เมตาประชากรและพลวัตเชิงพื้นที่

ประชากรไม่ค่อยอาศัยอยู่ในถิ่นที่อยู่ต่อเนื่องกัน; หลายชนิดยังคงอยู่รอดในลักษณะเครือข่ายของหย่อมที่อยู่อาศัยที่เชื่อมโยงกันด้วยการแพร่กระจาย โดยที่การอยู่รอดในระดับภูมิภาคขึ้นอยู่กับความสมดุลระหว่างการสูญพันธุ์เฉพาะถิ่นและการตั้งถิ่นฐานใหม่

Definition

เมตาประชากรและพลวัตเชิงพื้นที่อธิบายว่าประชากรที่กระจายตัวอยู่ในหย่อมที่อยู่อาศัยที่แยกจากกันเชื่อมโยงกันด้วยการแพร่กระจายอย่างไร และการสูญพันธุ์เฉพาะถิ่น การตั้งถิ่นฐานใหม่ และการเคลื่อนย้ายระหว่างหย่อมที่อยู่อาศัยควบคุมการคงอยู่ระดับภูมิภาคอย่างไร

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมโครงสร้างเชิงพื้นที่ของประชากร: ทฤษฎีเมตาประชากรแบบคลาสสิกและแบบจำลองการครอบครองหย่อมที่อยู่อาศัยของเลวินส์ (Levins model of patch occupancy), พลวัตแบบแหล่ง-อ่าง (source-sink dynamics) ซึ่งถิ่นที่อยู่ที่มีผลผลิตสูงช่วยสนับสนุนถิ่นที่อยู่ที่มีแนวโน้มลดลง, แบบจำลองแผ่นดินใหญ่-เกาะ (mainland-island) และแบบจำลองเชิงพื้นที่ที่สมจริง, และบทบาทของการแพร่กระจายและพลวัตการตั้งถิ่นฐาน-การสูญพันธุ์ในการคงอยู่ระดับภูมิภาค โดยเชื่อมโยงกระบวนการประชากรเข้ากับการแตกเป็นส่วนของถิ่นที่อยู่และการจัดเรียงภูมิทัศน์

Core questions

• ความสมดุลของการสูญพันธุ์และการตั้งถิ่นฐานกำหนดการคงอยู่ของเมตาประชากรได้อย่างไร?
• ถิ่นที่อยู่แบบแหล่งและอ่างมีปฏิสัมพันธ์กันผ่านการแพร่กระจายอย่างไร?
• การจัดเรียงถิ่นที่อยู่แบบใดที่ส่งเสริมการคงอยู่ระดับภูมิภาค?
• การแพร่กระจายเชื่อมโยงประชากรท้องถิ่นในภูมิทัศน์ที่แตกเป็นส่วนได้อย่างไร?

Key theories

แบบจำลองเมตาประชากรของเลวินส์

การครอบครองระดับภูมิภาคถูกควบคุมโดยความสมดุลระหว่างการตั้งถิ่นฐานในหย่อมที่อยู่อาศัยและการสูญพันธุ์เฉพาะถิ่น ดังนั้นเมตาประชากรจะคงอยู่ได้ก็ต่อเมื่อการตั้งถิ่นฐานรวดเร็วพอที่จะชดเชยการสูญเสียหย่อมที่อยู่อาศัยที่มีประชากรอาศัยอยู่ไปอย่างต่อเนื่อง

พลวัตแบบแหล่ง-อ่าง

ในภูมิทัศน์ที่หลากหลาย ถิ่นที่อยู่บางแห่งเป็นผู้ส่งออกสุทธิของสิ่งมีชีวิต (แหล่ง) ในขณะที่บางแห่งเป็นผู้นำเข้าสุทธิที่จะลดลงหากแยกตัวออกไป (อ่าง); การแพร่กระจายจากแหล่งสามารถรักษาประชากรในถิ่นที่อยู่แบบอ่างได้

Mechanisms

ในแบบจำลองคลาสสิก สัดส่วนของหย่อมที่อยู่อาศัยที่มีประชากรอาศัยอยู่จะเปลี่ยนแปลงไปเมื่อการตั้งถิ่นฐานในหย่อมที่ว่างเปล่า (เป็นสัดส่วนกับการครอบครองและจำนวนหย่อมที่ว่างเปล่า) ถูกหักล้างด้วยการสูญพันธุ์เฉพาะถิ่น; การครอบครองที่สมดุลเชิงบวกจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อการตั้งถิ่นฐานเกินกว่าการสูญพันธุ์ ในระบบแหล่ง-อ่าง ความสำเร็จในการสืบพันธุ์ต่อหัวแตกต่างกันไปในแต่ละถิ่นที่อยู่ และการอพยพออกจากแหล่งที่มีคุณภาพสูงช่วยรักษาสภาพการมีอยู่ของประชากรในอ่างที่มิฉะนั้นแล้วการตายจะเกินกว่าการเกิด ขนาดของหย่อมที่อยู่อาศัยและการแยกตัวปรับเปลี่ยนทั้งอัตราการตั้งถิ่นฐานและการสูญพันธุ์ในแบบจำลองเชิงพื้นที่ที่สมจริง

Clinical relevance

แนวคิดเมตาประชากรชี้นำการออกแบบพื้นที่อนุรักษ์ การวางแผนทางเดินเชื่อม และการจัดการประชากรที่แตกเป็นส่วน ช่วยในการคาดการณ์ว่าเครือข่ายหย่อมที่อยู่อาศัยใดสามารถรองรับชนิดพันธุ์ภายใต้การสูญเสียถิ่นที่อยู่ได้ นี่คือบริบททางการศึกษา ไม่ใช่ข้อกำหนดในการจัดการ

History

เลวินส์ (Levins) บัญญัติศัพท์เมตาประชากรในปี 1969 ด้วยแบบจำลองการครอบครองหย่อมที่อยู่อาศัยอย่างง่าย พูลเลียม (Pulliam) ทำให้พลวัตแบบแหล่ง-อ่างเป็นทางการในปี 1988 และฮันสกี้ (Hanski) พัฒนาทฤษฎีเมตาประชากรเชิงพื้นที่ที่สมจริงและมีพื้นฐานเชิงประจักษ์ตลอดทศวรรษ 1990 โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการศึกษาผีเสื้อ Glanville fritillary ในระยะยาว

Key figures

• Richard Levins
• Ilkka Hanski
• H. Ronald Pulliam

Seminal works

• hanski1999
• levins1969
• pulliam1988

Frequently asked questions

เมตาประชากรคืออะไร?

เมตาประชากรคือเครือข่ายของประชากรท้องถิ่นของชนิดพันธุ์เดียวกันที่อาศัยอยู่ในหย่อมที่อยู่อาศัยที่แยกจากกันและเชื่อมโยงกันด้วยการแพร่กระจาย โดยที่หย่อมที่อยู่อาศัยบางแห่งจะสูญพันธุ์และถูกตั้งถิ่นฐานใหม่ในภายหลัง

ประชากรแบบอ่างคืออะไร?

ประชากรแบบอ่างอาศัยอยู่ในถิ่นที่อยู่ที่มีอัตราการตายสูงกว่าอัตราการเกิด ดังนั้นประชากรจะลดลงจนสูญพันธุ์หากไม่มีการอพยพเข้ามาอย่างต่อเนื่องจากถิ่นที่อยู่แบบแหล่งที่มีผลผลิตสูงกว่า