Маргинальное распространение (биология)
Обсуждение факторов, ограничивающих распространение вида

Географические границы распространения вида определяются биотическими или абиотическими факторами. Основные популяции находятся в центре ареала, а маргинальные популяции (также называемые периферийными популяциями) находятся на границе ареала .

Неспособность вида расширить свой ареал за пределы определенной географической области обусловлена ​​некоторыми ограничивающими факторами , к которым вид не может успешно адаптироваться. В некоторых случаях географические границы ареала полностью предсказуемы, например, физический барьер океана для наземного вида. [1] В других случаях конкретные причины, по которым вид не пересекает эти границы, неизвестны, однако экология является основным фактором, определяющим распространение вида. [2] Приспособленность вида находится на краях его ареала распространения, при этом рост популяции и приспособленность падают до нуля за пределами того места, где вид может выжить. [3]

Для многих видов беспозвоночных животных точные географические границы ареала никогда не были точно установлены, поскольку во многих частях света не было проведено достаточно научных полевых работ для более точного картирования распространения, поэтому обнаружение расширения ареала для видов, особенно морских, не является редкостью.

Маргинальные распределения могут иметь последствия для сохранения. [4]

Терминология

Наука о понимании распределения организмов известна как хорология , раздел биогеографии . Основная популяция вида — это те особи, которые встречаются в центре ареала. Хотя никто никогда не может точно знать идеальную нишу конкретного вида, ее можно приблизительно определить из ядра распределения, это известно как «реализованная экологическая ниша». Пограничные или периферийные популяции — это те, которые находятся на границе ареала. [5] [6] [7] Когда распределение вида меняется, передовые популяции находятся на расширяющемся географическом краю ареала распространения, в то время как задние популяции отступают. [5]

Центрально-маргинальная гипотеза, также иногда называемая «гипотезой центрально-периферийной популяции», утверждает, что на границах ареала меньше генетического разнообразия и больше межпопуляционной генетической дифференциации по сравнению с ядрами ареала. Это основано на предположении, что среда обитания наиболее идеальна в центре распределения, а экологические условия ухудшаются по направлению к границе. Поскольку размер популяции на границе, вероятно, будет меньше, генетический дрейф может иметь больший эффект и уменьшать генетическую изменчивость маргинальных популяций. Сокращение потока генов между центральными и периферийными популяциями также ограничивает генетическое разнообразие на границах. Высокое давление отбора из-за неидеальной среды обитания на границе, кроме того, уменьшает генетическое разнообразие. Хотя исключения из этой гипотезы обычны, в целом это правило, по-видимому, эмпирически верно. [7] [8] [9] Пространственное распределение часто различается, при этом популяция более плотная в центре, чем на границах, это часто может иметь простую модель распределения вероятностей . [10] Поток генов между центральными и периферийными популяциями может препятствовать расширению ареала, когда он не позволяет генофонду на краю дифференцироваться . Условия в центре ареала отличаются от условий на периферии, поэтому адаптированные аллели в центре могут не приносить пользы маргинальным популяциям, испытывающим другие условия. [11] Гипотеза асимметричного потока генов утверждает, что поток генов больше из центральных в периферийные популяции. Эмпирические данные, подтверждающие эту теорию, менее надежны. [7]

Когда обстоятельства, обычно климатические, ограничивают распространение на небольшой территории, это известно как рефугиум . В Европе, например, географические спицы, торчащие из континента на юге - Пиренейский полуостров , Италия и Балканы, служили рефугиумами для видов, адаптированных к теплу во время ледниковых периодов . [7] [12]

Абиотические факторы

Сосновая моль Thaumetopoea pityocampa расширила свой ареал на севере Франции.

Градиенты любого абиотического фактора, такого как климат, создают физиологические барьеры для распространения. Все виды имеют пределы толерантности к абиотическим факторам. Слишком много или слишком мало чего-либо может снизить их выживаемость и репродуктивный успех и вызвать снижение приспособленности . Изменения температуры в результате глобального потепления , например, могут привести к изменению географического распространения вида на север. [1] [13] Осадки также могут быть ключевым фактором, определяющим границы географического ареала вида. Это часто наблюдается у организмов с высокой потребностью в воде, чье выживание и размножение ограничены засушливыми условиями. [14] Влажность почвы также может накладывать ограничения на распространение организма. [15] Существует много других абиотических факторов, которые могут определять ареал вида, включая растворенный кислород , проводимость , щелочность и pH . [16]

Биотические факторы

У особей пресноводного брюхоногого моллюска Lymnaea stagnalis обнаружено более высокое количество паразитов- трематод на границе их ареала по сравнению с таковыми в ядре.

Взаимодействие между организмами может привести к ограничениям распространения вида. Одним из взаимодействий, которое может ограничить распространение, является хищничество , когда виды добычи ограничены определенной областью очень эффективными хищниками, или когда эти хищники могут позволить определенным видам добычи иметь более широкие ареалы. [17] Межвидовая конкуренция является еще одним распространенным фактором, определяющим распространение отдельных видов. Когда два похожих вида разделяют перекрывающийся ареал , конкуренция часто приводит к смещению ареалов, исключая один из двух. [17] [18] [19] Географический ареал одного вида может быть связан с другим, когда ареал одного вида не может расширяться независимо от другого. Это наблюдается при паразитизме или мутуализме , когда выживание невозможно без хозяев . [20] Паразитизм также может играть другую роль в определении распространения вида: маргинальные популяции с неоптимальными местообитаниями могут нести более высокую нагрузку паразитов . Это может быть связано с тем, что менее благоприятные условия на окраинах ареала приводят к более низкой устойчивости к инфекции. [21]

Антропогенные факторы

Бронзовый коровий трупиал ( Molothrus aeneus ) продолжает расширять свой ареал в Нью-Мексико и Техасе из-за вырубки лесов .

Люди могут вызывать изменения в окружающей среде и изменять распространение. Вырубка лесов может увеличить среду обитания определенных видов и позволить им расширить свое распространение, [22] или изменить распространение в ответ на сокращение среды обитания. [23] Недавние изменения средних температур, которые могут быть вызваны людьми, вызывают изменения в распространении некоторых видов, такие как расширение на север. [24] Люди также инициировали множество расширений ареала, вводя виды в новые места как намеренно, так и случайно. Эти виды могут выживать и размножаться в этих новых местах и, таким образом, расширять свое распространение. Эти виды также могут вызывать изменения в распространении местных видов , которые не могут выдержать новую конкуренцию. [25]

Комбинированные влияния

В большинстве случаев за ограничение географического ареала видов отвечают комбинации факторов. Абиотические и биотические факторы могут работать вместе при определении ареала вида. Примером могут служить некоторые облигатные семенные растения, распространение которых ограничено наличием лесных пожаров, которые необходимы для того, чтобы их семенной банк пророс, а также используют распространение своих семян, опосредованное муравьями. [26]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Mott, CL (2010). «Ограничения окружающей среды для географического расширения видов растений и животных». Natural Education Knowledge . 3 (10): 72.
  2. ^ Харди, DC; Хатчинг JA (2010). «Эволюционная экология на пределе ареалов видов». Environmental Reviews . 18 (NA): 1– 20. doi :10.1139/a09-014.
  3. ^ Стэнтон-Геддес, Дж.; Тиффин П.; Шоу РГ. (2012). «Роль климата и конкурентов в ограничении приспособленности на границах ареала однолетнего растения». Экология . 93 (7): 1604–1613 . doi :10.1890/11-1701.1. PMID  22919907.
  4. ^ Морелли, Федерико (август 2013 г.). «Относительная важность маргинальной растительности (кустарников, живых изгородей, отдельных деревьев) как заменителя сельскохозяйственных угодий высокой природной ценности для распространения видов птиц в Центральной Италии». Экологическая инженерия . 57 : 261– 266. doi :10.1016/j.ecoleng.2013.04.043.
  5. ^ ab Аналитическая записка о маргинальных и периферийных лесах (PDF) (Отчет). COST Европейское сотрудничество в области науки и технологий. стр.  1– 6. FPS COST Acti on FP1202 . Получено 5 октября 2020 г.
  6. ^ Го, Циньфэн (11 июня 2014 г.). «Центрально-маргинальная динамика популяций при вторжениях видов». Frontiers in Ecology and Evolution . 2 (23). doi : 10.3389/fevo.2014.00023 .
  7. ^ abcd Ян, Айхун; Дик, Кристофер В.; Яо, Сяохун; Хуан, Хунвэнь (10 мая 2016 г.). «Влияние биогеографической истории и генетики маргинальных популяций на пределы ареала видов: исследование случая Liriodendron chinense». Scientific Reports . 6 (25632): 25632. Bibcode :2016NatSR...625632Y. doi :10.1038/srep25632. PMC 4861920 . PMID  27162176. 
  8. ^ Кеннеди, Джон Пол; Прециози, Ричард Ф.; Раунтри, Дженнифер К.; Феллер, Илка К. (февраль 2020 г.). «Является ли гипотеза центрального края общим правилом? Данные из трех распределений расширяющегося вида мангровых деревьев, Avicennia germinans (L.) L». Молекулярная экология . 29 (4): 704–719 . doi : 10.1111/mec.15365 . PMC 7065085. PMID  31990426 . 
  9. ^ Дай, Q; Фу Дж. З. (2011). «Когда центральные популяции демонстрируют больше генетического разнообразия, чем периферийные популяции: имитационное исследование». Chinese Science Bulletin . 56 (24): 2531– 2540. Bibcode : 2011ChSBu..56.2531D. doi : 10.1007/s11434-011-4605-x .
  10. ^ Браун, Дж. Х. (1984). «О связи между численностью и распространением видов». The American Naturalist . 124 (2): 255–279 . doi :10.1086/284267. S2CID  84276000.
  11. ^ Киркпатрик, М.; Бартон Н. Х. (1997). «Эволюция ареала вида». American Naturalist . 150 (1): 1– 23. doi :10.1086/286054. PMID  18811273. S2CID  28389132.
  12. ^ Harter, DEV; Jentsch, A.; Durka, W. (май 2015 г.). «Повторная колонизация в голоцене, центрально-краевое распределение и специализация среды обитания формируют генетические закономерности популяции в пределах вида трав Атлантической Европы». Plant Biology . 17 (3): 684– 693. doi :10.1111/plb.12269. PMID  25266560.
  13. ^ Баттисти, А.; Штастни М.; Нетерер С.; Робине С.; Шопф А.; Рокес А.; Ларссон С. (2005). «Расширение географического ареала соснового походного шелкопряда, вызванное повышением зимних температур». Экологические приложения . 15 (6): 2084–2096 . doi :10.1890/04-1903. hdl : 11577/1421038 . S2CID  85727778.
  14. ^ Bateman, BL; Abell-Davis SE; Johnson CN (2011). «Изменение доступности пищи, обусловленное климатом, между ядром и границей ареала находящейся под угрозой исчезновения северной беттонгии ( Bettongia tropica )». Australian Journal of Zoology . 59 (3): 177–185 . doi :10.1071/zo11079. S2CID  18311626.
  15. ^ Дакворт, Г.; Альтвегг Р.; Го Д. (2010). «Влажность почвы ограничивает поиск пищи: возможный механизм динамики ареала хадедского ибиса в южной Африке». Разнообразие и распространение . 16 (5): 765–772 . doi : 10.1111/j.1472-4642.2010.00683.x . S2CID  83593117.
  16. ^ Neff, MR; Jackson DA (2011). «Влияние широкомасштабных геологических изменений на закономерности в сообществах макробеспозвоночных». Журнал Североамериканского бентоведческого общества . 30 (2): 459– 473. doi :10.1899/10-052.1. S2CID  53642682.
  17. ^ ab Holt, RD; Barfield M (2009). «Трофические взаимодействия и границы ареала: разнообразные роли хищничества». Proc. R. Soc. B . 276 (1661): 1435– 1442. doi :10.1098/rspb.2008.1536. PMC 2677217 . PMID  19324814. 
  18. ^ Hersteinsson, P; Macdonald W (1992). «Межвидовая конкуренция и географическое распространение рыжих и песцов Vulpes vulpes и Alopex lagopus ». Oikos . 64 (3): 505–515 . doi :10.2307/3545168. JSTOR  3545168.
  19. ^ Армитидж, Д.У.; Джонс С.Э. (2020). «Барьеры сосуществования ограничивают ареал распространения глобально распространённого растения в направлении полюса» (PDF) . Ecology Letters . 23 (12): 1838– 1848. doi :10.1111/ele.13612. PMID  33022085. S2CID  222183571.
  20. ^ Стэнтон-Геддес, Дж.; Андерсон К. (2011). «Ограничивает ли факультативный мутуализм экспансию видов?». Oecologia . 167 (1): 149– 155. doi :10.1007/s00442-011-1958-4. PMID  21380848. S2CID  25646719.
  21. ^ Briers, R (2003). «Границы ареала и распространенность паразитов у пресноводной улитки». Труды Лондонского королевского общества . 270 (Suppl 2): ​​178– 180. doi :10.1098/rsbl.2003.0046. PMC 1809944. PMID  14667375 . 
  22. ^ Костеке, Р. М.; Эллисон К.; Саммерс С. Г. (2004). «Продолжающееся расширение ареала бронзовых коровьих птиц на юго-западе США». The Southwestern Naturalist . 49 (4): 487– 492. doi :10.1894/0038-4909(2004)049<0487:crebbc>2.0.co;2. S2CID  85732049.
  23. ^ Ларсен, TH (2012). «Сдвиги ареала обитания андских навозных жуков вверх по склону в ответ на вырубку лесов: усугубляющие и запутывающие эффекты микроклиматических изменений». Biotropica . 44 (1): 82– 89. doi :10.1111/j.1744-7429.2011.00768.x. S2CID  83292640.
  24. ^ Crozier, L (2004). «Более теплые зимы способствуют расширению ареала бабочек за счет повышения выживаемости». Ecology . 85 (1): 231– 241. doi :10.1890/02-0607.
  25. ^ Макнил, Дж. Н.; Дюшен Р. (1977). «Транспорт сена и его значение в пассивном распространении европейского толстоклюва, Thymelicus lineola (Lepidoptera:Hesperiidae)». Can. Entomol . 109 (9): 1253– 1256. doi :10.4039/ent1091253-9. S2CID  86013170.
  26. ^ Arnan, X; Rodrigo A; Molowny-Horas R; Retana J (2010). «Распространение облигатных сеятелей, опосредованное муравьями, в первые годы после пожара». Plant Biology . 12 (6): 842– 852. doi :10.1111/j.1438-8677.2009.00294.x. PMID  21040299.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Предельное_распределение_(биология)&oldid=1223119394"