A trapézfajok szerepe az ökoszisztémában

A kulcskőfaj segít meghatározni egy teljes ökoszisztémát. Kulcskövetei nélkül az ökoszisztéma drámai módon eltérne, vagy teljesen megszűnne.

szerepe

Biológia, ökológia, földtudomány

Ez felsorolja azoknak az NG Education programjainak vagy partnereinek logóit, akik az ezen az oldalon tartalmat szolgáltattak vagy közöltek. Szintezett

2019. szeptember 5., csütörtök

Szövegszint kiválasztása:

A kulcskő faj egy olyan szervezet, amely segít meghatározni egy teljes ökoszisztémát. Kulcskövetei nélkül az ökoszisztéma drámai módon eltérne, vagy teljesen megszűnne.

A Keystone fajok funkcionális redundanciája alacsony. Ez azt jelenti, hogy ha a faj eltűnne az ökoszisztémából, egyetlen más faj sem lenne képes kitölteni ökológiai rést. Az ökoszisztéma radikális változásra kényszerül, lehetővé téve új és esetleg invazív fajok számára az élőhely betelepítését.

Bármely organizmus, a növényektől a gombákig, kulcstartó faj lehet; nem mindig az ökoszisztéma legnagyobb vagy leggyakoribb fajai. Azonban a kulcskőfajok szinte minden példája olyan állat, amely hatalmas hatást gyakorol az élelmiszer-hálózatokra. Ezeknek az állatoknak a táplálékhálóra gyakorolt ​​hatása élőhelyenként változó.

Húsevők, Növényevők és Mutualisták

A kulcskőfaj gyakran, de nem mindig ragadozó. Csak néhány ragadozó képes szabályozni a nagyszámú zsákmányfaj elterjedését és populációját.

A kulcskőfaj teljes koncepciója egy tengeri ragadozó környezetére gyakorolt ​​hatásának körülményeire épült. Robert T. Paine amerikai állattan professzor kutatásai azt mutatták, hogy egyetlen faj, a Pisaster ochraceus tengeri csillag eltávolítása az amerikai washingtoni Tatoosh-sziget árapályáról egy hatalmas hatással volt az ökoszisztémára. A Pisaster ochraceus, közönségesen lila tengeri csillagként ismert, a kagylók és a csövek egyik legnagyobb ragadozója a Tatoosh-szigeten. A tengeri csillagok eltűnésével a kagylók átvették a területet, és kiszorították a többi fajt, köztük a fenékalga algákat, amelyek a tengeri csigák, limpák és kéthéjak közösségeit támogatták. Kulcskőfaj hiányában az árapály síkságának biodiverzitása egy év alatt felére csökkent.

Egy másik példa arra, hogy a ragadozó kulcsfontosságú fajként működik, a szürke farkasok jelenléte a Yellowstone-i ökoszisztémában. A Greater Yellowstone ökoszisztéma (GYE) egy hatalmas és változatos mérsékelt éghajlati ökoszisztéma, amely az Egyesült Államok Montana, Wyoming és Idaho államainak határain terül el. A GYE aktív geotermikus medencéket, hegyeket, erdőket, réteket és édesvízi élőhelyeket tartalmaz.

A Nagy-Yellowstone-ökoszisztéma jávorszarvas-, bölény-, nyúl- és madárfajait legalább részben farkasok jelenléte szabályozza. Ezeknek a zsákmányfajoknak az etetési viselkedése, valamint az a hely, ahol fészket és odút készítenek, nagyrészt reakció a farkasok aktivitására. A romboló fajokat, például a keselyűket, szintén a farkasaktivitás vezérli.

Amikor az Egyesült Államok kormánya a 19. század végén földterületet jelölt ki a Yellowstone Nemzeti Park számára, farkasok százai kóboroltak a GYE-ben, elsősorban a rengeteg jávorszarvas és bölény állományánál. Attól tartva, hogy a farkasok hatással vannak ezekre az állományokra, valamint a helyi állatállományra, a helyi, állami és szövetségi szintű kormányok azon fáradoztak, hogy felszámolják a farkasokat a GYE-ből. Az utolsó megmaradt farkaskölyköket Yellowstone-ban 1924-ben ölték meg.

Ez egy felülről lefelé irányuló trófikus kaszkádot indított el a Nagy-Yellowstone ökoszisztémában. A trofikus kaszkád leírja az ökoszisztéma változásait egy ragadozó hozzáadása vagy eltávolítása miatt. Egy felülről lefelé irányuló trofikus kaszkád olyan változásokat ír le, amelyek az ökoszisztéma felső ragadozójának eltávolításából származnak. (Egy alulról felfelé tartó trofikus kaszkád olyan változásokat ír le, amelyek a termelő vagy az elsődleges fogyasztó eltávolításából származnak.)

A csúcsragadozó híján a yellowstone-i jávorszarvas populációk felrobbantak. A jávorszarvas állományok versenyeztek az élelmiszer-erőforrásokért, és az olyan növényeknek, mint a fű, a sás és a nád, nem volt idejük vagy helyük növekedni. A túlzás legeltetése más fajok, például a halak, a hódok és az énekesmadarak populációit is befolyásolta. Ezek az állatok a túléléshez a növényekre és termékeikre - gyökerekre, virágokra, fára, magokra - támaszkodnak.

A Nagy-Yellowstone ökoszisztéma fizikai földrajzát befolyásolta a farkasok elvesztése és az azt követő jávorszarvas legeltetés is. A patakpartok erodálódtak, mivel a vizes növények nem tudták lehorgonyozni az értékes talajt és üledékeket. A tó és a folyó hőmérséklete emelkedett, mivel a fák és cserjék nem tudtak árnyékos területeket biztosítani.

Az 1990-es évektől kezdődően az Egyesült Államok kormánya megkezdte a farkasok újbóli beiktatását a Nagy-Yellowstone ökoszisztémába. Az eredmények figyelemre méltóak voltak. A jávorszarvas populáció zsugorodott, a fűzmagasság nőtt, a hód és az énekesmadár populáció helyreállt.

A növényevő állatok kulcsfontosságú fajok is lehetnek. Növényfogyasztásuk segít az ökoszisztéma fizikai és biológiai aspektusainak ellenőrzésében.

Az afrikai szavannákban, például a tanzániai Serengeti-síkságon az elefántok kulcsfontosságú faj. Az elefántok cserjékből és kis fákból, például akácból esznek, amelyek a szavannán nőnek. Még akkor is, ha az akácfa egy méter vagy annál magasabbra nő, az elefántok képesek megdönteni és kiirtani. Ez a táplálkozási magatartás a szavannát legelőnek tartja, és nem erdőt vagy erdőt.

Az elefántokkal, hogy ellenőrizzék a fák populációját, a füvek jól fejlődnek és fenntartják a legelésző állatokat, például antilopokat, gnúkat és zebrákat. Kisebb állatok, például egerek és csibék képesek beásódni a szavanna meleg, száraz talajába. Az olyan ragadozók, mint az oroszlánok és a hiénák, a szavannától függenek.

A kulcskő kölcsönös tagjai két vagy több faj, amelyek kölcsönösen előnyös kölcsönhatásba lépnek. Az egyik faj változása kihat a másikra, és megváltoztatja az egész ökoszisztémát. A kulcsköves kölcsönösök gyakran beporzók, például méhek. A beporzók gyakran fenntartják a génáramlást és az elterjedést az elterjedt ökoszisztémákban.

Patagónia fás gyepein (Dél-Amerika déli csücskén) a kolibri és az őshonos növényfaj együttesen kulcsfontosságú kölcsönös szereplőként működik. A helyi fákat, cserjéket és virágos növényeket úgy fejlesztették ki, hogy csak a Sephanoides sephanoides, a zöld hátú tűzkoronaként ismert kolibri beporzza őket. A zöld hátú tűzkoronák beporozzák a helyi növényfajok 20% -át. Viszont ezek a növények biztosítják a kolibri étrendjének legnagyobb részét képező cukros nedűt.

A meglévő patagóniai élőhely zsebei összeomlanak zöld hátú tűzkoronák nélkül, mert funkcionális redundanciájuk közel nulla - egyetlen más beporzó sem alkalmazkodott ezen növények beporzásához.

Az ökoszisztémák szempontjából fontos egyéb szervezetek

A kulcskőfajok mellett léteznek más organizmuskategóriák is, amelyek döntő fontosságúak ökoszisztémájuk túlélése szempontjából.

Az esernyőfajokat gyakran összekapcsolják a kulcskövekkel. Mindkét kifejezés egyetlen fajt ír le, amelytől sok más faj függ. A legfontosabb különbség az ernyőfajok és a kulcstartó fajok között az, hogy egy ernyőfaj értéke a földrajzi fajtartományához kötődik.

Az esernyőfajoknak nagy az élőhelyigényük, és ennek az élőhelynek a követelményei sok más ott élő fajra kihatással vannak. Az esernyőfajok többsége vándorló, elterjedési területe különböző élőhelytípusokat tartalmazhat.

Az ernyőfaj azonosítása fontos szempont lehet a természetvédelem szempontjából. Az ernyőfaj minimális fajtartománya gyakran az alapja a védett terület méretének megállapításához.

A szibériai tigris, egy veszélyeztetett faj, egy ernyőfaj, amelynek hatótávolsága meghaladja az 1000 kilométert (620 mérföld) Oroszország távol-keleti részén, területe Kínába és Észak-Koreába nyúlik. A fajtartomány erősen erdősített ökoszisztémákat tartalmaz mind a mérsékelt, mind a boreális (szubarktikus) biomákban. Az őz, a vaddisznó és a jávorszarvas populációi a szibériai tigristartomány havas „esernyője” alatt vannak.

Az alapozó fajok nagy szerepet játszanak az élőhely létrehozásában vagy fenntartásában.

A korallok kulcsfontosságú példák egy alapozó fajra a Csendes-óceán déli részén található számos szigeten. Ezek az apró állatok több ezer, sőt millió egyedi polip kolóniájaként nőnek. Ezeknek a polipoknak a sziklás exoskeletonjai hatalmas struktúrákat hoznak létre a szigetek körül: korallzátonyokat.

A korallzátonyok a bolygó egyik legélénkebb és biológiailag legkülönfélébb ökoszisztémája. A mikroszkópos plankton, valamint a rákok, puhatestűek, szivacsok, halak, tengeri hüllők és emlősök mind az egészséges korallzátony-ökoszisztémák részét képezik.

A korallzátonyok ökoszisztémái szintén hozzájárulnak egy régió emberi földrajzához. A korallok exoskeletonjai hullámok és óceáni áramlatok nyomán bioeróziót tapasztalhatnak. Ezek az erodált korallfoszlányok (valamint az olyan szervezetek csontos töredékei, mint a foraminifera, a puhatestűek és a rákfélék) puha homokot hoznak létre, amelyet korallhomoknak neveznek. A korall homokos strandok a világ legnépszerűbb turisztikai célpontjai közé tartoznak.

Az alapfajokhoz hasonlóan az ökoszisztéma-mérnökök is hozzájárulnak élőhelyük fizikai földrajzához. Az ökoszisztéma-mérnökök módosítják, létrehozzák és fenntartják az élőhelyeket.

Az ökoszisztéma-mérnökök saját biológiájukon keresztül, vagy a környezet biotikus és abiotikus tényezőinek fizikai megváltoztatásával módosítják élőhelyeiket.

Az autogén mérnökök saját biológiájuk módosításával módosítják környezetüket. A korallok és a fák autogén mérnökök. Növekedésük során a környezet élő részei, táplálékot és menedéket nyújtanak más organizmusoknak. (A korallok halálaként megmaradt kemény exoskeletonok továbbra is meghatározzák és módosítják az ökoszisztémát.)

Az allogén mérnökök fizikailag megváltoztatják környezetüket egyik állapotról a másikra. A hódok az allogén mérnökök klasszikus példája. A hódok hozzájárulnak az erdei ökoszisztémák fenntartásához azáltal, hogy ritkítják az idősebb fákat, és lehetővé teszik a fiatal csemeték növekedését. Ezeknek a fáknak gátfaanyaggá történő átalakítása gyökeresen megváltoztatja az erdei réteket és patakokat, vizes élőhelyekké változtatva őket.

Az invazív fajok gyakran ökoszisztéma-mérnökök. Mivel természetes ragadozók vagy abiotikus tényezők nem korlátozzák őket, ezek a betelepített fajok úgy módosítják a meglévő környezetet, hogy gátolják az őshonos ökoszisztéma növekedését.

A Kudzu, az úgynevezett „délen elfogyasztott szőlő” egy invazív növényfaj, amely módosította az Egyesült Államok délkeleti részének környezetét. Kudzu rendszeresen kiküszöböli az őshonos fajokat a tér és a tápanyagok szempontjából. Mivel kiszorítja az őshonos fajokat, a kudzu korlátozza a területen élő beporzókat, rovarokat és madárfajokat.

Egy indikátorfaj olyan organizmust ír le, amely nagyon érzékeny az ökoszisztémájának környezeti változásaira. A jelzőfajokat szinte azonnal érintik az ökoszisztéma változásai, és korán figyelmeztethetnek arra, hogy egy élőhely szenved.

A külső hatásokkal, például a vízszennyezéssel, a légszennyezéssel vagy az éghajlatváltozással összefüggő változások először a jelzőfajokban jelennek meg. Emiatt a jelzőfajokat néha „őrszemfajoknak” nevezik.

A Chesapeake-öböl „nemzet torkolatában” az osztriga indikátorfaj. Az osztriga és más kéthéjú szűrőadagoló, vagyis szűrik a vizet, amikor az élelmiszerrészecskékké szűrik le. Az osztriga kiszűri azokat a tápanyagokat, üledékeket és szennyező anyagokat, amelyek természetes vagy antropogén forrásokból jutnak az öbölbe. Az osztrigaágyak segítenek megvédeni a halászatot, a part menti élőhelyeket, sőt a bentos ökoszisztémákat is. A Chesapeake-i osztriga populációk egészségi állapotát tehát a teljes ökoszisztéma egészségi állapotának jelzésére használják.

A kiemelt faj a környezeti élőhely, mozgalom, kampány vagy kérdés szimbólumaként működik. A teljes ökoszisztéma kabalái lehetnek.

A kiemelt fajok meghatározása nagymértékben támaszkodik egy faj társadalmi, kulturális és gazdasági értékére. Gyakran „karizmatikus megafauna” - nagy állatok, amelyek megjelenésük vagy kulturális jelentőségük miatt népszerűek. A zászlóshajó fajok lehetnek kulcskövek vagy indikátorfajok.

A kiemelt fajok olykor a természetvédelemről alkotott általános elképzelések szimbólumai lehetnek, nem pedig az adott ökoszisztémák képviselői. Azonban bizonyos kérdések gyakran társulnak egy adott állathoz. Az északi-sarkvidéki fókavadászat befejezésére irányuló mozgalom zászlóshajó faját a fiatalkorú hárfafóka találta meg. A jegesmedvék az éghajlatváltozáshoz kapcsolódó vitathatatlan zászlófajok.

Az óriáspanda talán a legismertebb zászlós faj. A pandák a veszélyeztetett fajok globális szimbóluma és a fogságban tartott tenyésztés értéke.

Fotó: Paul Nicklen, National Geographic

Keystone Paine
Robert T. Paine zoológus, aki kitalálta a "kulcskőfaj" kifejezést, unortodox módon végezte munkáját. Ahelyett, hogy csak megfigyelte volna a Pisaster ochraceus tengeri csillag élőhelyét, Paine az élőhely tényleges megváltoztatásával kísérletezett. Paine és hallgatói a Washingtoni Egyetemről 25 évet töltöttek azzal, hogy eltávolították a tengeri csillagokat egy árapályterületről a washingtoni Tatoosh-sziget partján, hogy lássák, mi történt, amikor elmentek. Szakterületének egyik első tudósa kísérletezett ilyen módon a természetben.