Экологическая ловушка

Экологические ловушки — это сценарии, при которых быстрое изменение окружающей среды приводит к тому, что организмы предпочитают селиться в некачественной среде обитания . Эта концепция основана на идее о том, что организмы, активно выбирающие среду обитания, должны полагаться на сигналы окружающей среды, которые помогут им определить высококачественную среду обитания. Если качество среды обитания или сигнал изменяются так, что одно не указывает на другое, организмы могут быть заманены в среду обитания низкого качества.

Обзор

Считается, что экологические ловушки возникают, когда привлекательность среды обитания возрастает непропорционально по сравнению с ее ценностью для выживания и воспроизводства. Результатом является предпочтение ложно привлекательной среды обитания и общее избегание высококачественных, но менее привлекательных местообитаний. Например, овсянки индиго обычно гнездятся в кустарниковой среде обитания или на переходах разрушенного леса между закрытым пологом леса и открытым полем. Деятельность человека может создавать «более острые», более крутые опушки леса, и овсянки предпочитают гнездиться вдоль этих опушек. Однако эти искусственные острые опушки леса также концентрируют движение хищников, которые охотятся за их гнездами. Таким образом, овсянки предпочитают гнездиться в сильно измененных средах обитания, где успех их гнездования наименьший.

Хотя демографические последствия этого типа неадаптивного поведения при выборе среды обитания изучались в контексте источников и поглотителей, экологические ловушки по своей сути являются поведенческим феноменом отдельных людей. Несмотря на то, что экологические ловушки являются поведенческим механизмом, они могут иметь далеко идущие последствия для популяций видов с большими возможностями расселения, таких как медведь гризли ( Ursus arctos ). Концепция экологической ловушки была предложена в 1972 году Дверничуком и Боагом. и многие последующие исследования показали, что это явление ловушки может быть широко распространено из-за антропогенного изменения среды обитания.

Как следствие, новая среда обитания может представлять собой возможности для приспособления, которые не признаются местными видами, если в высококачественных средах обитания отсутствуют соответствующие сигналы, способствующие заселению; они известны как ловушки восприятия . Теоретический и эмпирические исследования показали, что ошибки, допущенные при оценке качества среды обитания, могут привести к сокращению или вымиранию популяции. Такие несоответствия не ограничиваются выбором среды обитания, но могут возникать в любом поведенческом контексте (например, избегание хищников, выбор партнера, навигация, выбор места кормления и т. д.). Таким образом, экологические ловушки являются подмножеством более широкого явления эволюционных ловушек.

По мере развития теории экологических ловушек исследователи осознали, что ловушки могут действовать в различных пространственных и временных масштабах , что также может препятствовать их обнаружению. Например, поскольку птица должна выбирать среду обитания на нескольких уровнях (участок среды обитания, отдельная территория на этом участке, а также место гнездования на территории), ловушки могут работать на любом из этих масштабов. Точно так же ловушки могут действовать во временном масштабе, так что измененная окружающая среда может оказаться причиной ловушки на одном этапе жизни организма, но при этом оказывать положительное влияние на более поздние стадии жизни. В результате возникла большая неопределенность относительно того, насколько распространенными могут быть ловушки, несмотря на широкое признание теоретической возможности. Однако, учитывая ускорение темпов экологических изменений, вызванных изменением землепользования человека, глобальным потеплением, инвазией экзотических видов и изменениями в экологических сообществах в результате исчезновения видов, экологические ловушки могут представлять собой растущую и крайне недооцененную угрозу биоразнообразию.

Обзор литературы по экологическим ловушкам, проведенный в 2006 году, дает рекомендации по демонстрации существования экологической ловушки. Исследование должно показать предпочтение одной среды обитания перед другой (или равное предпочтение) и то, что особи, выбравшие предпочтительную среду обитания (или столь же предпочтительную среду обитания), имеют меньшую приспособленность (т. е. имеют меньшую выживаемость или репродуктивный успех). С момента публикации этой статьи, в которой было обнаружено лишь несколько хорошо задокументированных примеров экологических ловушек, интерес к экологическим и эволюционным ловушкам вырос очень быстро, и новые эмпирические примеры публикуются с возрастающей скоростью. В настоящее время существует около 30 примеров экологических ловушек, поражающих широкий спектр таксонов, включая птиц, млекопитающих, членистоногих, рыб и рептилий.

Поскольку экологические и эволюционные ловушки до сих пор остаются очень плохо изученными явлениями, многие вопросы об их непосредственных и конечных причинах, а также об их экологических последствиях остаются без ответа. Являются ли ловушки просто неизбежным следствием неспособности эволюции предвидеть новизну или быстро реагировать на быстрые изменения окружающей среды? Насколько распространены ловушки? Обязательно ли экологические ловушки приводят к сокращению или исчезновению популяций, или возможно, что они могут сохраняться бесконечно? При каких экологических и эволюционных условиях это должно произойти? Предрасположены ли организмы с определенными характеристиками к тому, чтобы оказаться в «ловушке»? Необходимы ли быстрые изменения окружающей среды для срабатывания ловушек? Могут ли глобальное потепление, загрязнение окружающей среды или экзотические инвазивные виды создать ловушки? Использование генетических и филогенетических подходов может дать более надежные ответы на вышеуказанные вопросы, а также обеспечить более глубокое понимание ближайших и конечных причин дезадаптации в целом. . Поскольку прогнозируется, что экологические и эволюционные ловушки будут добавляться вместе с другими источниками сокращения численности населения, ловушки являются важным приоритетом исследований для ученых-природоохранителей. Учитывая быстрые темпы глобальных изменений окружающей среды, ловушки могут быть гораздо более распространенными, чем кажется, и будет важно изучить непосредственные и конечные причины появления ловушек, если руководство хочет предотвратить или устранить ловушки в будущем.

Поляризованное световое загрязнение

Загрязнение поляризованным светом, возможно, является наиболее убедительным и хорошо документированным сигналом, запускающим экологические ловушки. Ориентация на поляризованные источники света — важнейший механизм, которым руководствуются по меньшей мере 300 видов стрекоз , подёнок , ручейников , табанид , плавунцов , водяных клопов и других водных насекомых в поисках водоёмов, необходимых им для подходящего питания. места размножения и места откладки яиц (Schwind 1991; Horváth and Kriska 2008). Из-за сильной линейной поляризации искусственные поляризующие поверхности (например, асфальт, надгробия, автомобили, пластиковая пленка, нефтяные лужи, окна) часто ошибочно принимают за водоемы (Horváth and Zeil 1996; Kriska et al. 1998, 2006a, 2007). , 2008; Хорват и др. 2007, 2008). Свет, отражаемый этими поверхностями, часто более сильно поляризован, чем свет, отраженный водой, а искусственные поляризаторы могут быть даже более привлекательными для поляротаксических водных насекомых, чем водоем (Horváth and Zeil 1996; Horváth et al. 1998; Kriska et al. 1998) и выглядят как увеличенные водные поверхности, действующие как сверхъестественные оптические стимулы. Следовательно, стрекозы, подёнки, ручейники и другие виды, ищущие воду, на самом деле предпочитают спариваться, селиться, роиться и откладывать яйца на этих поверхностях, чем на доступных водоемах.

См. также

• Эволюционное несоответствие
• Перцептивная ловушка
• Динамика источника-приемника

Ссылки

• Креспи, Би Джей (2001). «Эволюция дезадаптации». Наследственность . 84 (6): 623–9. дои : 10.1046/j.1365-2540.2000.00746.x . ПМИД   10886377 . S2CID   25172917 .
• Гилрой, Джей-Джей; Сазерленд, WJ (2007). «За пределами экологических ловушек: ошибки восприятия и недооцененные ресурсы». Тенденции экологии и эволюции . 22 (7): 351–356. дои : 10.1016/j.tree.2007.03.014 . ПМИД   17416438 .
• Хорват, Габор; Криска, Дьёрдь; Малик, Питер; Робертсон, Брюс (2009). «Поляризованное световое загрязнение: новый вид экологического фотозагрязнения» . Границы в экологии и окружающей среде . 7 (6): 317–325. Бибкод : 2009FrEE....7..317H . дои : 10.1890/080129 .
• Хорват, Г; Зейл, Дж. (1996). «Нефтяные озера Кувейта как ловушки для насекомых». Природа . 379 (6563): 303–304. Бибкод : 1996Natur.379..303H . дои : 10.1038/379303a0 . S2CID   4324524 .
• Хорват, Г; Бернат, Б; Мольнар, Г. (1998). «Стрекозы находят сырую нефть визуально более привлекательной, чем вода: эксперименты с множественным выбором по поляротаксису стрекоз». Naturwissenschaften . 85 (6): 292–297. Бибкод : 1998NW.....85..292H . дои : 10.1007/s001140050503 . S2CID   12498964 .
• Хорват, Г; Малик, П; Криска, Г; Вильдермут, Х. (2007). «Экологические ловушки для стрекоз на кладбище: привлечение видов Sympetrum (Odonata: Libellulidae) горизонтальными поляризационными черными надгробиями». Пресноводная биология . 52 (9): 1700–1709. Бибкод : 2007FrBio..52.1700H . дои : 10.1111/j.1365-2427.2007.01798.x .
• Криска, Г; Хорват, Г; Андрикович, С. (1998). «Почему подёнки массово откладывают яйца на сухих асфальтированных дорогах? Поляризованный свет, имитирующий воду, отраженный от асфальта, привлекает эфемероптеров» . J Exp Biol . 201 (Часть 15): 2273–86. дои : 10.1242/jeb.201.15.2273 . ПМИД   9662498 .
• Криска, Г; Малик, П; Сивак, Я; Хорват, Г. (2008). «Стеклянные здания на берегах рек как «ловушки поляризованного света» для массово роящихся поляротактических ручейников». Naturwissenschaften . 95 (5): 461–467. Бибкод : 2008NW.....95..461K . дои : 10.1007/s00114-008-0345-4 . ПМИД   18253711 . S2CID   40967738 .
• Швинд, Р. (1991). «Поляризационное зрение у водных насекомых и насекомых, живущих на влажном субстрате». J Comp Physiol A. 169 (5): 531–540. дои : 10.1007/bf00193544 . S2CID   39440345 .

Дальнейшее чтение

• Касвелл, Х. 2001. Матричные модели населения: построение, анализ и интерпретация . 2-е издание. Синауэр. Сандерленд, Массачусетс, США.
• Диас, ПК (1996). «Источники и поглотители в популяционной биологии». Тенденции экологии и эволюции . 11 (8): 326–330. дои : 10.1016/0169-5347(96)10037-9 . ПМИД   21237863 .
• Диффендорфер, Дж. Э. (1998). «Тестирование моделей динамики источника-приемника и сбалансированного рассеяния». Ойкос . 81 (3): 417–433. Бибкод : 1998Oikos..81..417D . дои : 10.2307/3546763 . JSTOR   3546763 .
• Фретвелл, SD; Лукас, Х.Л. младший (1969). «О территориальном поведении и других факторах, влияющих на распределение местообитаний птиц» . Acta Biotheoretica . 19 :16–36. дои : 10.1007/BF01601953 . S2CID   83875137 .
• Гриннелл, Дж. (1917). «Нишевые отношения калифорнийского трэшера» . Аук . 34 (4): 427–433. дои : 10.2307/4072271 . JSTOR   4072271 .
• Холт, Р.Д. (1985). «Динамика населения в среде с двумя участками - некоторые аномальные последствия оптимального распределения среды обитания». Теоретическая популяционная биология . 28 (2): 181–208. дои : 10.1016/0040-5809(85)90027-9 .
• Хау, RW; Дэвис, Дж.Дж.; Моска, В. (1991). «Демографическое значение популяций раковин». Биологическая консервация . 57 (3): 239–255. дои : 10.1016/0006-3207(91)90071-G .
• Хатчинсон, GE (1957). «Заключительные замечания». Холодный источник Harb Symp Quant Biol . 22 : 415–427. дои : 10.1101/SQB.1957.022.01.039 .
• Джонсон, DM (2004). «Динамика источника-приемника во временной неоднородной среде». Экология . 85 (7): 2037–2045. Бибкод : 2004Ecol...85.2037J . дои : 10.1890/03-0508 .
• Кедди, Пенсильвания (1982). «Экология населения в условиях экологического градиента — Cakile-Edentula на песчаной дюне». Экология . 52 (3): 348–355. Бибкод : 1982Oecol..52..348K . дои : 10.1007/BF00367958 . ПМИД   28310394 . S2CID   7778352 .
• Лейболд, Массачусетс; Холиоук, М.; Чейз, Дж. М.; Хупс, МФ; Холт, РД; Шурин, Дж.Б.; Закон, Р.; Тилман, Д.; Лоро, М.; и др. (2004). «Концепция метасообщества: основа многомасштабной экологии сообщества» . Экологические письма . 7 (7): 601–613. Бибкод : 2004EcolL...7..601L . дои : 10.1111/j.1461-0248.2004.00608.x .
• Пуллиам, HR (1988). «Источники, поглотители и регулирование численности». Американский натуралист . 132 (5): 652–661. дои : 10.1086/284880 . S2CID   84423952 .
• Пуллиам, HR; Дэниэлсон, Би Джей (1991). «Источники, поглотители и выбор среды обитания — ландшафтный взгляд на демографическую динамику» (PDF) . Американский натуралист . 137 : S50–S66. дои : 10.1086/285139 . S2CID   85125604 . Архивировано из оригинала (PDF) 26 марта 2009 года . Проверено 11 декабря 2010 г.
• Перселл, КЛ; Вернер, Дж. (1998). «Плотность и репродуктивный успех калифорнийских таухи». Биология сохранения . 12 (2): 442–450. дои : 10.1046/j.1523-1739.1998.96354.x .
• Робертс, CM (1998). «Источники, поглотители и проектирование сетей морских заповедников» . Рыболовство . 23 (7): 16–19. Архивировано из оригинала 4 апреля 2012 г.
• Рунге, Япония; Рунге, MC; Николс, JD (2006). «Роль местного населения в ландшафтном контексте: определение и классификация источников и поглотителей». Американский натуралист . 167 (6): 925–938. дои : 10.1086/503531 . ПМИД   16615034 . S2CID   8952958 .
• Томас, CD; Певица, MC; Боутон, Д.А. (1996). «Катастрофическое исчезновение источников популяций в метапопуляции бабочек». Американский натуралист . 148 (6): 957–975. дои : 10.1086/285966 . S2CID   85253063 .
• Титтлер, Р.; Фариг, Л.; Виллард, Массачусетс (2006). «Доказательства крупномасштабной динамики источника-поглотителя и распространения популяций лесного дрозда на большие расстояния». Экология . 87 (12): 3029–3036. doi : 10.1890/0012-9658(2006)87[3029:EOLSDA]2.0.CO;2 . ISSN   0012-9658 . ПМИД   17249228 .
• Уоткинсон, Арканзас; Сазерленд, WJ (1995). «Источники, стоки и псевдоприемники». Журнал экологии животных . 64 (1): 126–130. Бибкод : 1995JAnEc..64..126W . дои : 10.2307/5833 . JSTOR   5833 .
• Уильямс, Б.К., Дж.Д. Николс и М.Дж. Конрой. 2001. Анализ и управление популяциями животных. Академическая пресса. Сан-Диего, США.