Совпадение/несовпадение

Гипотеза совпадения/несоответствия (MMH) была впервые описана Дэвидом Кушингом . ^[1]^[2] MMH «стремится объяснить изменчивость пополнения популяции посредством связи между ее фенологией - временем сезонной активности, такой как цветение или размножение , - и видами на непосредственно более низком уровне». ^[3] По сути, это мера репродуктивного успеха, зависящая от того, насколько хорошо фенология добычи совпадает с ключевыми периодами спроса хищников . В экологических исследованиях несколько примеров включают время и степень совпадения размножения птиц с годовой фенологией их основных объектов добычи, ^[4]^[5] взаимодействие между воспроизводством сельди и нерестом копепод , ^[2] взаимосвязь между вылуплением яиц зимней моли и временем распускания дубовых почек, ^[6] и связь между репродуктивной фенологией травоядных животных и количеством питательных веществ в растительности. ^[7]^[8]

Соответствовать

Арктические места обитания в летние месяцы представляют собой исключительную территорию для перелетных птиц, желающих размножаться. Во многих районах наблюдается обилие сезонных членистоногих , увеличенная продолжительность 24-часового фотопериода и общая нехватка хищников. ^[9]Береговые птицы и воробьиные — две наиболее своеобразные группы птиц, которые в значительной степени полагаются на присутствие роящихся на поверхности членистоногих. Куликовые птицы — это очень скороспелая группа животных, которые могут передвигаться и питаться самостоятельно в день вылупления. ^[10] Напротив, большинство воробьиных являются альтрициальными, и пойманные членистоногие получают пищу от родителей до тех пор, пока они не достигнут зрелости и не обретут независимости. ^[10]

Для насекомых этого региона также характерен очень короткий период заметной активности. Многие из них зимуют в виде личинок , зарывшихся в осадок в состоянии диапаузы , ожидая, пока растает снег и лед освободится из водоемов. ^[11] После очистки животные могут продолжить свое развитие, которое может занять до 7 лет. ^[12] Животные на последнем году развития окукливаются после короткого периода кормления и образуют большие эфемерные спаривающиеся стаи, в которых происходит совокупление. Вскоре после этого откладка яиц произойдет , и взрослая особь умрет.

Многие арктические кулики мигрируют из районов, где обилие богатых калориями ракообразных не является ограничивающим фактором для их развития и накопления жира. ^[13] Время появления этих вышеупомянутых членистоногих должно быть тесно связано с закладкой гнезда перелетных птиц, чтобы обеспечить оптимальный успех выводка. Кулики испытывают сильнейший физиологический стресс из-за миграции , которая требует от них надувания грудных мышц при подготовке, а также сокращения пищеварительной системы . ^[14] Это птицы, которые используют стратегию доходного размножения, и поэтому по прибытии не имеют достаточных запасов жира для начала овуляции . Достигнув Арктики, они должны перестроить свою пищеварительную систему и быть физиологически готовыми к встрече с суровыми условиями. Для этого им необходимо найти обильный источник добычи и извлечь из него выгоду, прежде чем они смогут сделать кладку. ^[14]

Если птица прибудет с достаточным временем, чтобы восстановить эти израсходованные ресурсы и отложить кладку с достаточным временем для вылупления в тот период, когда плотность добычи будет максимальной, она значительно увеличит вероятность того, что этому потомству будет предоставлено достаточное количество добычи. пора развиваться, прежде чем они будут вынуждены покинуть Арктику. ^[14] В противном случае они рискуют увеличить вероятность разорения гнезда и увеличить вероятность того, что птенцы не успеют развиться и, таким образом, не смогут самостоятельно улететь обратно в более умеренный климат .

Несоответствие

Осложнения глобальных изменений, таких как изменение климата и другие виды деятельности человека, еще далеки от полного понимания. Теперь мы понимаем, что наши действия делают с планетой, но все еще работаем над деталями множества способов, которыми наши действия нарушают наши экосистемы . Почти все опубликованные примеры несоответствия тропиков связаны с изменением климата. ^[15] Однако деятельность человека оказала воздействие на экосистемы во всем мире, и некоторые из этих видов деятельности могут спровоцировать трофическое несоответствие. Ярким примером трофического несоответствия, опосредованного человеком и имеющего глобальное значение, является между импульсами ресурсов, вызванными пожаром, и репродуктивными потребностями травоядных животных. ^[7] Люди изменили сезон пожаров, что сместило пульс ресурсов растительности так, что он больше не совпадает с репродуктивными потребностями травоядных. ^[7] Важно отметить, что весьма вероятно, что трофическое несоответствие, опосредованное человеком, является обычным явлением, но необходимы дополнительные исследования, определяющие, когда и почему они происходят.

Ожидается, что к середине XXI века температура выше 60-градусной широты поднимется на 2,5 °C. ^[16] Также прогнозируется, что среднегодовая температура воздуха увеличится на 1 °C к 2020 году, на 2–3 °C к 2050 году и на 4–5 °C к 2080 году. ^[17] Нашим нынешним научным знаниям еще предстоит пройти долгий путь, чтобы по-настоящему понять последствия этих прогнозов.

Высшие хищники должны координировать свои действия со своей непосредственной низшей добычей в рамках трофического обмена . Хорошим примером возникающего несоответствия является зимняя моль , у которой довольно необычный жизненный цикл , сильно согласованный с окружающей средой. Став взрослой особью, он просыпается в холодном и выносливом ноябре месяце, спаривается, а затем ползет обратно на дуб, в котором он претерпевал метаморфозу , чтобы отложить яйца, которые затем войдут в состояние диапаузы. ^[6] Эти яйца начнут развиваться в феврале и будут продолжать развиваться в течение нескольких месяцев, прежде чем достигнут критической точки, когда они захотят вылупиться. Эта дата вылупления очень важна, потому что, если они вылупятся хотя бы на 5 дней раньше, они умрут от голода. ^[6] Кроме того, если они вылупятся на две недели позже срока, листья дуба, на которые они так отчаянно полагаются, достигнут такой высокой концентрации танинов , что они не смогут должным образом питать животных. ^[6] Это может показаться незначительной разницей, но она продлит срок жизни животных, в течение которых они вынуждены кормиться, и сделает их уязвимыми для дальнейшего нападения хищников и риска паразитирования . В последние годы это именно то, что наблюдалось, и механизмы, используемые для фенологии соответствующих проблем каждого организма, изменяются в результате изменения погодных условий и того, на какой аспект каждый из них реагирует. ^[6]

Исключения

Первоначально считалось, что MMH применим только к кормушкам-специалистам , зависящим от одного объекта добычи, хотя он также может определяться питательным качеством различных объектов добычи. Например, большинство примеров совпадения или несовпадения основаны на приспособленности хищников, которая зависит от одного ресурса. ^[4]^[6]^[2] Однако даже более универсальные виды могут страдать от фенологического и/или пищевого несоответствия, если их основной источник пищи носит сезонный характер или меняется по качеству в течение ключевых периодов годового цикла, таких как размножение. ^[18] Например, мухоловка-пеструшка снабжает свое потомство большим количеством летающих насекомых в периоды низкой численности гусениц, но это отрицательно влияет на состояние потомства. ^[19] Напротив, считается, что универсальный рацион лесной славки Phylloscopus sibilatrix является причиной несоответствия между пиковой биомассой гусениц и успехом размножения. ^[20] Кроме того, хищники и жертвы, должно быть, полагаются на разные абиотические сигналы . ^[3] В типичных случаях хищник также полагается на ежегодно фиксированный абиотический сигнал, а жертва имеет тенденцию использовать сигнал, который меняется от года к году (см. цитаты выше).

См. также

Гидрографическое сдерживание

Ссылки

^ Кушинг Д.Х. (ноябрь 1969 г.). «Регулярность нереста некоторых рыб» . Журнал морских наук ICES . 33 (1): 81–92. Бибкод : 1969ICJMS..33...81C . дои : 10.1093/icesjms/33.1.81 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Кушинг Д.Х. (1990). «Производство планктона и численность годового класса в популяциях рыб: обновленная версия гипотезы совпадения/несоответствия». Достижения морской биологии . 26 . Эльзевир: 249–293. дои : 10.1016/s0065-2881(08)60202-3 . ISBN 978-0-12-026126-0 .
^ Jump up to: ^а ^б Дюрант Дж., Хьерманн Д., Оттерсен Дж., Стенсет, Северная Каролина (20 апреля 2007 г.). «Климат и соответствие или несоответствие между потребностями хищников и наличием ресурсов» . Климатические исследования . 33 : 271–283. Бибкод : 2007ClRes..33..271D . дои : 10.3354/cr033271 . hdl : 10852/37396 . ISSN 0936-577X .
^ Jump up to: ^а ^б Виссер М.Э., Нордвейк А.Дж., Тинберген Дж.М., Лесселлс К.М. (07.10.1998). «Более теплые источники приводят к несвоевременному размножению больших синиц (Parus major)» . Труды Лондонского королевского общества. Серия Б: Биологические науки . 265 (1408): 1867–1870. дои : 10.1098/rspb.1998.0514 . ISSN 0962-8452 . ПМК 1689367 .
^ Строде ПК (август 2003 г.). «Последствия изменения климата для североамериканских лесных славок (Parulidae)». Биология глобальных изменений . 9 (8): 1137–1144. Бибкод : 2003GCBio...9.1137S . дои : 10.1046/j.1365-2486.2003.00664.x . ISSN 1354-1013 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Виссер М.Е., Холлеман Ж.Дж. (февраль 2001 г.). «Более теплые источники нарушают синхронность фенологии дуба и зимней моли» . Слушания. Биологические науки . 268 (1464): 289–294. дои : 10.1098/rspb.2000.1363 . ПМК 1088605 . ПМИД 11217900 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Лэшли М.А., Читвуд MC, Дайкс Дж.Л., ДеПерно К.С., Мурман CE (2022). «Опосредованное человеком трофическое несоответствие между огнем, растениями и травоядными» . Экография . 2022 (3): e06045. Бибкод : 2022Ecogr2022E6045L . дои : 10.1111/ecog.06045 . ISSN 1600-0587 . S2CID 246994356 .
^ Мишель Э.С., Стрикленд Б.К., Демарэ С., Белант Дж.Л., Каутц Т.М., Дукетт Дж.Ф. и др. (2020). «Относительная репродуктивная фенология и синхронность влияют на выживаемость новорожденных у неранних копытных» . Функциональная экология . 34 (12): 2536–2547. Бибкод : 2020FuEco..34.2536M . дои : 10.1111/1365-2435.13680 . ISSN 1365-2435 . S2CID 224999810 .
^ Шеккерман Х., Тулп И., Пирсма Т., Виссер Г.Х. (февраль 2003 г.). «Механизмы, способствующие более высокой скорости роста у арктических, чем у куликов умеренного пояса». Экология . 134 (3): 332–342. Бибкод : 2003Oecol.134..332S . дои : 10.1007/s00442-002-1124-0 . ПМИД 12647140 .
^ Jump up to: ^а ^б Тулп I, Шеккерман Х (март 2008 г.). «Улучшилась ли доступность добычи для арктических птиц с изменением климата? Анализ численности тундровых членистоногих с использованием погодных и сезонных изменений». Арктика . 61 (1): 48–60. JSTOR 40513181 .
^ Маклин-младший С.Ф., Пителька Ф.А. (март 1971 г.). «Сезонные закономерности численности тундровых членистоногих вблизи Барроу». Арктика . 24 (1): 19–40. дои : 10.14430/arctic3110 . JSTOR 40507795 .
^ Батлер М.Г. (январь 1982 г.). «7-летний жизненный цикл двух видов Chironomus в тундровых прудах арктической Аляски (Diptera: Chironomidae)». Канадский журнал зоологии . 60 (1): 58–70. дои : 10.1139/z82-008 .
^ Мелтофте Х (1996). «Африканские зимующие кулики действительно вытеснены на юг из-за конкуренции со стороны северных зимующих особей? Преимущества и ограничения северной зимовки по сравнению с южной» (PDF) . Ардея . 84 (1–2): 31–44.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Мелтофте Х., Хойе Т.Т., Шмидт Н.М. (январь 2008 г.). «Влияние доступности пищи, снега и хищников на репродуктивные способности куликов в Закенберге». Достижения в области экологических исследований . 40 : 325–343. дои : 10.1016/S0065-2504(07)00014-1 . ISBN 978-0-12-373665-9 .
^ Харуба Х.М., Эрлен Дж., Гельман А., Болмгрен К., Аллен Дж.М., Трэверс С.Е. и др. (май 2018 г.). «Глобальные сдвиги в фенологической синхронности взаимодействий видов за последние десятилетия» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (20): 5211–5216. Бибкод : 2018PNAS..115.5211K . дои : 10.1073/pnas.1714511115 . ПМЦ 5960279 . ПМИД 29666247 .
^ Катцов В.М., Каллен Э., Кэттл Х.П., Кристенсен Дж., Дранге Х., Ханссен-Бауэр И. и др. (2005). «Будущее изменение климата: моделирование и сценарии для Арктики». Оценка воздействия на климат Арктики (PDF) . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 99–150. ISBN 978-0-521-86509-8 . OCLC 64554239 . Архивировано из оригинала (PDF) 6 октября 2022 года.
^ Хантингтон Х., Веллер Дж. (2005). «Введение в оценку воздействия на климат Арктики». Оценка воздействия на климат Арктики . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 1–19. ISBN 978-0-521-86509-8 . OCLC 64554239 .
^ Шипли Дж.Р., Твининг К.В., Матье-Режу М., Пармар Т.П., Кайнц М., Мартин-Кройцбург Д. и др. (март 2022 г.). «Изменение климата меняет сроки поступления питательных веществ от водных насекомых» . Современная биология . 32 (6): 1342–1349.e3. Бибкод : 2022CBio...32E1342S . дои : 10.1016/j.cub.2022.01.057 . ПМИД 35172126 . S2CID 246830106 .
^ Самплониус Дж. М., Капперс Э. Ф., Брандс С., Оба С. (сентябрь 2016 г.). «Фенологическое несоответствие и онтогенетические изменения в рационе интерактивно влияют на состояние потомства воробьинообразных» . Журнал экологии животных . 85 (5): 1255–1264. Бибкод : 2016JAnEc..85.1255S . дои : 10.1111/1365-2656.12554 . ПМИД 27263989 .
^ Мэллорд, Дж.В., Орсман, С.Дж., Кристиначче, А., Стоу, Т.Дж., Чарман, Э.К., Грегори, Р.Д. (2017). «Гибкость рациона сокращающегося количества мигрантов на дальние расстояния может позволить ему избежать последствий фенологического несоответствия запасов пищи для гусениц» (PDF) . Ибис . 159 (1): 76–90. дои : 10.1111/ibi.12437 .

Дальнейшее чтение

Батлер М.Г. (1980). «Фенология появления некоторых арктических хирономид Аляски». В Мюррей Д.А. (ред.). Хирономиды. Экология, систематика, цитология и физиология . Нью-Йорк: Пергамон Пресс. стр. 307–314. дои : 10.1016/B978-0-08-025889-8.50048-9 . ISBN 978-0-08-025889-8 .
Фостер Р.Г., Крейцман Л. (2009). Времена года: биологические ритмы, которые позволяют живым существам процветать и выживать . Нью-Хейвен: Издательство Йельского университета. п. 303. ИСБН 978-0-300-11556-7 .

[1] Кушинг Д.Х. (ноябрь 1969 г.). «Регулярность нереста некоторых рыб» . Журнал морских наук ICES . 33 (1): 81–92. Бибкод : 1969ICJMS..33...81C . дои : 10.1093/icesjms/33.1.81 .

[Cushing_1990-2] Jump up to: ^а ^б ^с Кушинг Д.Х. (1990). «Производство планктона и численность годового класса в популяциях рыб: обновленная версия гипотезы совпадения/несоответствия». Достижения морской биологии . 26 . Эльзевир: 249–293. дои : 10.1016/s0065-2881(08)60202-3 . ISBN 978-0-12-026126-0 .

[Durant_2007-3] Jump up to: ^а ^б Дюрант Дж., Хьерманн Д., Оттерсен Дж., Стенсет, Северная Каролина (20 апреля 2007 г.). «Климат и соответствие или несоответствие между потребностями хищников и наличием ресурсов» . Климатические исследования . 33 : 271–283. Бибкод : 2007ClRes..33..271D . дои : 10.3354/cr033271 . hdl : 10852/37396 . ISSN 0936-577X .

[Visser_1998-4] Jump up to: ^а ^б Виссер М.Э., Нордвейк А.Дж., Тинберген Дж.М., Лесселлс К.М. (07.10.1998). «Более теплые источники приводят к несвоевременному размножению больших синиц (Parus major)» . Труды Лондонского королевского общества. Серия Б: Биологические науки . 265 (1408): 1867–1870. дои : 10.1098/rspb.1998.0514 . ISSN 0962-8452 . ПМК 1689367 .

[5] Строде ПК (август 2003 г.). «Последствия изменения климата для североамериканских лесных славок (Parulidae)». Биология глобальных изменений . 9 (8): 1137–1144. Бибкод : 2003GCBio...9.1137S . дои : 10.1046/j.1365-2486.2003.00664.x . ISSN 1354-1013 .

[Visser_2001-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Виссер М.Е., Холлеман Ж.Дж. (февраль 2001 г.). «Более теплые источники нарушают синхронность фенологии дуба и зимней моли» . Слушания. Биологические науки . 268 (1464): 289–294. дои : 10.1098/rspb.2000.1363 . ПМК 1088605 . ПМИД 11217900 .

[Lashley_2022-7] Jump up to: ^а ^б ^с Лэшли М.А., Читвуд MC, Дайкс Дж.Л., ДеПерно К.С., Мурман CE (2022). «Опосредованное человеком трофическое несоответствие между огнем, растениями и травоядными» . Экография . 2022 (3): e06045. Бибкод : 2022Ecogr2022E6045L . дои : 10.1111/ecog.06045 . ISSN 1600-0587 . S2CID 246994356 .

[8] Мишель Э.С., Стрикленд Б.К., Демарэ С., Белант Дж.Л., Каутц Т.М., Дукетт Дж.Ф. и др. (2020). «Относительная репродуктивная фенология и синхронность влияют на выживаемость новорожденных у неранних копытных» . Функциональная экология . 34 (12): 2536–2547. Бибкод : 2020FuEco..34.2536M . дои : 10.1111/1365-2435.13680 . ISSN 1365-2435 . S2CID 224999810 .

[9] Шеккерман Х., Тулп И., Пирсма Т., Виссер Г.Х. (февраль 2003 г.). «Механизмы, способствующие более высокой скорости роста у арктических, чем у куликов умеренного пояса». Экология . 134 (3): 332–342. Бибкод : 2003Oecol.134..332S . дои : 10.1007/s00442-002-1124-0 . ПМИД 12647140 .

[Tulp_2008-10] Jump up to: ^а ^б Тулп I, Шеккерман Х (март 2008 г.). «Улучшилась ли доступность добычи для арктических птиц с изменением климата? Анализ численности тундровых членистоногих с использованием погодных и сезонных изменений». Арктика . 61 (1): 48–60. JSTOR 40513181 .

[11] Маклин-младший С.Ф., Пителька Ф.А. (март 1971 г.). «Сезонные закономерности численности тундровых членистоногих вблизи Барроу». Арктика . 24 (1): 19–40. дои : 10.14430/arctic3110 . JSTOR 40507795 .

[12] Батлер М.Г. (январь 1982 г.). «7-летний жизненный цикл двух видов Chironomus в тундровых прудах арктической Аляски (Diptera: Chironomidae)». Канадский журнал зоологии . 60 (1): 58–70. дои : 10.1139/z82-008 .

[13] Мелтофте Х (1996). «Африканские зимующие кулики действительно вытеснены на юг из-за конкуренции со стороны северных зимующих особей? Преимущества и ограничения северной зимовки по сравнению с южной» (PDF) . Ардея . 84 (1–2): 31–44.

[Meltofte_2008-14] Jump up to: ^а ^б ^с Мелтофте Х., Хойе Т.Т., Шмидт Н.М. (январь 2008 г.). «Влияние доступности пищи, снега и хищников на репродуктивные способности куликов в Закенберге». Достижения в области экологических исследований . 40 : 325–343. дои : 10.1016/S0065-2504(07)00014-1 . ISBN 978-0-12-373665-9 .

[15] Харуба Х.М., Эрлен Дж., Гельман А., Болмгрен К., Аллен Дж.М., Трэверс С.Е. и др. (май 2018 г.). «Глобальные сдвиги в фенологической синхронности взаимодействий видов за последние десятилетия» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (20): 5211–5216. Бибкод : 2018PNAS..115.5211K . дои : 10.1073/pnas.1714511115 . ПМЦ 5960279 . ПМИД 29666247 .

[16] Катцов В.М., Каллен Э., Кэттл Х.П., Кристенсен Дж., Дранге Х., Ханссен-Бауэр И. и др. (2005). «Будущее изменение климата: моделирование и сценарии для Арктики». Оценка воздействия на климат Арктики (PDF) . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 99–150. ISBN 978-0-521-86509-8 . OCLC 64554239 . Архивировано из оригинала (PDF) 6 октября 2022 года.

[17] Хантингтон Х., Веллер Дж. (2005). «Введение в оценку воздействия на климат Арктики». Оценка воздействия на климат Арктики . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 1–19. ISBN 978-0-521-86509-8 . OCLC 64554239 .

[18] Шипли Дж.Р., Твининг К.В., Матье-Режу М., Пармар Т.П., Кайнц М., Мартин-Кройцбург Д. и др. (март 2022 г.). «Изменение климата меняет сроки поступления питательных веществ от водных насекомых» . Современная биология . 32 (6): 1342–1349.e3. Бибкод : 2022CBio...32E1342S . дои : 10.1016/j.cub.2022.01.057 . ПМИД 35172126 . S2CID 246830106 .

[19] Самплониус Дж. М., Капперс Э. Ф., Брандс С., Оба С. (сентябрь 2016 г.). «Фенологическое несоответствие и онтогенетические изменения в рационе интерактивно влияют на состояние потомства воробьинообразных» . Журнал экологии животных . 85 (5): 1255–1264. Бибкод : 2016JAnEc..85.1255S . дои : 10.1111/1365-2656.12554 . ПМИД 27263989 .

[20] Мэллорд, Дж.В., Орсман, С.Дж., Кристиначче, А., Стоу, Т.Дж., Чарман, Э.К., Грегори, Р.Д. (2017). «Гибкость рациона сокращающегося количества мигрантов на дальние расстояния может позволить ему избежать последствий фенологического несоответствия запасов пищи для гусениц» (PDF) . Ибис . 159 (1): 76–90. дои : 10.1111/ibi.12437 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]