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摘要实际生态位仅捕捉了物种能够生存和繁殖的条件的一小部分,然而它仍然是大多数关于物种如何应对全球变化的预测的基础。无论物种分布模型变得多么复杂,对实际生态位的依赖都会使种群存续和范围变化的预测产生偏差。快速全球变化已将基础生态位从一个理论构想转变为保护科学至关重要的目标。现有
摘要
实际生态位仅捕捉了物种能够生存和繁殖的条件的一小部分,然而它仍然是大多数关于物种如何应对全球变化的预测的基础。无论物种分布模型变得多么复杂,对实际生态位的依赖都会使种群存续和范围变化的预测产生偏差。快速全球变化已将基础生态位从一个理论构想转变为保护科学至关重要的目标。现有的实证工具可以将其操作化。如果我们停止对基础生态位持有比实际生态位更高的认识论标准,并将超出实际生态位的生存和再生数据视为对其的真实反映,那么我们就能推进这个基础性却令人惊讶地尚处起步阶段的研究计划。
章节摘要
生态位理论陷入混乱
如果生态学是‘对生物分布和丰度的科学研究’ [2],那么生态位就是生态学中最基础的概念之一。生态位是物种能够持续存在的非生物和生物条件,因此为理解地理范围以及这些范围将如何随全球变化而发生转变提供了基础。
追溯生态位概念起源的生态学家发现,生态位理论至少有三个看似独立的起源 3
行动 1 谈论生态位时明确尺度
认识到过程随尺度变化 29, 30 以及为了进行有意义的对话,必须首先指定所讨论的尺度,这在生态学中是最近才出现的。生态位理论的历史反映了这一点。Grinnell 最早提到生态位的参考之一涉及许多尺度,谈到生命区、气候和植被覆盖,跨越它们,而没有意识到这些变量发生在不同尺度上 [8],而 Elton 的 [12] 强调生态位基于谁吃谁
行动 2—避免对实际和基础生态位采用双重认识论标准
缺乏对实际分布之外存在的环境耐受性全貌取得切实进展令人沮丧。自 Hutchinson [7] 构想基础生态位(表 1)以来已过去 70 多年,我们仍在争论基础和实际生态位之间的基本架构关系(框 1) [35]。就像人类意识的哲学家一样,生态学家似乎隐含地认为实际和基础生态位是‘简单’和‘困难’的
行动 3—利用个体发育生态位使测量基础生态位具有可行性
如果在 Hutchinson 设想的所有生物和非生物条件组合中经验性地测量物种(或种群)的适合度在后勤上不可行,并且我们采用上一节描述的心态以允许好的近似值来推动进展,那么基础生态位的研究应该如何进行?最终目标是理解种群存续,适合度只是实现这一目标的一条途径。为了在量化生态位方面取得持续进展,它是
行动 4 假设并测试基础生态位与实际生态位关系的模型
Hutchinson [7] 明确将实际生态位定义为基础生态位的一个子集,当第二个竞争物种存在时,物种仍然可以存在于该子集中。这提出了一个立即的问题:实际生态位如何从基础生态位中界定是否存在一般模式 [87]?它是一个大的子集还是小的子集?它是居中的还是在边缘?我们将此类问题称为关于生态位的几何架构(框 1;框 1 中的图 I) [28]。关键是
行动 5—推进关于生态位的生物、非生物和扩散成分之间关系的理论
生态位的理论处理在生态学中有着悠久的历史 [4],然而对于包括所有同时塑造它的因素的完整生态位,理论仍然处于起步阶段。实际生态位描述了一个环境,在该环境中物种满足非生物过滤器、生物过滤器和扩散过滤器的某些组合 17, 89(表 1)。通过非生物过滤器意味着物种能够存活于定义长期气候的每日天气事件以及
巨人柱仙人掌的生态位
在本综述中,我们提供了五项具体行动来解决生态位概念的混乱增长,并在操作化基础生态位测量方面取得进展(表 1)。作为这些行动的案例研究,框 3 总结了我们对一个研究充分、标志性物种巨人柱仙人掌(
Carnegiea gigantea)生态位的生理理解。基于这些研究,我们在巨人柱的背景下应用了本综述的前四项建议:
结论
生态学中的一个关键概念复杂且具有挑战性,并不令人惊讶,而且我们的理解随着时间的推移而演变。在这个意义上,研究生态位相当于建造一座大教堂,打下基础的石匠知道完成项目取决于未来几代人。在整个过程中,建筑物上出现的裂缝需要修补,有时整个塔楼的倒塌需要修复。生态位也是如此。我们是
致谢
B.J.M. 感谢 美国农业部(USDA)Hatch 资助 缅因农业和林业实验站(MAFES)ME0-22206 (5501331) 和 NSF EPSCoR 第二轨道 资助编号 #2019470。D.C.L. 得到了国家科学基金会环境生物部(NSF DEB)资助编号 2515915 和 1906243,国家科学基金会刺激竞争性研究既定计划(NSF EPSCoR)第二轨道 资助编号 2019528,以及 怀俄明大学
术语表
- 离心组织
- 一种生态位架构模型,其中所有生态位在一个核心环境中重叠,但由于竞争 - 耐受性权衡,竞争力较弱的物种被推入它们能够忍受的不同外围、压力环境中。
- 不同的偏好
- 一种模型,其中每个物种沿着环境梯度在不同的点达到其适合度最优值(例如,喜冷物种与喜暖物种)。在此,基础生态位可能比...宽
Brian J. McGill|Daniel C. Laughlin
缅因大学生物与生态学院,美国缅因州奥罗诺 04469