Wprowadzenie
Ponad czterdzieści lat temu ekolodzy terenowi postanowili określić ilościowo różnorodność drzew na zalesionej działce na wyspie Barro Colorado w Panamie, jednym z najintensywniej badanych obszarów leśnych na planecie. Zaczęli liczyć każde drzewo z pniem szerszym niż centymetr. Zidentyfikowali gatunek, zmierzyli pnie i obliczyli biomasę każdego osobnika. Umieścili drabiny na drzewach, zbadali sadzonki i zapisali to wszystko rozległe arkusze kalkulacyjne.
Gdy przyglądali się gromadzonym rok po roku danym, zaczęli dostrzegać w nich coś dziwnego. Z ponad 300 gatunkami różnorodność drzew na maleńkiej wyspie o powierzchni 15 kilometrów kwadratowych była oszałamiająca. Ale rozmieszczenie drzew wśród tych gatunków było również mocno skośne, a większość drzew należała tylko do kilku gatunków.
Od tych wczesnych badań ten przepełniony, bardzo nierówny wzór był wielokrotnie obserwowany w ekosystemach na całym świecie, szczególnie w lasach deszczowych. ekolog Stephena Hubbella z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, który był częścią zespołu odpowiedzialnego za badania Barro Colorado, szacuje, że mniej niż 2% gatunków drzew w Amazonii stanowi połowę wszystkich pojedynczych drzew, co oznacza, że 98% gatunków są rzadkie.
Tak duża różnorodność biologiczna stoi w sprzeczności z przewidywaniami wiodącej teorii ekologii, która mówi, że w stabilnym ekosystemie każda nisza lub rola powinna być zajmowana przez jeden gatunek. Teoria niszy sugeruje, że nie ma wystarczającej liczby nisz, aby zapewnić stabilne istnienie wszystkim gatunkom, które widzieli ekolodzy. Konkurencja o nisze między podobnymi gatunkami powinna była doprowadzić do wyginięcia rzadkich gatunków.
nowa ekologiczny papier modelarski in Natura by Jamesa O’Dwyera i Kennetha Jopsa z University of Illinois, Urbana-Champaign wyjaśnia przynajmniej część tej rozbieżności. Odkryli, że gatunki, które z pozoru powinny konkurować ze sobą, mogą dzielić ekosystem, jeśli szczegóły ich historii życiowej – takie jak długość życia i liczba posiadanego potomstwa – układają się we właściwy sposób. Ich praca pomaga również wyjaśnić, dlaczego jeden z najbardziej udanych sposobów modelowania ekologii często dostarcza dokładnych wyników, mimo że pomija prawie wszystko, co wiemy o funkcjonowaniu organizmów.
Wprowadzenie
W 2001 roku paradoksalnie wysoka różnorodność biologiczna na wyspie Barro Colorado zainspirowała Hubbella zaproponować przełomowy neutralna teoria ekologii. Tradycyjna teoria ekologii kładła nacisk na rywalizację o nisze między gatunkami. Ale Hubbell zwrócił uwagę, że gatunki mogą tak naprawdę nie mieć znaczenia w tym równaniu, ponieważ w efekcie jednostki konkurują o zasoby również z przedstawicielami własnego gatunku. Zasugerował, że wzorce różnorodności w ekosystemach mogą być w dużej mierze produktami przypadkowych procesów.
Jak na teorię zajmującą się różnorodnością biologiczną, neutralna teoria Hubbella była rzadka. Zignorowano różnice w długości życia, dziwactwa żywieniowe i inne szczegóły, które odróżniają jeden gatunek od drugiego. W modelach opartych na teorii każdy osobnik w teoretycznym ekosystemie jest identyczny. Po uruchomieniu zegara ekosystem ewoluuje stochastycznie, a jednostki prześcigają się i zastępują w sposób losowy. Teoria była całkowicie sprzeczna z podejściem do ekologii opartym na gatunkach i wywołała żarliwą debatę wśród ekologów, ponieważ wydawała się tak sprzeczna z intuicją.
Jednak, co zaskakujące, w miarę postępu losowych spacerów w neutralnych modelach odtworzyli kluczowe cechy tego, co Hubbell i jego współpracownicy widzieli w swoich danych z Barro Colorado Island i co inni widzieli gdzie indziej. W tym modelowaniu, które niemal przewrotnie nie uznaje różnic, pojawiają się przebłyski realnego świata.
To napięcie między modelami a rzeczywistością od dawna interesuje O'Dwyera. Dlaczego neutralna teoria wydawała się działać tak dobrze? Czy istniał sposób na uzyskanie informacji o tym, jak funkcjonują gatunki, aby uzyskać wyniki, które mogłyby wyglądać jeszcze bardziej realistycznie?
O'Dwyer powiedział, że jedną z rzeczy, które sprawiają, że neutralne modele są atrakcyjne, jest to, że naprawdę istnieją głębokie uniwersalności pośród wielu żywych istot. Chociaż gatunki zwierząt nie są identyczne, są zadziwiająco podobne na poziomie, powiedzmy, układu krążenia. Te same liczby dotyczące fizjologii pojawiają się raz po raz u zwierząt i roślin, odzwierciedlając być może ograniczenia ich wspólnej historii ewolucyjnej. Na przykład, zgodnie z zasadą zwaną prawem Kleibera, tempo metabolizmu zwierzęcia na ogół wzrasta wraz z jego rozmiarem, skalując się jako prawo potęgowe — to samo prawo potęgowe, bez względu na gatunek. (Zaproponowano kilka teorii wyjaśniających, dlaczego prawo Kleibera jest prawdziwe, ale odpowiedź jest nadal przedmiotem dyskusji).
Biorąc pod uwagę te oznaki leżącego u podstaw porządku, O'Dwyer zastanawiał się, czy niektóre szczegóły dotyczące życia organizmów mają większe znaczenie niż inne w określaniu, jak skutecznie gatunki będą konkurować i przetrwać w czasie ewolucji. Weźmy ponownie metabolizm: jeśli ekosystem można postrzegać jako wyraz metabolizmu jego mieszkańców, to rozmiary organizmów są szczególnymi, znaczącymi liczbami. Rozmiar osobnika może być bardziej przydatny w modelowaniu jego losu w czasie niż jakakolwiek liczba innych szczegółów dotyczących jego diety lub tożsamości gatunkowej.
O'Dwyer zastanawiał się, czy jeden z tych kluczowych, uprzywilejowanych czynników może zostać uchwycony przez historię życia, koncepcję, która łączy statystyki gatunków, takie jak średnia liczba potomstwa, czas do dojrzałości płciowej i długość życia. Wyobraź sobie działkę z 50 pojedynczymi roślinami. Każdy ma swoją własną długość życia, swój własny wzorzec reprodukcji. Po trzech miesiącach jedna roślina może wyprodukować 100 nasion, a inna podobna 88. Może 80% ich nasion wykiełkuje, dając następne pokolenie, które przejdzie przez własną wersję tego cyklu. Nawet w obrębie gatunku liczba poszczególnych roślin będzie się różnić, czasem trochę, czasem znacznie, co jest zjawiskiem zwanym szumem demograficznym. Jeśli ta zmienność jest przypadkowa, na wzór neutralnej teorii Hubbella, jakie wzorce pojawią się w kolejnych pokoleniach?
O'Dwyer wiedział, że znalazł kogoś, kto mógłby pomóc mu zgłębić tę kwestię, kiedy Jops dołączył do jego laboratorium jako doktorant. Jops wcześniej badał, czy modele wykorzystujące historie życia mogą przewidzieć, czy wrażliwy gatunek roślin przetrwa, czy też będzie w drodze. Razem zaczęli opracowywać matematykę opisującą, co się dzieje, gdy historia życia spotyka się z konkurencją.
W modelu Jopsa i O'Dwyera, podobnie jak w modelach neutralnych, istotna jest stochastyczność — wpływ czynników losowych na deterministyczne interakcje między gatunkami. Historie życia gatunków mogą jednak wzmacniać lub zmniejszać skutki tej przypadkowości. „Historia życia jest rodzajem soczewki, przez którą działa szum demograficzny” – powiedział O'Dwyer.
Kiedy naukowcy pozwolili, aby ich model rozwijał się w czasie, sprawdzając każdy symulowany osobnik, odkryli, że niektóre gatunki mogą przetrwać obok siebie przez długi czas, mimo że konkurują o te same zasoby. Zagłębiając się w liczby w celu wyjaśnienia, Jops i O'Dwyer stwierdzili, że złożony termin zwany efektywną wielkością populacji wydaje się przydatny do opisania rodzaju komplementarności, która może istnieć między gatunkami. Zawierał on w sobie fakt, że gatunek może mieć wysoką śmiertelność w jednym punkcie swojego cyklu życiowego, a następnie niską śmiertelność w innym, podczas gdy gatunek komplementarny może mieć niską śmiertelność w pierwszym punkcie i wysoką śmiertelność w drugim. Im bardziej podobny był ten termin dla dwóch gatunków, tym bardziej prawdopodobne było, że para może żyć obok siebie, pomimo rywalizacji o przestrzeń i pożywienie.
„Doświadczają szumu demograficznego o tej samej amplitudzie” – powiedział O'Dwyer. „To klucz do tego, by żyć razem przez długi czas”.
Wprowadzenie
Badacze zastanawiali się, czy podobne wzorce panują w prawdziwym świecie. Rysowali na Baza danych COMPADRE, w którym znajdują się szczegółowe informacje o tysiącach gatunków roślin, grzybów i bakterii zebranych z różnych badań i źródeł, i skupili się na wieloletnich roślinach, które żyły razem na tych samych poletkach badawczych. Odkryli, że zgodnie z przewidywaniami ich modelu gatunki roślin, które żyły razem, miały ściśle dopasowane historie życia: pary gatunków żyjących w tym samym ekosystemie są bardziej komplementarne niż przypadkowo wylosowane pary.
Odkrycia sugerują, w jaki sposób gatunki, które niekoniecznie bezpośrednio ze sobą konkurują, mogą dobrze ze sobą współpracować bez odwoływania się do odrębnych nisz. Aneta Ostling, profesor biologii na University of Texas w Austin. „Najfajniejsze jest to, że podkreślają, że te pomysły… mogą dotyczyć gatunków, które są całkiem różne, ale się uzupełniają” – powiedziała.
Do Williama Kunina, profesor ekologii na Uniwersytecie w Leeds w Anglii, artykuł sugeruje jeden z powodów, dla których świat przyrody, pomimo całej swojej złożoności, może przypominać model neutralny: procesy ekologiczne mogą mieć sposób na wzajemne znoszenie się, więc to, co wydaje się jak nieskończona różnorodność może mieć prosty wynik, który opisał jako „wschodzącą neutralność”. Hubbell ze swojej strony docenia rozszerzenie swojej początkowej pracy. „Zawiera kilka przemyśleń na temat tego, jak uogólnić neutralne modele, ulepszyć je, aby wprowadzić trochę różnic gatunkowych, rozszerzając się i zawężając, aby zobaczyć, co dzieje się z różnorodnością w lokalnej społeczności” – powiedział.
To tylko jeden kęs problemu zrozumienia, w jaki sposób powstaje różnorodność biologiczna i dlaczego trwa. „W ekologii zmagamy się ze związkiem między wzorcem a procesem. Wiele różnych procesów może wytworzyć ten sam wzór” – powiedział Ostling. O'Dwyer ma nadzieję, że w nadchodzących latach więcej danych o rzeczywistym świecie pomoże naukowcom ustalić, czy efektywna wielkość populacji jest w stanie konsekwentnie wyjaśnić współistnienie.
Kunin ma nadzieję, że artykuł zainspiruje innych do dalszej pracy z pomysłami wywodzącymi się z neutralnej teorii. W dziedzinie, w której od dawna dominują unikalne cechy jednostek, a nie ich podobieństwa, neutralna teoria zmusiła ekologów do kreatywności. „To wyrzuciło nas z naszych mentalnych kolein i skłoniło do zastanowienia się, które rzeczy naprawdę mają znaczenie” – powiedział.
Hubbell, który wiele lat temu rozpętał neutralną teorię ekologii, zastanawia się, czy naprawdę ogromne zbiory danych o prawdziwych lasach mogą dostarczyć szczegółów potrzebnych do wyjaśnienia związku między historią życia a różnorodnością biologiczną. „To jest rodzaj budowania na neutralnej teorii, na który miałem nadzieję, że się wydarzy” – powiedział o nowym artykule. „Ale to tylko mały krok w kierunku prawdziwego zrozumienia różnorodności”.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- PlatonESG. Motoryzacja / pojazdy elektryczne, Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
- Przesunięcia bloków. Modernizacja własności offsetu środowiskowego. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://www.quantamagazine.org/the-key-to-species-diversity-may-be-in-their-similarities-20230626/
- :ma
- :Jest
- :nie
- :Gdzie
- ][P
- $W GÓRĘ
- 100
- 2%
- 2001
- 50
- a
- Zdolny
- O nas
- AC
- Stosownie
- Konto
- dokładny
- Po
- ponownie
- temu
- Wszystkie kategorie
- wzdłuż
- również
- Amazonka
- wśród
- an
- i
- Angeles
- zwierzę
- zwierzęta
- Inne
- odpowiedź
- każdy
- pociągający
- awanse
- SĄ
- na około
- Przybywa
- AS
- At
- Austin
- średni
- Niemowlę
- na podstawie
- BE
- bo
- być
- rozpoczął
- za
- pomiędzy
- biologia
- Bit
- przynieść
- Budowanie
- ale
- by
- obliczony
- California
- nazywa
- CAN
- Zajęte
- pewien
- jaśniejsze
- zegar
- dokładnie
- koledzy
- Kolorado
- kombajny
- przyjście
- społeczność
- rywalizować
- konkurowania
- konkurencja
- konkurenci
- uzupełniający
- całkowicie
- kompleks
- kompleksowość
- pojęcie
- Ograniczenia
- kontraktowanie
- mógłby
- rachunkowość
- Twórczy
- wole
- istotny
- cykl
- dane
- zestawy danych
- debata
- lat
- głębiej
- demograficzny
- opisać
- opisane
- Mimo
- detal
- detale
- określaniu
- ZROBIŁ
- Dieta
- Różnice
- różne
- kierować
- odkryty
- rozbieżność
- odrębny
- rozróżniać
- 分配
- Różnorodność
- sporządzony
- każdy
- Wcześnie
- Ekologiczny
- Ekosystem
- Ekosystemy
- efekt
- Efektywne
- ruchomości
- gdzie indziej
- wyłaniać się
- umożliwiać
- obudowane
- Nieskończony
- Anglia
- dość
- Szacunki
- Parzyste
- Każdy
- ewoluuje
- przykład
- istnieć
- rozszerzenie
- ekspansja
- doświadczenie
- Wyjaśniać
- Objaśnia
- wyjaśnienie
- odkryj
- wyrażenie
- rozciągać się
- wygaśnięcie
- Twarz
- fakt
- Czynniki
- los
- Korzyści
- kilka
- pole
- Ustalenia
- i terminów, a
- W razie zamówieenia projektu
- las
- znaleziono
- cztery
- od
- funkcjonować
- ogólnie
- generacja
- Pokoleń
- otrzymać
- Go
- absolwent
- przełomowy
- miał
- Pół
- młotek
- zdarzyć
- dzieje
- Have
- he
- ciężko
- Trzymany
- pomoc
- pomaga
- Wysoki
- podświetlanie
- wysoko
- go
- jego
- historia
- ma nadzieję,
- nadzieję
- domy
- W jaki sposób
- How To
- Jednak
- http
- HTTPS
- i
- pomysły
- identiques
- zidentyfikowane
- tożsamość
- if
- Illinois
- obraz
- ogromny
- ważny
- in
- Zwiększenia
- indywidualny
- osób
- wpływ
- Informacja
- początkowy
- inspirować
- inspirowane
- Interakcje
- zainteresowany
- najnowszych
- wyspa
- IT
- JEGO
- Dołączył
- właśnie
- tylko jeden
- Trzymać
- Klawisz
- Uprzejmy
- Wiedzieć
- laboratorium
- w dużej mierze
- Prawo
- prowadzący
- najmniej
- mniej
- poziom
- życie
- lubić
- Prawdopodobnie
- Linia
- mało
- relacja na żywo
- życie
- miejscowy
- długo
- długi czas
- Popatrz
- wyglądał
- poszukuje
- im
- Los Angeles
- Partia
- niski
- zrobiony
- magazyn
- robić
- sposób
- wiele
- dopasowywanie
- matematyka
- Materia
- dojrzałość
- Może..
- znaczenie
- Spełnia
- Użytkownicy
- psychika
- Metabolizm
- może
- model
- modelowanie
- modele
- miesięcy
- jeszcze
- większość
- Naturalny
- Natura
- koniecznie
- potrzebne
- Neutralny
- Nowości
- Następny
- NIH
- Nie
- Hałas
- Zauważyć..
- numer
- z naszej
- odżywcze
- Szansa
- of
- oferowany
- Oferty
- często
- on
- pewnego razu
- ONE
- tylko
- or
- zamówienie
- Inne
- Pozostałe
- ludzkiej,
- na zewnątrz
- Wynik
- przegrywanie
- koniec
- własny
- đôi
- par
- Panama
- Papier
- część
- szczególnie
- Wzór
- wzory
- może
- okresy
- utrzymuje się
- zjawisko
- planeta
- Rośliny
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- punkt
- populacja
- power
- przewidzieć
- Przewiduje
- Przewidywania
- bardzo
- zwyciężył
- poprzednio
- zasada
- uprzywilejowany
- Problem
- wygląda tak
- procesów
- produkować
- produkuje
- produkcji
- Produkty
- Profesor
- Postęp
- postęp
- położyć
- Putting
- cechy
- pytanie
- przypadkowy
- przypadkowość
- RZADKO SPOTYKANY
- Kurs
- raczej
- real
- Prawdziwy świat
- realistyczny
- Rzeczywistość
- naprawdę
- powód
- nagrany
- zmniejszyć
- związek
- WIELOKROTNIE
- reprodukcja
- Badania naukowe
- Badacze
- Zasoby
- Efekt
- prawo
- Rola
- Powiedział
- taki sam
- zobaczył
- powiedzieć
- mówią
- skalowaniem
- druga
- widzieć
- posiew
- wydać się
- wydawało się
- wydaje
- widziany
- wysłany
- zestaw
- Zestawy
- kilka
- Seksualny
- Share
- shared
- ona
- powinien
- znaczący
- znaki
- podobny
- podobieństwa
- Prosty
- Rozmiar
- rozmiary
- So
- kilka
- Ktoś
- coś
- Źródła
- Typ przestrzeni
- rozpiętość
- rozpiętości
- specjalny
- stabilny
- rozpoczęty
- rozpocznie
- statystyka
- Ewolucja krok po kroku
- Nadal
- Walka
- student
- Studiował
- badania naukowe
- udany
- Z powodzeniem
- taki
- sugerować
- Wskazuje
- przetrwać
- Kołysać
- system
- Brać
- zespół
- semestr
- texas
- niż
- że
- Połączenia
- świat
- ich
- Im
- następnie
- teoretyczny
- teoria
- Tam.
- Te
- one
- rzeczy
- myśleć
- to
- tych
- chociaż?
- tysiące
- trzy
- Przez
- czas
- do
- razem
- także
- w kierunku
- tradycyjny
- drzewo
- Drzewa
- prawdziwy
- naprawdę
- drugiej
- ucla
- zasadniczy
- zrozumienie
- wyjątkowy
- uniwersytet
- University of California
- uwolniony
- aż do
- us
- za pomocą
- różnorodność
- wersja
- Wrażliwy
- była
- Droga..
- sposoby
- we
- webp
- DOBRZE
- były
- Co
- jeśli chodzi o komunikację i motywację
- czy
- który
- Podczas
- KIM
- dlaczego
- szerszy
- będzie
- w
- w ciągu
- bez
- Praca
- pracujący
- działa
- świat
- by
- rok
- lat
- Wydajność
- zefirnet