Информације

Претпоставка синхронизације животног циклуса између предатора и плена

Претпоставка синхронизације животног циклуса између предатора и плена



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Док сам читао о хипотези о засићености предатора у животним циклусима периодичних цикада од 13/17 година, почео сам да се питам о његовој премиси. Иначе, разумем математику која стоји иза животног циклуса простог броја. 13 и 17, будући да су прости бројеви дељиви само са собом и 1, и стога имају што мање делилаца. Али моје питање се односи на премису зашто би грабежљивац уопште желео да синхронизује свој животни циклус са делиоцем животног циклуса плена.

Ако предатор има постављен животни циклус, али су његове јединке равномерно распоређене у погледу свог развоја у том животном циклусу у било ком тренутку (на пример, може постојати отприлике једнака количина зрелих и незрелих предатора у било ком тренутку), онда шта животни циклус прави разлику? Овде претпостављам да је једење цикада најкорисније за специфичну развојну фазу предатора, што је једини разлог због којег могу да се сетим зашто би ова синхронизација била предност. Узгред, да ли је ово уопште тачна претпоставка у вези са овом хипотезом?

Да будемо јасни, моје главно питање је зашто су синхронизације животног циклуса између предатора и плена битне када/ако предатори не пролазе сви кроз исте фазе свог животног циклуса истовремено.

Уредити: Да будем још јаснији, питам које су користи за предатора да синхронизује свој животни циклус са пленом (цикаде, у мом примеру).

Моја референца: Википедија каже следеће: *Постојала је хипотеза да је период појављивања великих простих бројева (13 и 17 година) била стратегија избегавања предатора која је усвојена како би се елиминисала могућност да потенцијални предатори добијају периодично повећање популације синхронизацијом сопствених генерација са делиоцима период појаве цикада. Голес, Е.; Сцхулз, О.; Маркус, М. (2001). „Избор основних бројева циклуса у моделу предатор-плен“. Сложеност 6 (4): 33-38. дои:10.1002/цплк.1040.

Протумачио сам „синхронизовање сопствених генерација са делиоцима…“ као синхронизовање дужине животног циклуса. Драго ми је да чујем још једно тумачење.


Нови одговор, на основу првог коментара корисника2686410 и накнадних измена питања.

Протумачио сам „синхронизовање сопствених генерација са делиоцима…“ као синхронизовање дужине животног циклуса. Драго ми је да чујем још једно тумачење.

Прво, општи циљ Голеса ет ал. (2001) изгледа да не тестира хипотезе везане за еволуцију животних циклуса у цикадама по себи. Чини се да је њихов општи циљ уместо тога можда био да истраже генерисање простих бројева из нумеричке теорије, користећи биолошки засноване моделе. На пример, из сажетка који наводе,

Модел означава сусрет две наизглед неповезане дисциплине: биологије и теорије бројева. Ограничење за последње, обезбеђује еволутивни генератор произвољно великих простих бројева.

и на крају дискусије пишу,

Иако постоје традиционалне методе за детекцију простих бројева (видети нпр. Реф. 23) које су брже од метода представљених овде, изузетно је да се генерисање простих бројева може извршити коришћењем биолошког модела.

Да се ​​директније позабавимо вашим питањем и ако разумем њихове моделе, Голес ет ал. (2001) чини се да дозвољавају да се животни циклуси и предатора и плена заједнички еволуирају, али то није увек јасно.

Сада упоређујемо плен који мутира у циклус И' са сталним пленом (дужина циклуса И) на константан Кс. Аналогно томе, ми поредимо мутантне циклусе Кс' са резидентним циклусима Кс ат константан И (Голес ет ал. 2001, стр. 34; нагласак додат).

Овде изгледа да кажу да се животни циклус једног (предатора или плена) може променити, док другог остаје константан (плен или предатор). Животни циклуси не еволуирају заједно. Наредне формуле и изјаве имплицирају интерактивни ефекат између предатора и животни циклуси плена. (Искрено, њихово писање ми је помало нејасно и не дефинишу све своје математичке термине, што отежава праћење логике својих модела.)

Без обзира на то, резултати њихових почетних модела, приказани на доњој слици, показују да плен конвергира у 17-годишњем животном циклусу, док се грабежљивци приближавају у циклусу од 4 године. Нешто сложенији модели су имали тенденцију да конвергирају у циклусима од 13 и 17 година, иако су други прости бројеви, попут 11, 19 и 23, имали сличне вероватноће развоја.

Голес ет ал. (2001) признају на почетку свог рада да нема доказа за предаторе са периодичним циклусима који су у складу са животним циклусима цикада. Ово би било у складу са општим еколошким запажањима. Већина предатора конзумира више предмета плена. Високо специјализовани предатори били би подложнији изумирању ако би њихов извор плијена изумро.

Други нумерички модел, који су развили Танака ет ал. (2009) да би се експлицитно истражила еволуција животног циклуса цикада, уопште не укључује животне циклусе предатора. Њихови резултати се и даље приближавају животним циклусима од 13 и 17 година, иако су ограничили могући распон животних циклуса на између 10 и 20 година. Стога се чини да није неопходно да предатори развијају животни циклус који се поклапа са животним циклусима плена да би хипотеза о засићености предатора функционисала. Наравно, ово је у складу са запажањима из стварног света да изгледа да цикаде немају предаторе са истовременим животним циклусима.

Оригинални одговор, лагано измењен

У случају цикада, оне су плен, а не грабежљивци. Они не синхронизују своје животне циклусе са предаторима (ако добро тумачим читаво ваше питање). Аргумент је да су цикаде еволуирале синхронизоване животне циклусе како би максимизирале преживљавање. Појављивањем великог броја јединки у врло кратком временском периоду, веома висока густина значи да ће већина јединки живети довољно дуго да се размножавају јер ће грабљивице (птице, мали глодари, итд.) бити сити (видети Виллиамс и Симон 1995. за преглед и указе на рану литературу). Неки грабежљивци цикада ће увек бити присутни тако да се цикаде не синхронизују са било којим одређеним грабежљивцем.

Голес ет ал. (2001) су користили нумеричке моделе како би доказали да ће такви животни циклуси тежити да конвергирају на простим бројевима. (Као што је објашњено у ажурирању изнад)

Танака и др. (2009) недавно су тврдили, поново користећи нумеричке моделе, да су животни циклуси цврчака засновани на простим бројевима еволуирали као резултат Аллее ефекта. Аллее ефекат у основи наводи да постоји позитивна повезаност између способности појединаца у популацији и величине или густине популације. Испод одређене величине, популација није у стању да се одржи и подложна је изумирању. Танака и др. тврде да Аллее ефекат резултира животним циклусима заснованим на прајмеру под различитим параметрима животне средине. Они даље тврде да одржавање алтернативних животних циклуса минимизира хибридизацију између група са различитим временима животног циклуса.

Оно што изгледа заиста остаје да се разуме еволуција животних циклуса цикада је да се разоткрију генетски механизми укључени у тајминг.

Цитиране литературе

Голес, Е. ет ал. 2001. Избор циклуса простих бројева у моделу предатор-плен. Сложеност 6: 33-38.

Танака, И. ет ал. 2009. Аллее ефекат у избору за циклусе простих бројева у периодичним цикадама. Процеедингс оф тхе Натионал Ацадеми оф Сциенцес УСА 106: 8975-8979.

Вилијамс, К.С. и Ц. Симон. 1995. Екологија, понашање и еволуција периодичних цикада. Годишњи прегледи ентомологије 40: 269-295.


Одговор Мајка Тејлора је добро истражен и инспирисао је следећи мисаони експеримент који би вам могао помоћи.

Замислите грабежљивца цикаде коме је потребно неколико година да достигне зрелост (рецимо, пет). Популација овог предатора је равномерно распоређена у свим различитим фазама његовог животног циклуса, барем у почетку.

Једне године постоји ерупција цикада и сви припадници ове врсте предатора су невероватно добро храњени месец или два. Ако ефекти ове презасићености пленом нису савршено равномерно распоређени на све узрасте врста предатора, постојаће предност у фитнесу за једну или другу старосну групу. Можда млади брже расту, или стари проводе више времена тражећи партнера уместо да једу. Није важно који (чак може бити и једно и друго) све док није ни међу свим припадницима врсте предатора.

Сада испитајте следећу генерацију, пет година касније. Ефекти презасићености пленом се осећају и овде (више родитеља-> више деце, већи родитељи->јача деца, итд.). Ако је циклус цикада пет година, или чак десет, свака генерација грабљивица (или свака друга генерација) која се поклапа са ерупцијом цикада добија пораст фитнеса/популације. После много понављања, доминира старосна група предатора која сазрева или се мрести или било шта друго да би извукла максималну корист од ерупције цикада. Уместо равномерно распоређених старосних распона, добијате велику групу врста грабежљиваца који су синхронизовани да би имали оптималну корист од ерупција цикада, што је лоша вест за цикаде.

Оно што регулише дужину животног циклуса предатора је време до сексуалне зрелости, или време генерације. Ако је ово фактор времена хибернације цикаде, развијају се циклуси и цикаде су у невољи. Ако цикаде користе велики прост број, број генерација цикада између одговарајућих генерација предатора је веома велики. (петогодишњи циклус предатора и 17-годишњи циклус цикада се преклапају само једном у 85 година.) За сваку генерацију предатора која има оптималне користи од циклуса, њих 17 мора да живи без користи.

Уопштено говорећи, потребно је много времена да достигне сексуалну зрелост је лоша вест за врсту грабљивица (све друге ствари су једнаке), тако да ниједна врста, колико ја знам, није еволуирала да синхронизује своје генерације са цикадама.


Апстрактан

Предаторске нематоде играју важну улогу у одржавању популације биљних паразитских нематода и друге биоте земљишта у екосистему земљишта. На основу апарата за храњење и метода храњења, предаторске нематоде се могу категорисати у четири главне групе виз., монохиде, диплогастериде, дориламиде и афеленхиде. Овај преглед испитује предаторске атрибуте ових група. Потенцијал биоконтроле, фактори који утичу на ефикасност, биологију, култивисање и преживљавање предаторских нематода такође се разматрају овде. Аутори су анализирали статус истраживања предаторских нематода вис-а-вис биљних паразитских и ентомопатогених нематода и предложио будући рад на њиховој употреби против биљних паразитских нематода.


Премиса синхронизације животног циклуса између предатора и плена - Биологија

Предација обликује миграцију са различитим еколошким и еволуционим ефектима током процеса предаторства, укључујући перцепцију знакова предатора, реакције антипредатора и смртност.

Мигранти користе друштвене информације и учење како би превазишли изазов променљивих и непознатих предаторских знакова широм миграторног пејзажа.

Енергетски захтеви миграције могу ограничити реакције антипредатора, међутим, ограничења су често зависна од контекста и не спречавају неке мигранте да покажу велике и ефикасне одговоре.

Миграција чини плен рањивим на предаторе, али мигранти користе различите стратегије да уравнотеже ризике и награде, укључујући животну историју и реакције против предатора.

Људи могу индиректно нанети штету миграторним популацијама мењајући предаторске пределе, што треба узети у обзир у плановима очувања и управљања.

Миграторни плен доживљава просторно променљиво грабежљиво понашање током свог животног циклуса. Они се суочавају са јединственим изазовима у навигацији овим предаторским пејзажом, што утиче на њихову перцепцију ризика, реакције против предатора и резултирајућу смртност. Променљиви и непознати сигнали предатора током миграције могу ограничити тачну перцепцију ризика и мигранти се често ослањају на друштвене информације и учење да би то надокнадили. Енергетски захтеви миграције ограничавају реакције антипредатора, често кроз обрасце зависне од контекста. Док миграција може повећати смртност, мигранти користе различите стратегије како би уравнотежили ризике и награде, укључујући историју живота и реакције против предатора. Људи често ступају у интеракцију са миграторним пленом широм свемира и мењају и ризик од смртности и реакције антипредатора, који се могу повећати да утичу на миграторне популације и треба их узети у обзир у очувању и управљању.


Припадности

Институт за хемију и биологију морског окружења ИЦБМ, Универзитет у Олденбургу, Олденбург, Немачка

Хелмхолц институт за функционалну морску биодиверзитет, Универзитет у Олденбургу (ХИФМБ), Олденбург, Немачка

Институт за физику и астрономију, Универзитет у Потсдаму, Потсдам, Немачка

Одељење за екологију и моделирање екосистема, Универзитет у Потсдаму, Потсдам, Немачка

Гунтрам Веитхофф & Урсула Гаедке

Берлин-Бранденбург институт за напредна истраживања биодиверзитета, Берлин, Немачка

Гунтрам Веитхофф & Урсула Гаедке

Одсек за биологију, Универзитет МцГилл, Монтреал, Квебек, Канада

Такође можете тражити овог аутора у ПубМед Гоогле Сцхолар-у

Такође можете тражити овог аутора у ПубМед Гоогле Сцхолар-у

Такође можете тражити овог аутора у ПубМед Гоогле Сцхолар-у

Такође можете тражити овог аутора у ПубМед Гоогле Сцхолар-у

Такође можете тражити овог аутора у ПубМед Гоогле Сцхолар-у

Прилози

Б.Б., Г.Ф.Ф., Г.В. и У.Г. дизајнирао истраживање, Л.Р., Г.Ф.Ф. и Г.В. извршили експерименте, Б.Б. и Л.Р. извршили нумеричке симулације и анализу података, Б.Б. и Г.Ф.Ф. написао је рад. Сви аутори су расправљали о резултатима и коментарисали рукопис.

Аутор за


Подаци о аутору

Садашња адреса: Сеед-к., Магсхимим, Израел

Припадности

Катедра за биљну патологију и микробиологију, Факултет за пољопривреду, храну и животну средину, Хебрејски универзитет у Јерусалиму, 76100, Реховот, Израел

Рајесх Сатхиамоортхи, Иувал Кусхмаро, Ор Ротем, Офра Матан и Едуард Јуркевитцх

Одсек за оралну биологију, Рутгерс Сцхоол оф Дентал Медицине, Неварк, Њ, САД

Био-статистичка јединица, Гертнер институт за епидемиологију и истраживање здравствене политике, медицински центар Хаим Шеба, Тел Хашомер, Израел


Резултати

РАСТ НА ЕКСКЛУЗИВНОЈ ИСХРАНИ ОД ХИАЛЕЛЛА МОНТЕЗУМА

Са ефикасношћу асимилације од 70%, Е. монтезума има негативан енергетски буџет током целог свог животног века и никада није показао позитиван раст. Међутим, у симулацијама са ефикасношћу асимилације између 75 и 90%, сваких 5% повећања ефикасности резултирало је повећањем коначне биомасе за најмање 322 мг (Табела 1).

СМАЊИТЕ УСПЈЕХ У ХРАНИ

Смањење ефикасности исхране за више од 25% увек је резултирало пројектованом смрћу Е. монтезума без обзира када је у његовом животном циклусу наступио период стреса (табела 2). Смрт је била резултат или изостанка раста (нпр. када су младунци одмах били изложени стресу у потрази за храном) или одрастања већег од 50% почетне биомасе. Међутим, младунци увек нису успевали да преживе ако је стрес био наметнут у року од 2 месеца од излегања (табела 2).

ДОДАВАЊЕ АЛТЕРНАТИВНЕ ВРСТЕ ПЛЕНА ИСХРАНИ

Ако Е. монтезума конзумира мали број олигохета, повећани нето енергетски добитак је резултирао већом максималном биомасом (1577 мг за 12 месеци) (Табела 3). Додавање олигохета у исхрану је такође компензовало енергетски недостатак због смањене ефикасности храњења на Х. монтезума. Ефекти смањене ефикасности исхране били су мање изражени код младих Е. монтезума због већег утицаја на укупну асимиловану енергију коју је додавање олигохета дало на енергетски буџет мањих пијавица (табела 3).

ЕФЕКТИ РАЗЛИЧИТОГ ВРЕМЕНА АКТИВНЕ ХРАНЕ

Повећање активности исхране за л х довело је до смањења биомасе за 38,4%. Е. монтезума у поређењу са пијавицама које су храњене 4 х дан –1 (Табела 4). Међутим, смањење активности исхране за л х резултирало је повећањем коначне биомасе за 60,8%.

Када Е. монтезума су модификовани да користе опортунистички бентошки начин исхране попут других сродних ерпобделида, већи трошкови активног тражења хране и нижа ефикасност исхране за овај начин исхране резултирају Е. монтезума постижући биомасу од само 197 мг након 365 дана (табела 4).


Апстрактан

Климатске промене мењају сезонско време догађаја животног циклуса у организмима широм планете, али величина промене често варира међу таксонима [Тхацкераи СЈ, ет ал. (2016) Природа 535:241–245]. Ово може узроковати да се временски односи међу врстама промене, мењајући снагу интеракције. Велики број радова је истраживао шта се дешава када се коеволуирајуће врсте помакну из синхронизације, али практично ниједна студија није документовала ефекте синхронизације изазване климом, која би могла уклонити временске баријере између врста и створити нове интеракције. Истражили смо како предатор, кодиак мрки медвед (Урсус арцтос миддендорффи), реаговао је на асиметричне фенолошке промене између својих примарних трофичких ресурса, соцкеие лососа (Онцорхинцхус нерка) и црвена базга (Самбуцус рацемоса). У годинама са аномално високим пролећним температурама ваздуха, базга је плодила неколико недеља раније и постала доступна у периоду када се лосос мрестио у притокама. Медведи су напустили токове за мријешћење лососа, гдје обично убијају 25–75% лососа [Куинн ТП, Цуннингхам ЦЈ, Вирсинг АЈ (2016) Оецологиа 183:415–429], да се храни бобицама на суседним обронцима. Ово понашање промене плена умањило је иконичну интеракцију предатор-плен и вероватно променило многе еколошке функције које су резултат медведа који се хране лососом [Хелфиелд ЈМ, Наиман РЈ (2006) Екосистеми 9:167–180]. Документујемо како промене у фенологији ресурса изазване климом могу променити мреже хране кроз механизам који није трофичка неусклађеност. Тренутни нагласак на појединачним интеракцијама потрошача и ресурса не успева да ухвати како фенологије измењене климом репрограмирају доступност ресурса и мењају како енергија тече кроз екосистеме.

Многи трофички ресурси су пролазно доступни и не пружају могућности за исхрану током целе године. Један од начина на који потрошачи могу да истрају на ефемерним ресурсима је интеграција у више таксона ресурса који показују комплементарну динамику и јављају се узастопно кроз време (1). Како климатске промене различито мењају фенологију ресурсних таксона (2 ⇓ –4), прилике за исхрану које су се десиле узастопно могу почети да се појављују истовремено. Многе студије су истраживале како фенолошке промене у појединачним ресурсима утичу на специјализоване потрошаче (5 ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ –10). Насупрот томе, осим широког слагања да ће генерални стручњаци вероватно проћи боље од специјалиста (7 ⇓ ⇓ ⇓ –11), постоји слабо разумевање о томе како генерални потрошачи реагују на хетерогене фенолошке промене у више ресурса. Претходни рад је показао да промене у релативном обиљу алтернативних таксона плена могу проузроковати да предатори прелазе између њих (12), али остаје углавном непознато да ли промене у релативној фенологији плена могу имати сличне ефекте. Замена плена може утицати на стабилност мреже за исхрану (12) и може имати дубоке еколошке ефекте када су укључени предатори на врхунцу (13). Овде документујемо како варијације у фенолошким одговорима више ресурса утичу на типично снажну интеракцију предатор-плен.

Мрки медведи (Урсус арцтос) су вршни предатори који интензивно плене лососа који се мрести (Онцорхинцхус спп.) у обалним екосистемима северног Пацифика. Ова интеракција има далекосежне ефекте, утичући не само на енергетске буџете и демографске стопе медведа (14, 15), већ и на еволуцију популације лососа (16), коеволуцију опрашивача биљака (17) и ширење морских изведене хранљиве материје у земаљске мреже хране (18, 19). Као генералисти, медведи конзумирају широк спектар временски комплементарних ресурса, укључујући лососа, новорођенчад копитара, зељасту вегетацију и воће. За мрке медведе на острву Кодиак, Аљаска (Сл. 1А), соцкеие лосос (Онцорхинцхус нерка, Фиг. 1Б) и црвена базга (Самбуцус рацемоса, Фиг. 1Ц) су кључне намирнице са комплементарном временском динамиком. У свим стаништима за мријешћење Кодиак-а, соцкеи лосос се мријести више од 4 мјесеца (20), али је најподложнији грабежљивцима док се мрести у плитким потоцима (21, 22) од почетка јула до августа. У плитким потоцима, медведи могу да убију лососа пре мријеста који има до три пута више енергије од старе рибе (22, 23). Црвене бобице базге обично сазревају на крају периода грабежљивости лососа и доступне су медведима од краја августа до почетка септембра. Процијенили смо фенологију мријештења лососа и зрења базге током 55 година, на основу посматраних података и калибрираног модела степена раста (за лосос и бобице базге, респективно Методе). Процењена фенологија плодова базге значајно је варирала између година, у распону од 14. јула до 28. септембра (средња вредност, 14. августа СД = 13,9 д), док је процењена фенологија мријешћења лососа била релативно конзистентна, у распону од 19. јула до 2. августа (средња вредност, 27. јула СД = 3,5 д Сл. 2 А и Б). Различите фенолошке осетљивости бобица и лососа изазвале су снажне међугодишње варијације у њиховом временском преклапању, са трендом повећања преклапања током временске серије (због повећања пролећних температура ваздуха, Сл. С1А Слика 2Б). Проучавали смо понашање медведа у потрази за храном под различитим сценаријима фенолошког преклапања који одговарају тренутним и пројектованим просечним условима у климатским променама.

Кључни трофички ресурси кодиак смеђег медведа и њихова дистрибуција. (А) Мапа система проучавања која приказује подручја са 10–40% покривача црвене базге (црвена), и потоке/реке у којима се налази лосос (Онцорхинцхус нерка) мријест (црне линије). Жуте звездице означавају четири жаришне притоке где смо квантификовали бројност лососа и пратили активност медведа. (Б) Мријести се лосос соцкеи који улази у притоку унутар подручја истраживања. (Ц) Жбун црвене базге са зрелим бобицама.

Фенолошке варијације трофичких ресурса мрког медведа. (А) Процењени почетак зрења црвене базге (1949–2015, н = 67 и) и процењени датуми врхунца мријеста лососа соцкеи у сливу Карлук, токови Аљаске (1961–2016, н = 56 г). (Б) Временске серије процењене доступности зреле црвене бобице базге (црвена) и мријестог лососа соцкеи (плава). (Ц) Хистограм годишњег удела лососа који јури у потоцима који се временски преклапа доступношћу црвене базге.

Уочене температуре ваздуха и перформансе фенолошког модела црвене базге. (А) Средње пролећне/летње (март–август) температуре од 1949. до 2016. на језеру Карлук, Аљаска. Сива линија означава линију регресије најмањих квадрата са једначином и = 0.016× − 23.3 (П &лт 0,01). Црвене тачке означавају 5 година када је уочена фенологија црвене базге. (Б) Тукеи бокплот средње пролећне/летње температуре (март–август), израчунато за 1949–2016 (подебљана вертикална линија показује медијану, оквир представља 25. и 75. квартил, линије се протежу до 1,5× интерквартилног опсега, иза којих су одступници приказани као тачке ). Црвене тачке означавају средњу температуру вегетације у годинама у којима је примећена фенологија базге (обухвата 62% ГДД услова изражених од 1949. до 2016.). (Ц) Претходни приказ почетка зрелих бобица базге од 1949. до 2016. Дужина вертикалних трака показује несигурност у процењеној фенологији бобица израчунату као интервали поверења од 95% средњег степена раста дана потребних за производњу зрелих бобица. Испрекидане линије означавају екстраполирана предвиђања, а сива линија показује линију регресије најмањих квадрата са једначином и = −0.2508× + 723.4 (т = −3.11 П &лт 0,01). (Д) Уочена фенологија црвене базге у односу на предвиђену фенологију коришћењем унакрсне валидације изоставити. Сива испрекидана линија означава линију 1:1, а траке грешке означавају интервале поузданости од 95% предвиђене фенологије. Средња апсолутна грешка предвиђене фенологије била је 1,4 д. Уочена и предвиђена фенологија су у високој позитивној корелацији (Пеарсон'с р = 0.99).

Користили смо више независних метода да квантификујемо понашање медведа у потрази за храном током година са различитим нивоима преклапања ресурса (Слика 2 Б и Ц). Сви докази сугеришу да медведи прелазе са лососа на бобичасто воће када се та два ресурса истовремено појаве. На пример, 8 година истраживања из ваздуха у сливу реке Карлук показала је да је већа фенолошка синхронизација између лососа и бобица повезана са мањим бројем медведа на местима мрешћења потока (тј. број јединки које се хране лососом) (Сл. 3А). Слично, 31 година ваздушних истраживања изван слива реке Карлук показала је да су ранији датуми зрења базге (који се преклапају са лососом) били повезани са мањим бројем медведа у потоцима где се лосос мрести (слика 3.Б). Током година, број медведа на главним местима за исхрану лососа је опао када су бобице базге постале доступне током трчања лососа (слика 3Ц). У аномално топлим годинама 2014. и 2015., медведи са ГПС огрлицом су се селили из станишта за исхрану лососа у станишта за исхрану бобица током периода фенолошког преклапања (Сл. 4). Анализа садржаја мрља у 2015. години са великим преклапањем пружила је директне доказе да су медведи заиста јели бобице црвене базге, а не неку другу храну без лососа: 125 од 151 мрља наиђених у близини потока лососа садржавало је углавном бобице црвене базге (Слика С2). У 2010. години, када нисмо приметили зреле црвене бобице базге, медведи са ГПС огрлицом нису показивали промене између станишта за исхрану јер су наставили да се хране првенствено лососом (Сл. 4).

Утицај фенологије ресурса на број медведа у токовима лососа. (А) Средњи медвед броји преко седам токова мријешћења лососа у сливу Карлука у односу на временско преклапање између црвене базге и лососа. Подаци из 113 снимања из ваздуха у периоду 2008–2015. Поени показују годишњи средњи број медведа (н = 8), траке грешке = 1 СЕМ. (Б) Средњи број медведа у односу на датум сазревања бобица базге (заступник за преклапање ресурса). Подаци из 317 снимања из ваздуха (1982–2015, н = 31 због несталих година) шест потока и река ван слива Карлука. Траке грешака = 1 СЕМ. (Ц) Дневна детекција медведа (заглађена црна линија и тачке леса) и процењена бројност соцкеи лососа у четири језера Карлук, Аљаска, притоке (плаво осенчени регион). Црвени квадрати означавају приближне периоде доступности зреле црвене бобице. Да бисмо објаснили варијабилност у броју медведа, уклопили смо негативни биномни генерализовани линеарни модел са предикторима укључујући годину, присуство бобица, бројност лососа и интеракцију између присуства бобица и обиља лососа (слика С5). Позитивна веза између обиља лососа и детекције медведа је значајно смањена у присуству бобица [лосос, з = 11,18 (П &лт 0,0001) бобице, з = −2,46 (П = 0,014) бобице*лосос, з = −2,70 (П = 0.0070) н = 78, 80, 135 за године 2013, 2014, 2015.].

Динамички линеарни модел коришћења станишта медведа у односу на доступност бобица. Плаве тачке показују дневне трансформисане односе у природном дневнику укупних локација смеђег медведа забележених у деловима станишта бобица према укупним локацијама забележеним у деловима станишта лососа (видети Методе за детаље о класификацији станишта). Црвене кутије означавају периоде током којих су зреле црвене бобице базге биле доступне медведима. За 2010. годину није приказана фенолошка кутија бобица јер те године нису забележене зреле бобице. Да бисмо објаснили варијабилност у коришћењу станишта, прилагодили смо динамички линеарни модел овим подацима (црна линија). Динамички линеарни модел се може сматрати проширењем модела линеарне регресије, са пресретком или коефицијентима који варирају кроз време као случајни ход. Једна од предности коришћења динамичког линеарног модела је да флексибилност модела може боље да обухвати основне процесе од модела са константним параметрима (регресија, генерализовани адитивни модели) и да смањи временску аутокорелацију (61, 62). Имплементирали смо динамичке линеарне моделе са временским променљивим пресецима и константним фиксним ефектима године, јулијанским датумом (и јулијанским датумом на квадрат) и индикатором који користи присуство/одсуство прозора бобица. И 2014. и 2015. године, када су зреле бобице биле доступне, медведи су користили станиште бобица премашили употребу станишта лососа (П &лт 0,0001).

Коришћење станишта женских медведа са ГПС огрлицом. Удео локација женки мрког медведа по сату забележених у стаништима лососа (плави) или црвене базге (црвене). Црвене кутије означавају периоде током којих су зреле црвене бобице базге биле доступне медведима. За 2010. годину није приказана фенолошка кутија бобица јер те године нису забележене зреле бобице. Да бисмо објаснили варијабилност у коришћењу станишта, овим подацима уклапамо динамички линеарни модел. Када су зреле бобице биле доступне, медведи су више користили станиште бобица него станиште лососа (П &лт 0,0001 Слика С5). После 1. септембра, лосос се првенствено мрести у језерским и речним стаништима (20), где је лосос много мање осетљив на медведе (21, 22).

Подаци о фекалном саставу мрког медведа из басена Карлук, Аљаска. Свако истраживање је спроведено коришћењем другачијег протокола, али сви показују пропорцију мрља која се у потпуности или углавном састоји од једне хране. Анкета из 1957. (52) је визуелна процена од 140 мрља, од којих се 49 састојало у потпуности од једне хране. Скале из 2011. (38) су прикупљене са легла осам женки медведа са огрлицом 2011. Садржај је прегледан микроскопски, а вредности су кориговане за диференцијални нестанак (60). Подаци за 2015. су из истраживања токова подручја Карлука током периода са лососом и базгом (21. август 2016. Методе). Иако су неке мрље имале помешане остатке хране, свака је класификована према претежној храни.

Покретањем замене хране, промене у фенологији плодова базге пореметиле су нормално јаку интеракцију грабежљивца и плена између мрких медведа и лососа. Претпостављена замена хране била је изненађујућа јер су бобице базге само ∼50% енергетски густе као лосос који се мрести (11,4 кЈ/г суве масе наспрам 21,7 кЈ/г суве масе) (23), а медведи који плене лососа могу селективно да конзумирају делове лососа. трупови који имају још више енергије (24). Ако су медведи ограничени асимилацијом и ограничени густином енергије плена, као што сугерише њихова селективна конзумација лососа (24), зашто би прешли на храну мање густе енергије? Исхране које максимизирају унос енергије можда неће успети да максимизирају раст ако је састав макронутријената у храни субоптималан и смањује ефикасност конверзије хране (25). Медведи су у испитивањима храњења представили разноврсну храну одабрану мешовиту исхрану у којој протеини обезбеђују 11–21% метаболичне енергије (МЕ). У поређењу са експериментално манипулисаним дијетама (са већим и нижим садржајем протеина), показало се да нивои протеина које су одабрали медведи максимизирају стопе раста под храњењем ад либитум (25, 26). Лосос који се мрести је субоптимално висок у протеинима (83,7% МЕ из протеина), али плодови базге имају нивое протеина сличне онима које бирају медведи у заточеништву (12,8% МЕ из протеина). Верујемо да је оптимизација макронутријената најштедљивије објашњење за замену хране коју смо приметили, али су потребна даља истраживања да би се ова хипотеза директно тестирала. Иако медведи у другим екосистемима често мешају лосос богат протеинима са бобицама са мало протеина, богатим угљеним хидратима како би оптимизовали унос макронутријената (26), бобице базге имају више протеина од већине бобица доступних мрким медведима (27), а јављају се у густим гроздовима који требало би да смањи ограничење времена руковања (27). Ове разлике вероватно омогућавају медведима који једу црвене бобице базге да брзо добију на тежини без мешања хране. Although there is increasing recognition that energetic costs can drive large-scale patterns of space use in animals (28), costs associated with assimilation (i.e., due to the macronutrient composition of prey) are rarely considered in such analyses and are often assumed to be constant across prey taxa (28).

Our phenology analysis suggests the temporal overlap of elderberry and salmon is increasing. Salmon spawning phenology showed no significant trend over the time-series (т = −1.60 П = 0.12), but red elderberry phenology became 2.5 d earlier per decade (т = −3.11 П = 0.003). If these trends continue, by 2070, the average onset of berry availability would occur during the average peak of salmon availability, such that the anomalous phenological overlap we observed in 2015 would be typical. How would this affect bears? When two resources become synchronized in time, their combined duration of availability decreases, which can decrease consumer fitness (29). However, synchronizing two resources also creates redundancy in the resources available at a specific time of year, providing insurance in case one resource fails (30). In our study system, the outcome of these two effects will likely depend on how critical early-season foraging opportunities are for bears and whether there are alternative late-season resources to replace elderberries. Regardless, coastal brown bear populations will continue to depend on healthy salmon runs to meet much of their energy needs.

There is a strong need for research on phenological change to move beyond two species interactions (i.e., between a predator and a single prey taxa) and begin to address the complex multispecies interactions that are pervasive in real food webs (31, 32). It is widely recognized that indirect effects can strongly mediate ecological dynamics such that species interactions cannot be understood without accounting for the effects of shared competitors, prey, and predators (33 ⇓ –35). In this study, salmon and elderberry interacted indirectly via a shared relationship with brown bears. Phenological shifts in elderberry likely triggered prey switching away from salmon, attenuating a trophic linkage with disproportionate ecological significance (15 ⇓ ⇓ ⇓ –19). We suggest that similarly strong and underappreciated responses are occurring elsewhere as climate change reschedules species interactions across ecosystems.


Predator and parasitoid insects along elevational gradients: role of temperature and habitat diversity

Elevational gradients are characterized by strong abiotic variation within small geographical distances and provide a powerful tool to evaluate community response to variation in climatic and other environmental factors. We explored how temperature and habitat diversity shape the diversity of holometabolous predator and parasitoid insects along temperate elevational gradients in the European Alps. We surveyed insect communities along 12 elevational transects that were selected to separate effects of temperature from those of habitat diversity. Pitfall traps and pan traps were placed every 100 m of elevation increment along the transects ranging from 120 to 2200 m a.s.l. Sampling took place once a month from June to September 2015. Four groups characterized by having at least one life stage behaving as predator or parasitoid were examined: tachinids (Diptera), hoverflies (Diptera), sphecids (Hymenoptera) and ground beetles (Coleoptera). Species richness and evenness changed with elevation, but the shape and direction of the elevation–diversity patterns varied between groups. The effect of temperature on species richness was positive for all groups except for hoverflies. Habitat diversity did not affect species richness, while it modulated the evenness of most groups. Often, elevational patterns of species richness and evenness were contrasting. Our study indicates that natural enemies characterized by diverse ecological requirements can be differentially affected by temperature and habitat diversity across the same elevational gradients. As climate warming is predicted to increase mean annual temperatures and exacerbate weather variability, it is also expected to strongly influence natural enemies and their ability to regulate herbivore populations.

Ово је преглед садржаја претплате, приступ преко ваше институције.


The scientific study of time may primarily be the domain of physicists, but biologists are well aware that time is fundamental to a species’ survival, and it’s a concept that climate change brings into sharp relief. Phenology is the timing of life-cycle events in biological organisms like plants and animals. The synchronization of those events, like the breeding, foraging, or migration seasons with the environment may be disrupted thanks to climate change.

For example, the annual migration of monarch butterflies evolved to coincide with the availability of milkweed. The humpback whales return each year at the same time to feed in the nutrient-rich polar waters. If climate change results in changes in the availability of those resources, shifting their peak availability to earlier or later in the year, the mismatch can result in precipitous population declines. That’s especially problematic for migratory species, which rely on cues like temperature or the length of the day (or night) to know when it’s time to move.

And indeed, research efforts have yielded important information on how the changing climate may affect migrants and the resources on which they rely. But the migrants themselves are also a resource, for their predators. And according to National Park Service researcher Christopher J. Sergeant, “virtually no studies have explored how climate change affects the synchronisation of these predator–prey migrations.”

That is what Sergeant and his colleague set out to change. They report their findings, which focus on the relationship between Dolly Varden, a species of Alaskan char, and their migrating food source, salmon eggs, in the journal Слатководна биологија.

Salmon are known for migrating each year, moving nutrients from marine waters into freshwater streams, rivers, and lakes. They deposit those nutrients in the form of eggs, when they spawn. As the planet’s higher latitudes have warmed, the salmon have altered the timing of their spawning season. What Sergeant and his group wanted to know was how the altered salmon migration affected the animals who rely on salmon – and their eggs – for survival. While Dolly Varden can acquire most of the yearly energy intake by feasting on salmon eggs, they must do so during a very narrow window in which the salmon spawn. That window can be as short as two to six weeks.

If the char are even a little bit early or late, relative to the salmon, they could find themselves without enough to eat. Can the char adjust their own migration to match that of the salmon? Sergeant focused on Auke Creek, near the southeastern coast of Alaska.

The researchers found a rare bit of good news when it comes to climate change. The Dolly Varden have managed to stay in sync with the salmon, despite the salmons’ shifting spawning season. By adjusting the timing of their migration from the ocean to freshwater, the char have retained access to their eggy feasts.

But how? Instead of taking migration cues from environmental variables like water temperature, the researchers suspect that the Dolly Varden simply wait around near the stream entrance for the salmon to begin moving upstream. “Dolly Varden in south-eastern Alaska, which typically do not migrate long distances offshore and often remain near stream entrances,” they write, “are likely to either see adult salmon entering a catchment or smell the production of salmon eggs.” In other words, the Dolly Varden never travel far enough from the streams to miss noticing the salmon returning to spawn.

What this all suggests is that changing phenology may not necessarily sentence predators to their doom. The dumb system of evolution has done something exceedingly clever, for some species at least. It’s set their migration to cue to the presence of their food itself, rather than some additional environmental variable. “Some predators,” the researchers conclude, “may be more resilient to trophic mismatch than ecologists often assume.” – Jason G. Goldman | 02 January 2015

Извор: Christopher J. Sergeant, Jonathan B. Armstrong, & Eric J. Ward (2014). Predator-prey migration phenologies remain synchronised in a warming catchment, Freshwater Biology, DOI: http://dx.doi.org/10.1111/fwb.12524

Header image: Top, sockeye salmon via Wikimedia Commons/cacophony bottom, Dolly Varden via J. Armstrong, used with permission.


Погледајте видео: ИГРОФИЛЬМ Aliens versus Predator за людей все катсцены, на русском прохождение без комментариев (Август 2022).