Connell-Slatyer モデルによる生態系の継承

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生態系の継承は、生態系の乱れによって群集内の種の構成が変化するプロセスとして理解でき、継承を促す初期の乱れによって大きく異なります。[1] Joseph ConnellRalph Slatyer は、 1977 年の論文で継承メカニズムの理解をさらに発展させ、継承開発には 3 つの主要なモードがあることを提案しました。これらのシーケンスは、生態学的コミュニティ内の個々の種の 特定の生活史理論の文脈で理解できます。

1977年の研究

Connell と Slatyerは、新たに露出した地形で発生し、地球物理学的な変化ではなく、コミュニティ内からの変化によって開始される自律遺伝に焦点を当てることを選択しました。[2]彼らは、環境内で最大の表面積を要求し、物理的な景観を変更できる植物および不動の水生生物を標的にしました。彼らは群集を「一緒に発生し、互いの分布と個体数に大きな影響を与える一連の生物」と定義しました。

モデル

3 つのモデルを区別する重要な要素は、継承のプロセスが元の先駆的な種にどのように影響するかです (つまり、後続の段階での相対的な成功)。[3]

ファシリテーション モデル

円滑化モデル

「早期継承」に理想的な性質を持つ特定の種のみが、生態系の乱れの後に新たに露出した地形に定着できるという仮定に基づいています

  • これらの「植民地化」の性質には、非常に効果的な分散方法、長期間休眠状態を保つ能力、および急速な成長率が含まれます。しかし、パイオニア種は、日陰の増加、ごみの増加、または土壌中の根の集中などにより、周囲の種が密集した地域になると、その後あまり成功しないことがよくあります.
  • したがって、初期の継承種の存在は環境を変化させることが多いため、生息地は元の種自身の生態学的要求を受け入れにくくなり、後の継承種の侵入を容易にします。[3] (注:エコロジカル・ファシリテーションを参照してください。)

公差モデル

公差モデル

この場合、新しい先駆種は、他の種の成長と成功を阻害したり促進したりしません。したがって、継承の順序は、種が成長に割り当てる特定のエネルギー量などの生活史の特徴に完全に依存しています。[3]

  • クライマックスコミュニティは、人口密度の高い地域で他の種と共存できる最も「耐性のある」種で構成されています。最終的に、優勢な種は、競争を通じて先駆的な種の数に取って代わるか、減少させます。[3]

抑制モデル

阻害モデル

初期の継代種は、実際には後期の継代種の成長を阻害し、すでに存在する定着種の成長を減らします。[3]

  • 例: パイオニア種は、急速な成長によって環境を変更し、その地域をますます日陰にする可能性があります (本質的に、光に対する競争が激化します)。[3]
  • したがって、環境は、他の潜在的な植民地化種にとってあまり住みにくい. [3]
  • この連続的なシーケンスでの新しい成長/植民地化の唯一の可能性は、妨害が支配的な種の破壊、損傷、または除去につながる場合に発生します。これにより資源が解放され、以前には存在しなかった他の種の侵入が可能になります。[3]

各モデルの例

1. 円滑化モデル
基本的に、促進モデルは、最初の種の存在が 2 番目の種の成長を助け、その可能性を高めることを示唆しています。[4]たとえば、Lawrence R. Walker と F. Stuart Chapin, III による「アラスカの氾濫原での一次継代における苗木の成長に対する生理学的制御」では、アルダー植物の存在がアラスカのヤナギとポプラの苗木成長助けます氾濫原。[5]
ハンノキの根には窒素固定バクテリアが含まれており、土壌に存在する無機窒素の量を大幅に増加させます。[6]この窒素の利用可能性の増加は、他の競争のない地域でのヤナギとポプラの両方の苗木の成長を助けます. しかし、最終的には、ヤナギとポプラはハンノキよりも急速に成長し、パイオニア種の数が減少し、最終的には、トウヒが (ハンノキよりも) 日陰の地域で成長する能力が向上したため、後継種になります。 . [7]
促進のもう 1 つの事例は、湖岸の 砂丘の植民地化です。[8]隣接するパイオニア植物は、そうでなければ移動する砂にコロニーを形成し、砂環境の環境制約を変更して、他の植物種により適したものにします。これにより、土壌の結合が可能になります. [9]この点で、巨大なサワロ サボテンは、他の植物 (場合によっては岩石) の陰でのみ生き残ることができます。[8] (このタイプの相互作用が公差モデルの典型であるという議論もなされています。以下を参照してください)。[8]
2.公差モデル
耐性モデルは、生活史の特性に完全に依存しています。それぞれの種は、継承の初期段階で自分自身を確立する可能性が等しくあり、それらの確立は環境の変化や他の種への影響をもたらしません. [10]最終的に、初期の種は通常r 選択種によって支配され、繁殖速度が速いことを優先し、K 選択種(限られた資源をめぐる競争がある場合により優勢になる種) と競合します。[10]
たとえば、中国黄土高原での遷移を調べることができます。Wang (2002) による論文「黄土高原の放棄された畑での二次植生継承中の植物特性と土壌化学変数」の 995 ページのグラフでは、パイオニア種であるArtemisia scopariaの初期優勢を見ることができます。しかし、時間が経つにつれて、Bothriochloa ischaemum が優勢な種になり、 A. scopariaの数は大幅に減少します。これは、 A. scopariaの急速な繁殖率によるもので、種の初期の豊富さ、および K 選択されたB. ischaemumからの支配的な競合をもたらします。、その結果、その種の後の豊富になります。[11]
多くの場合、耐性モデルに関連付けられ、森林の遷移で十分に文書化されている特性は、日陰の条件での生存です。[12]無人地帯にさまざまな植物種が生息するようになると、日陰が増え、次世代が利用できる光が少なくなります。日陰の条件により適した種が優勢になります。地形に生息する初期の種はすべて、特定の k 選択特性を支持するように環境を変更しました。[2]
3. 阻害モデル
このモデルでは、ある種が他の種の存在を、捕食 (他の種を食べるか攻撃することによる) などの直接的な手段、または資源の競合などの間接的な手段によって阻害します。[4]
阻害モデルでは、種の確立の時期によって優勢になる種が決まる場合があります。この現象は優先効果と呼ばれ、早く定着した種ほど優占種になる可能性が高いことを示唆しています。抑制モデルと優先効果の一例は、南オーストラリアで発生します。コケ虫類が最初に定着した地域では被嚢動物海綿動物は成長できません。[13]
抑制モデルは、森林生態系でも観察されています。これらのシステムでは、初期の到着者が土地を独占し、他の種を締め出します。閉鎖された低木の林冠は、樹木の成長と土地へのアクセスを最大 45 年間妨げることが知られています。抑制に関する実験的研究では、ランタナの広大な低木が占める領域が除外され、樹種の成長が抑制されることがわかりまし[14]

参考文献

  1. ^ Ricklefs, 393-395.
  2. ^ a b Connell & Slatyer
  3. ^ a b c d e f g h i Connell & Slatyer, 1121-1124.
  4. ^ a b Ricklefs, 400.
  5. ^ ウォーカーとチャピン.
  6. ^ ウォーカーとチャピン、1518 年。
  7. ^ ウォーカーら。
  8. ^ a b c Connell & Slatyer, 1124.
  9. ^ 「砂丘」.
  10. ^ a b Moorcroft.
  11. ^ 王.
  12. ^ Connell & Slatyer, 1124-1127.
  13. ^ Ricklefs, 401.
  14. ^ Connell & Slatyer, 1125-1126.

引用された作品

  • Connell、Joseph H.、Ralph O. Slatyer。「自然群集における継承のメカニズムと、群集の安定と組織化におけるその役割」The American Naturalist 111 (982) (1977 年 11 月 - 12 月): 1119-1144。
  • ムアクロフト、ポール。「地球継承」。有機体と進化生物学 55. Maxwell Dworkin、ケンブリッジ。2011 年 4 月 4 日。
  • Ricklefs、ロバート E. 自然の経済。(ニューヨーク州ニューヨーク: WH Freeman and Co.、2008)。
  • "砂丘。" 国立生物情報基盤 - ホーム。< https://web.archive.org/web/20110727031615/http://www.nbii.gov/portal/server.pt/community/sand_dunes/1311 >.
  • Walker、Lawrence R. および F. Stuart Chapin、III。「アラスカの氾濫原での一次継代における実生の成長に対する生理学的制御」。エコロジー 67 (6) (1986 年 12 月): 1508-1523.
  • ウォーカー他、「アラスカの氾濫原での一次継承における生活史プロセスの役割」、1243-1253。
  • 王、郭宏。「黄土高原の放棄された畑での二次植生遷移中の植物特性と土壌化学変数」。Acta Botanica Sinica 44 (8) (2002): 990-998.