Okrajová distribuce (biologie) - Marginal distribution (biology)

Zeměpisné limity pro rozdělení a druh jsou určovány biotickými nebo abiotickými faktory. Základní populace jsou ty, které se vyskytují ve středu rozsahu, a okrajové populace (nazývané také periferní populace) se nacházejí na hranici rozsahu.

Neschopnost druhu rozšířit svůj rozsah nad určitou geografickou oblast je způsobena některými omezující faktor nebo faktory, kterým se druh nedokáže úspěšně přizpůsobit. V některých případech jsou limity geografického dosahu zcela předvídatelné, například fyzická bariéra oceánu pro suchozemský druh.[1] V jiných případech nejsou konkrétní důvody, proč druhy tyto hranice nepřekračují, známy ekologie je hlavním determinantem distribuce druhu.[2] The zdatnost druh spadá na okraj jeho distribučního rozsahu, přičemž populační růst a zdatnost klesají na nulu, kde druh může přežít.[3]

U mnoha druhů bezobratlých zvířat nebyly nikdy přesně stanoveny přesné limity geografického dosahu, protože v mnoha částech světa nebylo provedeno dostatečné množství vědeckých terénních prací, aby bylo možné přesněji mapovat distribuci, a proto bylo zjištěno rozšíření rozsahu pro druhy, zejména mořské druhy , není neobvyklý výskyt.

Okrajové distribuce mohou mít důsledky pro zachování.[4]

Terminologie

Věda o porozumění distribuci organismů je známá jako chorologie. Základní populací druhu jsou jedinci vyskytující se ve středu areálu. I když člověk nikdy nemůže skutečně poznat ideál výklenek konkrétního druhu lze aproximovat z jádra distribuce, což se označuje jako „realizovaná ekologická nika“. Okrajové nebo periferní populace jsou ty, které se nacházejí na hranici rozsahu.[5][6][7] Když se distribuce druhu mění, populace náběžné hrany jsou na rozšiřující se geografické hranici distribučního rozsahu, zatímco populace zadní hrany procházejí ústupem.[5]

Hypotéza středního okraje, někdy také nazývaná „hypotéza centrální periferní populace“, předpokládá, že ve srovnání s jádry rozsahu existuje menší genetická rozmanitost a větší mezipopulační genetická diferenciace. To je založeno na předpokladu, že místo výskytu je nejideálnější ve středu distribuce a ekologické podmínky klesají směrem k okraji. Protože velikost populace na okraji bude pravděpodobně menší, genetický drift může mít větší účinek a snížit genetická variace mezních populací. Snížené tok genů mezi centrální a periferní populací také omezuje genetickou rozmanitost na okrajích. Vysoký selekční tlak, vzhledem k méně než ideálnímu stanovišti na okraji, dále snižuje genetickou rozmanitost. Ačkoli jsou výjimky z této hypotézy běžné, zdá se, že toto pravidlo obecně platí empiricky.[7][8][9] The prostorové rozdělení často se liší, přičemž populace je hustší ve středu na rozdíl od okrajů, může to mít často jednoduché rozdělení pravděpodobnosti vzor.[10] Tok genů mezi centrální a periferní populací může zabránit rozšíření rozsahu, pokud to neumožňuje genofond na okraji do odlišit. Podmínky ve středu rozsahu se liší od podmínek na periferii, proto adaptované alely ve středu nemusí prospět okrajovým populacím, které zažívají odlišné podmínky.[11] Hypotéza asymetrického toku genů předpokládá, že existuje více tok genů ze střední do periferní populace. Empirické údaje podporující tuto teorii jsou méně robustní.[7]

Pokud okolnosti, obvykle klimatické, omezují distribuci na malou plochu, nazývá se to a refugium. Například v Evropě geografické paprsky trčí z kontinentu na jihu - Pyrenejský poloostrov, Itálie a Balkán sloužil jako refugia pro druhy přizpůsobené teplu během Ledové.[7][12]

Abiotické faktory

Borovice můra, Thaumetopoea pityocampa, rozšířila svůj sortiment na sever ve Francii.

Přechody v libovolném abiotický faktor, jako je podnebí, vytvářejí fyziologické bariéry šíření. Všechny druhy mají meze tolerance vůči abiotickým faktorům. Příliš mnoho nebo příliš málo čehokoli může snížit jejich přežití a reprodukční úspěch a příčina snížena zdatnost. Změny teploty vyplývající z globální oteplování například může způsobit, že druh změní své zeměpisné rozšíření na sever.[1][13] Srážky může být také klíčovým determinantem při omezování okrajů zeměpisného rozsahu druhů. To je často vidět u organismů s vysokými nároky na vodu, jejichž přežití a reprodukce jsou omezeny suchými podmínkami.[14] Vlhkost v půdě může také omezit distribuci organismu.[15] Existuje mnoho dalších abiotických faktorů, které mohou určit rozsah druhů, včetně rozpuštěného kyslíku, vodivost, zásaditost a pH.[16]

Biotické faktory

Jednotlivci sladké vody plži Lymnaea stagnalis Bylo zjištěno, že mají vyšší výskyt trematoda parazity na okraji jejich distribuce ve srovnání s parazity.

Interakce mezi organismy mohou způsobit omezení distribuce druhu. Jedna interakce, která může omezit distribuci, je predace, kde jsou druhy kořisti omezeny z určité oblasti velmi účinnými predátory, nebo kde tito predátoři mohou dovolit určité kořisti mít větší rozsahy.[17] Mezidruhová soutěž je dalším společným determinantem distribuce jednotlivých druhů. Kde dva podobné druhy sdílejí překrývající se rozsah, konkurence často způsobí, že se distribuce posunou, aby vyloučily jednu ze dvou.[17][18] Zeměpisné rozpětí jednoho druhu může být spojeno s druhým, kde se rozpětí jednoho druhu nemůže rozšířit nezávisle na druhém. To je vidět na parazitismus nebo vzájemnost, kde přežití není možné bez hostitelé.[19] Parazitismus může také hrát další roli při určování distribuce druhu: okrajové populace s neoptimálními stanovišti mohou nést vyšší zatížení parazity. Může to být proto, že méně příznivé podmínky na okraji distribuce vedou k nižší odolnosti proti infekci.[20]

Antropogenní faktory

The bronzový kovboj, Molothrus aeneus, pokračuje v rozšiřování svého sortimentu v Novém Mexiku a Texasu kvůli odlesňování.

Lidé mohou způsobit změny prostředí a změnit distribuci. Odlesňování může zvýšit stanoviště určitých druhů a umožnit jim rozšířit jejich rozšíření,[21] nebo změnit rozdělení v reakci na pokles stanoviště.[22] Nedávné změny průměrných teplot, které mohou být způsobeny člověkem, způsobují změny v distribuci některých druhů, například expanzi na sever.[23] Lidé také zahájili mnoho rozšíření rozsahu do zavádění druhů záměrně i náhodně na nová místa. Tyto druhy mohou na těchto nových místech přežít a rozmnožovat se, a tím rozšířit svou distribuci. Tyto druhy mohou také způsobit změny v distribuci původní druhy který nemůže tolerovat novou soutěž.[24]

Kombinované vlivy

Ve většině případů jsou kombinace faktorů odpovědné za omezení hranic geografického rozsahu druhů. Abiotické a biotický faktory mohou spolupracovat při určování rozsahu druhu. Příkladem mohou být některé povinný secí stroj rostliny, kde je distribuce omezena přítomností požárů, které jsou nutné k tomu, aby mohly semenná banka klíčit a také používat rozptýlení jejich semen zprostředkovaných mravenci.[25]

Viz také

Reference

  1. ^ A b Mott, CL (2010). „Environmentální omezení geografické expanze druhů rostlin a živočichů“. Znalosti z přírodního vzdělávání. 3 (10): 72.
  2. ^ Hardie, DC; Hutching JA (2010). "Evoluční ekologie v extrémním rozsahu druhů". Environ. Rev. 18: 1–20. doi:10.1139 / a09-014.
  3. ^ Stanton-Geddes, J; Tiffin P; Shaw RG (2012). „Role podnebí a konkurence při omezování kondice napříč okraji ročního závodu“. Ekologie. 93 (7): 1604–1613. doi:10.1890/11-1701.1. PMID  22919907.
  4. ^ Morelli, Federico (srpen 2013). „Relativní význam okrajové vegetace (keře, živé ploty, izolované stromy) jako náhrada zemědělské půdy HNV pro distribuci druhů ptáků ve střední Itálii“. Ekologické inženýrství. 57: 261–266. doi:10.1016 / j.ecoleng.2013.04.043.
  5. ^ A b Stručné shrnutí politiky týkající se okrajových a okrajových lesů (PDF) (Zpráva). COST Evropská spolupráce v oblasti vědy a techniky. s. 1–6. FPS COST Acti on FP1202. Citováno 5. října 2020.
  6. ^ Guo, Qinfeng (11. června 2014). „Centrální-mezní populační dynamika při invazích druhů“. Hranice v ekologii a evoluci. 2 (23). doi:10.3389 / fevo.2014.00023.
  7. ^ A b C d Yang, Aihong; Dick, Christopher W .; Yao, Xiaohong; Huang, Hongwen (10. května 2016). "Dopady biogeografické historie a mezní populační genetiky na limity rozsahu druhů: případová studie Liriodendron chinense" (PDF). Vědecké zprávy. 6 (25632). Citováno 5. října 2020.
  8. ^ Kennedy, John Paul; Preziosi, Richard F .; Rowntree, Jennifer K .; Feller, Ilka C. (únor 2020). „Je hypotéza centrálního okraje obecným pravidlem? Důkazy ze tří distribucí rozšiřujícího se druhu mangrovů, Avicennia germinans (L.) L. ". Molekulární ekologie. 29 (4): 704–719. doi:10,1111 / mec.15365.
  9. ^ Dai, Q; Fu JZ (2011). „Když centrální populace vykazují větší genetickou rozmanitost než periferní populace: simulační studie“. Čínský vědecký býk. 56 (24): 2531–2540. doi:10.1007 / s11434-011-4605-x.
  10. ^ Brown, JH (1984). "O vztahu mezi hojností a rozšířením druhů". Americký přírodovědec. 124 (2): 255–279. doi:10.1086/284267.
  11. ^ Kirkpatrick, M; Barton NH (1997). "Vývoj řady druhů". Americký přírodovědec. 150 (1): 1–23. doi:10.1086/286054. PMID  18811273.
  12. ^ Harter, D. E. V .; Jentsch, A .; Durka, W. (květen 2015). „Holocénová re-kolonizace, centrální-mezní distribuce a specializace stanovišť formují genetické vzorce populace v rámci atlantického evropského druhu trávy“. Biologie rostlin. 17 (3): 684–693. doi:10.1111 / plb.12269.
  13. ^ Battisti, A; Stastny M; Netherer S; Robinet C; Schopf A; Roques A; Larsson S (2005). "Rozšíření zeměpisného rozsahu v borovicovém procesním molu způsobené zvýšenými zimními teplotami". Ekologické aplikace. 15 (6): 2084–2096. doi:10.1890/04-1903. S2CID  85727778.
  14. ^ Bateman, BL; Abell-Davis SE; Johnson CN (2011). „Klimatické rozdíly v dostupnosti potravin mezi jádrem a okrajem dosahu ohrožených sázek na sever (Bettongia tropica)". Australian Journal of Zoology. 59 (3): 177–185. doi:10.1071 / zo11079. S2CID  18311626.
  15. ^ Duckworth, G; Altwegg R; Guo D (2010). „Limity půdní vlhkosti shánění potravy: možný mechanismus pro dynamiku rozsahu ibis hadeda v jižní Africe“. Rozmanitost a distribuce. 16: 765–772. doi:10.1111 / j.1472-4642.2010.00683.x.
  16. ^ Neff, MR; Jackson DA (2011). "Účinky rozsáhlých geologických změn na vzory v sestavách makrobezobratlých". Journal of the North American Benthological Society. 30 (2): 459–473. doi:10.1899/10-052.1.
  17. ^ A b Holt, RD; Barfield M (2009). „Trofické interakce a limity dosahu: různé role predace“. Proc. R. Soc. B. 276 (1661): 1435–1442. doi:10.1098 / rspb.2008.1536. PMC  2677217. PMID  19324814.
  18. ^ Hersteinsson, P; Macdonald W (1992). „Mezidruhová konkurence a zeměpisné rozložení lišek a polárních lišek Vulpes vulpes a Alopex lagopus". Oikosi. 64 (3): 505–515. doi:10.2307/3545168. JSTOR  3545168.
  19. ^ Stanton-Geddes, J; Anderson C (2011). "Omezuje fakultativní vzájemnost omezování druhů?". Ekologie. 167 (1): 149–155. doi:10.1007 / s00442-011-1958-4. PMID  21380848.
  20. ^ Briers, R (2003). „Omezení dosahu a prevalence parazitů u sladkovodního šneka“. Sborník královské společnosti v Londýně. 270 (Suppl 2): ​​178–180. doi:10.1098 / rsbl.2003.0046. PMC  1809944. PMID  14667375.
  21. ^ Kostecke, RM; Ellison K; Summers SG (2004). "Pokračující rozšiřování dosahu bronzovými kravskými ptáky v jihozápadních Spojených státech". Jihozápadní přírodovědec. 49 (4): 487–492. doi:10.1894 / 0038-4909 (2004) 049 <0487: crebbc> 2.0.co; 2.
  22. ^ Larsen, TH (2012). „Změny rozsahu stoupání andských brouků v reakci na odlesňování: složení a matoucí účinky mikroklimatické změny“. Biotropica. 44 (1): 82–89. doi:10.1111 / j.1744-7429.2011.00768.x.
  23. ^ Crozier, L (2004). "Teplejší zimy vedou k rozšíření rozsahu motýlů zvýšením přežití". Ekologie. 85 (1): 231–241. doi:10.1890/02-0607.
  24. ^ McNeil, JN; Duchesne R (1977). „Přeprava sena a její význam při pasivním rozptýlení evropského velitele, Thymelicus lineola (Lepidoptera: Hesperiidae) ". Umět. Ent. 109 (9): 1253–1256. doi:10,4039 / ent1091253-9.
  25. ^ Arnan, X; Rodrigo A; Molowny-Horas R; Retana J (2010). „Mravencem zprostředkovaná expanze povinného secího druhu během prvních let po požáru“. Biologie rostlin. 12 (6): 842–852. doi:10.1111 / j.1438-8677.2009.00294.x. PMID  21040299.