Қоршаған орта градиенттері: биотоп факторларының (температура, ылғалдылық) өзгеруі, түрлер таралуына, популяция тығыздығына және тірі организмдерге әсері.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Экологиялық градиент немесе климаттық градиент – кеңістікте (немесе уақыт бойынша) абиотикалық (тірі емес) факторлардың өзгеруі. Қоршаған орта градиенттері биіктік, тереңдік, температура, топырақтың ылғалдылығы және жауын-шашын сияқты факторлармен байланысты болуы мүмкін. Көбінесе, көптеген биотикалық (тірі) факторлар осы градиенттермен тығыз байланысты; қоршаған орта градиентінің өзгеруі түрлердің саны, популяция тығыздығы, морфологиясы, бастапқы өнімділік, хищтілік және жергілікті бейімделу сияқты факторларға әсер етуі мүмкін.
An environmental gradient, or climate gradient, is a change in abiotic (non living) factors through space (or time). Environmental gradients can be related to factors such as altitude, depth, temperature, soil humidity and precipitation. Often times, a multitude of biotic (living) factors are closely related to these gradients; as a result of a change in an environmental gradient, factors such as species abundance, population density, morphology, primary productivity, predation, and local adaptation may be impacted.
Абиотикалық әсер
Түрлердің қоршаған орта градиенттері бойынша таралуы, түрлердің кездесу деректерінің ірі базаларының (мысалы, GBIF) болуына байланысты қарқынды зерттелді. Қоршаған орта градиенттерін құрайтын абиотикалық факторлар организмдердің тірі қалуына тікелей әсер ете алады. Жалпы алғанда, организмдердің таралуы осы абиотикалық факторлармен байланысты, бірақ тіпті бір ғана абиотикалық фактордың градиенті түрлердің таралуы қалай болатыны туралы мәлімет береді. Мысалы, топырақтың құрамы, температура және жауын-шашын сияқты ландшафттың элементтері өсімдік түрлерінің мекендей алатын аумағы туралы нақты көрініс береді; осы факторлардың біреуі туралы ақпарат түрлердің таралуын болжауға мүмкіндік беретін қоршаған орта градиентін құруға көмектеседі. Сол сияқты, өзеннің ағыс бағыты бойынша (жоғарыдан төменге) балықтардың жиынтығы (топтамасы) түрлер мен қасиеттерінің әртүрлілігіне қарай өзгеруі мүмкін; биік орналасқан жерлерде түрлер мен қасиеттердің әртүрлілігі жоғары болады деп байқалды. Климаттың өзгеруінің әсері биік аймақтарда ең күшті сезіліп, бұл әсерлер зардап шеккен аймақтарда түрлердің әртүрлілігінің артуымен байланысты болғандықтан, бұл тұрғыда мекендеу орындарын сақтау жұмыстарына басымдық беру маңызды. Экотон аймағында түрлердің саны қоршаған орта градиентіне қарағанда салыстырмалы түрде жылдам өзгереді.
The species distribution along environmental gradients has been studied intensively due to large databases of species presence data (e. g. GBIF). The abiotic factors that environmental gradients consist of can have a direct ramifications on organismal survival. Generally, organismal distribution is tied to those abiotic factors, but even an environmental gradient of one abiotic factor yields insight into how a species distribution might look. For example, aspects of the landscape such as soil composition, temperature, and precipitation all factor in to an accurate idea of habitable territory a plant species might occupy; information on one of those factors can help form an environmental gradient by which a proximate species distribution may be generated. Similarly, along the upstream downstream gradient of a river, fish assemblages (groupings) can vary in species and trait diversity; upstream habitats, which tend to be at higher elevations, have been observed to develop greater species and trait diversity. With elevated regions most intensely feeling the effects of climate change and these effects being linked to increased species diversity in impacted regions, this is a key consideration in prioritizing habitats for conservation efforts. At an ecotone, species abundances change relatively quickly compared to the environmental gradient.
Биотикалық өзара іс-қимыл
Қоршаған орта градиенттері біртіндеп өзгеретін және болжауға болатын абиотикалық факторлардың үлгілерінен тұрады, бірақ биотикалық факторлардың өзара әрекеттесуі, сондай-ақ биотикалық және абиотикалық факторлардың өзара әрекеттесуі де күшті болады. Мысалы, түрлердің саны қоршаған орта градиенттерімен бірге көбінесе белгілі бір деңгейде болжамды түрде өзгереді. Дегенмен, қоршаған орта градиенті бойымен түрлердің саны градиентке байланысты абиотикалық фактормен ғана емес, сонымен қатар бәсекелестік және жемтілік сияқты биотикалық өзара әрекеттесулердің градиент бойындағы өзгерістерімен де анықталады.
Although environmental gradients are comprised gradually changing and predictable patterns of an abiotic factor, there is strong interplay between both biotic biotic factors as well as biotic abiotic factors. For example, species abundance usually changez along environmental gradients in a more or less predictable way. However, the species abundance along an environmental gradient is not only determined by the abiotic factor associated with the gradient but, also by the change in the biotic interactions, like competition and predation, along the environmental gradient.
Экологиялық градиенттер бойынша жергілікті бейімделу
Ландшафттың мөлшеріне және популяциялар арасындағы гендер ағынына қарай, ландшафттың екі шетінде мекендейтін популяциялардың арасында жергілікті бейімделу пайда болуы мүмкін. Популяциялардың кездесетін абиотикалық жағдайлардың қарама-қарсы шектері және тегістеуші гендер ағынының жетіспеуі екі популяцияның ерекшеленуіне жағдай жасайды. Көбінесе, қоршаған орта градиенті бойынша жарамдылықты немесе фенотиптік мәндерді салыстырғанда, деректер реакциялық нормалар аясында қарастырылады. Бұл ретте, жеке адам белгілі бір түрдің фенотипінің ландшафт бойынша өзгеруін тікелей бағалай алады немесе түр ішіндегі популяциялардың жарамдылығы мен фенотиптерін қоршаған орта градиенттері бойынша салыстыра алады (әсіресе өзара трансплантация зерттеулерін жүргізген кезде).
Depending on the size of the landscape and the gene flow between populations, local adaptation could arise between populations inhabiting two extremes of the landscape. The opposing extremes in abiotic conditions that are faced between populations and the lack of homogenizing gene flow could present conditions where two populations are able to differentiate. Often times when comparing fitness or phenotypic values across an environmental gradient, the data are fixated into a reaction norm framework. In this way, an individual can directly assess the changes across a landscape of a particular species' phenotype or compare fitness and phenotypes of populations within a species across environmental gradients (particularly when performing reciprocal transplant studies).
Климаттың өзгеруінің әсері
Қазіргі модельдер климаттың өзгеруі күшейе түскен сайын, кейбір экологиялық градиенттерде табиғи процестердің өзгеру қарқыны немесе сол градиенттердегі түрлердің таралуы мен ерекшеліктеріне әсер ету сезіледі деп болжайды. Абиотикалық факторлардың бір-бірімен байланысты екенін ескере отырып, бір градиентке ұзақ мерзімді әсер ету, басқа градиенттерге де әсер етуі мүмкін.
Current models predict that as climate change intensifies, certain environmental gradients may experience the effects as changing rates of natural processes or impacts on distribution and characteristics of species within them. Given the interconnectedness of abiotic factors, long term disturbances of one gradient have the possibility of affecting other gradients.
Топырақ ерекшеліктері
Топырақтың тыныс алуы, яғни топырақтың көмірқышқыл газын атмосфераға табиғи түрде шығару процесі, осыған мысал келтіруге болады. Топырақ ылғалдылығы шектемейтін аймақтарда (ылғал тыныс алу процесінің маңызды бөлігі болатындықтан) температураның көтерілуімен топырақ тыныс алуы күшейеді; осылайша, тыныс алудың өрнектері градиентті құрайды және жылы экожүйелерде эмиссия деңгейі жоғарылайды. Сол сияқты, жауын-шашын мөлшерінің артуы тыныс алумен тікелей байланысты (ылғал енді шектеуші фактор болып табылмайды). Демек, ол өзінің градиентін (аудандағы орташа жауын-шашын көлемі) ғана емес, сонымен қатар тыныс алу градиентімен байланысып, оған әсер етеді.
Soil respiration, the process of soil naturally releasing carbon dioxide into the atmosphere, acts as an example of this. In areas where soil moisture is not limiting (with moisture being a key part of the respiration process), soil respiration increases with rising temperatures; thus, respiration patterns form the gradient, and higher emissions are observed in warmer ecosystems. Similarly, rate of precipitation has a positive correlation with respiration (as moisture no longer becomes a limiting factor). Thus, it not only is its own gradient (average precipitation across a range), but also connects with the respiration gradient and impacts it.
Биіктігі
Глобалды жылыну салдарынан көші-қон үлгілерін түсінуде биіктік градиенттері маңызды рөл атқарады. Температураның көтерілуіне байланысты, жылы климатқа бейімделген ағаштар күн сәулесіне қол жеткізу үшін жоғары қарай жылжиды, осылайша орташа немесе салқын климатқа бейімделген ағаштардың саны мен оларға қолайлы орта қысқарады.
Altitude gradients are a key consideration in understanding migration patterns due to the effects of global warming. As temperatures increase, trees adapted to warmer climates will migrate uphill for access to sunlight, and thus populations of temperate or cold adapted trees and the habitats suitable for them will shrink.
Қоғамдағы экологиялық градиенттер
Экологиялық градиенттер қоршаған орта факторларының табиғи түрде өзгеруімен ғана шектелмейді; олар адам қызметі мен индустрияландыру нәтижесінде де пайда болады. Ауаның ластануы, ауыр металдар, радиация және пестицидтер сияқты зиянды заттар электр станциялары, зауыттар және ластаушы заттар шығаратын басқа да объектілер жанында қоршаған ортаның градиентін құрайды. Әдетте, осы заттардың концентрациясы бастапқы нүктеден алшақтаған сайын төмендейді. Халықтың бастапқы нүктеге жақындығына байланысты осы элементтерге ұшырау деңгейінің әртүрлі болуы экологиялық және қоғамдық денсаулық сақтаушыларының үлкен алаңдаушылығын тудырады, олар осы градиенттерге байланысты денсаулықтағы теңсіздікті экологиялық әділетсіздік мәселесі деп санайды.
Environmental gradients are not limited to naturally occurring variations in environmental factors across a range; they have also been created by human activity and industrialization. Air pollution is present as an environmental gradient in areas containing power plants, factories, and other pollutant emitting facilities, as are environmental toxins, such as heavy metals, radiation, and pesticides; generally speaking, concentration decreases as distance from origin site increases. Differences in exposure to these elements across populations due to proximity to the origin site has become a major concern of environmental and public health activists, who cite health disparities linked to these gradients as an environmental justice concern.