Распределение частоты занятости

В макроэкологии и экологии сообществ распределение частоты обитания ( OFD ) представляет собой распределение числа видов, занимающих различное число областей. [1] Впервые оно было описано в 1918 году датским ботаником Кристеном К. Раункиером в его исследовании растительных сообществ. OFD также известно в литературе как распределение размера видового ареала. [2] [3]

Бимодальность

Типичная форма OFD — это бимодальное распределение , указывающее, что вид в сообществе является либо редким, либо обычным, известное как закон распределения частот Раункиера. [4] То есть, когда каждый вид отнесен к одному из пяти классов занятости шириной 20%, закон Раункиера предсказывает бимодальное распределение в пределах однородных растительных формаций с модами в первом (0-20%) и последнем (81-100%) классах. [4] Хотя закон Раункиера долгое время не принимался в качестве индекса однородности растительного сообщества, [5] метод использования классов занятости для построения OFD по-прежнему широко используется как для растительных, так и для животных сообществ. Генри Глисон прокомментировал этот закон в статье журнала Ecology 1929 года : «В заключение мы можем сказать, что закон Раункиера является всего лишь выражением того факта, что в любой ассоциации больше видов с небольшим количеством особей, чем с большим количеством, что закон наиболее очевиден, когда квадраты выбираются наиболее подходящего размера для демонстрации частоты, и что он затемняется или теряется, если квадраты либо слишком велики, либо слишком малы». [6] Очевидно, в литературе встречаются различные формы OFD. Токеши сообщил, что приблизительно 46% наблюдений имеют право-перекошенную унимодальную форму , 27% — бимодальную и 27% — однородную . [7] Недавнее исследование подтверждает около 24% бимодальных OFD среди 289 реальных сообществ. [8]

Факторы

Как указал Глисон [6], формы разнообразия OFD можно объяснить, в значительной степени, размером интервала выборки. Например, МакГеох и Гастон (2002) [1] показывают, что количество спутниковых (редких) видов уменьшается с увеличением выборочных зерен, но количество основных (распространенных) видов увеличивается, показывая тенденцию от бимодального OFD к право-скошенному унимодальному распределению. Это происходит потому, что ареал вида , измеряемый как занятость, сильно зависит от пространственного масштаба и его структуры агрегации, [9] часто известной как масштабная модель занятости . Такая зависимость занятости от масштаба оказывает глубокое влияние на другие макроэкологические модели, такие как соотношение занятости и обилия .

Другие факторы, которые, как предполагается, могут влиять на форму OFD, включают степень гетерогенности среды обитания, [10] [11] специфичность видов, [12] продуктивность ландшафта, [13] положение в географическом ареале, [14] способность к расселению видов [15] и динамику вымирания–колонизации. [16]

Механизмы

Для объяснения бимодальности, обнаруженной в распределениях частоты заселения, были предложены три основные модели.

Результаты отбора проб

Случайная выборка особей из логнормального или логарифмически- рядового распределения численности (где случайный выбор особи из данного вида пропорционален ее частоте) может привести к бимодальным распределениям численности. [4] [17] Эта модель не особенно чувствительна или информативна в отношении механизмов, генерирующих бимодальность в распределениях частоты численности, поскольку механизмы, генерирующие логнормальное распределение численности видов, все еще являются предметом острых дискуссий.

Гипотеза ядра-спутника

Бимодальность может быть вызвана динамикой метапопуляции колонизация-вымирание, связанной с сильным эффектом спасения . [16] [18] Эта модель подходит для объяснения структуры ареала сообщества, на которое влияют процессы метапопуляции, такие как рассеивание и локальное вымирание . [19] Однако она не является надежной, поскольку форма распределения частоты обитания, генерируемая этой моделью, очень чувствительна к параметрам иммиграции и вымирания видов. [7] [20] Модель метапопуляции также не объясняет зависимость от масштаба в распределении частоты обитания.

Переход вероятности занятости

Третья модель, описывающая бимодальность в распределении частоты занятости, основана на масштабном шаблоне занятости при самоподобном предположении распределения видов (называемая моделью перехода вероятности занятости [OPT]). [21] [22] Модель OPT основана на схеме деления пополам Харта и др. [23] (хотя и не на их правиле вероятности) и рекурсивной вероятности занятости в разных масштабах. Было показано, что модель OPT подтверждает два эмпирических наблюдения: [21]

  1. Такая бимодальность широко распространена в межвидовых распределениях частот обитания.
  2. что число спутниковых видов в распределении увеличивается по мере приближения к более мелким масштабам.

Модель OPT демонстрирует, что зернистость выборки исследования, адекватность выборки и распределение коэффициентов насыщенности видов (мера фрактальной размерности распределения видов) в сообществе в значительной степени способны объяснить закономерности, обычно обнаруживаемые в эмпирических распределениях занятости. Хуэй и МакГеох (2007) далее показывают, что самоподобие в распределениях видов нарушается в соответствии с степенной зависимостью от пространственных масштабов, и поэтому мы принимаем предположение о степенном масштабировании для моделирования распределений занятости видов. [22] Бимодальность в распределениях частоты занятости, которая является обычной для сообществ видов, подтверждается результатом для определенных математических и статистических свойств распределения вероятности занятости. Таким образом, результаты показывают, что использование метода бисекции в сочетании с предположением о степенном масштабировании более подходит для моделирования распределений видов, чем использование предположения о самоподобии, особенно в мелких масштабах. Эта модель далее провоцирует спор Харта-Мэддукса: Харт и др. [23] продемонстрировали, что степенная форма зависимости вида от площади может быть получена из разделенного пополам самоподобного ландшафта и правила вероятности на уровне сообщества. [24] Однако Маддукс [25] [26] показал, что эта модель самоподобия генерирует биологически нереалистичные прогнозы. Хуэй и МакГеох (2008) разрешают спор Харта-Мэддукса, демонстрируя, что проблемы, выявленные Маддуксом, являются результатом предположения, что вероятность появления вида в одном масштабе не зависит от его вероятности появления в следующем, и дополнительно иллюстрируют важность рассмотрения моделей совместной встречаемости видов и того, как модели занятости видов изменяются с масштабом при моделировании распределения видов. [27]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab McGeoch, Melodie A.; Kevin J. Gaston (август 2002 г.). «Распределение частоты заселения: закономерности, артефакты и механизмы». Biological Reviews . 77 (3): 311–331. doi :10.1017/S1464793101005887. PMID  12227519. S2CID  25363161.
  2. ^ Гастон, Кевин Дж. (май 1996 г.). «Распределение размеров ареалов видов: закономерности, механизмы и последствия». Тенденции в экологии и эволюции . 11 (5): 197–201. doi :10.1016/0169-5347(96)10027-6. PMID  21237808.
  3. ^ Гастон, Кевин Дж. (февраль 1998 г.). «Распределение размеров ареалов видов: продукты видообразования, вымирания и трансформации». Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences . 353 (1366): 219–230. doi :10.1098/rstb.1998.0204. JSTOR  56474. PMC 1692215 . 
  4. ^ abc Папп, Ласло; Янош Ижак (май 1997). «Бимодальность в классах встречаемости: прямое следствие логнормального или логарифмического распределения рядов распространенности: численный эксперимент». Oikos . 79 (1): 191–194. Bibcode :1997Oikos..79..191P. doi :10.2307/3546107. JSTOR  3546107.
  5. ^ Макинтош, Роберт П. (июль 1962 г.). «Закон частоты» Раункиера". Экология . 43 (3): 533–535. Библиографический код : 1962Ecol...43..533M. doi : 10.2307/1933384. JSTOR  1933384.
  6. ^ ab Gleason, HA (октябрь 1929). «Значение закона частоты Раункиера». Экология . 10 (4): 406–408. Bibcode :1929Ecol...10..406G. doi :10.2307/1931149. JSTOR  1931149.
  7. ^ ab Tokeshi, Mutsunori (1992). "Динамика распределения в сообществах животных: теория и анализ" (PDF) . Исследования по экологии популяций . 34 (2): 249–273. Bibcode : 1992PopEc..34..249T. doi : 10.1007/BF02514796. S2CID  22912914.
  8. ^ Хуэй, С (2012). «Эффект масштаба и бимодальность в распределении частот обитания видов». Экология сообществ . 13 (1): 30–35. doi :10.1556/ComEc.13.2012.1.4. hdl : 10019.1/118330 .
  9. ^ Хуэй, Канг; Руан Вельдтман; Мелоди А. МакГеоч (февраль 2010 г.). «Измерения, восприятие и масштабные модели агрегированных распределений видов». Ecography . 33 (1): 95–102. Bibcode : 2010Egogr..33...95H. doi : 10.1111/j.1600-0587.2009.05997.x. hdl : 10019.1/117498 .
  10. ^ Раункиэр, Кристен К. (1934). Жизненные формы растений и статистическая география растений: Собрание статей К. Раункиэра . Хамфри Гилберт-Картер и др., переводчики. Оксфорд: Clarendon Press.
  11. ^ Браун, Джеймс Х. (август 1994 г.). «О связи между численностью и распространением видов» (PDF) . The American Naturalist . 124 (4): 255–279. doi :10.1086/284267. JSTOR  2461494. S2CID  84276000 . Получено 10 августа 2010 г. .
  12. ^ Браун, Джеймс Х.; Дэвид В. Мельман; Джордж К. Стивенс (октябрь 1995 г.). «Пространственная вариация обилия». Экология . 76 (7): 2028–2043. Bibcode : 1995Ecol...76.2028B. doi : 10.2307/1941678. JSTOR  1941678.
  13. ^ Маурер, Брайан А. (июнь 1990 г.). «Взаимосвязь между распределением и численностью в неоднородной среде». Oikos . 58 (2): 181–189. Bibcode :1990Oikos..58..181M. doi :10.2307/3545425. JSTOR  3545425.
  14. ^ Уильямс, Пол Х. (май 1988). «Использование среды обитания шмелями ( Bombus spp.)». Экологическая энтомология . 13 (2): 223–237. Bibcode : 1988EcoEn..13..223W. doi : 10.1111/j.1365-2311.1988.tb00350.x. S2CID  86675852.
  15. ^ Коллинз, Скотт Л.; Сьюзен М. Гленн (май 1997 г.). «Влияние масштабирования организмов и расстояний на анализ распределения и численности видов». Экологические приложения . 7 (2): 543–551. doi :10.1890/1051-0761(1997)007[0543:EOOADS]2.0.CO;2. JSTOR  2269519.
  16. ^ ab Hanski, Ilkka (март 1982 г.). "Динамика региональных распределений: гипотеза основных и спутниковых видов" (PDF) . Oikos . 38 (2): 210–221. Bibcode : 1982Oikos..38..210H. doi : 10.2307/3544021. JSTOR  3544021.
  17. ^ Ни, Ричард Д. Грегори; Роберт М. Мэй (октябрь 1991 г.). «Основные и сателлитные виды: теория и артефакты». Oikos . 62 (1): 83–87. Bibcode :1991Oikos..62...83N. doi :10.2307/3545450. JSTOR  3545450.
  18. ^ Хански, Илкка; Матс Гилленберг (июль 1993 г.). «Две общие модели метапопуляции и гипотеза видов с ядром-спутником». The American Naturalist . 142 (1): 17–41. doi :10.1086/285527. JSTOR  2462632. S2CID  86470245.
  19. ^ Storch, David; Arnošt L. Šizling (август 2002 г.). «Закономерности распространенности и редкости птиц центральной Европы: надежность гипотезы «ядро-сателлит» в крупном масштабе» (PDF) . Ecography . 25 (4): 405–416. doi :10.1034/j.1600-0587.2002.250403.x. JSTOR  3683551.
  20. ^ Шайнер, Сэмюэл М.; Хосе М. Рей-Бенаяс (1997). «Установка эмпирических ограничений на модели метапопуляции для наземных растений». Эволюционная экология . 11 (3): 275–288. doi :10.1023/A:1018464319460. S2CID  22440639.
  21. ^ ab Hui, Cang; Melodie A. McGeoch (февраль 2007 г.). "Модель самоподобия для распределения частоты заселения". Theoretical Population Biology . 71 (1): 61–70. doi :10.1016/j.tpb.2006.07.007. hdl : 10019.1/117491 . PMID  16979203.
  22. ^ ab Hui, Cang; Melodie A. McGeoch (декабрь 2007 г.). «Моделирование распределения видов путем нарушения предположения о самоподобии». Oikos . 116 (12): 2097–2107. doi :10.1111/j.2007.0030-1299.16149.x. hdl : 10019.1/117512 .
  23. ^ ab Harte, John; Ann Kinzig; Jessica Green (апрель 1999). «Самоподобие в распределении и обилии видов» (PDF) . Science . 284 (5412): 334–336. Bibcode :1999Sci...284..334H. doi :10.1126/science.284.5412.334. PMID  10195901.
  24. ^ Остлинг, Аннет; Джон Харт; Джессика Л. Грин; Энн П. Кинциг (апрель 2004 г.). «Самоподобие, степенная форма зависимости вида от площади и правило вероятности: ответ Мэддуксу». The American Naturalist . 163 (4): 627–633. doi :10.1086/382663. JSTOR  3473306. PMID  15122508. S2CID  18167598.
  25. ^ Maddux, Robert D. (апрель 2004 г.). «Самоподобие и связь вида с ареалом» (PDF) . The American Naturalist . 163 (4): 616–626. CiteSeerX 10.1.1.7.809 . doi :10.1086/382660. JSTOR  3473305. PMID  15122507. S2CID  43215432. 
  26. ^ Маддукс, Роберт Д.; Кришна Атрея (1999). «О распространении и численности видов». Science . 286 (5445): 1647a–1647. doi :10.1126/science.286.5445.1647a.
  27. ^ Хуэй, Канг; Мелоди А. МакГеоч (октябрь 2008 г.). «Приводит ли модель распределения самоподобных видов к нереалистичным прогнозам?». Экология . 89 (10): 2946–2952. Bibcode : 2008Ecol...89.2946H. doi : 10.1890/07-1451.1. hdl : 10019.1/117506 . PMID  18959331.
Получено с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Распределение_частоты_занятости&oldid=1244644355"