Comunități ecologice

comunități ecologice: rețele de specii care interacționează

dorim să învățăm:

• ce este o comunitate ecologică și ce fel de interacțiuni au loc în cadrul acesteia?
• cât de importante sunt diferitele categorii de interacțiuni ale speciilor, inclusiv mutualismele, comensalismele, concurența și prădarea?
• ce fel de interacțiuni între speciideveniți importanți atunci când multe specii se afectează reciproc?
• ce consecințe au aceste interacțiuni pentru biodiversitate

10/26/2008

format pentru imprimare

interacțiuni de specii, rețele alimentare și comunități ecologice

o comunitate ecologică este definită ca un grup de specii care interacționează efectiv sau potențial trăind în același loc. O comunitate este legată împreună de rețeaua de influențe pe care speciile le au una asupra celeilalte. Inerent în acest punct de vedere este noțiunea că oriceafectează o specie afectează, de asemenea, multe altele – „echilibrul naturii”.Construim o înțelegere a comunităților examinând interacțiunile bidirecționale și apoi multidirecționale care implică perechi de specii sau mai multe specii.

type of interaction	sign	effects
mutualism	+/+	both species benefit from interaction
commensalism	+/0	one species benefits, one unaffected
competition	-/-	each species affected negatively
predation, parasitism, herbivory	+/-	one species benefits, one is disadvantaged

Food webs are graphical descrierile interconexiunilor dintre specii bazate pe fluxul de energie . Energia intră în această rețea biologică a vieții în partea de jos a diagramei, prin fixarea fotosintetică a carbonului de către plantele verzi. Multe rețele alimentare câștigă, de asemenea, intrări de energie prin descompunerea materiei organice, cum ar fi descompunerea frunzelor pe podeaua pădurii, ajutate de microbi. Pânzele Riverfood din cursurile de apă împădurite sunt exemple bune în acest sens.

energia se deplasează de la niveluri inferioare la niveluri superioare (alimentare) prin consum: erbivorele consumă plante, prădătorii consumă erbivore și, la rândul lor, pot fi mâncați de prădătorii de vârf. Unele specii se hrănesc la mai mult de un nivel tropic, prin urmare sunt denumite omnivore. Figura 1 oferă un model simplificat al unei astfel de rețele alimentare.

rețeaua alimentară generalizată. O rețea alimentară este un ansamblu de organisme, inclusiv producători, consumatori și descompunători, prin care energia și materialele se pot deplasa într-o comunitate

putem privi această rețea alimentară în două moduri. Poate fi o diagramă a fluxului de energie (carbon) de la plante laierbivore la carnivore și așa mai departe. Vom lua această abordare atunci când vom aveaexamina energiefluxul în ecosisteme. În plus, membrii afoodweb pot interacționa unul cu celălalt prin oricare dintre cele patru tipuri de interacțiuni menționate mai sus. O interacțiune între două specii într-o parte a rețelei poate afecta speciile la o anumită distanță, în funcție de puterea și semnul interconexiunilor. Adesea, adăugarea unei specii (ca atunci când o specie exotică invadează o zonă nouă) sau eliminarea unei specii (ca într-o dispariție locală) are efecte surprinzător de importante asupra multor alte specii. Acest lucru se datorează interconexiunilor complexe ale speciilor în rețelele ecologice.

ecologiștii folosesc următorii termenipentru a descrie diferite categorii ale efectelor unei schimbări (în abundență sau prezență vs absență) a unei specii asupra alteia.

1. efectele directe se referă la impactul prezenței (sau modificarea abundenței) speciei a asupra speciei B în interacțiunea dintre două specii.
2. efectele indirecte se referă la impactul prezenței (sau modificării abundenței) speciei a asupra speciilor prin intermediul unei specii intermediare (a –> B –> C).
3. efectele în cascadă sunt cele care se extind pe trei sau mai multe niveluri trofice și pot fi de sus în jos (prădător-> erbivor-> plantă) sau de jos în sus (plantă – > erbivor – > Predator).
4. speciile cheie sunt cele careproduce efecte indirecte puternice.

conceptul de specie keystone esteuna dintre cele mai cunoscute idei din ecologia comunității. Deșieste adevărat că multe specii pot interacționa între ele într-un foodweb, cum este descris în Figura 1, în natură există jucători mari și jucători mici. Cei mai mari jucători de toate sunt denumite specii keystone. Aceasta este o specie a cărei prezență sau absență, sau o creștere substanțială sauscăderea abundenței, afectează profund alte specii din comunitate. Dovezile provin de obicei din experimente în care se adaugă o speciesau eliminat dintr-o comunitate. Numele derivă din piatra centralăîntr-un arc care își susține greutatea prin pietre înclinate spre interior. Removalof keystone determină prăbușirea arcului.

în zona stâncoasă inter-maree din statul Washington și în alte zone similare, stelele de mare au fost arătate ca specii cheie întreaga comunitate trăiește pe fețe de rocă relativ verticale în zona valurilor-sweptinter-maree. Comunitatea de nevertebrate marine și algesunt adaptate pentru a se agăța sau a adera la fața stâncii, unde majoritatea se hrănescviața animală mică suspendată în apă (plancton). Un bivalve, musselMytilus, este superior la atașarea la fețele de rocă, făcându-l competitiv dominant. O stea de mare (Pisaster) este un prădător eficient al midiilor,făcând spațiu disponibil pentru alte specii și, prin urmare, este critic pentru menținerea unei comunități biologice diverse.

sunt cunoscute cazuri în care un prădătoratât de puternic își suprimă prada (erbivore), încât nivelul trofic de mai jos(plante) beneficiază, deoarece este eliberat de presiunile erbivorului. Astfel de cascade trofice „de sus în jos”, unde comunitatea arată mai mult sau mai puțin „verde” în funcție de abundența prădătorilor, sunt bine cunoscute în lacuri. Știm, de asemenea, exemple în care fertilizarea unui sistem, care crește creșterea plantelor, are ca rezultat mai mulți prădători, prin creșterea abundenței erbivorelor. Aceasta este o cascadă trofică” de jos în sus”.

înțelegerea noastră a acestor interacțiuni complexe de specii dă substanță expresiei populare, „echilibrul naturii”. Se poate aprecia, de asemenea, modul în care o îndepărtare indusă de om a unei specii (un eveniment de dispariție) sau adăugarea pe o specie (invazia unei comunități de către o specie non-nativă) ar putea duce la vătămarea multor specii suplimentare, subiect pe care îl vom lua în considerare în semestrul al doilea.

vom obține o apreciere mai completă a interacțiunilor complexe, multi-way între specii pe măsură ce vom continua prin această serie de prelegeri. Cu toate acestea, putem aprecia pe deplin complexitatea acestor interacțiuni multi-way, este util să înțelegem mai întâi noțiunile diferitelor interacțiuni bidirecționale. Vom dezvolta înțelegerea interacțiunilor speciilor în comunitățile ecologice pe baza acestor blocuri de construcție.

interacțiuni Mutualiste

un mutualism este o interacțiune în care ambele părți beneficiază. Polenizarea este o interacțiune mutualistă comună. Planta câștigă transferul de gameți, animalul primește nectar (și, de asemenea, polen). mutualismele Facultative sunt benefice, dar nu esențiale pentru supraviețuirea și reproducerea oricăreia dintre părți. Obligatemutualismele sunt cele care sunt esențiale pentru viața unuia sau a ambilor asociați.Vom examina un exemplu din fiecare.

un mutualism facultativ fascinant implică poporul Boran din Africa și o pasăre cunoscută sub numele de ghidul mierii.Potrivit picturilor rock,oamenii au colectat miere în Africa pentru20.000 de ani. H umanpărțile de vânătoare sunt adesea alăturate de greaterhoneyguide (indicator Indicator), care le conduce la colonii de albine.În zonele necunoscute,timpul mediu de căutare a fost de 8,9 ore când nu a fost ghidat, dar doar 3,2 ore când a fost ghidat de pasăre. Boranii folosesc focul și fumul pentru a alunga albinele, a sparge cuibul și a îndepărta mierea, dar lasălarve și ceară în urmă. Pasărea câștigă acces la larve și ceară. Utilizarea focului și a fumului reduce riscul păsărilor de a fi înțepate, iar oamenii cresc accesibilitatea cuiburilor. Potrivit Boranilor, ghidul de miere informeazăei despre: direcția, de la rulmentul busolei zborului păsărilor; distanța, de la Durata dispariției păsării și înălțimea bibanului; andarrival, prin „apel indicator”. Păsările și Boranii pot supraviețui fărăcelălalt, dar fiecare beneficiază de acest mutualism facultativ.

un mutualism între anumite furnici și un copac mic, salcâmul, oferă un exemplu excelent al unui mutualism obligatoriu. Acest sistem special a fost studiat pe largîn Costa Rica. Salcâmul oferă o serie de beneficii furnicilor, inclusivadăpost (spini goi), proteine (corpuri beltiene la vârful pliantelor), nectar(secretat lângă baza frunzelor). Furnica (Pseudomyrmex) oferămai multe forme de protecție. Atacă și îndepărtează insectele erbivore, îndepărtează și vița de vie care ar putea depăși salcâmul și ucide lăstarii în creștere ai plantelor din apropiere care ar putea deveni concurenți. Îndepărtează frunzele de lângă plantă și, din moment ce salcâmul crește într-un mediu sezonier uscat, unde ocazional este amenințat de foc, activitățile furnicii protejează copacul și de daunele provocate de foc.

pseudomyrmex ants attacka Katydid plasat pe o plantă de salcâm

multe alte exemple de reciprocismepoate fi familiar pentru tine.

• Simbionții intestinali la erbivore: mamiferelenu pot digera celuloza
• endosimbioza și originea celulelor eucariote: mitocondriile, flagelele, cloroplastele sunt considerate a fi derivate dinbacterii vii libere
• sisteme de polenizare
• polipul coral și endosimbiontul său”alga” (de fapt un dinoflagelat)

comensalism

când o specie beneficiază, iar cealaltă specie nu este nici benefică, nici afectată, interacțiunea este „+/0”. În sud-estul SUA și în America de Sud, este obișnuit să vezi egrete în cattlepastures. Ei urmăresc vitele, mâncând insecte care sunt dislocate sauforțate să zboare în timp ce vitele pasc pe câmp. S-ar putea presupune că egretelebeneficiază vitele, consumând insecte care ar putea concura cu vacile pentru hrană.Interacțiunea ar fi un mutualism dacă acest lucru ar fi demonstrat (dar se pareun pic îndepărtat). Presupunând că nici un beneficiu pentru bovine, aceasta este o commensalism.It adesea este cazul, așa cum ilustrează acest exemplu, că nu suntem siguridacă interacțiunea este „+/o” sau „+/+”.

peștele clovn și anemona ilustrează, de asemeneaacest punct. Peștele clovn se ascunde de dușmani în tentaculele usturătoarede o anemonă de mare, la care peștele clovn este imun. Unii raportează această interacțiuneca un mutualism, argumentând că peștele clovn aruncă resturi de mâncare în gura anemonei. Studiile atente nu au reușit să găsească mult sprijin pentru orice beneficiu pentru anemonă, deci acest lucru pare a fi un comensalism.

rezumat

interacțiunile speciilor din cadrul rețelelor ecologice includ patru tipuri principale de interacțiuni bidirecționale: mutualism, comensalism, concurență și prădare (care include erbivor și parazitism). Datorită numeroaselor legături dintre speciile din cadrul unei rețele alimentare, modificările aduse unei specii pot avea efecte de anvergură. Vom examina în continuare concurența și prădarea și apoi vom reveni la o analiză a efectelor indirecte și în cascadă mai complicate.

lecturi sugerate

Purves, W. K., G. H. Orians și H. C. Heller. Viața: știința biologiei. Sinauer, Sunderland MA.