Метапопуляции и пространственная динамика

Популяции редко занимают непрерывные местообитания; многие существуют как сети локальных участков, связанных расселением, где региональное выживание зависит от баланса между локальным вымиранием и реколонизацией.

Definition

Метапопуляция и пространственная динамика описывают, как популяции, распределенные по дискретным участкам местообитаний, связаны расселением, и как локальное вымирание, реколонизация и перемещение между участками определяют региональное сохранение.

Scope

Эта тема охватывает пространственную структуру популяций: классическую теорию метапопуляций и модель Левинса для занятости участков, динамику «источник-сток», в которой продуктивные местообитания поддерживают сокращающиеся, модели «материк-остров» и пространственно-реалистичные модели, а также роль расселения и динамики колонизации-вымирания в региональном сохранении. Она связывает популяционные процессы с фрагментацией местообитаний и конфигурацией ландшафта.

Core questions

• Как баланс вымирания и колонизации определяет, сохранится ли метапопуляция?
• Как взаимодействуют местообитания-источники и стоки посредством расселения?
• Какие конфигурации местообитаний способствуют региональному сохранению?
• Как расселение связывает локальные популяции в фрагментированных ландшафтах?

Key theories

Модель метапопуляции Левинса

Региональная занятость регулируется балансом между колонизацией участков и локальным вымиранием, поэтому метапопуляция сохраняется только тогда, когда колонизация достаточно быстра, чтобы компенсировать постоянную потерю занятых участков.

Динамика «источник-сток»

В гетерогенных ландшафтах некоторые местообитания являются чистыми экспортерами особей (источниками), в то время как другие являются чистыми импортерами, которые сократились бы в изоляции (стоками); расселение из источников может поддерживать популяции в местообитаниях-стоках.

Mechanisms

В классической модели доля занятых участков изменяется по мере того, как колонизация пустых участков (пропорциональная занятости и числу пустых участков) компенсируется локальным вымиранием; положительная равновесная занятость существует только тогда, когда колонизация превышает вымирание. В системах «источник-сток» репродуктивный успех на особь различается между местообитаниями, и эмиграция из высококачественных источников поддерживает присутствие в стоках, где в противном случае смертность превышала бы рождаемость. Площадь участка и изоляция изменяют как скорость колонизации, так и скорость вымирания в пространственно-реалистичных версиях.

Clinical relevance

Метапопуляционное мышление направляет проектирование заповедников, планирование коридоров и управление фрагментированными популяциями, помогая предсказать, какие сети участков могут поддерживать вид в условиях потери местообитаний. Это образовательный контекст, а не предписание по управлению.

History

Левинс ввел термин «метапопуляция» в 1969 году с помощью простой модели занятости участков. Пуллиам формализовал динамику «источник-сток» в 1988 году, а Хански разработал пространственно-реалистичную, эмпирически обоснованную теорию метапопуляций в 1990-х годах, в частности, в долгосрочных исследованиях бабочки шашечницы Гленвилла.

Key figures

• Richard Levins
• Ilkka Hanski
• H. Ronald Pulliam

Seminal works

• hanski1999
• levins1969
• pulliam1988

Frequently asked questions

Что такое метапопуляция?

Метапопуляция — это сеть локальных популяций одного вида, занимающих отдельные участки местообитаний и связанных расселением, где некоторые участки вымирают и впоследствии реколонизируются.

Что такое стоковая популяция?

Стоковая популяция занимает местообитание, где смертность превышает рождаемость, поэтому она сократилась бы до вымирания без постоянной иммиграции из более продуктивных местообитаний-источников.