Функциональная группа (экология) - Functional group (ecology)

А функциональная группа представляет собой просто набор видов или совокупность организмов, которые имеют одинаковые 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 аналогичным структурам, которые отменяют возможность гомология. Точнее, эти существа производят эффекты, похожие на внешние факторы обитающей системы.[1] Из-за того, что большинство этих существ разделяют экологическая ниша, практично предположить, что им требуются аналогичные структуры для достижения наибольшего количества фитнес. Это относится к таким, как способность успешно воспроизводить потомство и, кроме того, поддерживать жизнь, избегая одинаковых хищников и разделяя пищу.

Научное исследование

Вместо идеи этой концепции, основанной на наборе теорий, специалисты-исследователи непосредственно наблюдают и определяют функциональные группы. Важно, чтобы эта информация была засвидетельствована из первых рук, чтобы ее можно было использовать в качестве доказательства. Общие ключевые моменты, на которые следует обращать внимание, - это поведение и общий вклад в пользу других. Люди используют соответствующие воспринимаемые черты для дальнейшего связывания генетических профилей друг с другом. Хотя сами формы жизни различны, переменные, основанные на общей функции и производительности, взаимозаменяемы. Эти группы разделяют неотличимую часть своей поток энергии, обеспечивая ключевую позицию в пищевые цепи и отношения в среде (ах).[2]

Что такое экосистема и почему это важно? Экосистема - это биологическая организация, которая определяет и расширяет различные факторы окружающей среды: абиотический и биотический, которые относятся к одновременному взаимодействию.[3] Будь то производитель или относительный потребитель, каждая часть жизни сохраняет критическую позицию в текущих показателях выживаемости своего собственного окружения. По сути, функциональные группы играют очень специфическую роль в любой данной экосистеме и в процессе круговорота жизнеспособности.

Категории

Обычно существует два типа функциональных групп, которые варьируются от флоры до определенных популяций животных. Группы, связанные с наукой о растительности или флорой, известны как функциональные типы растений. Также называемые для краткости PFT, они часто имеют идентичные процессы фотосинтеза и требуют сопоставимых питательных веществ. Например, растения, которые подвергаются фотосинтезу, имеют одинаковую цель - производить химическую энергию для других.[4] Напротив, те, что относятся к области зоотехники, называются гильдиями, обычно с одинаковыми типами кормления. Это можно было бы легко упростить при просмотре трофические уровни. Примеры включают первичных потребителей, вторичных потребителей, третичных потребителей и четвертичных потребителей.[5]

Разнообразие

Функциональное разнообразие часто называют «ценностью и диапазоном тех видов и особенностей организма, которые влияют на функционирование экосистемы ”.[6] Характеристики организма, которые делают его уникальным, например, способ передвижения, сбора ресурсов, размножения или время года, в которое он активен. [7] добавить к общему разнообразию целого экосистема, и, следовательно, улучшить общую функцию или производительность этой экосистемы.[8] Функциональное разнообразие увеличивает общую продуктивность экосистемы, позволяя увеличить занятость ниши. Виды эволюционировали, становясь более разнообразными с каждой эпохой времени,[9] с растениями и насекомыми, имеющими одни из самых разнообразных семейств, обнаруженных на данный момент.[10] Уникальные черты организма могут позволить занять новую нишу, обеспечить лучшую защиту от хищников и потенциально привести к специализации. Функциональное разнообразие на уровне организма, которое увеличивает общее функциональное разнообразие экосистемы, важно для усилий по сохранению, особенно в системах, используемых для потребления человеком.[11] Функциональное разнообразие может быть сложно точно измерить, но, если все сделано правильно, оно дает полезную информацию об общей функции и стабильности экосистемы.[12]

Резервирование

Функциональная избыточность относится к явлению, когда виды в одной и той же экосистеме выполняют аналогичные роли, что приводит к своего рода «страховке» в экосистеме. Избыточные виды могут легко выполнять работу аналогичных видов из той же функциональной ниши.[13] Это возможно, потому что похожие виды приспособились со временем занять 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 антропогенный влияние.[14] Это изменение может привести к колебаниям в общей продуктивности экосистемы. Не всегда известно, сколько видов занимают функциональную нишу 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 состоит в том, чтобы учитывать количество видов, занимающих функциональную нишу, а также численность каждого вида. Это может указывать на то, сколько всего особей в экосистеме выполняют одну функцию.[15]

Влияние на сохранение

Исследования, касающиеся функциональное разнообразие и избыточность наблюдается в значительной части природоохранных и экологических исследований. По мере увеличения численности населения возрастает потребность в функционировании экосистемы. Кроме того, разрушение среды обитания и модификации продолжают увеличиваться, а подходящая среда обитания для многих видов продолжает сокращаться, это исследование становится более важным. По мере того, как человеческое население продолжает расти, а урбанизация растет, естественные и естественные ландшафты исчезают, их заменяют измененные и управляемые земли для потребления людьми. 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.

Было показано, что интенсивное землепользование влияет как на разнообразие видов, так и на функциональное перекрытие, делая экосистему и организмы в ней уязвимыми.[16] В частности, виды пчел, на которые мы полагаемся в качестве опылителей, имеют как более низкое функциональное разнообразие, так и разнообразие видов в управляемых ландшафтах по сравнению с естественными средами обитания, что указывает на то, что антропогенные изменения могут пагубно сказаться на функциональном разнообразии организмов и, следовательно, общем функциональном разнообразии экосистемы.[17] Дополнительные исследования показали, что функциональная избыточность травянистых насекомых в ручьях зависит от скорости потока, демонстрируя, что факторы окружающей среды могут изменять функциональное перекрытие.[18] Когда начинаются усилия по сохранению, все еще остается предметом обсуждения, является ли сохранение конкретных видов или функциональных характеристик более полезным подходом для сохранения функций экосистемы. Более высокое видовое разнообразие может привести к увеличению общей продуктивности экосистемы, но не обязательно гарантирует безопасность функционального дублирования. В экосистемах с высокой избыточностью потеря вида (что снижает общее функциональное разнообразие) не всегда приводит к снижению общей функции экосистемы из-за большого функционального перекрытия, и, таким образом, в этом случае наиболее важно сохранить группу, а не отдельную особь. В экосистемах с доминирующими видами, которые вносят вклад в большинство биомасса На выходе может быть более выгодным сохранить этот единственный вид, а не функциональную группу.[19] Экологическая концепция ключевых видов была пересмотрена на основе присутствия видов с неизбыточной трофической динамикой с измеренным преобладанием биомассы внутри функциональных групп, что подчеркивает природоохранные преимущества защиты обоих видов и их соответствующих функциональных групп.[20]

Испытание

Понимание функционального разнообразия и избыточности, а также той роли, которую каждый играет в усилиях по сохранению, часто бывает трудным, потому что инструменты, с помощью которых мы измеряем разнообразие и избыточность, не могут использоваться взаимозаменяемо. В связи с этим в недавних эмпирических исследованиях чаще всего анализируется влияние функционального разнообразия или функциональной избыточности, но не обоих сразу. Это не дает полного представления о факторах, влияющих на продуктивность экосистемы. В экосистемах с похожей и разнообразной растительностью функциональное разнообразие более важно для общего стабильность экосистемы и производительность.[21] Однако, напротив, функциональное разнообразие местных видов пчел в хорошо управляемых ландшафтах свидетельствует о более высокой функциональной избыточности, ведущей к более высокому производству фруктов, от чего люди в значительной степени зависят при потреблении пищи.[22] В недавней статье говорится, что до тех пор, пока повсеместно не будет применяться более точный метод измерения, еще слишком рано определять, какие виды или функциональные группы наиболее уязвимы и подвержены вымиранию.[23] В целом, понимание того, как вымирание влияет на экосистемы и какие черты наиболее уязвимы, может защитить экосистемы в целом.[24]

Рекомендации

  1. ^ «Глава 2: Функциональные группы». Поведенческая экология и социобиология. N.p .: n.p., n.d. 9-25. Распечатать.
  2. ^ Василики, Маркантонату. "Вики по морскому биоразнообразию". Функциональные группы -. N.p., n.d. Интернет. 30 октября 2016 г.
  3. ^ «Ecosystem.org». Экосистема. N.p., n.d. Интернет. 8 ноября 2016 г.
  4. ^ «Экосистема и ее отношение к устойчивости». Понятие экосистемы. N.p., n.d. Интернет. 8 ноября 2016 г.
  5. ^ «Глава 2: Функциональные группы». Поведенческая экология и социобиология. N.p .: n.p., n.d. 9-25. Распечатать.
  6. ^ Тилман, Дэвид (2001). Функциональное разнообразие (3-е изд.). Нью-Йорк: Academic Press. С. 109–120. ISBN  9780122268656.
  7. ^ Фетцер, Инго; Йост, Карин; Schäwe, Роберт; Баниц, Томас; Хармс, Хауке; Хатзинотас, Антонис (01.12.2015). «Степень функциональной избыточности изменяется по мере изменения ролей видов в различных средах». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 112 (48): 14888–14893. Bibcode:2015ПНАС..11214888F. Дои:10.1073 / pnas.1505587112. ISSN  0027-8424. ЧВК  4672811. PMID  26578806.
  8. ^ Тилман, Дэвид (2001). «Разнообразие и продуктивность в долгосрочном эксперименте на пастбищах». Наука. 294 (843): 843–845. Bibcode:2001Научный ... 294..843Т. Дои:10.1126 / science.1060391. PMID  11679667.
  9. ^ БЕНТОН, МАЙКЛ Дж .; ЭМЕРСОН, БРЕНТ К. (01.01.2007). «Как жизнь стала настолько разнообразной? Динамика диверсификации согласно летописи окаменелостей и молекулярной филогенетике». Палеонтология. 50 (1): 23–40. Дои:10.1111 / j.1475-4983.2006.00612.x. ISSN  1475-4983.
  10. ^ «Переосмысление разнообразия растений и насекомых». ScienceDaily. Получено 2018-04-02.
  11. ^ Уокер, Б. (1992). «Биоразнообразие и экологическая избыточность». Биология сохранения. 6 (1): 18–23. Дои:10.1046 / j.1523-1739.1992.610018.x.
  12. ^ Petchey, O.L; Гастон, К.Дж. (2002). «Функциональное разнообразие (ФД), видовое богатство и состав сообщества». Письма об экологии. 5 (3): 402–411. CiteSeerX  10.1.1.486.8402. Дои:10.1046 / j.1461-0248.2002.00339.x.
  13. ^ Розенфельд, Иордания (2002). «Функциональная избыточность в экологии и охране окружающей среды». Ойкос. 98 (1): 156–162. Дои:10.1034 / j.1600-0706.2002.980116.x.
  14. ^ Наим, S (1998). «Видовая избыточность и надежность экосистемы». Биология сохранения. 12 (1): 39–45. Дои:10.1046 / j.1523-1739.1998.96379.x.
  15. ^ Ricotta, C .; и другие. (2016). «Измерение функциональной избыточности биологических сообществ: количественное руководство». Методы в экологии и эволюции. 8: 1–4.
  16. ^ Labierte, E .; и другие. (2010). «. Интенсификация землепользования снижает функциональную избыточность и разнообразие реакций в растительных сообществах». Письма об экологии. 13 (1): 76–86. Дои:10.1111 / j.1461-0248.2009.01403.x. PMID  19917052.
  17. ^ Форрест, Дж. Р.; Торп, Р. У .; Кремень, Ц; Уильямс, Н. М. (2015). «Контрастные модели в видовом и функциональном разнообразии пчел в сельскохозяйственном ландшафте» (PDF). Журнал прикладной экологии. 52 (3): 706–715. Дои:10.1111/1365-2664.12433.
  18. ^ Poff, N.L; и другие. (2002). «Избыточность среди трех травоядных насекомых через экспериментальный градиент скорости течения». Общественная экология. 134 (4): 262–269. Bibcode:2003Oecol.134..262P. Дои:10.1007 / s00442-002-1086-2. PMID  12647167. S2CID  6536448.
  19. ^ Яксич, Ф.М. (2003). Насколько много существует функциональной избыточности, или мы готовы избавиться от потенциальных резервных видов?. Как меняются пейзажи. Экологические исследования. 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.
  20. ^ https://www.ecologyandsociety.org/vol7/iss1/resp11/
  21. ^ Тильман, Дэвид; и другие. (1997). «Влияние функционального разнообразия и состава на процессы экосистемы». Наука. 277 (5330): 1300–1302. CiteSeerX  10.1.1.654.3026. Дои:10.1126 / science.277.5330.1300.
  22. ^ Sydenham, M.A; и другие. (2016). «Влияние управления средой обитания на виды: филогенетическое и функциональное разнообразие пчел изменяются экологическим контекстом». Экология и эволюция. 6 (4): 961–973. Дои:10.1002 / ece3.1963. ЧВК  4761776. PMID  26941939.
  23. ^ Mouchet, M.A; Villeger, S; Мейсон, штат Северо-Запад; Муийо, Д. (2010). «Меры функционального разнообразия: обзор их избыточности и их способности различать правила собрания сообщества». Функциональная экология. 24 (4): 867–876. Дои:10.1111 / j.1365-2435.2010.01695.x.
  24. ^ Petchey, Owen L .; Гастон, Кевин Дж. (2002). «Исчезновение и потеря функционального разнообразия». Труды Лондонского королевского общества. Серия B: Биологические науки. 269 (1501): 1721–1727. Дои:10.1098 / rspb.2002.2073. ЧВК  1691076. PMID  12204134.