การสืบทอดทางนิเวศวิทยาประเภทการศึกษาและตัวอย่าง - ชีววิทยา

การสืบทอดทางนิเวศวิทยาเป็นกระบวนการของการทดแทนพันธุ์พืชและสัตว์ในชุมชนทีละน้อยซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบ นอกจากนี้เรายังสามารถกำหนดเป็นรูปแบบของการตั้งรกรากและการสูญพันธุ์ในสถานที่หนึ่ง ๆ โดยสิ่งมีชีวิตหลายชนิด รูปแบบนี้มีลักษณะเฉพาะคือไม่เป็นไปตามฤดูกาลทิศทางและต่อเนื่อง

การสืบทอดทางนิเวศวิทยาเป็นเรื่องปกติของชุมชนที่ถูกควบคุมโดย“ การปกครอง” นั่นคือสิ่งที่บางชนิดมีความสามารถในการแข่งขันเหนือกว่าคนอื่น ๆ

รูปที่ 1. การสืบทอดหลัก ที่มา: โดย Rcole17 ผ่าน Wikimedia Commons

ในกระบวนการนี้จะเกิดการ "เปิด" อันเป็นผลมาจากความวุ่นวายซึ่งสามารถมองเห็นได้ว่าเป็นการแผ้วถางในป่าเกาะใหม่เนินทรายและอื่น ๆ การเปิดนี้ในตอนแรกถูกครอบครองโดย“ นักล่าอาณานิคมเริ่มต้น” ซึ่งถูกแทนที่ด้วยกาลเวลาเพราะเขาไม่สามารถดำรงตนอยู่ในสถานที่นั้นได้

การรบกวนมักก่อให้เกิดลักษณะของลำดับสปีชีส์ (การเข้าและออกจากฉาก) ซึ่งสามารถคาดเดาได้

ตัวอย่างเช่นสปีชีส์แรก ๆ ที่สืบต่อกันมาเป็นที่รู้กันว่าเป็นนักล่าอาณานิคมที่ดีเติบโตและแพร่พันธุ์อย่างรวดเร็วในขณะที่สปีชีส์ในภายหลัง (ซึ่งเข้ามาในภายหลัง) จะเติบโตและแพร่พันธุ์ช้าลงและทนต่อทรัพยากรที่มีน้อย

พันธุ์หลังสามารถเติบโตจนครบกำหนดเมื่อมีสายพันธุ์แรก ๆ แต่สุดท้ายก็ต้องยกเว้นพวกมันเนื่องจากการแข่งขัน

ประเภทของการสืบทอด

นักนิเวศวิทยาได้แยกแยะการสืบทอดสองประเภท ได้แก่ : การสืบทอดหลัก (เกิดขึ้นในพื้นที่ที่ไม่มีพืชพันธุ์ที่มีอยู่ก่อน) และการสืบทอดลำดับที่สอง (เกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีพืชที่เป็นที่ยอมรับ)

ความแตกต่างมักเกิดขึ้นระหว่างการสืบทอดโดยอัตโนมัติซึ่งขับเคลื่อนโดยกระบวนการที่ทำงานภายในสถานที่หนึ่ง ๆ และการสืบทอดแบบ allogeneic ซึ่งขับเคลื่อนโดยปัจจัยภายนอกของสถานที่นั้น

การสืบทอดหลัก

การสืบทอดหลักเป็นกระบวนการของการตั้งรกรากของสิ่งมีชีวิตในสถานที่ที่ไม่มีพืชพันธุ์อยู่ก่อน

มันเกิดขึ้นในพื้นผิวอนินทรีย์ปลอดเชื้อที่เกิดจากแหล่งที่มาของการรบกวนเช่นภูเขาไฟการแข็งตัวเป็นต้น ตัวอย่างของพื้นผิวดังกล่าวอาจเป็นเช่นการไหลของลาวาและที่ราบหินภูเขาไฟเนินทรายที่เกิดขึ้นใหม่หลุมอุกกาบาตที่เกิดจากการตกกระทบของดาวตกโมราไนน์และพื้นผิวที่สัมผัสหลังจากการล่าถอยของธารน้ำแข็งเป็นต้น

รูปที่ 2 กระแสลาวาจะถูกล่าอาณานิคมเมื่อเย็นตัวลงในขั้นตอนแรกของการสืบทอดระบบนิเวศ ที่มา: โดย Jim D. Griggs ช่างภาพเจ้าหน้าที่ HVO (USGS) http://pubs.usgs.gov/dds/dds-80/ โดเมนสาธารณะ https://commons.wikimedia.org/w/index.php? curid = 326880

ในระหว่างการสืบทอดหลักสปีชีส์สามารถมาจากที่ห่างไกลได้

กระบวนการสืบทอดมักเกิดขึ้นอย่างช้าๆเนื่องจากผู้ตั้งถิ่นฐานกลุ่มแรกจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมทำให้เอื้อต่อการสร้างสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น

ตัวอย่างเช่นการก่อตัวของดินจำเป็นต้องมีการสลายตัวของหินในขั้นต้นการสะสมของอินทรีย์วัตถุที่ตายแล้วและต่อมาการสร้างจุลินทรีย์ในดินทีละน้อย

ลำดับรอง

การสืบทอดรองเกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีพืชพันธุ์ สิ่งนี้เกิดขึ้นหลังจากความวุ่นวายรบกวนการเปลี่ยนแปลงของชุมชนที่จัดตั้งขึ้นโดยไม่กำจัดบุคคลทั้งหมดออกไปโดยสิ้นเชิง

ในบรรดาสาเหตุทั่วไปของความวุ่นวายที่อาจนำไปสู่การสืบทอดลำดับรองเราสามารถพูดถึง: พายุไฟไหม้โรคการตัดไม้การขุดการหักบัญชีทางการเกษตรและอื่น ๆ

ตัวอย่างเช่นในกรณีที่พืชพันธุ์ในพื้นที่ถูกกำจัดออกไปบางส่วนหรือทั้งหมดโดยที่ดินเมล็ดพืชและสปอร์ที่พัฒนาดีแล้วยังคงอยู่ในสภาพดีกระบวนการของการตั้งรกรากของสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่เรียกว่าการสืบทอดลำดับรอง

การศึกษาการสืบทอดระบบนิเวศ

Henry Chandler Cowles

หนึ่งในคนกลุ่มแรก ๆ ที่ยอมรับการสืบทอดเป็นปรากฏการณ์ทางนิเวศวิทยาคือ Henry Chandler Cowles (1899) ซึ่งศึกษาชุมชนเนินทรายในหลายช่วงอายุในทะเลสาบมิชิแกน (สหรัฐอเมริกา) โดยอนุมานเกี่ยวกับรูปแบบการสืบต่อกันมา

Cowles สังเกตว่าอีกแห่งหนึ่งมาจากชายฝั่งทะเลสาบเนินทรายที่เก่าแก่กว่านั้นพบว่ามีการครอบงำของพันธุ์พืชที่แตกต่างกันในหมู่พวกเขา

ต่อจากนั้นการโต้เถียงอย่างลึกซึ้งเกิดขึ้นในสาขาวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับแนวคิดเรื่องการสืบทอด หนึ่งในข้อถกเถียงที่รู้จักกันดีคือนักวิทยาศาสตร์ Frederick Clements และ Henry Gleason

การโต้เถียง Clements-Gleason

Clements ชี้ให้เห็นว่าชุมชนในระบบนิเวศเป็นสิ่งมีชีวิตที่เหนือกว่าซึ่งสิ่งมีชีวิตมีปฏิสัมพันธ์และสนับสนุนซึ่งกันและกันแม้จะเห็นแก่ประโยชน์ส่วนรวมก็ตาม ในพลวัตนี้จึงมีรูปแบบของการพัฒนาชุมชน

นักวิจัยคนนี้ได้นำเสนอแนวคิดเช่น "สิ่งมีชีวิต" และ "ชุมชนจุดสุดยอด" สิ่งมีชีวิตเป็นตัวแทนของขั้นตอนกลางในการสืบทอดในขณะที่จุดสุดยอดคือสถานะที่มั่นคงซึ่งมาถึงเมื่อสิ้นสุดกระบวนการสืบทอด สภาวะไคลแม็กซ์ที่แตกต่างกันเป็นผลมาจากระบบสิ่งแวดล้อมจำนวนมาก

ในส่วนของเขา Gleason ปกป้องสมมติฐานที่ว่าชุมชนพัฒนาขึ้นเนื่องจากการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดต่อข้อ จำกัด ทางสรีรวิทยาที่เฉพาะเจาะจงสำหรับแต่ละสถานที่โดยเฉพาะ

สำหรับ Gleason การเพิ่มขึ้นหรือลดลงของสายพันธุ์ในชุมชนไม่ได้ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์กับสายพันธุ์อื่น

มุมมองเชิงปัจเจกของการพัฒนาชุมชนนี้มองว่ามันเป็นเพียงกลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่มีความต้องการทางสรีรวิทยาของแต่ละบุคคลอนุญาตให้พวกมันใช้ประโยชน์จากสถานที่เฉพาะได้

ใครถูก?

ในระยะสั้นวิสัยทัศน์ของ Clements ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในวงการวิทยาศาสตร์อย่างไรก็ตามในระยะยาวความคิดของ Gleason ดูเหมือนจะถูกต้องมากขึ้นในการอธิบายกระบวนการสืบทอดพันธุ์พืช

นักนิเวศวิทยาเกี่ยวกับรูปร่างของ Whittaker, Egler และ Odum ได้เข้าร่วมในการสนทนานี้ซึ่งเกิดขึ้นอีกครั้งตลอดการพัฒนาระบบนิเวศชุมชน

วันนี้มีการเพิ่มโมเดลล่าสุดเช่น Drury และ Nisbet (1973) และ Connell และ Slatyer (1977) เข้ามาในการสนทนานี้ทำให้เกิดวิสัยทัศน์ใหม่ ๆ ในการอภิปรายแบบเก่า

ดังที่มักเกิดขึ้นในกรณีเหล่านี้เป็นไปได้มากว่าวิสัยทัศน์ทั้งสอง (ทั้งของ Clements หรือ Gleason) ไม่ผิดอย่างสิ้นเชิงและทั้งสองมีความจริงเล็กน้อย

มีการศึกษาการสืบทอดทางนิเวศวิทยาอย่างไร?

การสืบทอดที่พัฒนาไปสู่ผืนดินใหม่ ๆ (เช่นเกาะที่เกิดจากภูเขาไฟ) มักใช้เวลาหลายร้อยปี ในทางกลับกันอายุการใช้งานของนักวิจัยนั้น จำกัด อยู่ที่ไม่กี่สิบปี ดังนั้นจึงเป็นเรื่องน่าสนใจที่จะถามตัวเองว่าจะเข้าใกล้การสอบสวนความสำเร็จได้อย่างไร

วิธีหนึ่งที่พบในการศึกษาความสำเร็จคือการค้นหากระบวนการที่คล้ายคลึงกันซึ่งใช้เวลาสั้นลง

ตัวอย่างเช่นการศึกษาพื้นผิวของกำแพงบางส่วนในแนวชายฝั่งที่เต็มไปด้วยหินซึ่งสามารถเปลือยเปล่าและถูกนำกลับมาใช้ใหม่โดยการล่าอาณานิคมของสิ่งมีชีวิตหลังจากผ่านไปหลายปีหรือหลายทศวรรษ

Chronoseries หรือการทดแทนช่องว่างสำหรับเวลา (SFT)

เรียกว่าโครโนเซอรี (จากภาษากรีกโครโนส: เวลา) หรือ "การแทนที่ช่องว่างสำหรับเวลา" (SFT สำหรับตัวย่อในภาษาอังกฤษ) เป็นอีกรูปแบบหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในการศึกษาการสืบทอด ประกอบด้วยการวิเคราะห์ชุมชนที่มีอายุและสถานที่เชิงพื้นที่ที่แตกต่างกันซึ่งเกิดจากเหตุการณ์ความไม่สงบเพียงครั้งเดียว

ข้อได้เปรียบหลักของ SFT คือไม่จำเป็นต้องใช้ระยะเวลาการสังเกตที่ยาวนาน (หลายร้อยปี) เพื่อศึกษาลำดับ อย่างไรก็ตามข้อ จำกัด ประการหนึ่งแสดงให้เห็นว่าไม่สามารถทราบได้อย่างแน่ชัดว่าสถานที่ตั้งเฉพาะของชุมชนที่ศึกษามีความคล้ายคลึงกันเพียงใด

ผลกระทบที่เกิดจากอายุของสถานที่นั้นอาจสับสนกับผลกระทบของตัวแปรอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับที่ตั้งของชุมชน

ตัวอย่างการศึกษาการสืบทอด

การใช้โครโนซีรีย์ในการศึกษาการสืบทอดหลัก

ตัวอย่างของ chronoseries พบได้ในผลงานของ Kamijo และผู้ร่วมงานของเขา (2002) ซึ่งสามารถอนุมานการสืบทอดหลักในการไหลของภูเขาไฟบะซอลต์ของเกาะมิยาเกะจิมะในญี่ปุ่น

นักวิจัยเหล่านี้ได้ศึกษาลำดับเวลาของการปะทุของภูเขาไฟที่แตกต่างกันในวันที่ 16, 37, 125 และอายุมากกว่า 800 ปี

ในสตรีมอายุ 16 ปีพวกเขาพบว่าดินเบาบางมากขาดไนโตรเจนและพืชเกือบจะไม่อยู่ยกเว้นแอลนัสขนาดเล็กสองสามตัว (Alnus sieboldiana)

ในทางตรงกันข้ามในแปลงที่เก่าแก่ที่สุดมีบันทึก 113 แทกซารวมทั้งเฟิร์นไม้ยืนต้นไม้ยืนต้นเถาวัลย์และต้นไม้

รูปที่ 3 ต้น Castanopsis sieboldii เป็นตัวแทนของการสืบทอดขั้วในป่าเขตอบอุ่นบนเกาะภูเขาไฟในญี่ปุ่น ที่มา: https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Jinguji_Wakasa_Obama_Fukui14s3s4592.jpg#metadata

จากนั้นพวกเขาได้สร้างกระบวนการสืบทอดที่เกิดขึ้นใหม่โดยระบุว่าในตอนแรกแอลเดอร์ที่ตรึงไนโตรเจนเป็นอาณานิคมของลาวาภูเขาไฟที่เปลือยเปล่าซึ่งอำนวยความสะดวกในการเข้ามาของต้นซากุระในภายหลัง (Prunus speciosa) การสืบทอดระดับกลางและลอเรล (Machilus thunbergii) ของ การสืบทอดสาย ต่อมาเกิดป่าเบญจพรรณอันร่มรื่นขึ้นโดยมีสกุล Alnus และ Prunus ครอบงำ

ในที่สุดนักวิจัยแนะนำว่าการเปลี่ยน Machilus ด้วยต้นไม้ Shii (Castanopsis sieboldii) ที่มีอายุยืนยาวนั้นเกิดขึ้นและในไม้ที่มีเชื้อรา Shii-take ที่รู้จักกันดีมักจะพัฒนา

การศึกษาการสืบทอดรอง

มักมีการศึกษาการสืบทอดลำดับรองโดยใช้ประโยชน์จากพื้นที่เพาะปลูกที่ถูกทิ้งร้าง ในสหรัฐอเมริกามีการศึกษาประเภทนี้หลายครั้งเนื่องจากทราบวันที่ที่แน่นอนที่ฟิลด์เหล่านี้ถูกละทิ้ง

ตัวอย่างเช่นนักนิเวศวิทยาชื่อดังอย่าง David Tilman ได้พบในการศึกษาของเขาว่ามีลำดับโดยทั่วไปในการสืบทอดที่เกิดขึ้นในสาขาเก่าเหล่านี้:

วัชพืชประจำปีแรกตั้งรกรากในสนาม
ไม้ล้มลุกยืนต้นตาม.
ต่อมามีการรวมต้นไม้ต้นกำเนิด
ในที่สุดต้นไม้ที่สืบทอดต่อกันมาเช่นต้นสนและไม้เนื้อแข็งก็เข้ามา

ทิลแมนพบว่าปริมาณไนโตรเจนในดินเพิ่มขึ้นเมื่อการสืบทอดดำเนินไป ผลการศึกษานี้ได้รับการยืนยันจากการศึกษาอื่น ๆ ที่ดำเนินการในนาข้าวที่ถูกทิ้งร้างในประเทศจีน

มีการสืบทอดอยู่เสมอ?

เราได้โต้แย้งตั้งแต่ตอนต้นของบทความนี้ว่าการสืบทอดระบบนิเวศเป็นเรื่องปกติของชุมชนที่ถูกควบคุมโดย "การครอบงำ" แต่ก็ไม่ได้เป็นเช่นนี้เสมอไป

ยังมีชุมชนประเภทอื่น ๆ ที่เรียกว่า "ผู้ก่อตั้ง" ที่ถูกควบคุม ในชุมชนประเภทนี้มีสิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่เทียบเท่ากับอาณานิคมหลักของช่องเปิดที่เกิดจากการรบกวน

สิ่งเหล่านี้เป็นสายพันธุ์ที่ปรับตัวได้ดีกับสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมอันเป็นผลมาจากการรบกวนและสามารถดำรงตำแหน่งของพวกมันได้จนกว่าจะตายเนื่องจากพวกมันไม่ได้ถูกแทนที่ด้วยการแข่งขันโดยสายพันธุ์อื่น

ในกรณีเหล่านี้โอกาสเป็นปัจจัยที่กำหนดสายพันธุ์ที่มีอิทธิพลเหนือชุมชนหลังจากการรบกวนขึ้นอยู่กับว่าสปีชีส์ใดสามารถเข้าถึงการเปิดที่สร้างขึ้นก่อน

อ้างอิง

Ashmole, NP, Oromí, P. , Ashmole, MJ และMartín, JL (1992) การสืบสันตติวงศ์ขั้นต้นในภูมิประเทศภูเขาไฟ: การศึกษาลาวาและถ้ำบนหมู่เกาะคานารี วารสารทางชีววิทยาของ Linnean Society, 46 (1-2), 207–234 ดอย: 10.1111 / j.1095-8312.1992.tb00861.x
Banet AI และ Trexler JC (2013) การทดแทน Space-for-Time ทำงานในแบบจำลองการพยากรณ์เชิงนิเวศของ Everglades โปรดหนึ่ง 8 (11): e81025 ดอย: 10.1371 / journal.pone.0081025
Kamijo, T. , Kitayama, K. , Sugawara, A. , Urushimichi, S. และ Sasai, K. (2002). การสืบทอดหลักของป่าใบกว้างเขตอบอุ่นบนเกาะภูเขาไฟมิยาเกะจิมะประเทศญี่ปุ่น โฟเลียจีโอโบทานิกา, 37 (1), 71–91 ดอย: 10.1007 / bf02803192
Maggi, E. , Bertocci, I. , Vaselli, S. และ Benedetti-Cecchi, L. (2011). แบบจำลองการสืบทอดของ Connell และ Slatyer ในยุคความหลากหลายทางชีวภาพ นิเวศวิทยา 92: 1399-1406 ดอย: 10.1890 / 10-1323.1
พิกเกตต์ STA (1989). การทดแทนช่องว่างสำหรับเวลาเป็นทางเลือกสำหรับการศึกษาระยะยาว ใน: Likens GE (eds) การศึกษาระยะยาวทางนิเวศวิทยา สปริงเกอร์นิวยอร์กนิวยอร์ก
Poli Marchese, E และ Grillo, M. (2000). การสืบทอดหลักของการไหลของลาวาบนภูเขา Etna Acta Phytogeographica Suecica 85. 61-70.

การสืบทอดทางนิเวศวิทยาประเภทการศึกษาและตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2026