Wspólnoty ekologiczne

Wspólnoty ekologiczne: sieci współdziałających gatunków

chcemy się dowiedzieć:

• czym jest wspólnota ekologiczna i jakie rodzaje interakcji w niej zachodzą?
• jak ważne są różne kategorie interakcji między gatunkami, w tym mutualizmy, komensalizmy, współzawodnictwo i drapieżnictwo?
• jakie rodzaje interakcji między gatunkami są ważne, gdy wiele gatunków oddziałuje na siebie nawzajem?
• jakie konsekwencje mają te interakcje dla bioróżnorodności

10/26/2008

format do druku

interakcje między gatunkami, sieciami pokarmowymi i zbiorowiskami ekologicznymi

Wspólnota ekologiczna jest zdefiniowana jako grupa faktycznie lub potencjalnie oddziałujących ze sobą gatunków żyjących na tym samym obszarze. Społeczność jest połączona siecią wpływów, które gatunki mają na siebie nawzajem. Nieodłącznym elementem tego poglądu jest przekonanie, że cokolwiek wpływa na jeden gatunek, wpływa również na wiele innych-na „równowagę natury”.Budujemy zrozumienie społeczności poprzez badanie dwukierunkowych, a następnie wielokierunkowych interakcji obejmujących pary gatunków lub wiele gatunków.

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 opis powiązań między gatunkami w oparciu o energyflow . Energia wchodzi do tej biologicznej sieci życia na dole diagramu, poprzez fotosyntetyzację węgla przez zielone rośliny. Wiele sieci pokarmowych zyskuje również energię dzięki rozkładowi materii organicznej, np. rozkładowi liści na podłodze lasu, wspomaganemu przez drobnoustroje. Sieć rzeczna w zalesionych strumieniach źródłowych jest tego dobrym przykładem.

energia przemieszcza się z niższego do wyższego poziomu (żywienia) poprzez zużycie: roślinożercy konsumują rośliny, drapieżniki spożywają rośliny roślinożerne, a z kolei mogą być zjadane przez największe drapieżniki. Niektóre gatunki żerują na więcej niż jednym poziomie tropikalnym, stąd są określane jako wszystkożerne. Rysunek 1 przedstawia uproszczony model takiej sieci spożywczej.

Sieć pokarmowa jest zbiorem organizmów, w tym producentów, konsumentów i rozkładających się, przez które energia i materiały mogą przemieszczać się w społeczności

możemy spojrzeć na tę sieć pokarmową w dwóch kierunkach. Może to być schemat przepływu energii (węgla) od roślin do żywicieli mięsożernych i tak dalej. Podejmiemy takie podejście, gdy zbadamy przepływ energii w ekosystemach. Ponadto członkowie afoodweb mogą wchodzić w interakcje ze sobą za pośrednictwem dowolnego z czterech typów interakcji wymienionych powyżej. Interakcja między dwoma gatunkami w jednej części sieci może wpływać na gatunki w pewnej odległości, w zależności od siły i znaku wzajemnych połączeń. Często dodawanie gatunku (tak jak w przypadku inwazji egzotycznego gatunku na nowy obszar) lub usuwanie gatunku (jak w przypadku lokalnego wyginięcia) ma zaskakująco dalekosiężny wpływ na wiele innych gatunków. Wynika to ze złożonych wzajemnych połączeń gatunków w sieci ekologicznych.

ekolodzy używają następujących terminówaby opisać różne kategorie skutków zmiany (w obfitości lub obecności vs nieobecności)jednego gatunku na drugim.

1. bezpośrednie efekty odnoszą się do wpływu obecności (lub zmiany liczebności) gatunku A na gatunek B W interakcji między dwoma gatunkami.
2. pośrednie efekty odnoszą się do wpływu obecności (lub zmiany liczebności) gatunku a na gatunki poprzez gatunek pośredni (a –> B –> c).
3. efekty kaskadowe to te, które rozciągają się na trzech lub więcej poziomach troficznych i mogą być odgórne (predator–> roślinożerca –> roślinożerca –> roślinożerca –> Predator).
4. gatunki Keystone to te, które wytwarzają silne efekty pośrednie.

koncepcja keystone species jest jednym z najbardziej znanych idei w ekologii społeczności. Chociażjest prawdą, że wiele gatunków potencjalnie oddziałuje ze sobą w foodweb, takich jak pokazano na rysunku 1, w naturze są wielcy gracze i littleplayers. Najwięksi gracze ze wszystkich są określani jako gatunki keystone. Jest to gatunek, którego obecność lub brak, lub znaczny wzrost lub zmniejszenie liczebności, głęboko wpływa na inne gatunki we Wspólnocie. Dowody zwykle pochodzą z eksperymentów, w których jeden gatunek jest dodawany do lub usuwany ze społeczności. Nazwa pochodzi od środkowego kamienia w łuku podtrzymującym jego ciężar za pomocą pochylonych do wewnątrz kamieni. Usunięcie zwornika powoduje zapadnięcie się łuku.

w skalistej strefie międzypływowej stanu Washington, a także w innych, podobnych obszarach, rozgwiazdy zostały pokazane jako gatunki zwarte cała społeczność żyje na stosunkowo pionowych powierzchniach skalnych w strefie fal-sweptinter-tidal. Społeczność morskich bezkręgowców i alg jest przystosowana do przylegania lub przylegania do powierzchni skalnej, gdzie żywi się głównie małym życiem zwierząt zawieszonych w wodzie (plankton). Małżyk, małżyk, jest lepszy w przyczepianiu się do ścian skalnych, co czyni go konkurencyjnym. Rozgwiazda (Pisaster) jest skutecznym drapieżnikiem Małży, udostępniając przestrzeń innym gatunkom, a co za tym idzie jest krytycznie nastawiona do utrzymania zróżnicowanej społeczności biologicznej.

znane są przypadki, w których drapieżnik silnie tłumi swoją ofiarę (roślinożerców), że poziom troficzny poniżej(roślin) przynosi korzyści, ponieważ jest uwalniany z presji roślinożerców. Takie” odgórne „kaskady troficzne, gdzie społeczność wygląda mniej lub bardziej „zielono” w zależności od liczebności drapieżników, są dobrze znane w jeziorach. Znamy również przykłady, w których nawożenie systemu, który zwiększa wzrost roślin, powoduje więcej drapieżników, poprzez wzrost liczebności żywicieli. Jest to” oddolna ” kaskada troficzna.

nasze zrozumienie tych kompleksówgatunkowych interakcji nadaje istotę popularnemu zwrotowi „równowaga natury”. Można również docenić, w jaki sposób wywołane przez człowieka usunięcie jednego gatunku (Zdarzenie wymierania) lub dodanie jednego gatunku (inwazja społeczności przez gatunek obcy) może spowodować szkodę dla wielu dodatkowych gatunków, temat, który rozważymy w drugim semestrze.

w trakcie serii wykładów uzyskamy pełniejsze docenienie złożonych, wielokierunkowych interakcji między gatunkami. Jednak możemy w pełni docenić złożoność tych interakcji wielokierunkowych, pomocne jest najpierw zrozumienie różnych interakcji dwukierunkowych. Będziemy rozwijać nasze zrozumienie interakcji gatunków w społecznościach ekologicznych w oparciu o te blokady budynków.

interakcje Mutualistyczne

mutualizm jest interakcją, w której strony czerpią korzyści. Zapylanie jest powszechną interakcją mutualistyczną. Roślina zyskuje transfer gamety, zwierzę otrzymuje nektar (a także pyłek).

fakultatywne mutualizmy są korzystne, ale nie są niezbędne do przetrwania i reprodukcji którejkolwiek ze stron. Obligatemutualizmy to te, które są niezbędne do życia jednego lub obu współpracowników.Przeanalizujemy przykład każdego z nich.

fascynujący fakultet dla Boran z Afryki i ptaka znanego jako miodowy przewodnik.Według malowideł naskalnych ludzie zbierali miód w Afryce od 20 000 lat. HNa nieznanych obszarach średni czas poszukiwań wynosił 8,9 godziny, gdy nie był prowadzony, ale tylko 3,2 godziny, gdy był prowadzony przez ptaka. Boranie używają ognia i dymu, aby usunąć pszczoły, otworzyć gniazdo i usunąć miód, ale zostawiają go i wosk. Ptak uzyskuje dostęp do larw i wosków. Użycie ognia i dymu zmniejsza ryzyko ukąszenia ptaka, a ludzie zwiększają dostępność gniazd. Według boranów miód miodowy informuje o: kierunku, od położenia kompasu lotu ptaka; odległości, od czasu zniknięcia ptaka i wysokości okoni; andrival, przez „wywołanie wskaźnika”. Ptaki i borany mogą przetrwać bezinny, ale każdy korzysta z tego fakultatywnego mutualizmu.

mutualizm między pewnymi mrówkami i małym drzewem, akacją, stanowi doskonały przykład obowiązkowego mutualizmu. Ten szczególny system był szeroko badany w Kostaryce. Akacja zapewnia mrówkom wiele korzyści, w tym: kolce (wydrążone ciernie), białko (ciała beltian na czubku listków), nektar(wydzielany w pobliżu podstawy liści). Mrówka (Pseudomyrmex) zapewnia kilka form ochrony. Atakuje i usuwa owady roślinożerne, usuwa również pnącza, które mogą zarastać akację, a także zabija rosnące w pobliżu rośliny, które mogą stać się konkurentami. Oczyszcza liście z okolic rośliny, a ponieważ akacja rośnie sezonowo w środowisku, w którym czasami jest zagrożona przez ogień, działanie mrówki chroni drzewo również przed uszkodzeniem przez ogień.

Pseudomyrmex Mrówki attacka Katydid umieszczony na roślinie akacji

wiele innych przykładów mutualizmu może być wam znanych.

• symbionty jelitowe u roślinożerców: ssaki nie trawią celulozy
• endosymbioza i pochodzenie komórek eukariotycznych: mitochondria, wici, chloroplasty są uważane za pochodzące od wolnych bakterii
• systemy zapylania
• polip koralowy i jego endosymbiont”alga” (właściwie dinoflagellate)

komensalizm

gdy jeden gatunek korzysta, a drugi gatunek nie jest ani korzystny, ani szkodliwy, interakcja wynosi „+ / 0”. W południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych i Ameryce Południowej często spotyka się Czaple w kotach. Podążają za bydłem, jedząc owady, które są wypasane lub zmuszane do latania, gdy bydło pasie się w polu. Można by przypuszczać, że Czaple jadają bydło, zjadając owady, które mogłyby konkurować z krowami o pożywienie.Interakcja byłaby mutualizmem ,gdyby to wykazano (ale wydaje się to nieco naciągane). Zakładając brak korzyści dla bydła, jest to commensalism.It często zdarza się, jak ten przykład ilustruje, że nie jesteśmy pewni, jeśli interakcja jest „+/O” lub „+/+”.

ryba klauna i Anemon również ilustrują ten punkt. Clown Fish ukrywa się przed wrogami w piekących mackach ukwiału morskiego, na który ryba clown jest odporna. Niektórzy donoszą, że ta interakcja jest mutualizmem, argumentując, że błazenek wrzuca skrawki jedzenia do środka zawilca. Staranne badania nie znalazły większego poparcia dla jakiejkolwiek korzyści dla ukwiału, więc wydaje się to być komensalizmem.

podsumowanie

interakcje gatunków w ramach sieci ekologicznych obejmują cztery główne typy interakcji dwukierunkowych: mutualizm, komensalizm, konkurencja i drapieżnictwo (które obejmuje roślinożerność i pasożytnictwo). Ze względu na liczne powiązania między gatunkami w sieci pokarmowej, zmiany w obrębie jednego gatunku mogą mieć daleko idące skutki. Następnie zbadamy konkurencję i drapieżnictwo, a następnie wrócimy do rozważenia bardziej skomplikowanych efektów pośrednich i kaskadowych.

sugerowane odczyty

Purves, W. K., G. H. Orians i H. C. Heller. Life: The Science of Biology. Sinauer, Sunderland MA.