеет в регулировании и стабилизации экосистемных процессов, существуют прямые экономические последствия утраты разнообразия в определенных экосистемах и в мире в целом. Утрата видов означает потерю потенциальных продуктов питания , лекарств , промышленной продукции и туризма , которые оказывают прямое экономическое влияние на жизнь людей. [6]

Влияние на производительность сообщества

[ редактировать ]
  • Считается, что сосуществование видов растений является результатом разделения ниш или различий в потребностях в ресурсах между видами. Благодаря взаимодополняемости более разнообразное растительное сообщество должно иметь возможность более полно использовать ресурсы и, следовательно, быть более продуктивным. [5] [7] Этот механизм, также называемый дифференциацией ниш, является центральным принципом подхода функциональных групп , который разбивает видовое разнообразие на функциональные компоненты. [8] [9]
  • Содействие – это механизм, посредством которого определенные виды помогают другим видам или позволяют им расти, изменяя окружающую среду таким образом, чтобы это было благоприятно для одновременно встречающихся видов. [10] Растения могут взаимодействовать через посредников, таких как азот, вода, температура, пространство или взаимодействие с сорняками или травоядными животными. Некоторые примеры облегчения включают в себя крупные многолетние растения пустыни, действующие в качестве растений-питомников, помогая приживанию молодых соседей других видов путем смягчения водного и температурного стресса, [11] и обогащение питательными веществами азотфиксаторов, таких как бобовые.
  • Эффект выборки Эффект выборки разнообразия можно рассматривать как увеличение шансов включения вида с наибольшей присущей ему продуктивностью на более разнообразный участок. Это обеспечивает влияние композиции на производительность, а не разнообразие, являющееся прямой причиной. Однако эффект выборки на самом деле может представлять собой совокупность различных эффектов. Эффект выборки можно разделить на большую вероятность выбора вида, который 1) хорошо адаптирован к конкретным условиям местности или 2) обладает более высокой продуктивностью. Кроме того, к эффекту выборки можно добавить большую вероятность включения 3) пары видов, которые сильно дополняют друг друга, или 4) определенного вида, оказывающего большое благоприятное воздействие на других членов сообщества. [12]

Обзор данных

[ редактировать ]

Полевые эксперименты по проверке степени влияния разнообразия на продуктивность сообществ дали разные результаты, но многие долгосрочные исследования пастбищных экосистем показали, что разнообразие действительно повышает продуктивность экосистем. [13] [14] [15] Кроме того, доказательства этой связи были также обнаружены в луговых микрокосмах. Различия в результатах исследований могут частично объясняться тем, что они полагались на образцы с одинаковым видовым разнообразием, а не на видовое разнообразие, которое отражает разнообразие, наблюдаемое в окружающей среде. [16] Эксперимент 2006 года, в котором использовалось реалистичное изменение видового состава образцов пастбищ, обнаружил положительную корреляцию между увеличением разнообразия и увеличением производства. [16]

Однако эти исследования пришли к разным выводам относительно того, связана ли причина больше с разнообразием или видовым составом . В частности, разнообразие функциональных ролей видов может быть более важным качеством для прогнозирования продуктивности, чем разнообразие числа видов. [16] Недавние математические модели подчеркнули важность экологического контекста в решении этой проблемы. Некоторые модели указали на важность скорости возмущений и пространственной неоднородности окружающей среды. [17] другие указали, что время, прошедшее с момента нарушения, и пропускная способность среды обитания могут вызывать разные взаимосвязи. [18] Каждый экологический контекст должен давать не только разные отношения, но и разный вклад в эти отношения благодаря разнообразию и составу. Нынешний консенсус утверждает, что, по крайней мере, определенные комбинации видов обеспечивают повышенную продуктивность сообщества. [19]

Будущие исследования

[ редактировать ]

Чтобы правильно определить последствия разнообразия для продуктивности и других экосистемных процессов, должно произойти множество вещей. Во-первых, крайне важно, чтобы ученые перестали искать единственную взаимосвязь. Из моделей, данных и теории становится очевидным, что не существует какого-либо всеобъемлющего влияния разнообразия на производительность. [ нужна ссылка ] . Ученые должны попытаться количественно оценить различия между эффектом композиции и эффектом разнообразия, поскольку многие эксперименты никогда не определяют количественно окончательно реализованное видовое разнообразие (вместо этого только подсчитывают количество посаженных видов семян) и путают эффект выборки для посредников (фактор композиции) с эффектами разнообразия. .

Следует использовать относительные величины переурожая (или то, насколько больше вид вырастает при выращивании с другими видами, чем при монокультуре), а не абсолютные величины, поскольку относительная переурожайность может дать подсказку о механизме, посредством которого разнообразие влияет на продуктивность, однако в экспериментальных целях протоколы неполны, можно указать на наличие дополнительного или облегчающего эффекта в эксперименте, но не распознать его причину. Экспериментаторы должны знать, какова цель их эксперимента, то есть, предназначен ли он для информирования естественных или управляемых экосистем, поскольку эффект отбора проб может быть только реальным эффектом разнообразия в природных экосистемах (управляемые экосистемы составлены таким образом, чтобы максимизировать взаимодополняемость и облегчение независимо от количества видов). Зная это, они смогут выбирать пространственные и временные масштабы, подходящие для их эксперимента. Наконец, чтобы разрешить дебаты о функции разнообразия, желательно проводить эксперименты с большой степенью пространственной и ресурсной неоднородности и колебаниями окружающей среды с течением времени, поскольку такие типы экспериментов должны быть в состоянии легче продемонстрировать взаимосвязь между разнообразием и функцией. [5]

Влияние на стабильность сообщества

[ редактировать ]
  • Эффект усреднения Если все виды имеют различную реакцию на изменения в экосистеме с течением времени, то усреднение этих реакций приведет к более стабильной во времени экосистеме, если в экосистеме будет больше видов. [3] Этот эффект является статистическим эффектом, обусловленным суммированием случайных величин .
  • Эффект отрицательной ковариации. Если некоторые виды чувствуют себя лучше, когда другие виды не преуспевают, то, когда в экосистеме больше видов, их общая дисперсия будет ниже, чем если бы в системе было меньше видов. Эта более низкая дисперсия указывает на более высокую стабильность. [20] Этот эффект является следствием конкуренции , поскольку высококонкурентные виды будут иметь отрицательную ковариацию .
  • Страховой эффект Если экосистема содержит больше видов, то в ней будет больше вероятности наличия избыточных стабилизирующих видов, и в ней будет больше видов, которые по-разному реагируют на возмущения. Это повысит способность экосистемы буферизировать возмущения. [21]
  • Сопротивление вторжению Разнообразные сообщества могут использовать ресурсы более полно, чем простые сообщества, из-за эффекта разнообразия для взаимодополняемости. Таким образом, захватчики могут иметь меньший успех в различных экосистемах, или может быть снижена вероятность того, что вторгшийся вид привнесет новое свойство или процесс в разнообразную экосистему. [9] [22] [23]
  • Устойчивость к болезням Уменьшение числа конкурирующих видов растений может привести к увеличению численности других видов, способствуя распространению болезней этих видов. [22] [23] [24]

Обзор данных временной стабильности

[ редактировать ]

Модели предсказали, что эмпирические связи между временными вариациями продуктивности сообщества и видовым разнообразием действительно реальны, и это почти неизбежно. Некоторые данные временной стабильности можно почти полностью объяснить эффектом усреднения путем построения нулевых моделей для проверки данных. [3] [13] Конкуренция, вызывающая отрицательные ковариации, лишь усиливает эти связи.

Обзор данных по устойчивости и стабильности устойчивости

[ редактировать ]

Эта область является более спорной, чем область временной стабильности, главным образом потому, что некоторые пытались обобщить результаты моделей и теории временной стабильности на стабильность в целом. Хотя взаимосвязь между временными изменениями производительности и разнообразия имеет математическую причину, которая позволит увидеть эту взаимосвязь гораздо чаще, чем нет, в случае устойчивости/устойчивости это не так. Некоторые экспериментаторы заметили корреляцию между разнообразием и снижением невосприимчивости, хотя многие видели и обратное. [25] Корреляция между разнообразием и болезнями также незначительна, хотя теория и данные, похоже, подтверждают ее. [24]

Будущие исследования

[ редактировать ]

Чтобы более полно понять влияние разнообразия на временную стабильность экосистем, необходимо признать, что оно неизбежно произойдет. Путем построения нулевых моделей для проверки данных (как в Doak et al. 1998). [3] ) становится возможным обнаружить ситуации и экологические контексты, в которых экосистемы становятся более или менее стабильными, чем должны быть. Обнаружение этих контекстов позволит провести механистические исследования того, почему эти экосистемы более стабильны, что может позволить использовать их в управлении природоохранной деятельностью .

Что еще более важно, более полные эксперименты по изучению того, действительно ли разнообразные экосистемы противостоят вторжению и болезням лучше, чем их менее разнообразные эквиваленты, поскольку вторжение и болезни являются двумя важными факторами, которые приводят к исчезновению видов в наши дни. Чтобы конкретно решить эти проблемы, будущая работа должна быть сосредоточена на практических методах увеличения успешного выведения малоэффективных, но желательных видов. [26]

Теория и предварительные результаты изучения пищевых сетей

[ редактировать ]

Одна из основных проблем, обсуждавшихся до сих пор как в дебатах о разнообразии, продуктивности и стабильности разнообразия, заключается в том, что оба фокусируются на взаимодействиях только на одном трофическом уровне . То есть они связаны только с одним уровнем пищевой сети , а именно с растениями. Другие исследования, не обращающие внимания на влияние разнообразия, продемонстрировали сильное нисходящее воздействие на экосистемы (см. ключевые виды ). Фактических данных о влиянии различных пищевых сетей очень мало, но теория помогает нам в этой области. Во-первых, если пищевая сеть в экосистеме имеет множество слабых взаимодействий между различными видами, то в ней должны быть более стабильные популяции, а сообщество в целом должно быть более стабильным. [4] Если верхние уровни сети более разнообразны, то на нижних уровнях будет меньше биомассы , а если нижние уровни более разнообразны, они смогут лучше противостоять потреблению и будут более стабильными перед лицом потребления. Кроме того, нисходящее воздействие следует сократить в менее разнообразных экосистемах, поскольку виды, находящиеся на более высоких трофических уровнях, склонны вымирать первыми. [27] Наконец, недавно было показано, что потребители могут радикально изменить отношения биоразнообразия, продуктивности и стабильности, которые подразумеваются только растениями. [28] Таким образом, в будущем будет важно включить теорию пищевой сети в будущие исследования воздействия биоразнообразия. Кроме того, эту сложность необходимо будет учитывать при разработке планов управления биоразнообразием.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Витоусек, премьер-министр; Муни, штат Ха; Любченко Ю.; и др. (1997). «Человеческое доминирование в экосистемах Земли». Наука . 277 (5325): 494–499. CiteSeerX   10.1.1.318.6529 . дои : 10.1126/science.277.5325.494 . S2CID   8610995 .
  2. ^ Хайнс, Дж.; ван дер Путтен, штат Вашингтон; Де Дейн, Великобритания; Вагг, К.; Фойгт, В.; Малдер, К.; Вайссер, В.; Энгель, Дж.; Мелиан, К.; Шой, С.; Бирхофер, К.; Эбелинг, А.; Шербер, К.; Эйзенхауэр, Н. (2015). «На пути к интеграции функционирования биоразнообразия и экосистемы и теории пищевой сети для оценки связей между многочисленными экосистемными услугами». В Вудворде, Гай; Бохан, Дэвид А. (ред.). Экосистемные услуги: от биоразнообразия к обществу, Часть 1 . Достижения экологических исследований. Том. 53. Великобритания: Академик Пресс. стр. 161–199. ISBN  978-0-12-803885-7 .
  3. ^ Перейти обратно: а б с д Доук, Д.Ф.; Биггер, Д.; Хардинг, ЕК; и др. (1998). «Статистическая неизбежность отношений стабильности и разнообразия в экологии сообществ». Являюсь. Нат . 151 (3): 264–276. дои : 10.2307/2463348 . JSTOR   2463348 . ПМИД   18811357 .
  4. ^ Перейти обратно: а б Макканн, Канзас (2000). «Дебаты о разнообразии и стабильности». Природа . 405 (6783): 228–233. дои : 10.1038/35012234 . ПМИД   10821283 . S2CID   4319289 .
  5. ^ Перейти обратно: а б с Фридли, JD (2001). «Влияние видового разнообразия на продуктивность экосистем: как, где, почему?». Ойкос . 93 (3): 514–526. Бибкод : 2001Oikos..93..514F . дои : 10.1034/j.1600-0706.2001.930318.x .
  6. ^ Уилсон, Э.О. (1992). Разнообразие жизни . Кембридж, Массачусетс: Гарвардский университет. Нажимать. ISBN  978-0-674-21298-5 .
  7. ^ Тилман, Д.; Нопс, Дж.; Ведин, Д.; и др. (1997а). «Влияние функционального разнообразия и состава на экосистемные процессы». Наука . 277 (5330): 1300–1302. CiteSeerX   10.1.1.654.3026 . дои : 10.1126/science.277.5330.1300 .
  8. ^ Тилман, Д.; Леман, CL; Томсон, Коннектикут (1997b). «Разнообразие растений и продуктивность экосистем: теоретические соображения» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 94 (5): 1857–1861. Бибкод : 1997PNAS...94.1857T . дои : 10.1073/pnas.94.5.1857 . ПМК   20007 . ПМИД   11038606 .
  9. ^ Перейти обратно: а б Тилман, Д. (1999). «Экологические последствия изменений биоразнообразия: поиск общих принципов». Экология . 80 (5): 1455–1474. Бибкод : 1999Ecol...80.1455T . дои : 10.2307/176540 . JSTOR   176540 .
  10. ^ Вандермеер, Дж. Х. 1989. Экология совмещения культур. Кембриджский университет. Пресс., Кембридж, Англия.
  11. ^ Тернер, Р.М., Алкорн, С.М., Олин, Г. и Бут, Дж.А. 1966. Влияние тени, почвы и воды на развитие рассады сагуаро. Бот. Газ. 127: 95-102.
  12. ^ Норрис-Талл, Делена (июль 2020 г.). «Эффект выборки» .
  13. ^ Перейти обратно: а б Тилман, Д.; Ведин, Д; Нопс, Дж. (1996). «Продуктивность и устойчивость под влиянием биоразнообразия пастбищных экосистем». Природа . 379 (6567): 718–720. Бибкод : 1996Natur.379..718T . дои : 10.1038/379718a0 . S2CID   4347014 .
  14. ^ Наим, С.; Томпсон, LJ; Лоулер, СП; и др. (1994). «Сокращение биоразнообразия может изменить работу экосистем». Природа . 368 (6473): 734–737. Бибкод : 1994Natur.368..734N . дои : 10.1038/368734a0 . S2CID   4305254 .
  15. ^ Хупер, Д.; Витоусек, П. (1997). «Влияние состава и разнообразия растений на экосистемные процессы». Наука . 277 (5330): 1302–1305. дои : 10.1126/science.277.5330.1302 .
  16. ^ Перейти обратно: а б с Завалета, ЕС ; Халви, КБ (2006). «Реалистичные вариации видового состава влияют на продуктивность пастбищ, использование ресурсов и устойчивость к вторжениям» (PDF) . Экология растений . 188 (1): 39–51. Бибкод : 2006PlEco.188...39Z . дои : 10.1007/s11258-006-9146-z . S2CID   15454703 . Проверено 18 января 2014 г.
  17. ^ Кардинале, Би Джей; Нельсон, К.; Палмер, Массачусетс (2000). «Связь видового разнообразия с функционированием экосистем: о важности экологического контекста». Ойкос . 91 (1): 175–183. Бибкод : 2000Oikos..91..175C . дои : 10.1034/j.1600-0706.2000.910117.x .
  18. ^ Арссен, LW; Лэрд, РА; Питер, Дж. (2003). «Является ли продуктивность растительных участков выше или ниже, когда на них больше видов? Переменные прогнозы на основе взаимодействия «эффекта выборки» и «эффекта конкурентного доминирования» в храме среды обитания». Ойкос . 102 (2): 427–432. Бибкод : 2003Ойкос.102..427. . дои : 10.1034/j.1600-0579.2003.12560.x .
  19. ^ Хупер, Ду; Чапин, Ф.С.; Юэл, Джей-Джей; Гектор, А.; Инчаусти, П.; Лаворель, С.; Лоутон, Дж. Х.; Лодж, DM; Лоро, М.; Наим, С.; Шмид, Б.; Сетля, Х.; Симстад, AJ; Вандермеер, Дж.; Уордл, Д.А. (2005). «Влияние биоразнообразия на функционирование экосистем: консенсус современных знаний» (PDF) . Экологические монографии . 75 (1): 3–35. Бибкод : 2005ЭкоМ...75....3H . дои : 10.1890/04-0922 . S2CID   2117723 . Архивировано из оригинала (PDF) 23 сентября 2017 г. Проверено 10 июля 2019 г.
  20. ^ Тилман, Д.; Леман, CL; Бристоу, CE (1998). «Отношения разнообразия и стабильности: статистическая неизбежность или экологические последствия». Являюсь. Нат . 151 (3): 264–276. дои : 10.1086/286118 . ПМИД   18811358 . S2CID   15490902 .
  21. ^ Наим, С.; Ли, С. (1997). «Биоразнообразие повышает надежность экосистемы». Природа . 390 (6659): 507–509. Бибкод : 1997Natur.390..507N . дои : 10.1038/37348 . S2CID   4420940 .
  22. ^ Перейти обратно: а б Элтон, CS (1958). Экология инвазий животных и растений . Нью-Йорк: Джон Уайли.
  23. ^ Перейти обратно: а б Чапин, FS III; Уокер, Б.Х.; Хоббс, Р.Дж.; и др. (1997). «Биотический контроль над функционированием экосистем». Наука . 277 (5325): 500–504. CiteSeerX   10.1.1.468.3153 . дои : 10.1126/science.277.5325.500 .
  24. ^ Перейти обратно: а б Митчелл, CE; Тилман, Д.; Грот, СП (2002). «Влияние разнообразия, обилия и состава видов луговых растений на грибковые заболевания листьев». Экология . 83 (6): 1713–1726. doi : 10.1890/0012-9658(2002)083[1713:EOGPSD]2.0.CO;2 .
  25. ^ Дьюкс, Дж. С. (2001). «Биоразнообразие и невидимость в луговых микрокосмах». Экология . 126 (4): 563–568. Бибкод : 2001Oecol.126..563D . дои : 10.1007/s004420000549 . ПМИД   28547241 . S2CID   19143230 .
  26. ^ Пайэлл, Ричард Ф.; Буллок, Джеймс М.; Рой, Дэвид Б.; Уорман, Лиз; Уокер, Кевин Дж.; Ротери, Питер (февраль 2003 г.). «Характеристики растений как предсказатели эффективности экологического восстановления: Характеристики растений как предсказатели продуктивности» . Журнал прикладной экологии . 40 (1): 65–77. дои : 10.1046/j.1365-2664.2003.00762.x .
  27. ^ Даффи, Дж. Э. (2002). «Биоразнообразие и функция экосистемы: потребительская связь» . Ойкос . 99 (2): 201–219. Бибкод : 2002Oikos..99..201D . дои : 10.1034/j.1600-0706.2002.990201.x .
  28. ^ Червь, Б.; Даффи, Дж. Э. (2003). «Биоразнообразие, продуктивность и стабильность реальных пищевых сетей». Тенденции экологии и эволюции . 18 (12): 628–632. CiteSeerX   10.1.1.322.7255 . дои : 10.1016/j.tree.2003.09.003 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ecological_effects_of_biodiversity&oldid=1226752575"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: a98650dacaf1f84b244376dccae09a74__1717247640
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/a9/74/a98650dacaf1f84b244376dccae09a74.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Ecological effects of biodiversity - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)