Paikkadynamiikan ekologia

Paikkadynamiikka, ekologia, teoreettinen lähestymistapa, jonka mukaan ekologisen järjestelmän rakenne, toiminta ja dynamiikka voidaan ymmärtää ja ennustaa sen pienempien vuorovaikutteisten spatiaalisten komponenttien (laastarien) analyysin perusteella. Termilaastyn dynamiikan merkityksen lisäksi teoreettisena lähestymistapana voidaan käyttää viittaamalla yksinkertaisesti muutoksiin, jotka tapahtuvat ajan myötä ekosysteemikomponenttien alueellisissa kuvioissa.

Suosituimmat kysymykset

Mikä on patch-dynamiikka?

Termi patch-dynamiikka voi viitata kahteen käsitteeseen.

Ekosysteemin erillisissä spatiaalisissa komponenteissa tapahtuvat muutokset kuvataan laastaridynamiikana. Patch-dynamiikka on myös teoreettinen lähestymistapa, jonka mukaan ekosysteemin dynamiikka voidaan ymmärtää analysoimalla sen pienempiä keskinäisesti vuorovaikutuksessa olevia tilakomponentteja, joita kutsutaan laastariksi.

Mitä eroa laastarin ja mosaiikin välillä laastaridynamiikassa?

Laastari dynamiikassa laastari edustaa elinympäristön osaa, jolla on tietty alue, koko ja ominaisuudet. Mosaiikit ovat maisemakuvioita, jotka koostuvat erillisistä luontotyyppien laastarista.

Missä tiloissa voi esiintyä korjaustiedosto dynamiikassa?

Laastari-dynamiikassa elinympäristölaastari voi esiintyä kolmessa tilassa: potentiaalisessa, aktiivisessa ja heikentyneessä tilassa. Mahdollisten laikkujen on vielä oltava aktiivisia lajien leviämisen kautta alueelle. Heikentyneistä korjaustiedoista luovutaan, mutta niistä voi tulla jälleen potentiaalisia korjaustiedostoja palautumisen kautta.

Mikä on esimerkki laastaridynamiikasta vesiekosysteemeissä?

Esimerkki meriliikenteen ekosysteemin laastaridynamiikasta on urheutuvien asuntojen ja matalien rannikkoympäristöjen asuminen. Patch-dynamiikkaa esiintyy myös makean veden ekosysteemeissä, kuten jäte padoissa, virran osissa, joissa ravinteiden kiertoprosessit ovat keskittyneet.

Kuinka patch-dynamiikkaa voidaan käyttää luontotyyppien hallintaan?

Patch-dynamiikkaa voidaan käyttää luontotyyppien hallinnassa määrättyjen palovammojen kautta. Kääntyneiden laastari-mosaiikkipolttimien käyttö varmistaa, että esiintyy ekologisen peräkkäisyyden vaihtelevia vaiheita, ja siten säilytetään alueen biologinen monimuotoisuus.

Millä tavalla patch-dynamiikka on hyödyllistä säilyttämiselle?

Patch-dynamiikka on hyödyllistä luontotyyppien ja biologisen monimuotoisuuden suojelussa, koska hallitsevien lajien kannan populaatiomuutoksia voidaan käyttää varhaisena indikaattorina biologisen monimuotoisuuden mahdollisesta tulevasta vähenemisestä tulevaisuudessa.

Laastaridynamiikan käsite perustuu havaintoon, että ekosysteemit ovat alueellisesti heterogeenisiä - toisin sanoen ne sisältävät monimuotoisen ja epätasaisesti jakautuneen sekoituksen organismeja ja resursseja - ja heterogeenisyys tapahtuu ajan ja tilan asteikolla. Ekologiset häiriöt, kuten tulvat, tulipalot ja taudinpurkaukset, ovat vastuussa suuresta alueellisen heterogeenisyyden dynamiikasta; ne häiritsevät biologisen yhteisön jatkuvuutta vähentämällä populaatioita ja eliminoimalla lajeja maiseman pieniltä alueilta ja luomalla olosuhteet muiden lajien liikkumiselle. Seurauksena on, että ekosysteemejä voidaan pitää pisteiden mosaiikkina. Laastarit eroavat monin tavoin, mukaan lukien koko, muoto, koostumus, luonnonhistoria, maiseman kesto ja rajaominaisuudet. Seurauksena vuoto, ei tasapaino, on tärkeä painopiste laastaridynamiikan tutkimuksessa.

Laastaridynamiikan historia

Laastarin dynamiikan idea on peräisin ainakin 1940-luvulta, jolloin kasvien ekologit tutkivat kasvillisuuden rakennetta ja dynamiikkaa vuorovaikutteisten laastareiden muodossa. Amerikkalainen ekologi Simon A. Levin ja amerikkalainen eläintieteilijä Robert T. Paine kehittivät 1970-luvulla matemaattisen teorian kuvaamaan vuorovesiyhteisön rakennetta ja dynamiikkaa vuorovesihäiriöiden luoman ja ylläpitämän laastarimoosina. Seuraavan vuosikymmenen loppuun mennessä laastaridynamiikasta oli tullut vallitseva näkökulma ekologiassa, kun se oli syrjäyttänyt tasapainon paradigman, jota oli yhä enemmän kyseenalaistettu. (Tasapainon paradigman mukaan häiriöiden aiheuttama ekosysteemi palaa lopulta häiriöttömään tilaansa edellyttäen, että häiriö ei ole liian voimakas tai liian vahingollinen.) Patch-dynamiikka liittyy myös käsitteellisesti metapopulaatioiden teoriaan, jonka on kehittänyt amerikkalainen matemaattinen ekologi. Richard Levins ja muut 1970-luvulla sekä saarien biogeografian teorian kanssa, jonka ovat kehittäneet amerikkalainen ekologi Robert MacArthur ja amerikkalainen biologi EO Wilson 1960-luvulla. (Entinen teoria ehdotti, että useiden erillisten, mutta vuorovaikutuksessa olevien populaatioiden yhteinen toiminta ohjaa lajien ekologista kohtaloa, ja jälkimmäisessä teoriassa väitettiin, että suuremmilla ja mantereita lähempänä sijaitsevilla saarilla on yleensä enemmän lajeja kuin pienemmillä ja kaukaisemmilla saarilla.)

Ekologiset sovellukset

Patch-dynamiikkaa on sovellettu laajimmin väestön, biologisen yhteisön, ekosysteemin ja maiseman mittakaavassa. Esimerkiksi metsää voidaan pitää hajanaisena ekosysteeminä, joka muodostuu metsäkatoksen aukkoista ja eri ikäisten puiden klustereista, jotka johtuvat aikaisemmista häiriöistä. Metsissä esiintyy usein erilaisia ​​häiriöitä; Esimerkiksi katospuut (puu, jonka kruunu on osa suurempaa katoa) voivat juurtua tai hajottaa voimakkaan tuulen (tuulimuttojen) toimesta, tai ne voivat tappaa sairaudet tai leikata ihmiset. Kun katossa luodaan aukko - esimerkiksi kun katospuu hajoaa, kuolee tai poistetaan - valo, sateet ja muut luonnonvarat pääsevät metsän pohjalle. Tämä tapahtuma aloittaa metsien peräkkäisyyden pienessä mittakaavassa, mistä seuraa, että alkuperäiset rako-olosuhteet sietävät kasvilajit korvataan lajeilla, jotka ovat yhä varjosietoisempia tai korkeammin kasvavia. Toisin sanoen kilpailun ja harvennuksen kautta yksi puu hallitsee lopulta aukkoa ja siitä tulee katospuu, ja siten metsän dynamiikka voidaan ymmärtää puiden välisten yksilöllisten aukkojen muutosten ja niiden vuorovaikutuksen kanssa puiden kanssa. suurempi järjestelmä.

Muut ekosysteemit ovat samalla tavalla hajanaiset. Nurmikko on mosaiikkipiste, joka voi syntyä tulipalon, laiduntamisen tai maaperän, kuten veden ja muiden ravinteiden, heterogeenisen jakautumisen kautta. Yksittäiset pensaat jakautuvat usein hajanaisesti autiomaassa, missä ne ansaavat maaperän ja veden muodostamaan ”hedelmällisyysaaret”. Joki on myös hajanainen järjestelmä, jossa on uima-altaita, kivääriä ja hiekkaratoja. Meriympäristöissä kasviplanktonin ja zooplanktonin paikallinen hajanaisuus on jo kauan dokumentoitu.

Asteikon rooli

Maisemat ja alueet koostuvat erillisistä maa- ja vesiekosysteemien ryhmistä, jotka ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Eri ekologisten dynamiikkojen välillä näiden laajojen asteikkojen sisällä ovat usein geomorfologia (muodonmuutos), ilmasto ja maankäytön muutokset, jotka ympäröivät ja sisältävät tutkittavan alueen tai erottavat yhden laastarin toisesta siinä. Paikallisessa mittakaavassa topografiset, hydrologiset ja maaperän rakenteet sekä biologiset vuorovaikutukset (esim. Kilpailu, saalistus ja laiduntaminen) ovat tärkeitä syitä ja dynamiikan vetäjiä. Häiriöt, sekä luonnolliset että ihmisen aiheuttamat, ovat erityisen tärkeitä laastaridynamiikan käsitteessä, koska ne ohjaavat laastarien muodostumista ja dynamiikkaa kaikissa mittakaavoissa.

Maisemia voidaan pitää alueellisesti heterogeenisinä maantieteellisinä alueina tai patikkamosaiikkina. Maisemat voivat olla yhtä suuria kuin alueelliset vesialueet, jotka kattavat metsät, niityt, joet, järvet, maatalouskentät ja kaupunkialueet, tai ne voivat olla niin pieniä kuin osa paikallisesta ekosysteemistä, jossa alueellinen hajanaisuus vaikuttaa johonkin kiinnostavaan ekologiseen prosessiin. Siksi organismit tai prosessit, jotka toimivat ekologisen tutkimuksen kohteina, määrittelevät usein maiseman alueellisen mittakaavan. Esimerkiksi tutkittaessa kuinka ruohokasvien alueellinen rakenne vaikuttaa kovakuoriaisten liikkeisiin nurmialueella, 100 neliömetrin (1 076 neliöjalkaa) juoni on riittävän suuri toimimaan tutkimusalueena. Satojen neliökilometrien maisemaa voidaan kuitenkin tarvita arvioidakseen, kuinka maankäyttö ja maanpeitekuviot vaikuttavat lintulajien monimuotoisuuteen ja populaatiodynamiikkaan. Tämän seurauksena maisemat ovat usein eri elinympäristöjen ja maankäyttöjen hierarkkisesti jäsenneltyjä mosaiikeja, joissa laastaridynamiikka tapahtuu useissa mittakaavoissa - joiden tutkimuksesta on tullut tunnetuksi hierarkkinen laastaridynamiikka. Vaikka patch-dynamiikan käsite hylkää homeostaattisen tasapainon käsitteen ekologisen vakauden suhteen, se tunnustaa ekologisen vakauden olemassaolon muuttuvan mosaiikin tasapainotilan muodossa (jossa koko maiseman ekologinen dynamiikka pysyy melko vakaana samalla kun ne, jotka sijaitsevat maiseman muodostavien yksittäisten laastarien tasolla, vaihtelevat).

Suojelun vaikutukset

Patch-dynamiikalla on ainakin kolme käytännön vaikutusta. Ensinnäkin häiriöiden näkyvä rooli laastaridynamiikan konseptissa merkitsee sitä, että häiriötilanteen manipulointi (häiriön alueelliset ja ajalliset mallit) voi olla tehokas menetelmä ekosysteemien hallinnassa, erityisesti säilyttämisessä ja ekologisessa palauttamisessa. Esimerkiksi hallituissa ekosysteemeissä luonnon häiriöiden (kuten tulipalot ja laiduntaminen laidunmaalla) aiheuttaman dynamiikan ja olosuhteiden jäljitteleminen on välttämätöntä ekosysteemin pitkäaikaiseksi säilyttämiseksi ja palauttamiseksi.

Toiseksi, laastaridynamiikan käsite viittaa siihen, että biologisen monimuotoisuuden säilyttämiseksi tai ekosysteemien palauttamiseksi ja hallitsemiseksi menestyksekkäästi ekologisten prosessien (kuten ravinteiden kierto) ja ekosysteemien kestävyyden (ekosysteemin häiriöiden määrän (muuttamatta sen perusrakennetta ja toimintaa) tulisi olla etusija. kohdennettujen päätepisteiden yli ja tasapainotilan säilyttäminen. Toisin sanoen, patch-dynamiikan käsitteeseen perustuvat säilyttämis- ja palauttamismenetelmät ovat joustavampia kuin kohdennettuja päätepisteitä etsivät lähestymistavat. Kohdennettuihin päätepisteisiin perustuvat strategiat, joiden oletetaan sisältävän tietyn lajin sekoituksen, ovat usein sopimattomia, koska populaatiomäärät ja lajien koostumus vaihtelevat ajan myötä ekosysteemissä. Lisäksi tasapainotilat, joita esiintyy huipentumayhteisöissä (joissa peräkkäisyys on pysähtynyt), esiintyy harvoin suurten ekosysteemien ja maisemien tasolla.

Kolmanneksi, hierarkkinen laastaridynamiikka osoittaa, että kuvio ja prosessi toimivat useilla mittakaavoilla, ja siksi suojelun, ekologisen palauttamisen ja ekosysteemien hallintohenkilöiden on otettava huomioon kohdelaastarin ulkopuolella olevat tekijät, ja maisemasuhdetta, jossa ekosysteemi sijaitsee, ei voida sivuuttaa. Tämä näkemys vaatii lähinnä maisemallista lähestymistapaa suojeluun ja ekosysteemien hallintaan perinteisen lajikeskeisen tai yhden ekosysteemipohjaisen lähestymistavan sijasta. Vaikka harvat projektit julistavat selkeästi laastaridynamiikan ohjausperiaatteekseen, maisemasuunnitelma, jota on yhä enemmän käytetty 1980-luvun lopulta lähtien maailmanlaajuisissa säilyttämis- ja ekosysteemien hallintatoimissa, sisältää laastaridynamiikan olennaiset osat.