Distribuce obsazovací frekvence - Occupancy frequency distribution - Wikipedia

v makroekologie a ekologie komunity, an rozdělení obsazovací frekvence (OFD) je rozdělení počtu druhů zabírajících různý počet oblastí.[1] Poprvé to bylo oznámeno v roce 1918 dánským botanikem Christen C. Raunkiær ve své studii o rostlinných společenstvích. OFD je v literatuře také známý jako distribuce velikosti druhu.[2][3]

Bimodalita

Typická forma OFD je a bimodální distribuce, označující druh v komunitě je buď vzácný, nebo běžný, známý jako Raunkiaerův zákon distribuce frekvencí.[4] To znamená, že u každého druhu přiřazeného k jedné z pěti 20% tříd obsazenosti předpovídá Raunkiaerův zákon bimodální distribuce v homogenních rostlinných formacích s režimy v první (0-20%) a poslední (81-100%) třídách.[4] Ačkoli Raunkiaerův zákon je již dlouho považován za index homogenity rostlinného společenství,[5] metoda použití tříd obsazenosti ke konstrukci OFD je stále běžně používána jak pro rostlinné, tak pro zvířecí asambláže. Henry Gleason se k tomuto zákonu vyjádřil v roce 1929 Ekologie článek: „Závěrem můžeme říci, že Raunkiaerův zákon je pouze vyjádřením skutečnosti, že v jakémkoli sdružení existuje více druhů s několika jedinci než s mnoha, že zákon je nejvíce patrný, když kvadraty jsou vybrány z nejspolehlivější velikosti, aby zobrazovaly frekvenci, a že je zakrytá nebo ztracená, pokud jsou kvadraty buď příliš velké nebo příliš malé. "[6] Evidentně existují v literatuře různé tvary OFD. Tokeshi uvedl, že přibližně 46% pozorování má a šikmo doprava unimodální tvar, 27% bimodální a 27% jednotný.[7] Nedávná studie potvrzuje přibližně 24% bimodálních OFD ve 289 skutečných komunitách.[8]

Faktory

Jak zdůraznil Gleason,[6] různé tvary OFD lze vysvětlit do značné míry velikostí intervalu vzorkování. Například McGeoch a Gaston (2002)[1] ukazují, že počet satelitních (vzácných) druhů klesá s nárůstem vzorkovacích zrn, ale zvyšuje se počet základních (běžných) druhů, což ukazuje tendenci od bimodálního OFD k pravoúhlé unimodální distribuci. To je proto, že rozsah druhů, měřeno jako obsazenost, je silně ovlivněno prostorovým měřítkem a jeho agregační strukturou,[9] známý často jako měřítko obsazení. Taková závislost obsazení na rozsahu má zásadní vliv na další makroekologické vzorce, jako je vztah obsazenosti a hojnosti.

Mezi další faktory, které byly navrženy, aby mohly ovlivnit tvar OFD, patří stupeň heterogenity stanoviště,[10][11] druhová specifičnost,[12] produktivita krajiny,[13] poloha v geografickém rozsahu,[14] schopnost rozptýlení druhů[15] a dynamika vyhynutí - kolonizace.[16]

Mechanismy

Byly navrženy tři základní modely, které vysvětlují bimodalitu nalezenou v distribucích obsazovací frekvence.

Výsledky odběru vzorků

Náhodné vzorkování jednotlivců z obou lognormální nebo řada logů pořadí distribuce hojnosti (kde náhodná volba jedince z daného druhu byla úměrná jeho frekvenci) může způsobit bimodální rozdělení obsazení.[4][17] Tento model není nijak zvlášť citlivý ani informativní, pokud jde o mechanismy vytvářející bimodalitu v distribucích kmitočtů obsazenosti, protože o mechanismech generujících distribuci četnosti lognormálních druhů se stále intenzivně diskutuje.

Hypotéza jádro-satelit

Bimodalita může být generována dynamikou metapopulace kolonizace-vyhynutí spojenou se silnou záchranný efekt.[16][18] Tento model je vhodné vysvětlit strukturu rozsahu komunity, která je ovlivněna metapopulačními procesy, jako je rozptýlení a místní vyhynutí.[19] Není však robustní, protože tvar distribuční frekvence obsazenosti generovaný tímto modelem je vysoce citlivý na parametry imigrace a vyhynutí druhů.[7][20] Metapopulační model také nevysvětluje závislost měřítka v distribuci obsazovací frekvence.

Přechod pravděpodobnosti obsazenosti

Třetí model, který popisuje bimodalitu v distribuci obsazovací frekvence, je založen na měřítko obsazení pod podobný předpoklad distribuce druhů (model přechodu pravděpodobnosti obsazení [OPT]).[21][22] Model OPT je založen na půlícím schématu Harte et al[23] (i když ne na základě jejich pravidla pravděpodobnosti) a pravděpodobnost rekurze obsazení v různých měřítcích. Ukázalo se, že model OPT podporuje dvě empirická pozorování:[21]

  1. Tato bimodalita převládá v mezidruhových distribucích obsazovací frekvence.
  2. že počet druhů satelitů v distribuci roste směrem k jemnějším měřítkům.

Model OPT ukazuje, že zrno vzorku studie, přiměřenost vzorkování a distribuce koeficientů nasycení druhů (míra fraktální dimenze distribuce druhů) v komunitě jsou společně do značné míry schopny vysvětlit vzorce běžně vyskytující se v empirické obsazenosti distribuce. Hui a McGeoch (2007) dále ukazují, že sebepodobnost v distribucích druhů se rozpadá podle mocenského vztahu s prostorovými měřítky, a proto pro modelování distribucí obsazení druhů přijímáme předpoklad měřítka síly.[22] Bimodalita v distribuci kmitočtů obsazení, která je běžná v společenstvech druhů, je potvrzena jako výsledek pro určité matematické a statistické vlastnosti rozdělení pravděpodobnosti obsazení. Výsledky tedy ukazují, že použití metody půlení v kombinaci s předpokladem měřítka výkonu je pro modelování distribucí druhů vhodnější než použití předpokladu podobnosti, zejména v jemných měřítcích. Tento model dále vyvolává debatu Harte-Maddux: Harte et al.[23] prokázal, že mocenský zákon forma vztah druh – oblast lze odvodit z půlené, podobné krajiny a pravidla pravděpodobnosti na úrovni komunity.[24] Nicméně, Maddux[25][26] ukázal, že tento model sebepodobnosti generuje biologicky nerealistické předpovědi. Hui a McGeoch (2008) řeší debatu Harte – Maddux tím, že prokazují, že problémy identifikované Madduxem vyplývají z předpokladu, že pravděpodobnost výskytu druhu v jednom měřítku je nezávislá na jeho pravděpodobnosti výskytu v dalším, a dále ilustrují význam uvažování o vzorcích společného výskytu druhů a způsobu, jakým se vzory obsazení druhů mění s měřítkem při modelování distribucí druhů.[27]

Viz také

Reference

  1. ^ A b McGeoch, Melodie A .; Kevin J. Gaston (srpen 2002). "Distribuce obsazovací frekvence: vzory, artefakty a mechanismy". Biologické recenze. 77 (3): 311–331. doi:10.1017 / S1464793101005887. PMID  12227519.
  2. ^ Gaston, Kevin J. (květen 1996). "Distribuce velikostí rozsahu druhů: vzory, mechanismy a důsledky". Trendy v ekologii a evoluci. 11 (5): 197–201. doi:10.1016/0169-5347(96)10027-6. PMID  21237808.
  3. ^ Gaston, Kevin J. (únor 1998). „Distribuce velikosti druhů: rozsah speciace, vyhynutí a transformace“. Filozofické transakce Královské společnosti B: Biologické vědy. 353 (1366): 219–230. doi:10.1098 / rstb.1998.0204. JSTOR  56474. PMC  1692215.
  4. ^ A b C Papp, László; János Izsák (květen 1997). "Bimodalita ve třídách výskytu: přímý důsledek lognormálního nebo logaritmického rozdělení řady abundancí: numerické experimentování". Oikosi. 79 (1): 191–194. doi:10.2307/3546107. JSTOR  3546107.
  5. ^ McIntosh, Robert P. (červenec 1962). „Raunkiaerův zákon frekvence'". Ekologie. 43 (3): 533–535. doi:10.2307/1933384. JSTOR  1933384.
  6. ^ A b Gleason, H.A. (Říjen 1929). "Význam Raunkiaerova zákona frekvence". Ekologie. 10 (4): 406–408. doi:10.2307/1931149. JSTOR  1931149.
  7. ^ A b Tokeshi, Mutsunori (1992). „Dynamika distribuce ve zvířecích komunitách: teorie a analýza“ (PDF). Výzkumy o populační ekologii. 34 (2): 249–273. doi:10.1007 / BF02514796.
  8. ^ Hui, C (2012). "Efekt měřítka a bimodalita ve frekvenčním rozdělení obsazení druhů". Ekologie komunity. 13 (1): 30–35. doi:10.1556 / ComEc.13.2012.1.4.
  9. ^ Hui, Cang; Ruan Veldtman; Melodie A. McGeoch (únor 2010). "Míry, vnímání a vzorce škálování distribuce agregovaných druhů". Ekografie. 33 (1): 95–102. doi:10.1111 / j.1600-0587.2009.05997.x.
  10. ^ Raunkiær, Christen C. (1934). Formy života rostlin a statistická geografie rostlin: Byly shromážděnými papíry C. Raunkiæra. Humphrey Gilbert-Carter a kol., Překladatelé. Oxford: Clarendon Press.
  11. ^ Brown, James H. (srpen 1994). „O vztahu mezi hojností a rozšířením druhů“ (PDF). Americký přírodovědec. 124 (4): 255–279. doi:10.1086/284267. JSTOR  2461494. Citováno 2010-08-10.
  12. ^ Brown, James H .; David W. Mehlman; George C. Stevens (říjen 1995). "Prostorová variabilita v hojnosti". Ekologie. 76 (7): 2028–2043. doi:10.2307/1941678. JSTOR  1941678.
  13. ^ Maurer, Brian A. (červen 1990). "Vztah mezi distribucí a hojností v nerovnoměrném prostředí". Oikosi. 58 (2): 181–189. doi:10.2307/3545425. JSTOR  3545425.
  14. ^ Williams, Paul H. (květen 1988). „Využívání stanoviště čmeláky (Bombus spp.) “. Ekologická entomologie. 13 (2): 223–237. doi:10.1111 / j.1365-2311.1988.tb00350.x.
  15. ^ Collins, Scott L .; Susan M. Glenn (květen 1997). "Účinky škálování organismů a vzdálenosti na analýzu rozložení a četnosti druhů". Ekologické aplikace. 7 (2): 543–551. doi:10.1890 / 1051-0761 (1997) 007 [0543: EOOADS] 2.0.CO; 2. JSTOR  2269519.
  16. ^ A b Hanski, Ilkka (březen 1982). „Dynamika regionálních distribucí: hypotéza základních a druhotných druhů“ (PDF). Oikosi. 38 (2): 210–221. doi:10.2307/3544021. JSTOR  3544021.
  17. ^ Nee, Richard D. Gregory; Robert M. May (říjen 1991). "Základní a satelitní druhy: teorie a artefakty". Oikosi. 62 (1): 83–87. doi:10.2307/3545450. JSTOR  3545450.
  18. ^ Hanski, Ilkka; Mats Gyllenberg (červenec 1993). „Dva obecné metapopulační modely a hypotéza druhu jádro-satelit“. Americký přírodovědec. 142 (1): 17–41. doi:10.1086/285527. JSTOR  2462632.
  19. ^ Storch, David; Arnošt L. Šizling (srpen 2002). „Vzory běžnosti a vzácnosti u středoevropských ptáků: spolehlivost hypotézy jádro-satelit ve velkém měřítku“ (PDF). Ekografie. 25 (4): 405–416. doi:10.1034 / j.1600-0587.2002.250403.x. JSTOR  3683551.
  20. ^ Scheiner, Samuel M .; José M. Rey-Benayas (1997). "Stanovení empirických limitů na metapopulační modely pro suchozemské rostliny". Evoluční ekologie. 11 (3): 275–288. doi:10.1023 / A: 1018464319460.
  21. ^ A b Hui, Cang; Melodie A. McGeoch (únor 2007). Msgstr "Model vlastní podobnosti pro distribuci obsazovací frekvence". Teoretická populační biologie. 71 (1): 61–70. doi:10.1016 / j.tpb.2006.07.007. PMID  16979203.
  22. ^ A b Hui, Cang; Melodie A. McGeoch (prosinec 2007). "Modelování distribucí druhů porušením předpokladu sebepodobnosti". Oikosi. 116 (12): 2097–2107. doi:10.1111 / j.2007.0030-1299.16149.x.
  23. ^ A b Harte, John; Ann Kinzig; Jessica Green (duben 1999). „Self-podobnost v distribuci a hojnosti druhů“ (PDF). Věda. 284 (5412): 334–336. Bibcode:1999Sci ... 284..334H. doi:10.1126 / science.284.5412.334. PMID  10195901.
  24. ^ Ostling, Annette; John Harte; Jessica L. Green; Ann P. Kinzig (duben 2004). „Self-podobnost, forma mocenského zákona vztahu druh-oblast a pravidlo pravděpodobnosti: odpověď na Maddux“. Americký přírodovědec. 163 (4): 627–633. doi:10.1086/382663. JSTOR  3473306. PMID  15122508.
  25. ^ Maddux, Robert D. (duben 2004). „Podobnost sebe sama a vztah druh-oblast“ (PDF). Americký přírodovědec. 163 (4): 616–626. CiteSeerX  10.1.1.7.809. doi:10.1086/382660. JSTOR  3473305. PMID  15122507.
  26. ^ Maddux, Robert D .; Krishna Athreya (1999). „O rozšíření a četnosti druhů“. Věda. 286 (5445): 1647a – 1647. doi:10.1126 / science.286.5445.1647a.
  27. ^ Hui, Cang; Melodie A. McGeoch (říjen 2008). „Vede model distribuce podobných druhů k nerealistickým předpovědím?“. Ekologie. 89 (10): 2946–2952. doi:10.1890/07-1451.1. PMID  18959331.