Функциональная группа (экология)
— Функциональная группа это просто набор видов или совокупность организмов, имеющих схожие характеристики внутри сообщества. В идеале формы жизни должны выполнять эквивалентные задачи, основанные на силах домена, а не на общем предке или эволюционных отношениях. Это потенциально может привести к созданию аналогичных структур, которые исключают возможность гомологии . Точнее, эти существа производят эффекты, подобные внешним факторам населяющей системы. [1] В связи с тем, что большинство этих существ занимают экологическую нишу , логично предположить, что им необходимы схожие структуры для достижения наибольшей приспособленности . Это относится, например, к способности успешно размножаться для создания потомства и, кроме того, поддерживать жизнь, избегая одинаковых хищников и делясь едой.
Научное исследование
[ редактировать ]Вместо того, чтобы идея этой концепции основывалась на наборе теорий, функциональные группы непосредственно наблюдаются и определяются специалистами-исследователями. Важно, чтобы эта информация была засвидетельствована из первых рук, чтобы ее можно было использовать в качестве доказательства. Поведение и общий вклад в жизнь других — общие ключевые моменты, на которые следует обращать внимание. Люди используют соответствующие воспринимаемые черты для дальнейшей связи генетических профилей друг с другом. Хотя сами формы жизни различны, переменные, основанные на общей функции и производительности, взаимозаменяемы. Эти группы участвуют в неразличимом энергетическом потоке , занимая ключевое положение в пищевых цепочках и отношениях в окружающей среде. [2]
Что такое экосистема и почему это важно? Экосистема — это биологическая организация, которая определяет и расширяет различные факторы окружающей среды — абиотические и биотические , которые связаны с одновременным взаимодействием. [3] Будь то производитель или относительный потребитель, каждая часть жизни сохраняет решающую позицию в продолжающихся показателях выживания своего окружения. По сути, функциональные группы играют очень специфическую роль в любой конкретной экосистеме и в процессе круговорота жизненной силы.
Категории
[ редактировать ]Обычно существует два типа функциональных групп, которые варьируются между флорой и конкретными популяциями животных. Группы, относящиеся к науке о растительности или флоре, известны как функциональные типы растений. Для краткости их также называют PFT. Они часто имеют одинаковые фотосинтетические процессы и требуют сопоставимых питательных веществ. Например, растения, которые подвергаются фотосинтезу, имеют одинаковую цель – производить химическую энергию для других. [4] Напротив, те, кто занимается зоотехникой, называются гильдиями и обычно имеют одинаковые типы кормления. Это можно легко упростить при просмотре трофических уровней . Примеры включают первичных потребителей, вторичных потребителей, третичных потребителей и четвертичных потребителей. [5]
Разнообразие
[ редактировать ]Функциональное разнообразие часто называют «ценностью и диапазоном тех видов и особенностей организмов, которые влияют на функционирование экосистемы ». [6] Черты организма, которые делают его уникальным, например, то, как он передвигается, собирает ресурсы, размножается или время года, в котором он активен. [7] добавляют к общему разнообразию всей экосистемы и, следовательно, улучшают общую функцию или продуктивность этой экосистемы. [8] Функциональное разнообразие увеличивает общую продуктивность экосистемы, позволяя увеличить занятость ниш. С каждой эпохой виды развивались и становились все более разнообразными. [9] с растениями и насекомыми, принадлежащими к одним из самых разнообразных семейств, обнаруженных к настоящему времени. [10] Уникальные черты организма могут позволить занять новую нишу, обеспечить лучшую защиту от хищников и потенциально привести к специализации. Функциональное разнообразие на уровне организмов, которое увеличивает общее функциональное разнообразие экосистемы, важно для усилий по сохранению, особенно в системах, используемых для потребления человеком. [11] Функциональное разнообразие может быть трудно точно измерить, но если все сделано правильно, оно дает полезную информацию об общем функционировании и стабильности экосистемы. [12]
Резервирование
[ редактировать ]Функциональная избыточность относится к явлению, когда виды в одной и той же экосистеме выполняют схожие роли, что приводит к своего рода «страховке» в экосистеме. Избыточные виды могут легко выполнять работу аналогичного вида из той же функциональной ниши. [13] Это возможно, потому что схожие виды со временем адаптировались и заняли одну и ту же нишу. Функциональная избыточность варьируется в зависимости от экосистемы и может меняться из года в год в зависимости от множества факторов, включая доступность среды обитания, общее видовое разнообразие, конкуренцию между видами за ресурсы и антропогенное влияние. [14] Это изменение может привести к колебаниям в общей продуктивности экосистемы. Не всегда известно, сколько видов занимают функциональные ниши и насколько избыточны (если таковые имеются) в каждой нише экосистемы. Предполагается, что каждая важная функциональная ниша заполнена несколькими видами. Как и в случае с функциональным разнообразием, не существует единого четкого метода точного расчета функциональной избыточности, что может быть проблематичным. Один из методов заключается в учете количества видов, занимающих функциональную нишу, а также численности каждого вида. Это может указывать на то, сколько особей в экосистеме выполняют одну функцию. [15]
Влияние на сохранение
[ редактировать ]Исследования, касающиеся функционального разнообразия и избыточности, проводятся в значительной части природоохранных и экологических исследований. По мере увеличения численности населения потребность в функционировании экосистемы впоследствии возрастает. Кроме того, разрушение и модификация среды обитания продолжают увеличиваться, а подходящая среда обитания для многих видов продолжает уменьшаться, поэтому эти исследования становятся все более важными. Поскольку человеческое население продолжает увеличиваться, а урбанизация находится на подъеме, родные и природные ландшафты исчезают, заменяясь модифицированными и управляемыми землями для потребления человеком. Изменения ландшафтов часто сопровождаются негативными побочными эффектами, включая фрагментацию, потерю видов и сток питательных веществ, которые могут повлиять на стабильность экосистемы, продуктивность экосистемы, а также на функциональное разнообразие и функциональную избыточность за счет уменьшения видового разнообразия.
Показано, что интенсивное землепользование влияет как на видовое разнообразие, так и на функциональное перекрытие, делая экосистему и находящиеся в ней организмы уязвимыми. [16] В частности, виды пчел, на которые мы полагаемся в процессе опыления, имеют более низкое функциональное разнообразие и видовое разнообразие в управляемых ландшафтах по сравнению с естественными средами обитания, что указывает на то, что антропогенные изменения могут нанести вред функциональному разнообразию организмов и, следовательно, общему функциональному разнообразию экосистемы. [17] Дополнительные исследования показали, что функциональная избыточность травянистых насекомых в ручьях варьируется в зависимости от скорости течения, демонстрируя, что факторы окружающей среды могут изменить функциональное перекрытие. [18] Когда начинаются усилия по сохранению, все еще ведутся споры о том, является ли сохранение конкретных видов или функциональных характеристик более полезным подходом для сохранения функций экосистемы. Высшее видовое разнообразие может привести к увеличению общей продуктивности экосистемы, но не обязательно обеспечивает безопасность функционального перекрытия. В экосистемах с высокой избыточностью потеря вида (которая снижает общее функциональное разнообразие) не всегда приводит к снижению общей функции экосистемы из-за высокого функционального перекрытия, и поэтому в этом случае наиболее важно сохранить группу, а не отдельную особь. В экосистемах с доминирующими видами, которые обеспечивают большую часть продукции биомассы , может быть более выгодно сохранять этот отдельный вид, а не функциональную группу. [19] Экологическая концепция ключевых видов была переопределена на основе присутствия видов с неизбыточной трофической динамикой с измеренным доминированием биомассы внутри функциональных групп, что подчеркивает природоохранные преимущества защиты как видов, так и их соответствующих функциональных групп. [20]
Испытание
[ редактировать ]Понимание функционального разнообразия и избыточности, а также роли, которую каждый из них играет в усилиях по сохранению, часто бывает трудным, поскольку инструменты, с помощью которых мы измеряем разнообразие и избыточность, не могут использоваться взаимозаменяемо. В связи с этим в недавних эмпирических работах чаще всего анализируются эффекты либо функционального разнообразия, либо функциональной избыточности, но не того и другого одновременно. Это не создает полной картины факторов, влияющих на продукцию экосистем. В экосистемах со схожей и разнообразной растительностью функциональное разнообразие более важно для общей экосистемы . стабильности и продуктивности [21] Тем не менее, напротив, функциональное разнообразие местных видов пчел в высокоуправляемых ландшафтах свидетельствует о более высокой функциональной избыточности, ведущей к более высокому производству фруктов, от чего люди в значительной степени зависят в потреблении пищи. [22] В недавней статье говорится, что до тех пор, пока не будет повсеместно использоваться более точная методика измерения, еще слишком рано определять, какие виды или функциональные группы наиболее уязвимы и подвержены исчезновению. [23] В целом, понимание того, как вымирание влияет на экосистемы и какие черты наиболее уязвимы, может защитить экосистемы в целом. [24]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Глава 2: Функциональные группы». Поведенческая экология и социобиология. Нп: нп, нд 9-25. Распечатать.
- ^ Василики, Маркантонату. «Вики-сайт по морскому биоразнообразию». Функциональные группы - . Нп и Интернет. 30 октября 2016 г.
- ^ "Экосистема.орг." Экосистема. Нп и Интернет. 08 ноября 2016 г.
- ^ «Экосистема и как она связана с устойчивостью». Концепция экосистемы. Нп и Интернет. 08 ноября 2016 г.
- ^ «Глава 2: Функциональные группы». Поведенческая экология и социобиология. Нп: нп, нд 9-25. Распечатать.
- ^ Тилман, Дэвид (2001). Функциональное разнообразие (3-е изд.). Нью-Йорк: Академическая пресса. стр. 109–120. ISBN 9780122268656 .
- ^ Фетцер, Инго; Йост, Карин; Шэве, Роберт; Баниц, Томас; Хармс, Хауке; Хацинотас, Антонис (01 декабря 2015 г.). «Степень функциональной избыточности меняется по мере того, как роли видов меняются в разных средах» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (48): 14888–14893. Бибкод : 2015PNAS..11214888F . дои : 10.1073/pnas.1505587112 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 4672811 . ПМИД 26578806 .
- ^ Тилман, Дэвид (2001). «Разнообразие и продуктивность в долгосрочном эксперименте с пастбищами» . Наука . 294 (843): 843–845. Бибкод : 2001Sci...294..843T . дои : 10.1126/science.1060391 . ПМИД 11679667 . S2CID 924760 .
- ^ БЕНТОН, МАЙКЛ Дж.; ЭМЕРСОН, БРЕНТ К. (1 января 2007 г.). «Как жизнь стала такой разнообразной? Динамика разнообразия согласно летописям окаменелостей и молекулярной филогенетике» . Палеонтология . 50 (1): 23–40. дои : 10.1111/j.1475-4983.2006.00612.x . ISSN 1475-4983 .
- ^ «Переосмысление разнообразия растений и насекомых» . ScienceDaily . Проверено 2 апреля 2018 г.
- ^ Уокер, Б. (1992). «Биоразнообразие и экологическая избыточность». Биология сохранения . 6 (1): 18–23. дои : 10.1046/j.1523-1739.1992.610018.x .
- ^ Петчи, OL; Гастон, Кей Джей (2002). «Функциональное разнообразие (ФД), видовое богатство и состав сообщества». Экологические письма . 5 (3): 402–411. CiteSeerX 10.1.1.486.8402 . дои : 10.1046/j.1461-0248.2002.00339.x .
- ^ Розенфельд, Джордан (2002). «Функциональная избыточность в экологии и охране природы». Ойкос . 98 (1): 156–162. дои : 10.1034/j.1600-0706.2002.980116.x .
- ^ Наим, С. (1998). «Избыточность видов и надежность экосистемы». Биология сохранения . 12 (1): 39–45. дои : 10.1046/j.1523-1739.1998.96379.x .
- ^ Рикотта, К.; и др. (2016). «Измерение функциональной избыточности биологических сообществ: количественное руководство». Методы экологии и эволюции . 8 : 1–4.
- ^ Лабиерт, Э.; и др. (2010). «Интенсификация землепользования снижает функциональную избыточность и разнообразие реакций растительных сообществ». Экологические письма . 13 (1): 76–86. дои : 10.1111/j.1461-0248.2009.01403.x . ПМИД 19917052 .
- ^ Форрест-младший; Торп, Р.В.; Кремень, С; Уильямс, Нью-Мексико (2015). «Контрастные особенности видов и разнообразие функциональных признаков пчел в сельскохозяйственном ландшафте» (PDF) . Журнал прикладной экологии . 52 (3): 706–715. дои : 10.1111/1365-2664.12433 .
- ^ Пофф, Нидерланды; и др. (2002). «Избыточность трех травоядных насекомых в экспериментальном градиенте скорости течения». Общественная экология . 134 (4): 262–269. Бибкод : 2003Oecol.134..262P . дои : 10.1007/s00442-002-1086-2 . ПМИД 12647167 . S2CID 6536448 .
- ^ Якшич, FM (2003). «Сколько существует функциональная избыточность, или готовы ли мы отказаться от потенциальных видов резервного копирования?». Как меняются пейзажи . Экологические исследования. Том. 162. С. 255–262. CiteSeerX 10.1.1.522.8407 . дои : 10.1007/978-3-662-05238-9_15 . ISBN 978-3-642-07827-9 .
- ^ Давич, Роберт Д. (2003). «Связь ключевых видов и функциональных групп: новое практическое определение концепции ключевых видов» . Природоохранная экология . 7 . дои : 10.5751/ES-00502-0701r11 . hdl : 10535/2966 .
- ^ Тилман, Дэвид; и др. (1997). «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 .
- ^ Сиденхэм, Массачусетс; и др. (2016). «Влияние управления средой обитания на вид: филогенетическое и функциональное разнообразие пчел изменяются в зависимости от окружающей среды» . Экология и эволюция . 6 (4): 961–973. дои : 10.1002/ece3.1963 . ПМЦ 4761776 . ПМИД 26941939 .
- ^ Муше, Массачусетс; Виллегер, С; Мейсон, Северо-Запад; Муйо, Д. (2010). «Меры функционального разнообразия: обзор их избыточности и их способности различать правила общественных собраний» . Функциональная экология . 24 (4): 867–876. дои : 10.1111/j.1365-2435.2010.01695.x .
- ^ Петчи, Оуэн Л.; Гастон, Кевин Дж. (2002). «Вымирание и потеря функционального разнообразия» . Труды Лондонского королевского общества. Серия Б: Биологические науки . 269 (1501): 1721–1727. дои : 10.1098/рспб.2002.2073 . ПМК 1691076 . ПМИД 12204134 .