Siêu quần thể và Động lực học không gian

Các quần thể hiếm khi chiếm giữ môi trường sống liên tục; nhiều quần thể tồn tại dưới dạng mạng lưới các mảnh vá cục bộ được liên kết bằng sự phân tán, trong đó sự sống sót của khu vực phụ thuộc vào sự cân bằng giữa sự tuyệt chủng cục bộ và sự tái định cư.

Definition

Siêu quần thể và động lực học không gian mô tả cách các quần thể phân bố giữa các mảnh vá môi trường sống rời rạc được liên kết bằng sự phân tán, và cách sự tuyệt chủng cục bộ, sự tái định cư và sự di chuyển giữa các mảnh vá chi phối sự tồn tại của khu vực.

Scope

Chủ đề này bao gồm cấu trúc không gian của quần thể: lý thuyết siêu quần thể cổ điển và mô hình chiếm giữ mảnh vá của Levins, động lực học nguồn-bẫy trong đó các môi trường sống năng suất hỗ trợ các môi trường sống đang suy giảm, các mô hình đất liền-đảo và không gian thực tế, và vai trò của sự phân tán và động lực học thuộc địa hóa-tuyệt chủng trong sự tồn tại của khu vực. Nó kết nối các quá trình quần thể với sự phân mảnh môi trường sống và cấu hình cảnh quan.

Core questions

• Sự cân bằng giữa tuyệt chủng và thuộc địa hóa quyết định sự tồn tại của một siêu quần thể như thế nào?
• Môi trường sống nguồn và bẫy tương tác với nhau thông qua sự phân tán như thế nào?
• Những cấu hình môi trường sống nào thúc đẩy sự tồn tại của khu vực?
• Sự phân tán kết nối các quần thể cục bộ trên các cảnh quan bị phân mảnh như thế nào?

Key theories

Mô hình siêu quần thể Levins

Sự chiếm giữ của khu vực được chi phối bởi sự cân bằng giữa sự thuộc địa hóa mảnh vá và sự tuyệt chủng cục bộ, vì vậy một siêu quần thể chỉ tồn tại khi sự thuộc địa hóa đủ nhanh để bù đắp sự mất mát ổn định của các mảnh vá bị chiếm giữ.

Động lực học nguồn-bẫy

Trong các cảnh quan không đồng nhất, một số môi trường sống là nơi xuất khẩu ròng cá thể (nguồn) trong khi những môi trường sống khác là nơi nhập khẩu ròng sẽ suy giảm nếu bị cô lập (bẫy); sự phân tán từ các nguồn có thể duy trì quần thể trong môi trường sống bẫy.

Mechanisms

Trong mô hình cổ điển, tỷ lệ các mảnh vá bị chiếm giữ thay đổi khi sự thuộc địa hóa các mảnh vá trống (tỷ lệ thuận với sự chiếm giữ và số lượng mảnh vá trống) được bù đắp bằng sự tuyệt chủng cục bộ; một sự chiếm giữ cân bằng dương chỉ tồn tại khi sự thuộc địa hóa vượt quá sự tuyệt chủng. Trong các hệ thống nguồn-bẫy, thành công sinh sản trên mỗi cá thể khác nhau giữa các môi trường sống, và sự di cư từ các nguồn chất lượng cao duy trì sự hiện diện trong các bẫy nơi số ca tử vong sẽ vượt quá số ca sinh nếu không có sự di cư. Diện tích và sự cô lập của mảnh vá sửa đổi cả tốc độ thuộc địa hóa và tuyệt chủng trong các phiên bản không gian thực tế.

Clinical relevance

Tư duy siêu quần thể hướng dẫn thiết kế khu bảo tồn, lập kế hoạch hành lang và quản lý các quần thể bị phân mảnh, giúp dự đoán mạng lưới mảnh vá nào có thể duy trì một loài trong điều kiện mất môi trường sống. Đây là bối cảnh giáo dục, không phải là quy định quản lý.

History

Levins đã đặt ra thuật ngữ siêu quần thể vào năm 1969 với một mô hình chiếm giữ mảnh vá đơn giản. Pulliam đã chính thức hóa động lực học nguồn-bẫy vào năm 1988, và Hanski đã phát triển lý thuyết siêu quần thể thực tế về mặt không gian, dựa trên thực nghiệm trong suốt những năm 1990, đáng chú ý là trong các nghiên cứu dài hạn về loài bướm Glanville fritillary.

Key figures

• Richard Levins
• Ilkka Hanski
• H. Ronald Pulliam

Seminal works

• hanski1999
• levins1969
• pulliam1988

Frequently asked questions

Siêu quần thể là gì?

Siêu quần thể là một mạng lưới các quần thể cục bộ của cùng một loài chiếm giữ các mảnh vá môi trường sống riêng biệt và được liên kết bằng sự phân tán, trong đó một số mảnh vá bị tuyệt chủng và sau đó được tái định cư.

Quần thể bẫy là gì?

Quần thể bẫy chiếm giữ môi trường sống nơi số ca tử vong vượt quá số ca sinh, vì vậy nó sẽ suy giảm đến tuyệt chủng nếu không có sự nhập cư liên tục từ các môi trường sống nguồn năng suất hơn.