Кіріспе

Оқшауланған тіршілік орындарының экологиясын зерттеу. Оқшауланған биогеография немесе арал биогеографиясы – биогеографияның оқшауланған табиғи қоғамдастықтардың түрлердің байлығы мен әртараптануына әсер ететін факторларды зерттейтін саласы. Бұл теория бастапқыда мұхит аралдарындағы түрлер мен аумақ арасындағы байланыстың заңдылықтарын түсіндіру үшін жасалған. Кез келген атаумен, қазір бұл термин басқа экожүйелермен қоршалғандықтан оқшауланған кез келген экожүйеге (қазіргі немесе бұрынғы) қатысты қолданылады, сондай-ақ тау шыңдарына, теңіз астындағы тауларға, оазистерге, фрагменттелген орманға және тіпті адамның жерді игеруі салдарынан оқшауланған табиғи орталарға да қатысты қолданылады. Бұл саладағы зерттеулерді 1960 жылдары экологтар Роберт Х. МакАртур және Э. О. Уилсон бастады. Олар Принстонның популяциялық биология сериясындағы монографияға жарық көрген алғашқы еңбегінде «арал биогеографиясы» терминін енгізіп, жаңадан пайда болған аралда қанша түр болатынын болжауға тырысты.

Анықтамалар

Биогеографиялық мақсаттар үшін аралдық орта немесе "арал" – белгілі бір экожүйеге сәйкес келетін, өмір сүруге жарамды кез келген аймақ, ал оны өмір сүруге жарамсыз кеңістік қоршап тұрады. Бұл сумен қоршалған құрлықтың дәстүрлі аралы болуы мүмкін, бірақ бұл термин көптеген дәстүрлі емес "аралдарға" да қолданылады, мысалы, тау шыңдары, үздіріліссіз орманды алқаптар және ұлттық парктері. Сонымен қатар, бір организм үшін аралдық болып табылатын орта, екіншісі үшін солай болмауы мүмкін. Кейбір организмдер тау басында орналасқанмен, оларды аңғарларда да кездестіруге болады, ал басқалары тек тау шыңдарымен ғана шектелуі мүмкін.

Теория

Аралдық биогеография теориясы аралдық ортада ("арал") кездесетін түрлердің саны иммиграция және жойылу процестерімен анықталады деп тұжырымдайды. Бұған қоса, оқшауланған популяциялар әртүрлі эволюциялық бағыттармен дамуы мүмкін, бұл Дарвиннің Галапагос аралдарындағы құстар (финктер) туралы бақылауларында айқын көрінеді. Иммиграция мен эмиграция аралдың колонизациялаушыларға (көшіншілерге) қашықтығымен байланысты (қашықтық әсері). Көбінесе бұл көз материк болып табылады, бірақ басқа аралдар да болуы мүмкін. Қашықта орналасқан аралдар, жақын орналасқан аралдарға қарағанда, иммигранттарды аз қабылдайды. Бір түр аралға қоныстанғаннан кейін жойылу қарқыны аралдың мөлшеріне байланысты; бұл түрлердің аумақтық қисығы немесе әсері деп аталады. Ірі аралдарда кеңірек мекендеу орындары мен түрлі мекендеу жағдайлары бар. Үлкен мекендеу аумағы кездейсоқ жағдайларға байланысты жойылу мүмкіндігін азайтады. Мекеңдердің әртүрлілігі иммиграциядан кейін сәтті болатын түрлердің санын арттырады. Уақыт өте келе, жойылу мен иммиграцияның өзара теңесетін күштері түрлердің байлығының тепе-теңдік деңгейін қалыптастырады.

Өзгерістер

Иммиграция деңгейіне әсер ететінімен қатар, оқшаулану жойылу деңгейіне де әсер етуі мүмкін. Аралдардағы популяциялардың жойылу қаупі аз, себебі бастапқы популяциядан және басқа аралдардан келген жекелеген ағзалар көшіп келіп, популяцияны жойылудан "құтқаруы" мүмкін; бұл құтқару эффектісі деп аталады. Аралдың мөлшері жойылуға әсер етумен қатар, иммиграция деңгейіне де әсер ете алады. Түрлер көбірек ресурстар мен қолжетімді экологиялық орындарға ие болғандықтан үлкен аралдарды белсенді түрде таңдауы мүмкін; немесе үлкен аралдар жай ғана өлшемдерінің арқасында кездейсоқ түрде көбірек түрлерді жинауы мүмкін. Бұл нысанаға алу эффектісі.

Түрлер мен аумақ арасындағы қатынастар

Түрлер мен аумақ арасындағы қатынастар белгілі бір аумақ пен сол аумақтағы түрлердің байлығы арасындағы байланысты көрсетеді. Бұл тұжырым арал биогеографиясы теориясынан туындаған және аралдарда жақсырақ бейнеленген, себебі олар салыстырмалы түрде оқшауланған. Сондықтан, аралға қоныс аударатын және аралдан жойылатын түрлер шектеулі, демек оларды қадағалау оңай. Аумақ пен түрлер байлығы арақатынасы бір-біріне тура пропорционал болады деп күтіледі. Мысалы, аралдар тізбегінің ауданы ұлғайған сайын, алғашқы өндірушілердің түрлер байлығы да тура пропорционалды түрде артады. Арал түрлерінің аумақ арақатынасы материк түрлерінің аумақ арақатынасынан сәл өзгеше болатынын ескеру маңызды, бірақ екеуінің арасындағы байланыстар да пайдалы болуы мүмкін. Түрлер аумағы арақатынасы теңдеуі:
Бұл теңдеуде түрлердің әртүрлілігін көрсетеді (мысалы, түрлер саны) және y осіндегі қиылысты білдіретін тұрақты шама. аралдың немесе зерттеліп отырған кеңістіктің ауданы, ал аудан қисығының еңістігін көрсетеді. Бұл функция логарифмдік функция түрінде де жазылуы мүмкін: Бірнеше кішкентай мангр аралдарындағы түрлер байлығы зерттелді. Аралдар метилбромидпен дезинфекцияланып, бунақденелілер қауымдастығынан тазартылды. Дезинфекциядан кейін аралдарға түрлердің қоныс аударуы бақыланды. Бір жыл ішінде аралдар қайтадан қалпына келіп, дезинфекцияға дейінгі деңгейге жетті. Алайда, Симберлофф пен Уилсон бұл соңғы түрлер байлығы квази тепе-теңдікте тербеліп тұрғанын мәлімдеді. Материкке жақын аралдар, Арал биогеографиясы теориясы болжағандай, тез қалпына келді. Аралдың мөлшерінің әсері тексерілмеді, өйткені барлық аралдар шамамен бірдей өлшемде болды. Барро Колорадо аралындағы тропикалық орман зерттеу станциясында жүргізілген зерттеулер аралдардың пайда болуынан кейінгі экологиялық өзгерістерге қатысты көптеген жарияланымдарды тудырды, мысалы, ірі хищниктердің жергілікті жойылуы және олжа популяцияларындағы одан әрі өзгерістер.

Арал тәрізді жүйелерге (АЖЖ) арналған қолданбалар

Арал биогеографиясы теориясы бастапқыда мұхит аралдарын зерттеу үшін қолданылған, бірақ бұл ұғымдар басқа зерттеу салаларына да қолданылуы мүмкін. Арал түрлерінің динамикасы түрлердің арал тәрізді жүйелер (АӨЖ) ішінде қалай қозғалатыны және өзара әрекеттесетіндігі туралы ақпарат береді. Шын мәнінде арал емес, АӨЖ негізінен олардың экожүйедегі оқшаулануымен анықталады. Арал жағдайында матрица деп аталатын аймақ әдетте оны қоршаған су айдыны болып табылады. Материк көбінесе арал емес жердің ең жақын бөлігі болып табылады. Сол сияқты, АӨЖ-де «материк» көшіп келуші түрлердің көзі болып табылады, бірақ матрица әлдеқайда әртүрлі. Ерекшеленген экожүйелердің әртүрлі типтерін, мысалы, құрлықпен қоршалған тоғанның арал экожүйелеріне ұқсас екенін елестету арқылы, арал экожүйелеріне қатысты теориялар мен құбылыстарды АӨЖ-ге қалай қолдануға болатынын түсінуге болады. Алайда, арал биогеографиясы теориясында сипатталған жалпы иммиграция мен жойылу үлгілері аралдарда ойнаған кезде, құрлықтағы экожүйелер арасында да ойнайды. Аралдың аумағы және материктен оқшаулану деңгейі туралы түсініктер, арал биогеографиясы теориясында ұсынылғандай, АӨЖ-ге қолданылады. Негізгі айырмашылық - бұл аймақ пен оқшаулау динамикасы. Мысалы, АӨЖ-де маусымның өзгеруіне байланысты аймақ өзгеруі мүмкін, бұл оның оқшаулану дәрежесіне әсер етуі мүмкін. Ресурстардың болуы аралдың жағдайына маңызды әсер етеді. Бұл нақты аралдармен салыстырғанда АӨЖ-те өзгеріске ұшырайтын тағы бір фактор, өйткені кейбір АӨЖ-те нақты аралдарға қарағанда ресурстардың қол жетімділігі көбірек. Қорықтар мен ұлттық парктер адам өзгерткен ландшафттар ішінде аралдарды құрған (тұрмыстық ортаның бөлшектелуі) және бұл қорықтар «тепе-теңдікке қарай демалғанда» түрлерін жоғалта алады (яғни олар жаңа тепе-теңдікке жету кезінде түрлерін жоғалтады, бұл экожүйелік құлдырау деп белгілі) деген ой үлкен алаңдаушылық тудырды. Бұл әсіресе кең таралған түрлерді сақтау кезінде маңызды. Уильям Ньюмарктың Nature журналында жарияланған және The New York Times газетінде жарияланған зерттеуінде қорғалатын АҚШ ұлттық паркінің көлемі мен сүтқоректілердің түрлерінің саны арасында тығыз байланыс бар екені көрсетілген. Бұл бір үлкен немесе бірнеше кішкентай (SLOSS) деп аталатын пікірталасқа әкелді, оны жазушы Дэвид Куаммен «Додоның әнінде» «экологияның траншеялық соғыстың өзіндік көркем нұсқасы» деп сипаттады. Уилсон мен Симберлоффтың еңбектері жарияланғаннан кейінгі жылдары экологтар түрлер аумағы арасындағы байланыстың көптеген мысалдарын тапты, ал қорғауды жоспарлау бір үлкен қорық бірнеше кішігірім қорықтардан гөрі көп түрлерді ұстай алады деген пікірді қабылдады және үлкен қорықтар қорық жобалауда норма болуы керек. Бұл көзқарасты, әсіресе, Джаред Даймонд қолдады. Бұл басқа экологтардың, соның ішінде Дэн Симберлоффтың да алаңдаушылығын тудырды, олар мұны дәлелденбеген, сақтау әрекеттеріне зиян келтіретін жеңілдету деп қарады. Қорғалатын түрлердің санын анықтау үшін мекендеу ортасының әртүрлілігі өлшемінен маңыздырақ немесе маңыздырақ болды. Арал биогеографиясы теориясы сондай-ақ мекен аралдары арасындағы байланысты арттыру үшін қорғау құралы ретінде жабайы табиғат дәліздерін дамытуға әкелді. Жабайы табиғат дәліздері түрлердің парк пен қорықтар арасындағы қозғалысын арттыра алады, сондықтан қолдау таба алатын түрлердің санын арттырады, бірақ олар аурулар мен патогендердің популяция арасында таралуына мүмкіндік береді, бұл биологиялық әртүрлілікке жақсы әсер етеді. Түрлердің әртүрлілігі бойынша арал биогеографиясы көбінесе аллопатрикалық түрлендіруді сипаттайды. Аллопатрикалық түрлену - бұл табиғи іріктеуден туындайтын жаңа гендік қорлар. Арал биогеографиясы симпатрикалық түрлендіруді, яғни бір аймақтағы бір ата тектес түрден пайда болған әртүрлі түрлер идеясын қарастыруда да пайдалы. Екі түрлі бейімделген түрдің араласқанда түрленуінің алдын алады, бірақ кейбір түрлерде симпатриялық түрлену орын алған сияқты.