Динамика патча - Patch dynamics

Эта статья об экосистемах. Для использования этого термина в физике см. Патч динамика (физика).

Динамика патча С экологической точки зрения структура, функции и динамика экологических систем могут быть поняты путем изучения их интерактивных участков. Термин «динамика пятен» может также относиться к пространственно-временным изменениям внутри участков и между ними, составляющих ландшафт. Динамика пятен повсеместно встречается в наземных и водных системах на всех организационных уровнях и в пространственных масштабах. С точки зрения динамики участков, популяции, сообщества, экосистемы и ландшафты можно эффективно изучать как мозаику участков, различающихся по размеру, форме, составу, истории и характеристикам границ.

Идея динамики пятен восходит к 1940-м годам, когда экологи растений изучали структуру и динамику растительности в терминах интерактивных участков, которые она включает. Математическая теория динамики пятен была разработана Саймоном Левиным и Робертом Пейном в 1970-х годах, первоначально для описания структуры и динамики приливного сообщества как мозаики пятен, созданной и поддерживаемой приливными возмущениями. Динамика пятен стала доминирующей темой в экологии в период с конца 1970-х по 1990-е годы.

Динамика патча концептуальный подход к экосистема и анализ среды обитания, который подчеркивает динамику неоднородность внутри системы (т.е. каждая область экосистемы состоит из мозаики небольших «субэкосистем»).[1]

Различные участки среды обитания, созданные природными режимы возмущений рассматриваются как критически важные для поддержания этого разнообразие (экология). А участок среды обитания Любая дискретная территория определенной формы, пространства и конфигурации, используемая видом для разведения или получения других ресурсов. Мозаика представляют собой узоры в ландшафтах, которые состоят из более мелких элементов, таких как отдельные лесные насаждения, участки кустарников, шоссе, фермы или города.

Патчи и мозаики

Исторически сложилось так, что из-за короткого времени наблюдения человека мозаичные пейзажи воспринимались как статический образцы мозаики человеческого населения.[2] Этот акцент был сделан на идее, что статус конкретного численность населения, сообщество, или же экосистема можно понять, изучив конкретный участок мозаики. Однако это восприятие игнорировало условия, которые взаимодействуют с патчами и соединяют их. В 1979 году Борман и Лайкенс придумали фразу подвижная мозаика описать теорию о том, что ландшафты меняются и колеблются, и на самом деле они динамичны. Это связано с битвой клеток, происходящей в чашка Петри[нужна цитата ].

Динамика патча относится к концепции, что пейзажи динамичны.[1] Патч может существовать в трех состояниях: потенциал, активный, и деградированный. Патчи в потенциал состояние преобразуются в активные патчи через колонизация патча рассеивающие виды прибывающий из других активный или же унижающий достоинство патчи. Патчи трансформируются из активный заявить деградированный состояние, когда патч заброшен, и патчи меняются с деградированный к активный через процесс восстановление.[3]

Лесозаготовка, пожар, сельское хозяйство и восстановление лесов Все они могут способствовать процессу колонизации и могут эффективно изменять форму пятна. Динамика патча также относится к изменениям в структуре, функции и составе отдельных пятен, которые могут, например, повлиять на скорость круговорот питательных веществ[нужна цитата ].

Патчи тоже связаны. Хотя патчи могут быть разделены пространством, миграция может происходить от одного патча к другому. Эта миграция поддерживает популяцию некоторых участков и может быть механизмом распространения некоторых видов растений. Это означает, что экологические системы в ландшафтах являются открытыми, а не закрытыми и изолированными. (Пикетт, 2006)

Усилия по сохранению

Распознавание динамики патчей в системе необходимо для сохранение (экология) усилия, чтобы добиться успеха. Успешная консервация включает в себя понимание того, как изменяется участок, и прогнозирование воздействия внешних сил на него.[нужна цитата ]. Эти внешние эффекты включают естественные эффекты, такие как землепользование, беспокойство, восстановление, и преемственность, и последствия деятельности человека. В некотором смысле сохранение - это активное поддержание динамики пятен (Pickett, 2006). Анализ динамики пятен можно использовать для прогнозирования изменений биоразнообразия экосистемы. Когда отдельные участки можно отслеживать, было показано, что колебания на самом большом участке (наиболее доминирующем виде) можно использовать как раннее предупреждение биоразнообразие крах [4]. Это означает, что если внешние условия, например изменение климата и фрагментация среды обитания, изменить внутреннюю динамику пятен резкое сокращение биоразнообразия может быть обнаружено до того, как оно будет произведено [4][5].

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Пикетт, Стюард Т.А .; Белый, П.С. (1985). Экология природных возмущений и динамика пятен. Академическая пресса. ISBN  0123960215.
  2. ^ Богин, Барри (1999). Модели роста человека (2-е изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN  9780521564380.
  3. ^ Райт, Джастин П .; Gurney, W.S.C .; К.Г., Джонс (2004). «Динамика исправлений в ландшафте, измененном инженерами экосистемы» (PDF). OIKOS. 105 (2): 336–348. Дои:10.1111 / j.0030-1299.2004.12654.x. ISSN  0030-1299. Архивировано из оригинал (PDF) на 26.06.2010.
  4. ^ а б Саравиа, Леонардо А .; Момо, Фернандо Р. (2017-07-01). «Индикаторы коллапса биоразнообразия и раннего предупреждения в пространственном фазовом переходе между нейтральными и нишевыми сообществами». Ойкос. 127: 111–124. Дои:10.1111 / oik.04256. ISSN  1600-0706.
  5. ^ Коррадо, Рафаэле (2014). «Сигналы раннего предупреждения о переходе к опустыниванию в полузасушливых экосистемах». Физический обзор E. 90 (6): 062705. Bibcode:2014PhRvE..90f2705C. Дои:10.1103 / Physreve.90.062705.

дальнейшее чтение

  • Forman, R.T.T. 1995. Мозаика земли: экология ландшафтов и регионов. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания.
  • Жених, Марта Дж., Меффе, Гэри К., Кэрролл, Рональд. 2006. Принципы сохранения биологии, третье издание. Мозаика и динамика патчей Стюарда Т.А. Пикетт
  • Левин С.А., Пейн Р.Т. 1974. Нарушение, образование пятен и структура сообщества. Слушания Национальной академии наук (США) 71: 2744-2747.
  • Левин, С. А., Т. М. Пауэлл и Дж. Х. Стил, редакторы. 1993. Патч Динамика. Шпрингер-Верлаг, Берлин.
  • Ву, Дж. Г. и О. Л. Лукс. 1995. От баланса природы к иерархической динамике участков: смена парадигмы в экологии. Ежеквартальный обзор биологии 70: 439-466.
  • Патч динамика [1]