Ekologiska samhällen

Ekologisksamhällen: nätverk av interagerande arter

vi vill lära oss:

• vad är en ekologisk gemenskap ochvilka typer av interaktioner äger rum inom den?
• hur viktiga är de olika kategoriernaav artinteraktioner, inklusive mutualisms, commensalisms, competitionand predation?
• vilka typer av interaktioner mellan arterbli viktiga när många arter påverkar varandra?
• vilka konsekvenser har dessa interaktionerhar för biologisk mångfald

10/26/2008

format för utskrift

artinteraktioner, matbanor och ekologiska samhällen

en ekologisk gemenskap definieras som en grupp av faktiskt eller potentiellt interagerande arter som lever på sammaplats. En gemenskap är bunden av nätverket av influenser somarter har på varandra. Inneboende i denna uppfattning är uppfattningen att vad som helstpåverkar en art påverkar också många andra – ”naturens balans”.Vi bygger en förståelse för samhällen genom att undersöka tvåvägs, ochdå multi-way, interaktioner som involverar par av arter eller många arter.

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 avbildningar av sammankopplingarna mellan arter baserade på energyflow . Energi går in i denna biologiska livsväv längst ner pådiagrammet, genomfotosyntetiskfixering av kol av gröna växter. Många matbanor får ocksåenergiinsatser genom sönderdelning av organiskt material, såsom sönderdelninglöv på skogsgolvet, med hjälp av mikrober. Riverfood-banor i skogsklädda vattendrag är bra exempel på detta.

energi flyttar från lägre till högretrofiska (utfodring) nivåer genom konsumtion: växtätare konsumerar växter, rovdjur konsumerar växtätare och kan i sin tur ätas av topprovdjur. Vissa arter matar på mer än en tropisk nivå, därför kallas allätare. Figur 1 ger en förenklad modell av en sådan matväv.

generaliserad matwebbplats. En matväv är en samling av organismer, inklusive producenter, konsumenter och sönderdelare, genom vilka energi och material kan röra sig i ett samhälle

Vi kan titta på denna matväv i två sätt. Det kan vara ett diagram över flödet av energi (kol) från växter tillväxtätare till köttätare, och så vidare. Vi kommer att ta detta tillvägagångssätt när viexaminenergiflöde i ekosystem. Dessutom kan medlemmar i afoodweb interagera med varandra via någon av de fyra interaktionstyperna som nämns ovan. En interaktion mellan två arter i en del av banan kan påverka arter en bit bort, beroende på styrkan och tecknet på interanslutningarna. Att lägga till en art (som när en exotisk art invaderar ett nytt område) eller ta bort en art (som i en lokal utrotning) har överraskande långtgående effekter på många andra arter. Detta beror på de komplexa sammankopplingarna av arter i ekologiska banor.

ekologer använder följande termeratt beskriva olika kategorier av effekterna av en förändring (i överflöd eller närvaro mot frånvaro) av en art på en annan.

1. direkta effekter avser påverkan av närvaron (eller förändringen i överflöd) av art a på Art B i atwo-Art interaktion.
2. indirekta effekter avser påverkan av närvaron (eller förändringen i överflöd) av art a på speciesC via en mellanliggande art (a –> B –> C).Cascading effects är de somsträcker sig över tre eller flera trofiska nivåer och kan vara top-down (predator–>herbivore –> växt) eller bottom-up (växt –> herbivore –> herbivore — > rovdjur).Keystone arter är de somproducerar starka indirekta effekter.keystone Art concept är en av de mest kända ideerna inom samhällsekologi. Även om det isannar att många arter potentiellt interagerar med varandra i en foodweb som avbildas i Figur 1, finns det i naturen stora spelare och småspelare. De största aktörerna av alla kallas keystone arter. Detta är en art vars närvaro eller frånvaro, eller betydande ökning ellerminskning i överflöd, påverkar djupt andra arter i samhället. Bevis kommer vanligtvis från experiment där en art läggs tilleller avlägsnas från ett samhälle. Namnet kommer från mittsteneni en båge som stöder sin vikt av inåtlutande stenar. Removalof keystone får bågen att kollapsa.i den steniga mellanvattenzonen i Washington state och i andra liknande områden har sjöstjärnor visats vara keystone-arter hela samhället lever på relativt vertikala bergytor i våg-sweptinter-tidvattenzonen. Gemenskapen av marina ryggradslösa djur och algerär anpassade för att hålla fast vid eller hålla fast vid bergytan, där de flesta matas påliten djurliv suspenderat i vattnet (plankton). En musslor, musselMytilus, är överlägsen att fästa vid stenytor, vilket gör den till competitivedominant. En sjöstjärna (Pisaster) är ett effektivt rovdjur av musslorna,vilket gör utrymme tillgängligt för andra arter, och är följaktligen kritisktatt upprätthålla ett mångsidigt biologiskt samhälle.

   instanser är kända där en predatorså starkt undertrycker sitt byte(växtätare), att den trofiska nivån under (växter) gynnar eftersom den frigörs från växtätande tryck. Sådana” top-down ”trofiska kaskader, där samhället ser mer eller mindre ”grönt” beroende på rovdjurens överflöd, är välkända i sjöar. Vi känner också till exempel där gödning av ett system, vilket ökar växttillväxten, resulterar i fler rovdjur genom ökningen av överflöd avväxtätare. Detta är en” bottom-up ” trofisk kaskad.

   vår förståelse av dessa komplexaarter interaktioner ger substans till den populära frasen, ”balansav naturen”. Man kan också uppskatta hur ett mänskligt inducerat avlägsnande av en art (en utrotningshändelse) eller tillägget på en art (invasion av ett samhälle av en icke-infödd art) kan leda till skada för många extraarter, ett ämne vi kommer att överväga i den andra terminen.

   Vi kommer att få en fullständigare uppskattning av de komplexa, flervägsinteraktionerna mellan arter när vi fortsätter genom denna serie föreläsningar. Vi kan dock fullt ut uppskatta komplexiteten i dessa flervägsinteraktioner, det är bra att först förstå de olika tvåvägsinteraktionerna. Vi kommer att utveckla vår förståelse av artinteraktioner i ekologiska samhällen baserat på dessa byggblock.

   mutualistiska interaktioner

   en mutualism är en interaktion därbåda sidor gynnar. Pollinering är en vanlig mutualistisk interaktion. Denväxten får gameteöverföring, djuret får nektar (och även pollen). fakultativa mutualismer är fördelaktiga, men inte nödvändiga för överlevnad och reproduktion av någon av parterna. Obligatamutualisms är de som är väsentliga för livet för en eller båda medarbetarna.Vi kommer att undersöka ett exempel på var och en.

   en fascinerande fakultativ ömsesidighetinnebär Boran-folket i Afrika och en fågel som kallas honungsguiden.Enligt rockmålningar har människor samlat honung i Afrika för20 000 år. Humanhunting-fester förenas ofta av greaterhoneyguide (Indikatorindikator), vilket leder dem till bikolonier.I okända områden var den genomsnittliga söktiden 8,9 timmar när den var obevisad, men endast 3,2 timmar när den styrdes av fågeln. Boraner använder eld och rök tillkör av bin, bryta upp boet och ta bort honungen, men lämnarlarver och vax bakom. Fågeln får tillgång till larver och vax. Användningen av eld och rök minskar fågelns risk att bli stung, och människor ökartillgängligheten av Bon. Enligt Boranerna informerar honungguiden dem om: riktning, från kompasslagret av fågelflyg; avstånd, från fågelns försvinnande och abborrens höjd; ochankomst, med ”indikatorsamtal”. Fåglar och Boraner kan överleva utanden andra, men varje nytta av denna fakultativa mutualism.

   en mutualism mellanvissa myror och ett litet träd, akacia, ger ett utmärkt exempelav en obligatorisk mutualism. Detta speciella system har studerats i stor utsträckningi Costa Rica. Acacia ger ett antal fördelar för myrorna, inklusiveskydd (ihåliga taggar), protein(beltiska kroppar vid spetsen av broschyrer), nektar (utsöndrad nära lövbotten). Myran (Pseudomyrmex) gerflera former av skydd. Det attackerar och tar bort växtätande insekter,det tar också bort vinstockar som kan växa över akacien och dödar växande skott av närliggande växter som kan bli konkurrenter. Det rensar bort leaflitter från nära växten, och eftersom akacia växer i en säsongstorr miljö där det ibland hotas av eld, skyddar myran också trädet från brandskador.

   Pseudomyrmex myror attacka Katydid placerad på en Akaciaväxt

   många andra exempel på ömsesidighetkan vara bekant för dig.

   • gut symbionter i växtätare: däggdjurkan inte smälta cellulosa
   • endosymbios och ursprunget till eukaryota celler: mitokondrier, flagella, kloroplaster tros vara härledda från fritt levande bakterier
   • pollineringssystem
   • korallpolypen och dess endosymbiont”alga” (faktiskt en dinoflagellat)

   Commensalism

   när en art gynnar, och de andraarterna varken gynnas eller skadas, är interaktionen ”+/0”. I sydöstra USA och i Sydamerika är det vanligt att se egrets i cattlepastures. De följer boskapen, äter insekter som lossas ellertvingas flyga som nötkreatur betar i fältet. Man kan anta att ägretgynna nötkreatur genom att konsumera insekter som kan konkurrera med kor om mat.Samspelet skulle vara en mutualism om detta demonstrerades (men det verkaren Bit långsökt). Förutsatt att ingen nytta för boskapen, detta är en commensalism.It ofta är fallet, som detta exempel illustrerar, att vi inte är säkraom interaktionen är ”+/O” eller ”+/+”.

   clownfisken och anemonen illustrerar ocksådenna punkt. Clownfisken gömmer sig från fiender inom de stickande tentaklarnaav en havsanemon, som clownfisken är immun mot. Vissa rapporterar denna interaktionsom en mutualism och hävdar att clownfisken tappar matrester i söder om anemonen. Noggranna studier har misslyckats med att hitta mycket stöd för någon fördel för anemonen, så det verkar vara en commensalism.

   sammanfattning

   Artinteraktioner inom ekologiska banor inkluderar fyra huvudtyper av tvåvägsinteraktioner: mutualism, commensalism, konkurrens och predation (som inkluderar växtätande och parasitism). På grund av de många kopplingarna mellan arter inom en matväv kan förändringar i en Art ha långtgående effekter. Vi kommer därefter att undersöka konkurrens och predation, och sedan återgå till en övervägande av mer komplicerade indirekta och kaskad effekter.

   föreslagna avläsningar

   Purves, W. K., G. H. Orians och H. C. Heller. Livet: vetenskapen om biologi. Sinauer, Sunderland MA.