Асимметричная конкуренция по размеру
Асимметричная по размеру конкуренция относится к ситуациям, в которых более крупные особи используют непропорционально большие объемы ресурсов с , конкурируя более мелкими особями. [1] Этот тип конкуренции распространен среди растений. [2] но существует и среди животных . [3] Асимметричная по размеру конкуренция обычно возникает в результате того, что крупные индивидуумы монополизируют ресурс посредством «преимущественного права», т. е. эксплуатируют ресурс до того, как более мелкие индивидуумы смогут его получить. [1] Асимметричная по размеру конкуренция оказывает серьезное влияние на популяций структуру и разнообразие внутри экологических сообществ . [4] [5] [6] [7]
Определение асимметрии размеров
[ редактировать ]Конкуренция за ресурсы может варьироваться от полностью симметричной (все особи получают одинаковое количество ресурсов, независимо от их размера, известная также как конкуренция за скремблирование ) до совершенно симметричной по размеру (все особи используют одинаковое количество ресурсов на единицу биомассы) до абсолютно симметричной по размеру (все люди используют одинаковое количество ресурсов на единицу биомассы) до абсолютно симметричной по размеру. асимметричные (крупнейшие особи эксплуатируют весь доступный ресурс). Степень асимметрии размера может быть описана параметром θ в следующем уравнении, фокусирующемся на разделении ресурса r между n индивидуумами размеров B j . [1] [8]
где r i относится к количеству ресурсов, потребляемых людьми в окрестности j . Когда θ = 1, конкуренция совершенно симметрична по размеру — например, если крупный индивидуум в два раза больше своего более мелкого конкурента, крупный индивидуум приобретет вдвое больше этого ресурса (т. е. оба индивидуума будут использовать одинаковое количество ресурса за единицу времени). единица биомассы). Когда θ > 1, конкуренция асимметрична по размеру — например, если крупный индивидуум в два раза больше своего более мелкого конкурента и θ = 2, крупный индивидуум приобретёт в четыре раза больше этого ресурса (т. е. крупный индивидуум будет эксплуатировать в два раза больше количества ресурсов на единицу биомассы). По мере увеличения θ конкуренция становится более асимметричной по размеру, и более крупные растения получают большее количество ресурсов на единицу биомассы по сравнению с более мелкими растениями.
Различия в асимметрии размеров ресурсов растительных сообществ
[ редактировать ]Конкуренция между растениями за свет асимметрична по размеру из-за направленности его подачи. [2] Более высокие листья затеняют нижние, но не наоборот. Конкуренция за питательные вещества , по-видимому, относительно симметрична по размеру. [9] хотя была выдвинута гипотеза, что неравномерное распределение питательных веществ в почве может привести к асимметрии размеров в конкуренции между корнями. [1] [10] О масштабной асимметрии конкуренции за воду ничего не известно . [1]
Значение для растительных сообществ
[ редактировать ]Было показано, что на различные экологические процессы и закономерности влияет степень асимметрии размеров, например, последовательность , [11] биомассы , распределение [2] [12] выпаса , реакция [7] рост населения , [8] экосистемы , функционирование [13] сосуществование [14] и видовое богатство . [4] [5] [6] [7] Большой объем данных показывает, что потеря видов в результате обогащения питательными веществами ( эвтрофикации ) связана с конкуренцией света. [5] [15] [16] Однако до сих пор ведутся споры о том, связано ли это явление с асимметрией размеров легкой конкуренции. [5] [6] или другим факторам. [17]
Противоположные предположения об асимметрии размеров характеризуют две ведущие и конкурирующие теории экологии растений. [6] теория R* и теория КСО . Теория R* предполагает, что конкуренция симметрична по размеру, и, следовательно, предсказывает, что конкурентоспособность в природе является результатом способности противостоять низкому уровню ресурсов (известное как правило R* ). [18] Напротив, теория КСО предполагает, что конкуренция асимметрична по размеру, и, следовательно, предсказывает, что конкурентоспособность в природе является результатом способности быстро расти и достигать больших размеров. [19]
Асимметричная по размеру конкуренция влияет также на некоторые эволюционные процессы, связанные с отбором признаков. На эволюцию высоты растений сильно влияет асимметричная конкуренция за свет. [20] [21] Теория предсказывает, что только при асимметричной световой конкуренции растения будут расти вверх и инвестировать в производство древесины за счет инвестиций в листья или репродуктивные органы ( цветы и плоды ). [20] [21] В соответствии с этим есть свидетельства того, что высота растений увеличивается по мере увеличения доступности воды. [22] предположительно из-за увеличения относительной важности асимметричной конкуренции за свет. Аналогичным образом, инвестиции в размер семян за счет их количества могут быть более эффективными в условиях асимметричной конкуренции за ресурсы, поскольку более крупные семена, как правило, дают более крупные саженцы, которые являются лучшими конкурентами. [23] Асимметричную конкуренцию по размеру можно использовать при управлении растительными сообществами, например, при подавлении сорняков на посевных полях. [23] Сорняки представляют собой большую проблему для фермеров в засушливых, чем во влажных условиях, во многом потому, что сельскохозяйственные культуры могут гораздо эффективнее подавлять сорняки в условиях асимметричной конкуренции за свет, чем в условиях более симметричной конкуренции под землей.
См. также
[ редактировать ]- Конкуренция (биология)
- Асимметричная конкуренция
- Ресурс (биология)
- Разделение ресурсов
- Экология растений
- Джейкоб Вайнер
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и Швиннинг С. и Вайнер Дж. Механизмы, определяющие степень асимметрии размеров при конкуренции между растениями. Экология 113 doi:10.1007/s004420050397 (1998).
- ^ Перейти обратно: а б с Вайнер, Дж. Асимметричная конкуренция в популяциях растений. Тенденции в экологии и эволюции 5, 360-364, doi:10.1016/0169-5347(90)90095-u (1990)
- ^ Бассар, Р.Д. и др. Влияние асимметричной конкуренции на историю жизни тринидадских гуппи. Письма об экологии 19, 268-278, doi:10.1111/ele.12563 (2016)
- ^ Перейти обратно: а б Раджаниеми, Т.К. Объяснение взаимосвязи продуктивности и разнообразия растений. Ойкос 101, 449-457, doi:10.1034/j.1600-0706.2003.12128.x (2003)
- ^ Перейти обратно: а б с д Лэмб, Э.Г., Кембел, С.В. и Кэхилл, Дж.Ф., младший. Стреляйте, но не укореняйте: конкуренция уменьшает разнообразие сообществ в экспериментальных мезокосмах. Журнал экологии 97, 155-163, doi:10.1111/j.1365-2745.2008.01454.x (2009)
- ^ Перейти обратно: а б с д ДеМалак Н., Заади Э., Вайнер Дж. и Кадмон Р. Асимметрия размеров конкуренции за ресурсы и структура растительных сообществ. Журнал экологии 104, 899-910, номер документа: 10.1111/1365-2745.12557 (2016)
- ^ Перейти обратно: а б с Мэй Ф., Гримм В. и Йельч Ф. Обратное влияние выпаса на разнообразие растений: роль подземной конкуренции и симметрии размеров. Ойкос 118, 1830-1843, doi:10.1111/j.1600-0706.2009.17724.x (2009)
- ^ Перейти обратно: а б Швиннинг, С. и Фокс, Г. А. Популяционно-динамические последствия конкурентной симметрии однолетних растений. Ойкос 72, 422-432, doi:10.2307/3546128 (1995)
- ^ Бернтсон, ГМ и Уэйн, ПМ. Характеристика зависимости от размера приобретения ресурсов в густонаселенных популяциях растений. Экология 81, 1072-1085, doi:10.1890/0012-9658 (2000)081[1072:ctsdor]2.0.co;2 (2000)
- ^ Раджаниеми, Т.К. Доказательства асимметрии размеров подземной конкуренции. Фундаментальная и прикладная экология 4, 239-247, doi:10.1078/1439-1791-00151 (2003)
- ^ Рис, М. и Бергельсон, Дж. Асимметричная конкуренция за свет и контроль основателей в растительных сообществах. Журнал теоретической биологии 184, 353-358, doi:10.1006/jtbi.1996.0297 (1997)
- ^ Фарриор, К.Э., Болман, С.А., Хаббелл, С. и Пакала, С.В. Доминирование подавленных: степенная структура размеров в тропических лесах. Science 351, 155-157, doi:10.1126/science.aad0592 (2016)
- ^ Ячи, С. и Лоро, М. Улучшает ли дополнительное использование ресурсов функционирование экосистемы? Модель световой конкуренции в растительных сообществах. Письма об экологии 10, 54-62, doi:10.1111/j.1461-0248.2006.00994.x (2007)
- ^ Онода, Ю. и др. Компромисс между эффективностью перехвата света и эффективностью использования света: последствия для сосуществования видов в односторонней конкуренции за свет. Журнал экологии 102, 167-175, doi:10.1111/1365-2745.12184 (2014)
- ^ Отье, Ю., Никлаус, П.А. и Гектор, А. Конкуренция за свет вызывает потерю биоразнообразия растений после эвтрофикации. Science 324, 636-638, doi:10.1126/science.1169640 (2009)
- ^ Борер, ET и др. Травоядные животные и питательные вещества контролируют разнообразие луговых растений посредством ограничения света. Природа 508, 517-520, doi:10.1038/nature13144 (2014)
- ^ Харпол, В.С. и Тилман, Д. Утрата видов пастбищ в результате уменьшения размера ниши. Природа 446, 791-793, doi:10.1038/nature05684 (2007)
- ^ Тилман, Д. Конкуренция за ресурсы и структура сообщества. Монографии по популяционной биологии 17, 1-296 (1982)
- ^ Грайм, Дж. П. Доказательства существования трех основных стратегий у растений и их актуальность для экологической и эволюционной теории. Американский натуралист 111, 1169–1194 (1977)
- ^ Перейти обратно: а б Тилман, Д. Стратегии растений, динамика и структура растительных сообществ. Издательство Принстонского университета, Принстон, Нью-Джерси, США. 360. с. (1988)
- ^ Перейти обратно: а б Фальстер, Д.С. и Вестоби, М. Высота растений и эволюционные игры. Тенденции в экологии и эволюции 18, 337-343, doi:10.1016/s0169-5347(03)00061-2 (2003)
- ^ Кляйн Т., Рэндин К. и Корнер К. Наличие воды предсказывает высоту лесного полога в глобальном масштабе. Письма об экологии 18, 1311-1320, doi:10.1111/ele.12525 (2015)
- ^ Перейти обратно: а б Фальстер Д.С., Моулз А.Т. и Вестоби М. Общая модель масштабирования размера потомства и размера взрослой особи. Американский натуралист 172, 299–317, doi:10.1086/589889 (2008)