Нарушения и пространственная гетерогенность

Пожары, штормы, наводнения и вспышки болезней многократно обновляют участки ландшафта, и эти нарушения являются не просто разрушительной, но и созидательной силой, которая генерирует пространственную гетерогенность, от которой зависит большая часть биоразнообразия.

Definition

Нарушения и пространственная гетерогенность — это исследование дискретных событий, которые нарушают экосистемы и удаляют или повреждают организмы, а также того, как возникающая в результате мозаика нарушенных и восстанавливающихся областей генерирует и поддерживает пространственные вариации в ландшафтах.

Scope

Эта тема охватывает роль нарушений в формировании пространственной структуры: характеристику режимов нарушений по частоте, интенсивности, размеру и степени тяжести; динамику участков восстановления после нарушений; гипотезу промежуточных нарушений и взаимосвязи между нарушениями и разнообразием; а также то, как меняющиеся мозаики нарушенных и восстанавливающихся участков поддерживают гетерогенность ландшафтов в естественных и изменяющихся условиях.

Core questions

• Как характеризуются и сравниваются режимы нарушений?
• Как нарушения создают и поддерживают пространственную гетерогенность?
• Почему промежуточные уровни нарушений могут максимизировать разнообразие?
• Как меняющиеся режимы нарушений изменяют ландшафты в условиях глобальных изменений?

Key theories

Режимы нарушений и динамика участков

Экосистемы формируются характерными режимами нарушений, и возникающая в результате мозаика участков на разных стадиях восстановления создает меняющийся, гетерогенный ландшафт, а не единое стабильное состояние.

Гипотеза промежуточных нарушений

Коннелл предположил, что локальное разнообразие наиболее высоко при промежуточных частотах и интенсивностях нарушений, потому что частые нарушения благоприятствуют только колонизаторам, в то время как редкие нарушения позволяют доминирующим конкурентам вытеснять другие виды.

Mechanisms

Режим нарушений описывается пространственной протяженностью, частотой, интенсивностью, степенью тяжести и сезонностью таких событий, как пожары, ветровалы, наводнения или вспышки вредителей. Каждое событие открывает участки, которые затем подвергаются сукцессии, поэтому ландшафт, подверженный повторяющимся нарушениям, становится меняющейся мозаикой участков на разных стадиях сукцессии. Согласно гипотезе промежуточных нарушений, этот оборот поддерживает разнообразие, предотвращая монополизацию пространства доминирующими конкурентами, в то же время позволяя более медленным колонистам закрепиться. Изменение климата и землепользования может вывести режимы нарушений за пределы их исторического диапазона, реорганизуя ландшафтный рисунок и виды, которые от него зависят.

Clinical relevance

Понимание режимов нарушений является основой для управления пожарами и наводнениями, лесного хозяйства, поддержания местообитаний, зависящих от нарушений, и прогнозирования сдвигов режимов в условиях изменения климата. Это образовательный контекст, а не предписание по управлению.

History

Признание того, что нарушения являются нормальной и структурирующей особенностью экосистем, оформилось в 1970-х и 1980-х годах, с гипотезой промежуточных нарушений Коннелла 1978 года и синтезом динамики участков Пикетта и Уайта 1985 года. Впоследствии ландшафтная экология поместила нарушения в центр того, как генерируется и поддерживается пространственная гетерогенность.

Debates

Общность гипотезы промежуточных нарушений

Хотя гипотеза промежуточных нарушений оказала значительное влияние, она подвергалась критике с теоретической и эмпирической точек зрения, при этом анализы показывают, что предсказанная колоколообразная зависимость разнообразия от нарушений далеко не универсальна и зависит от механизма и масштаба.

Key figures

• Steward Pickett
• Joseph Connell
• Monica Turner

Seminal works

• pickett1985
• connell1978
• turner2015

Frequently asked questions

Что такое режим нарушений?

Режим нарушений — это характерная модель событий нарушений, влияющих на территорию, описываемая такими атрибутами, как их частота, размер, интенсивность и степень тяжести с течением времени.

Почему нарушения могут увеличивать разнообразие?

Периодически удаляя доминирующих конкурентов и освобождая пространство, нарушения позволяют менее конкурентоспособным видам сохраняться, поэтому ландшафт с повторяющимися нарушениями может содержать больше видов, чем нетронутый.