Biyoçeşitliliğin ekolojik etkileri - Ecological effects of biodiversity
Çeşitliliği türlerinin ve genler de ekolojik topluluklar bu toplulukların işleyişini etkiler. Bunlar biyolojik çeşitliliğin ekolojik etkileri sırayla hem etkilenen iklim değişikliği gelişmiş aracılığıyla sera gazları , aerosoller hızlı bir biyolojik çeşitlilik kaybı ve neden ve arazi örtüsü kaybı ve biyolojik çeşitlilik yokoluşlara ait türler ve yerel popülasyonlar. Mevcut türlerin yok olma oranları geçmişte olduğundan 100 ila 1000 kat daha yüksek olan mevcut yok olma oranı bazen bir kitlesel yok olma olarak kabul edilir .
Biyoçeşitliliğin ekosistem işlevi üzerindeki etkisinin incelendiği iki ana alan, çeşitlilik ve üretkenlik arasındaki ilişki ve çeşitlilik ile topluluk istikrarı arasındaki ilişkidir. Biyolojik olarak daha çeşitli topluluklar ( biyokütle üretimi açısından ) daha az çeşitliliğe sahip topluluklardan daha üretken görünmektedir ve bozulmalar karşısında daha istikrarlı görünmektedirler.
Ayrıca bir bölgede yaşayan hayvanlar, iklim tarafından asimile edilen faktörlerle hayatta kalma koşullarını değiştirebilir.
Tanımlar
Biyoçeşitlilikteki değişikliklerin ekosistem işleyişi üzerindeki etkilerini anlamak için bazı terimlerin tanımlanması önemlidir. Biyoçeşitlilik kolayca tanımlanamaz, ancak bir bölgedeki genlerin , türlerin ve ekosistemlerin sayısı ve/veya düzgünlüğü olarak düşünülebilir . Bu tanım, genetik çeşitliliği veya bir tür içindeki gen çeşitliliğini, tür çeşitliliğini veya bir habitat veya bölgedeki türlerin çeşitliliğini ve ekosistem çeşitliliğini veya bir bölgedeki habitat çeşitliliğini içerir.
Çeşitlilikteki değişikliklerle ilgili olarak yaygın olarak ölçülen iki şey üretkenlik ve istikrardır . Verimlilik, ekosistem işlevinin bir ölçüsüdür. Genellikle bir alandaki tüm bitkilerin toplam yer üstü biyokütlesi alınarak ölçülür . Birçoğu, ekosistem işlevinin genel bir göstergesi olarak kullanılabileceğini ve toplam kaynak kullanımının ve ekosistem işlevinin diğer göstergelerinin üretkenlikle ilişkili olduğunu varsayıyor.
Kararlılığı tanımlamak çok daha zordur, ancak genellikle iki şekilde düşünülebilir. Bir popülasyonun genel kararlılığı, neslinin tükenme olasılığı daha düşükse, istikrarın daha yüksek olduğunu varsayan bir ölçüdür. Bu tür bir kararlılık genellikle , toplam biyokütle gibi toplu topluluk özelliklerinin zaman içindeki değişkenliği ölçülerek ölçülür . Kararlılığın diğer tanımı, bir bozulmadan sonra hızla dengeye dönen veya istilaya direnen bir ekosistemin, olmayandan daha kararlı olduğu düşünülen bir esneklik ve direnç ölçüsüdür .
Ekosistem sağlığının göstergeleri olarak verimlilik ve istikrar
Topluluk ekolojisinde istikrarın önemi açıktır. Kararsız bir ekosistemin tür kaybetme olasılığı daha yüksek olacaktır. Bu nedenle, çeşitlilik ve istikrar arasında gerçekten bir bağlantı varsa, çeşitlilik kayıplarının kendileri üzerinde geri bildirimde bulunarak daha fazla tür kaybına neden olması muhtemeldir. Öte yandan üretkenlik, topluluk ekolojisinde daha az belirgin bir öneme sahiptir. Tarla gibi yönetilen alanlarda ve hayvanların yetiştirildiği veya yakalandığı alanlarda verimliliğin arttırılması , alanın ekonomik başarısını artırır ve alanın daha verimli hale geldiğini ve olası uzun vadeli kaynak sürdürülebilirliğine yol açtığını gösterir . Doğal ekosistemlerde üretkenliğin önemini bulmak daha zordur.
Biyoçeşitliliğin ekosistem süreçlerini düzenleme ve istikrara kavuşturmada sahip olduğu değerin ötesinde, belirli ekosistemlerde ve bir bütün olarak dünyada çeşitliliği kaybetmenin doğrudan ekonomik sonuçları vardır. Türleri kaybetmek , tümü insanların yaşamları üzerinde doğrudan ekonomik etkiye sahip olan potansiyel gıdaları , ilaçları , endüstriyel ürünleri ve turizmi kaybetmek anlamına gelir .
Topluluk üretkenliği üzerindeki etkiler
- Tamamlayıcılık Bitki türlerinin bir arada yaşamasının, niş bölümlemenin veya türler arasındaki kaynak gereksinimlerindeki farklılıkların sonucu olduğu düşünülmektedir . Tamamlayıcılıkla, daha çeşitli bir bitki topluluğu kaynakları daha eksiksiz kullanabilmeli ve böylece daha üretken olmalıdır. Niş farklılaşması olarak da adlandırılan bu mekanizma, tür çeşitliliğini işlevsel bileşenlere ayıran işlevsel grup yaklaşımında merkezi bir ilkedir .
- Kolaylaştırma Kolaylaştırma , belirli türlerin, birlikte ortaya çıkan bir tür için elverişli bir şekilde çevreyi değiştirerek diğer türlerin büyümesine yardımcı olduğu veya buna izin verdiği bir mekanizmadır. Bitkiler, nitrojen, su, sıcaklık, boşluk gibi bir aracı aracılığıyla veya diğerlerinin yanı sıra yabani otlar veya otçullarla etkileşimler yoluyla etkileşime girebilir. Kolaylaştırmanın bazı örnekleri arasında, bakıcı bitkiler gibi davranan, su ve sıcaklık stresini azaltarak diğer türlerin genç komşularının kurulmasına yardımcı olan ve baklagiller gibi azot sabitleyicilerle besin zenginleştiren büyük çöl bitkileri sayılabilir.
- Örnekleme Etkisi Çeşitliliğin örnekleme etkisinin, daha çeşitli olan bir arsaya en yüksek doğal üretkenliğe sahip bir türü dahil etme şansının daha yüksek olduğu düşünülebilir. Bu, çeşitlilik doğrudan bir neden olmaktan ziyade, üretkenlik üzerinde bir bileşim etkisi sağlar. Ancak, örnekleme etkisi aslında farklı etkilerin bir derlemesi olabilir. Örnekleme etkisi, 1) belirli saha koşullarına iyi adapte olmuş veya 2) daha büyük bir doğal üretkenliğe sahip bir türün seçilmesi olasılığına ayrılabilir. Ek olarak, örnekleme etkisine, 3) birbirini yüksek oranda tamamlayan bir çift türü veya 4) topluluğun diğer üyeleri üzerinde büyük bir kolaylaştırıcı etkiye sahip belirli bir türü dahil etme olasılığı daha yüksek olabilir.
Verilerin gözden geçirilmesi
Çeşitliliğin topluluk üretkenliğini ne derece etkilediğini test etmek için yapılan saha deneylerinin değişken sonuçları olmuştur, ancak otlak ekosistemlerinde yapılan birçok uzun vadeli çalışma , çeşitliliğin gerçekten de ekosistemlerin üretkenliğini artırdığını bulmuştur. Ek olarak, bu ilişkinin kanıtı, otlak mikrokozmoslarında da bulunmuştur. Çalışmalar arasındaki farklı sonuçlar, kısmen, çevrede gözlemlenenleri yansıtan tür çeşitliliklerinden ziyade, eşit tür çeşitliliğine sahip örneklere güvenmelerine atfedilebilir. Otlak örnekleri için tür bileşiminde gerçekçi bir varyasyon kullanan 2006 tarihli bir deney, artan çeşitlilik ile artan üretim arasında pozitif bir ilişki buldu.
Bununla birlikte, bu çalışmalar, nedenin daha çok çeşitlilikten mi yoksa tür bileşiminden mi kaynaklandığı konusunda farklı sonuçlara varmıştır. Spesifik olarak, türlerin işlevsel rollerindeki çeşitlilik, tür sayısındaki çeşitlilikten ziyade üretkenliği tahmin etmede daha önemli bir kalite olabilir. Son matematiksel modeller, bu sorunun çözülmesinde ekolojik bağlamın önemini vurgulamıştır. Bazı modeller, bozulma oranlarının ve çevrenin mekansal heterojenliğinin önemini belirtirken , diğerleri, bozulmadan bu yana geçen sürenin ve habitatın taşıma kapasitesinin farklı ilişkilere neden olabileceğini belirtmiştir. Her ekolojik bağlam, yalnızca farklı bir ilişki değil, aynı zamanda çeşitlilik ve bileşim nedeniyle ilişkiye farklı bir katkı sağlamalıdır. Mevcut fikir birliği, en azından belirli tür kombinasyonlarının artan topluluk üretkenliği sağladığını kabul ediyor.
Gelecek Araştırma
Çeşitliliğin üretkenlik ve diğer ekosistem süreçleri üzerindeki sonuçlarını doğru bir şekilde belirlemek için birçok şeyin olması gerekir. İlk olarak, bilim adamlarının tek bir ilişki aramayı bırakmaları zorunludur. Şimdi modellerden, verilerden ve teoriden, çeşitliliğin üretkenlik üzerinde tek bir kapsayıcı etkisinin olmadığı açıktır. Pek çok deney, nihai olarak gerçekleşen tür çeşitliliğini asla ölçmediğinden (sadece ekilen tohum türlerinin sayısını sayar) ve kolaylaştırıcılar için bir örnekleme etkisini (bir kompozisyon faktörü) çeşitlilik etkileriyle karıştırdığından, bilim adamları kompozisyon etkisi ve çeşitlilik etkileri arasındaki farkları ölçmeye çalışmalıdır. .
Mutlak miktarlar yerine nispi aşırı verim miktarı (veya bir türün diğer türlerle birlikte büyüdüğünde monokültürde olduğundan ne kadar daha fazla büyüdüğü) kullanılmalıdır, çünkü nispi aşırı verim, çeşitliliğin üretkenliği etkilediği mekanizma hakkında ipuçları verebilir, ancak deneysel ise protokoller eksikse, deneyde tamamlayıcı veya kolaylaştırıcı bir etkinin varlığı gösterilebilir, ancak nedeni anlaşılamayabilir. Örnekleme etkisi yalnızca doğal ekosistemlerdeki çeşitliliğin gerçek bir etkisi olabileceğinden (yönetilen ekosistemler, tamamlayıcılığı ve kolaylaştırmayı en üst düzeye çıkarmak için oluşturulmuştur) tür sayısına bakılmaksızın). Bunu bilerek, deneylerine uygun uzamsal ve zamansal ölçekleri seçebilmelidirler. Son olarak, çeşitlilik-fonksiyon tartışmasını çözmek için, bu tür deneylerin çeşitlilik-fonksiyon ilişkisini daha kolay gösterebilmesi gerektiğinden, zaman içinde büyük miktarlarda mekansal ve kaynak heterojenliği ve çevresel dalgalanma ile deneylerin yapılması tavsiye edilir.
Topluluk istikrarı üzerindeki etkiler
- Ortalama Etkisi Tüm türlerin zaman içinde ekosistemdeki değişikliklere farklı tepkileri varsa, bu tepkilerin ortalaması, ekosistemde daha fazla tür varsa, geçici olarak daha istikrarlı bir ekosisteme neden olur. Bu etki, rastgele değişkenlerin toplanmasından kaynaklanan istatistiksel bir etkidir .
- Negatif Kovaryans Etkisi Bazı türler, diğer türler iyi durumda olmadığında daha iyi performans gösterirse, ekosistemde daha fazla tür olduğunda, bunların toplam varyansı , sistemde daha az tür olduğu duruma göre daha düşük olacaktır. Bu düşük varyans daha yüksek kararlılığı gösterir. Bu etki rekabetin bir sonucudur çünkü rekabet gücü yüksek türler negatif yönde değişime uğrayacaktır .
- Sigorta Etkisi Bir ekosistem daha fazla tür içeriyorsa, fazladan dengeleyici türlere sahip olma olasılığı daha yüksek olacak ve bozulmalara farklı şekillerde tepki veren daha fazla sayıda türe sahip olacaktır. Bu, bir ekosistemin bozulmaları tamponlama yeteneğini geliştirecektir .
- İstilaya Karşı Direnç Farklı topluluklar, tamamlayıcılık için bir çeşitlilik etkisinden dolayı kaynakları basit topluluklardan daha eksiksiz kullanabilir. Bu nedenle istilacılar , çeşitli ekosistemlerde başarıyı azaltmış olabilir veya istilacı bir türün farklı bir ekosisteme yeni bir özellik veya süreç getirme olasılığı azalmış olabilir.
- Hastalığa Direnç Rekabet eden bitki türlerinin sayısının azalması, diğer türlerin bolluğunun artmasına izin vererek, bu türlerin hastalıklarının yayılmasını kolaylaştırabilir.
Geçici kararlılık verilerinin gözden geçirilmesi
Modeller , topluluk üretkenliğinin zamansal varyasyonu ile tür çeşitliliği arasındaki ampirik ilişkilerin gerçekten gerçek olduğunu ve neredeyse olması gerektiğini öngörmüştür . Bazı geçici kararlılık verileri, verileri test etmek için boş modeller oluşturarak ortalama alma etkisiyle neredeyse tamamen açıklanabilir. Negatif kovaryanslara neden olan rekabet, yalnızca bu ilişkileri güçlendirmeye hizmet eder.
Direnç ve esneklik stabilite verilerinin gözden geçirilmesi
Bu alan, zamansal kararlılık alanından daha tartışmalıdır, çünkü bazıları zamansal kararlılık modellerinin ve teorisinin bulgularını genel olarak kararlılığa genelleştirmeye çalışmıştır. Verimlilik ve çeşitlilikteki zamansal değişimler arasındaki ilişkinin matematiksel bir nedeni olsa da, bu ilişkinin çok daha sık görülmesine izin verecek olsa da, direnç/dayanıklılık istikrarında durum böyle değildir. Bazı deneyciler çeşitlilik ve azalan invazivlik arasında bir ilişki görmüş olsa da, birçoğu bunun tam tersini de görmüştür. Teori ve veriler bunu destekliyor gibi görünse de, çeşitlilik ve hastalık arasındaki ilişki de zayıftır.
Gelecek Araştırma
Çeşitliliğin ekosistemlerin zamansal istikrarı üzerindeki etkilerini daha tam olarak anlamak için, meydana gelmek zorunda olduklarını kabul etmek gerekir. Verileri test etmek için boş modeller oluşturarak (Doak ve diğerleri 1998'de olduğu gibi), ekosistemlerin olması gerekenden daha fazla veya daha az istikrarlı hale geldiği durumları ve ekolojik bağlamları bulmak mümkün hale gelir. Bu bağlamları bulmak, bu ekosistemlerin neden daha istikrarlı olduğuna dair mekanik araştırmalara izin verecek ve bu da koruma yönetimindeki uygulamalara izin verebilir .
Daha da önemlisi, çeşitli ekosistemlerin istilaya ve hastalığa, istila ve hastalık gibi daha az çeşitli eşdeğerlerinden daha iyi direnip direnmediğine dair daha eksiksiz deneyler, günümüzde türlerin yok olmasına yol açan iki önemli faktördür.
Besin ağlarının incelenmesinden elde edilen teori ve ön etkiler
Bu noktaya kadar tartışılan çeşitlilik-üretkenlik ve çeşitlilik-kararlılık tartışmalarının ana sorunlarından biri, her ikisinin de yalnızca tek bir trofik düzeydeki etkileşimlere odaklanmasıdır . Yani, besin ağının yalnızca bir düzeyiyle , yani bitkilerle ilgilenirler . Çeşitliliğin etkileriyle ilgilenmeyen diğer araştırmalar, ekosistemlerin yukarıdan aşağıya güçlü bir şekilde zorlandığını göstermiştir (bkz. kilit taşı türler ). Farklı besin ağlarının etkileriyle ilgili çok az gerçek veri var, ancak teori bu alanda bize yardımcı oluyor. Birincisi, bir ekosistemdeki bir besin ağının farklı türler arasında çok sayıda zayıf etkileşimi varsa , o zaman daha istikrarlı popülasyonlara sahip olmalı ve bir bütün olarak topluluk daha istikrarlı olmalıdır. Ağın üst seviyeleri daha çeşitli ise, alt seviyelerde daha az biyokütle olacaktır ve alt seviyeler daha çeşitli ise tüketime daha iyi direnebilecek ve tüketim karşısında daha istikrarlı olacaklardır. Ayrıca, daha yüksek trofik seviyelerdeki türlerin ilk önce neslinin tükenmesine yönelik önyargı nedeniyle, daha az çeşitli ekosistemlerde yukarıdan aşağıya zorlama azaltılmalıdır. Son olarak, tüketicilerin yalnızca bitkiler tarafından ima edilen biyoçeşitlilik-verimlilik-kararlılık ilişkilerini çarpıcı biçimde değiştirebildiği yakın zamanda gösterilmiştir . Bu nedenle, biyoçeşitliliğin etkilerine ilişkin gelecekteki çalışmalara gıda ağı teorisini dahil etmek gelecekte önemli olacaktır. Ek olarak, biyoçeşitlilik yönetim planları tasarlanırken bu karmaşıklığın ele alınması gerekecektir.