Giới thiệu
Hơn bốn thập kỷ trước, các nhà sinh thái học thực địa đã bắt đầu định lượng sự đa dạng của cây cối trên một khu rừng trên đảo Barro Colorado ở Panama, một trong những khu rừng được nghiên cứu chuyên sâu nhất trên hành tinh. Họ bắt đầu đếm từng cây có thân rộng hơn một cm. Họ đã xác định loài, đo thân cây và tính toán sinh khối của từng cá thể. Họ bắc thang lên cây, kiểm tra cây non và ghi lại tất cả vào bảng tính ngổn ngang.
Khi xem xét dữ liệu tích lũy hàng năm, họ bắt đầu nhận thấy điều gì đó kỳ lạ trong đó. Với hơn 300 loài, sự đa dạng của cây cối trên hòn đảo nhỏ bé rộng 15 km vuông này thật đáng kinh ngạc. Nhưng sự phân bổ cây cối giữa các loài này cũng rất chênh lệch, với hầu hết các cây chỉ thuộc về một số loài.
Kể từ những nghiên cứu ban đầu đó, mô hình quá tải, không đồng đều đó đã được nhìn thấy lặp đi lặp lại trong các hệ sinh thái trên khắp thế giới, đặc biệt là trong các khu rừng mưa nhiệt đới. nhà sinh thái học Stephen Hubbell của Đại học California, Los Angeles, thành viên của nhóm nghiên cứu Barro Colorado, ước tính rằng chưa đến 2% loài cây ở Amazon chiếm một nửa tổng số cây riêng lẻ, nghĩa là 98% loài là hiếm.
Đa dạng sinh học cao như vậy đi ngược lại với những dự đoán được đưa ra bởi một lý thuyết hàng đầu về sinh thái học, lý thuyết này cho rằng trong một hệ sinh thái ổn định, mọi ngóc ngách hoặc vai trò nên do một loài chiếm giữ. lý thuyết thích hợp gợi ý rằng không có đủ hốc để cho phép tất cả các loài mà các nhà sinh thái học nhìn thấy tồn tại ổn định. Sự cạnh tranh về các hốc giữa các loài tương tự lẽ ra phải khiến những loài quý hiếm bị tuyệt chủng.
A mới sinh thái mô hình giấy in Thiên nhiên by James O'Dwyer và Kenneth Jops của Đại học Illinois, Urbana-Champaign giải thích ít nhất một phần của sự khác biệt này. Họ phát hiện ra rằng các loài dường như là đối thủ cạnh tranh trực tiếp có thể chia sẻ một hệ sinh thái nếu các chi tiết về lịch sử cuộc đời của chúng - chẳng hạn như thời gian sống và số con của chúng - sắp xếp theo đúng cách. Công trình của họ cũng giúp giải thích tại sao một trong những cách thành công nhất để lập mô hình hệ sinh thái thường cho kết quả chính xác, mặc dù nó che đậy hầu hết tất cả những gì chúng ta biết về cách thức hoạt động của các sinh vật.
Giới thiệu
Trở lại năm 2001, sự đa dạng sinh học cao một cách nghịch lý trên đảo Barro Colorado đã truyền cảm hứng cho Hubbell đề xuất đột phá lý thuyết trung tính của sinh thái học. Lý thuyết sinh thái học truyền thống nhấn mạnh sự cạnh tranh cho các hốc giữa các loài. Nhưng Hubbell đã chỉ ra rằng các loài có thể không thực sự quan trọng trong phương trình đó bởi vì trên thực tế, các cá thể cũng cạnh tranh tài nguyên với các thành viên cùng loài của mình. Ông gợi ý rằng các mô hình đa dạng trong hệ sinh thái phần lớn có thể là sản phẩm của các quá trình ngẫu nhiên.
Đối với một lý thuyết liên quan đến đa dạng sinh học, lý thuyết trung lập của Hubbell rất ít. Nó đã bỏ qua các biến thể về tuổi thọ, các đặc điểm dinh dưỡng và các chi tiết khác giúp phân biệt loài này với loài khác. Trong các mô hình dựa trên lý thuyết, mọi cá nhân trong hệ sinh thái lý thuyết đều giống hệt nhau. Khi đồng hồ bắt đầu, hệ sinh thái sẽ phát triển một cách ngẫu nhiên, với các cá nhân cạnh tranh và thay thế lẫn nhau một cách ngẫu nhiên. Lý thuyết này hoàn toàn mâu thuẫn với các cách tiếp cận dựa trên loài đối với sinh thái học, và nó đã gây ra cuộc tranh luận gay gắt giữa các nhà sinh thái học vì nó có vẻ quá phản trực giác.
Tuy nhiên, thật đáng ngạc nhiên, khi các bước đi ngẫu nhiên trong các mô hình trung lập tiến triển, chúng tái tạo các đặc điểm chính của những gì Hubbell và các đồng nghiệp của ông đã thấy trong dữ liệu của họ từ Đảo Barro Colorado và những gì những người khác đã thấy ở những nơi khác. Trong mô hình mà hầu như không thừa nhận sự khác biệt này, có những tia sáng của thế giới thực.
Sự căng thẳng giữa các mô hình và thực tế từ lâu đã khiến O'Dwyer quan tâm. Tại sao lý thuyết trung lập dường như hoạt động rất tốt? Có cách nào để cung cấp thông tin về cách thức hoạt động của các loài để thu được kết quả trông thực tế hơn không?
O'Dwyer nói, một trong những điều làm cho các mô hình trung lập trở nên hấp dẫn là thực sự có phổ quát sâu sắc giữa nhiều sinh vật sống. Mặc dù các loài động vật không giống nhau, nhưng chúng giống nhau một cách đáng kể ở cấp độ, chẳng hạn như hệ thống tuần hoàn. Những con số tương tự liên quan đến sinh lý học lặp đi lặp lại ở động vật và thực vật, có lẽ phản ánh những hạn chế trong lịch sử tiến hóa chung của chúng. Ví dụ, theo một nguyên tắc gọi là định luật Kleiber, tốc độ trao đổi chất của động vật thường tăng theo kích thước của nó, mở rộng theo quy luật lũy thừa — quy luật lũy thừa giống nhau, bất kể loài nào. (Một số giả thuyết về lý do tại sao định luật Kleiber đúng đã được đưa ra, nhưng câu trả lời vẫn còn đang được tranh luận.)
Với những dấu hiệu của trật tự cơ bản đó, O'Dwyer tự hỏi liệu một số chi tiết về cách sinh vật sống có quan trọng hơn những chi tiết khác trong việc xác định mức độ thành công của các loài sẽ cạnh tranh và tồn tại trong thời gian tiến hóa hay không. Hãy xem xét lại quá trình trao đổi chất: Nếu một hệ sinh thái có thể được coi là biểu hiện của quá trình trao đổi chất của cư dân trong đó, thì kích thước của các sinh vật là những con số đặc biệt, có ý nghĩa. Kích thước của một cá thể có thể hữu ích hơn trong việc mô hình hóa số phận của nó theo thời gian hơn bất kỳ số lượng chi tiết nào khác về chế độ ăn uống hoặc bản sắc loài của nó.
O'Dwyer tự hỏi liệu một trong những yếu tố đặc quyền, quan trọng đó có thể được nắm bắt bởi lịch sử sự sống hay không, một khái niệm kết hợp các số liệu thống kê về loài như số con trung bình, thời gian cho đến khi trưởng thành về mặt sinh dục và tuổi thọ. Hãy tưởng tượng một lô gồm 50 cây riêng lẻ. Mỗi loài có vòng đời riêng, kiểu sinh sản riêng. Sau ba tháng, một cây có thể tạo ra 100 hạt, trong khi một cây tương tự khác tạo ra 88 hạt. Có thể 80% hạt của chúng sẽ nảy mầm, tạo ra thế hệ tiếp theo, thế hệ này sẽ trải qua phiên bản riêng của chu kỳ này. Ngay cả trong một loài, số lượng của từng loài thực vật sẽ thay đổi, đôi khi một chút, đôi khi rất nhiều, một hiện tượng được gọi là nhiễu nhân khẩu học. Nếu biến thể này là ngẫu nhiên, theo cách của lý thuyết trung tính của Hubbell, những kiểu mẫu nào sẽ xuất hiện trong các thế hệ kế tiếp?
O'Dwyer biết rằng anh ấy đã tìm được người có thể giúp anh ấy khám phá câu hỏi đó khi Jops gia nhập phòng thí nghiệm của anh ấy với tư cách là một sinh viên tốt nghiệp. Jops trước đây đã nghiên cứu xem liệu các mô hình sử dụng lịch sử cuộc sống có thể dự đoán liệu một loài thực vật dễ bị tổn thương có tồn tại hay không hay nó đang trên đường biến mất. Cùng nhau, họ bắt đầu tìm ra phép toán mô tả điều gì sẽ xảy ra khi lịch sử cuộc sống gặp phải sự cạnh tranh.
Trong mô hình của Jops và O'Dwyer, cũng như trong các mô hình trung lập, tính ngẫu nhiên - ảnh hưởng của các yếu tố ngẫu nhiên đến các tương tác xác định giữa các loài - là rất quan trọng. Tuy nhiên, lịch sử cuộc sống của các loài có thể khuếch đại hoặc làm giảm tác động của sự ngẫu nhiên đó. O'Dwyer nói: “Lịch sử cuộc sống là một loại lăng kính mà qua đó tiếng ồn nhân khẩu học hoạt động.
Khi các nhà nghiên cứu cho phép mô hình của họ tiến triển theo thời gian, đặt từng cá thể mô phỏng qua các bước của nó, họ nhận thấy rằng một số loài nhất định có thể tồn tại bên cạnh nhau trong thời gian dài mặc dù chúng đang cạnh tranh để giành lấy cùng một nguồn tài nguyên. Nhìn sâu hơn vào các con số để tìm lời giải thích, Jops và O'Dwyer nhận thấy rằng một thuật ngữ phức tạp được gọi là kích thước quần thể hiệu quả dường như hữu ích để mô tả một kiểu bổ sung có thể tồn tại giữa các loài. Nó gói gọn thực tế là một loài có thể có tỷ lệ tử vong cao tại một thời điểm trong vòng đời của nó, sau đó là tỷ lệ tử vong thấp ở thời điểm khác, trong khi một loài bổ sung có thể có tỷ lệ tử vong thấp ở điểm đầu tiên và tỷ lệ tử vong cao ở điểm thứ hai. Thuật ngữ này càng giống nhau đối với hai loài thì càng có nhiều khả năng một cặp có thể sống cạnh nhau mặc dù cạnh tranh về không gian và dinh dưỡng.
O'Dwyer nói: “Họ gặp phải tiếng ồn nhân khẩu học ở cùng một biên độ. “Đó là chìa khóa để họ có thể sống với nhau lâu dài.”
Giới thiệu
Các nhà nghiên cứu tự hỏi liệu các mô hình tương tự có phổ biến trong thế giới thực hay không. Họ đã vẽ trên cơ sở dữ liệu COMPADRE, nơi lưu trữ thông tin chi tiết về hàng nghìn loài thực vật, nấm và vi khuẩn được thu thập từ nhiều nghiên cứu và nguồn khác nhau, đồng thời họ tập trung vào những cây lâu năm cùng sống trong cùng một ô nghiên cứu. Họ phát hiện ra rằng, như mô hình của họ đã dự đoán, các loài thực vật sống cùng nhau có lịch sử sống gần giống nhau: Các cặp loài sống trong cùng một hệ sinh thái có xu hướng bổ sung cho nhau nhiều hơn so với các cặp được rút ra ngẫu nhiên.
Các phát hiện cho thấy những cách thức mà các loài không nhất thiết phải cạnh tranh trực tiếp có thể hoạt động tốt cùng với nhau mà không cần tạo ra những hốc riêng biệt, cho biết Annette Ostling, một giáo sư sinh học tại Đại học Texas, Austin. “Điều thú vị nhất là họ nhấn mạnh rằng những ý tưởng này… có thể áp dụng cho các loài khá khác biệt nhưng bổ sung cho nhau,” cô nói.
Đến William Kunin, giáo sư sinh thái học tại Đại học Leeds ở Anh, bài báo gợi ý một lý do tại sao thế giới tự nhiên, với tất cả sự phức tạp của nó, có thể giống với một mô hình trung tính: Các quá trình sinh thái có thể có cách triệt tiêu lẫn nhau, do đó những gì có vẻ như giống như sự đa dạng vô tận có thể có một kết quả đơn giản mà anh ấy mô tả là “tính trung lập mới nổi”. Về phần mình, Hubbell đánh giá cao việc mở rộng công việc ban đầu của mình. Ông nói: “Nó đưa ra một số suy nghĩ về cách khái quát hóa các mô hình trung tính, điều chỉnh chúng để tạo ra một chút khác biệt giữa các loài, mở rộng và thu hẹp để xem điều gì xảy ra với sự đa dạng trong cộng đồng địa phương.
Tuy nhiên, đây chỉ là một phần của vấn đề tìm hiểu cách thức đa dạng sinh học phát sinh và tại sao nó vẫn tồn tại. “Trong sinh thái học, chúng ta đấu tranh với mối quan hệ giữa khuôn mẫu và quá trình. Ostling nói: “Nhiều quy trình khác nhau có thể tạo ra cùng một khuôn mẫu. O'Dwyer hy vọng rằng trong những năm tới, nhiều dữ liệu hơn về thế giới thực có thể giúp các nhà nghiên cứu nhận ra liệu quy mô dân số hiệu quả có thể giải thích sự cùng tồn tại một cách nhất quán hay không.
Kunin hy vọng rằng bài báo sẽ truyền cảm hứng cho những người khác tiếp tục làm việc với những ý tưởng từ lý thuyết trung lập. Trong một lĩnh vực mà những phẩm chất độc đáo của các cá nhân, thay vì những điểm chung của họ, từ lâu đã thống trị, lý thuyết trung lập đã buộc các nhà sinh thái học phải sáng tạo. “Nó đã giúp chúng tôi thoát khỏi lối mòn tinh thần và khiến chúng tôi suy nghĩ xem điều gì thực sự quan trọng,” anh nói.
Hubbell, người đã đưa ra lý thuyết trung lập về sinh thái học cách đây nhiều năm, tự hỏi liệu bộ dữ liệu thực sự khổng lồ về các khu rừng thực có thể mang lại loại chi tiết cần thiết để làm cho mối quan hệ giữa lịch sử sự sống và đa dạng sinh học trở nên rõ ràng hơn hay không. “Đây là kiểu xây dựng dựa trên lý thuyết trung lập mà tôi hy vọng sẽ xảy ra,” ông nói về bài báo mới. “Nhưng đó chỉ là một bước nhỏ để thực sự hiểu được sự đa dạng.”
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Ô tô / Xe điện, Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- BlockOffsets. Hiện đại hóa quyền sở hữu bù đắp môi trường. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.quantamagazine.org/the-key-to-species-diversity-may-be-in-their-similarities-20230626/
- : có
- :là
- :không phải
- :Ở đâu
- ][P
- $ LÊN
- 100
- 2%
- 2001
- 50
- a
- Có khả năng
- Giới thiệu
- AC
- Theo
- Tài khoản
- chính xác
- Sau
- một lần nữa
- cách đây
- Tất cả
- bên cạnh
- Ngoài ra
- đàn bà gan dạ
- trong số
- an
- và
- Angeles
- động vật
- động vật
- Một
- trả lời
- bất kì
- hấp dẫn
- cách tiếp cận
- LÀ
- xung quanh
- Đến
- AS
- At
- austin
- Trung bình cộng
- Đứa bé
- dựa
- BE
- bởi vì
- được
- bắt đầu
- sau
- giữa
- sinh học
- Một chút
- mang lại
- Xây dựng
- nhưng
- by
- tính
- california
- gọi là
- CAN
- bị bắt
- nhất định
- rõ ràng hơn
- Đồng hồ
- chặt chẽ
- đồng nghiệp
- Colorado
- kết hợp
- đến
- cộng đồng
- cạnh tranh
- cạnh tranh
- cạnh tranh
- đối thủ cạnh tranh
- bổ túc
- hoàn toàn
- phức tạp
- phức tạp
- khái niệm
- khó khăn
- ký kết hợp đồng
- có thể
- hơn nữa
- Sáng tạo
- cây trồng
- quan trọng
- chu kỳ
- dữ liệu
- bộ dữ liệu
- tranh luận
- thập kỷ
- sâu sắc hơn
- nhân khẩu học
- mô tả
- mô tả
- Mặc dù
- chi tiết
- chi tiết
- xác định
- ĐÃ LÀM
- Chế độ ăn uống
- sự khác biệt
- khác nhau
- trực tiếp
- phát hiện
- sự khác biệt
- khác biệt
- phân biệt
- phân phối
- SỰ ĐA DẠNG
- rút ra
- mỗi
- Đầu
- Sinh thái
- hệ sinh thái
- Hệ sinh thái
- hiệu lực
- Hiệu quả
- hiệu ứng
- nơi khác
- xuất hiện
- cho phép
- đóng gói
- Endless
- Nước Anh
- đủ
- dự toán
- Ngay cả
- Mỗi
- tiến hóa
- ví dụ
- tồn tại
- mở rộng
- mở rộng
- kinh nghiệm
- Giải thích
- Giải thích
- giải thích
- khám phá
- biểu hiện
- thêm
- tuyệt chủng
- Đối mặt
- thực tế
- các yếu tố
- số phận
- Tính năng
- vài
- lĩnh vực
- phát hiện
- Tên
- Trong
- rừng
- tìm thấy
- 4
- từ
- chức năng
- nói chung
- thế hệ
- các thế hệ
- được
- Go
- tốt nghiệp
- đột phá
- có
- Một nửa
- búa
- xảy ra
- xảy ra
- Có
- he
- nặng nề
- Được tổ chức
- giúp đỡ
- giúp
- Cao
- làm nổi bật
- cao
- anh ta
- của mình
- lịch sử
- hy vọng
- hy vọng
- nhà
- Độ đáng tin của
- Hướng dẫn
- Tuy nhiên
- http
- HTTPS
- i
- ý tưởng
- giống hệt nhau
- xác định
- Bản sắc
- if
- Illinois
- hình ảnh
- bao la
- quan trọng
- in
- Tăng
- hệ thống riêng biệt,
- các cá nhân
- ảnh hưởng
- thông tin
- ban đầu
- truyền cảm hứng
- lấy cảm hứng từ
- tương tác
- quan tâm
- trong
- đảo
- IT
- ITS
- gia nhập
- chỉ
- chỉ một
- Giữ
- Key
- Loại
- Biết
- phòng thí nghiệm
- phần lớn
- Luật
- hàng đầu
- ít nhất
- ít
- Cấp
- Cuộc sống
- Lượt thích
- Có khả năng
- Dòng
- ít
- sống
- sống
- địa phương
- dài
- thời gian dài
- Xem
- nhìn
- tìm kiếm
- các
- Los Angeles
- Rất nhiều
- Thấp
- thực hiện
- tạp chí
- làm cho
- cách thức
- nhiều
- phù hợp
- toán học
- chất
- trưởng thành
- Có thể..
- có nghĩa là
- Đạt
- Các thành viên
- tâm thần
- Sự trao đổi chất
- Might
- kiểu mẫu
- người mẫu
- mô hình
- tháng
- chi tiết
- hầu hết
- Tự nhiên
- Thiên nhiên
- nhất thiết
- cần thiết
- Neutral
- Mới
- tiếp theo
- NIH
- Không
- Tiếng ồn
- Để ý..
- con số
- số
- dinh dưỡng
- So le
- of
- cung cấp
- Cung cấp
- thường
- on
- hàng loạt
- ONE
- có thể
- or
- gọi món
- Nền tảng khác
- Khác
- vfoXNUMXfipXNUMXhfpiXNUMXufhpiXNUMXuf
- ra
- Kết quả
- cạnh tranh
- kết thúc
- riêng
- đôi
- cặp
- Panama
- Giấy
- một phần
- đặc biệt
- Họa tiết
- mô hình
- có lẽ
- kinh nguyệt
- vẫn tồn tại
- hiện tượng
- hành tinh
- Cây cối
- plato
- Thông tin dữ liệu Plato
- PlatoDữ liệu
- Điểm
- dân số
- quyền lực
- dự đoán
- dự đoán
- Dự đoán
- khá
- chiếm ưu thế
- trước đây
- nguyên tắc
- đặc quyền đặc lợi
- Vấn đề
- quá trình
- Quy trình
- sản xuất
- sản xuất
- sản xuất
- Sản phẩm
- Giáo sư
- Tiến độ
- tiến bộ
- đặt
- Đặt
- chất lượng
- câu hỏi
- ngẫu nhiên
- ngẫu nhiên
- HIẾM HOI
- Tỷ lệ
- hơn
- thực
- thế giới thực
- thực tế
- Thực tế
- có thật không
- lý do
- ghi lại
- giảm
- mối quan hệ
- NHIỀU LẦN
- sinh sản
- nghiên cứu
- nhà nghiên cứu
- Thông tin
- Kết quả
- ngay
- Vai trò
- Nói
- tương tự
- thấy
- nói
- nói
- mở rộng quy mô
- Thứ hai
- xem
- hạt giống
- hình như
- dường như
- dường như
- đã xem
- gởi
- định
- bộ
- một số
- Tình dục
- Chia sẻ
- chia sẻ
- chị ấy
- nên
- có ý nghĩa
- Dấu hiệu
- tương tự
- tương
- Đơn giản
- Kích thước máy
- kích thước
- So
- một số
- Một người nào đó
- một cái gì đó
- nguồn
- Không gian
- nhịp cầu
- nhịp
- đặc biệt
- ổn định
- bắt đầu
- bắt đầu
- số liệu thống kê
- Bước
- Vẫn còn
- Đấu tranh
- Sinh viên
- nghiên cứu
- nghiên cứu
- thành công
- Thành công
- như vậy
- đề nghị
- Gợi ý
- tồn tại
- Sự ảnh hưởng
- hệ thống
- Hãy
- nhóm
- kỳ hạn
- texas
- hơn
- việc này
- Sản phẩm
- thế giới
- cung cấp their dịch
- Them
- sau đó
- lý thuyết
- lý thuyết
- Đó
- Kia là
- họ
- điều
- nghĩ
- điều này
- những
- Tuy nhiên?
- hàng ngàn
- số ba
- Thông qua
- thời gian
- đến
- bên nhau
- quá
- đối với
- truyền thống
- cây
- Cây
- đúng
- thực sự
- hai
- ucla
- cơ bản
- sự hiểu biết
- độc đáo
- trường đại học
- Đại học California
- giải phóng
- cho đến khi
- us
- sử dụng
- nhiều
- phiên bản
- Dễ bị tổn thương
- là
- Đường..
- cách
- we
- webp
- TỐT
- là
- Điều gì
- khi nào
- liệu
- cái nào
- trong khi
- CHÚNG TÔI LÀ
- tại sao
- rộng hơn
- sẽ
- với
- ở trong
- không có
- Công việc
- đang làm việc
- công trinh
- thế giới
- sẽ
- năm
- năm
- Năng suất
- zephyrnet