Kaskady troficzne: jak usunięcie gubiego zmienia ekosystem

Trzy poziomy, dwie powiązane równania

Kaskady troficzne to proces, który występuje, gdy zmiana na jednym z poziomów sieci spożywczej — zwykle usuwanie lub zwracanie gubiego — propaguje się dalej w kierunku poziomów niższych, każdy reagując na poziom bezpośrednio powyżej poprzez spożycie i na poziom bezpośrednio poniżej poprzez dostęp do zasobów. Najprostsza kwantyczna modelizacja łączy pary predator-podniesień Lotka-Volterra: rośliny (P) są jedzeniem przez gubie (H), a gubie są jedzeniem przez karnawale (C).

Śp/P∇t = rP·P(1 − P/K) − a1·P·H Śh/H∇t = e1·a1·P·H − a2·H·C − m1·H Śc/C∇t = e2·a2·H·C − m2·C demonstracja live · seria czasowa populacji trzech poziomów reagująca na usuwanie predatora● LIVE Rośliny rosną logistycznie w kierunku pojemności transportowej K w braku grzebania, a następnie stracają biomasy do spożycia gubiego o stopniu a1 na spotkanie. Gubie przekształcają część e1 z jedzenia w nową biomasy gubiega, straconi indywidualni do predacji karnawalnej o stopniu a2 i umierają na tle naturalnym o stopniu m1. Karnawale przekształcają część e2 z zabitych w rosnienie i umierają o stopniu m2. Każda strzałka w sieci spożywczej to jedna zmienna w tych równaniach.

dP/dt = rP·P(1 − P/K)  −  a1·P·H
dH/dt = e1·a1·P·H       −  a2·H·C   −  m1·H
dC/dt = e2·a2·H·C       −  m2·C

Dlaczego usuwanie gubiego nie po prostu pomaga grzywkom

Ustawić C na zero — gubiec jest już brakujący. Równanie grzybok otrzymuje całkowicie strachowny termin −a2·H·C, co oznacza, że H rośnie prawie nieograniczone w kierunku tego, co mogą obsłużyć rośliny. Ale więcej grzybok oznacza większą presję grzebienną na P, a populacja roślin, która była dotychczas utrzymywana w równowadze stabilnej i moderatejna, może być silnie spuszczona, czasami nawet do punktu lokalnego upadku, jeśli termin grzebienny a1·P·H przewyższa zdolność regeneracji logistycznej. Gubiec był, wprost mówiąc, wsparciem dla roślin; ten niewidoczny, skokowy efekt (gubiec → rośliny, medytowany przez grzybki) jest charakterystycznym cechowym kaskady troficznej zamiast jedynie dwuściennej interakcji międzyspeczalnej.

Przykłady z podręczników

Najjasniejszym empirycznym przykładem jest otwory morskie, urchyny i kelp na wybrzeżach Pacyfiku: otwory jadą urchyny; bez otworów, populacje urchynów rosną eksponencyjnie i grzebują lasy kelp do nagości

Stabilitet, oscylacje i kryzys

Dokonczona bez jakiegokolwiek perturbacji, systemy typu Lotka-Volterra mogą oscylować: klasyczne cykle predator-prej, gdzie prey rosną w liczbie, a predatorzy zjawiają się z opóźnieniem, następnie prey upadają ze względu na nadmierną predację, predatorzy głodują i również upadają, a następnie cykl powtarza się. Dodanie trzeciego poziomu troficznego zmienia dalsze jakościowe dynamiczne — łańcuchy jedzenia z trzech poziomów mogą pokazać oscylacje o dłuższych okresach, a siły od góry i od dołu mogą either utoczyć się w stabilny równowagę lub rozprzestrzenić się w chaos, w zależności od wartości parametrów. To dlaczego ekolodzy oddzielają kontrolę od góry (dynamiczne wywoływane przez cascady nacisku predacji spadające z góry) od kontroli od dołu (dynamiczne wywoływane przez dostęp do zasobów/ roślin propagujące się w górę) — rzeczywiste ekosystemy zwykle pokazują mieszankę obu, a który z nich dominuje decyduje o tym, czy usuwanie predatora spowoduje dramaticzny cascade lub prawie nie będzie zauważalne.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Trophic Cascade — Food Web & Population Dynamics Simulator i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.