Atklājumi.lv

Dažādu sugu līdzās pastāvēšanu nodrošina katra atsevišķā taksona iekšējais mainīgums

Līdzās pastāvēšana starp dažādām koku sugām, kuras mežā konkurē par vieniem un tiem pašiem resursiem (gaismu, mitrumu, minerālvielām), ir pretrunā ekoloģiskai teorijai, saskaņā ar kuru sugu skaits nevar būt lielāks par to limitējošo faktoru skaitu. Cenšoties atrisināt šo pretrunu, Džeims Klārks (James S. Clark) no Djūka universitātes Bioloģijas fakultātes (Darema, Dienvidkarolīna, ASV) atklāja ļoti lielu mainīgumu vienas sugas koku reakcijās uz vides izmaiņām (piemēram, uz gadu gaitā mainīgo mitruma līmeni).

Lielumu izkliede sugas ietvaros būtiski pārspēja atšķirības starp dažādas sugas raksturojošiem vidējiem rādītājiem. Klārks uzskata, ka sugu sadalīšanās pa nišām ir ļoti nozīmīga, taču niša patiesībā ir daudz plašāka, nekā mums šķiet pirmajā brīdī. Un šo plašumu pēc biologa domām nodrošina tieši vienas sugas īpatņu atšķirīgās reakcijas.
Saskaņā ar ekoloģijā pieņemtu teoriju (kurai pamatā ir Lotkas-Volteras matemātiskie modeļi un G. F. Gauzes eksperimenti), sugas, kas ieņem vienu un to pašu nišu, nevar ilgstoši pastāvēt līdzās: spēcīgākais konkurents ar laiku izspiedīs vājāko (sk.: Competitive exclusion principle). Taču mēs zinām virkni stabilu ekoloģisko sistēmu, kurās ietilpst daudzas sugas, kas ieņem ja ne pilnīgi vienādas, tad vismaz ļoti tuvas ekoloģiskās nišas. Zālaugus pļavā vai kokus tropu mežā ierobežo viens un tas pats nedaudzu resursu kopums - gaisma, mitrums, daži minerālvielu elementi (pirmkārt, slāpeklis un fosfors). Skaidrs, ka šajos un daudzos citos, līdzīgos gadījumos līdzās pastāvošo sugu skaits būtiski pārsniedz ierobežojošo faktoru skaitu, kaut arī, saskaņā ar teoriju, nekam tādam nevajadzētu notikt.

Daži pētnieki sāka pat noliegt obligātu līdzās pastāvošo sugu nodalīšanos pa dažādām nišām. Tā radās neitrālisma koncepcija (sk.: Unified neutral theory of biodiversity), kuras izveidotājs Stīvens Habels (Stephen P. Hubbell) uzsvēra, ka vienas ekoloģiskās sistēmas sugas (piemēram, koku sugas tropu mežā) neizspiež viena otru tādēļ, ka ir ekoloģiski identiskas. Ar ekoloģisko identiskumu tiek saprasti tuvi populācijas augšanas ātrumi un atbrīvoto iecirkņu apgūšanas ātrumi, kā arī tuvas dažādu sugu lokālās izmiršanas varbūtības.

Pēc Džeimsa Klārka domām, neitrālisma koncepcijai ir daudz vājo vietu un tā patiesībā neizmaina priekšstatu par sugu nodalīšanos pa dažādām nišām. Vienkārši, raksturojot nišu, mums parasti ir darīšana ar rādītājiem, kas ir vidēji sugai, bet niša patiesībā ir daudz plašāka, turklāt šo plašumu pirmkārt nosaka sugu iekšējais mainīgums, kas izpaužas atsevišķu īpatņu reakcijās uz tādām vai citām izmaiņām vidē. Piemēram, ASV ziemeļrietumu lapu koku mežos praktiski visām koku sugām ir atklāta liela gada pieauguma atkarība no gadu gaitā mainīgā mitruma līmeņa. Taču tajā pašā laikā dažādu augu reakcija vienas sugas robežās var būt visai atšķirīga. Piemēram, nav izslēgts, ka vieni koki labāk pārcieš mitruma trūkumu sausos gados, kamēr citi tās pašas sugas koki ir spējīgi aug ātrāk mitros gados.

Tiešs materiāls Klārka darbam bija dati, ko viņš ar kolēģiem ieguva 11 lapu koku mežu iecirkņos trijos ASV ziemeļaustrumu rajonos. Atsevišķus iecirkņus novēroja dažādus laika posmus - no 6 līdz 18 gadiem. Šajos iecirkņos auga 33 koku sugas. Pavisam ņemti vērā dati par vairāk nekā 22 000 kokiem, bet kopējais materiāla apjoms - vairāk nekā 226 000 "koku gadu". Autors vadās no pieņēmuma - ja dažādas sugas dažādi reaģē uz vides pārmaiņām (piemēram, gadu gaitā mainīgu mitruma līmeni), tad tam jāveicina to līdzās pastāvēšanu. Vismaz par viengadīgajiem tuksneša augiem ir zināms, ka dažos gados lielā skaitā savairojas vieni augi, bet citos - citas sugas.

Taču Klārka pētītajos lapu koku mežos tas netika novērots. Piemēram, tādas pamežžos ierastas sugas kā sarkanā kļava (Acer rubrum) un melnais tupelo (Nyssa sylvatica) demonstrē pozitīvu korelāciju starp pieaugšanas ātrumu un augļu veidošanās intensitāti (1. zīm.). Principā tas nav nekas pārsteidzošs, jo šīs sugas ierobežžo vieni un tie paši faktori. Uzmanības vērts tomēr ir fakts, ka pētījumā katras sugas ietvaros novēroja lielu mainīgumu atbildes reakcijās uz vides izmaiņām. Ja korelāciju rēķina starp blakus augošu koku reakcijām un to dara atsevišķi vienas sugas un dažžādu sugu kokiem, tad izrādās, ka vienas sugas pārstāvjiem tā ir pozitīva un vidēji daudz lielāka nekā dažžādu sugu pārstāvjiem.Līdzīgu salīdzinājumu tuvu augošiem (20 m rādiusā pieauguma novērtējumam un 60 m rādiusā augļu veidošanās intensitātei) kokiem no vienas un no dažžžādām sugām Klārks veica, izmantojot visus viņa rīcībā esošos datus par visām sugām. Atklājās, ka visos gadījumos korelācija starp vienas sugas koku reakcijām bija augstāka, nekā tas pats rādītājs, ko ieguva salīdzinot dažžžādu sugu pārstāvju reakcijas. Tādējādi sugas iekšējā konkurence ir būtiski svarīgāka par starpsugu konkurenci, kas tad arī ļauj dažžžādām sugām augt blakus. Nozīmīgs solis, ko Klārks spēra savā pētījumā, - tā ir pievēršanās nevis sugu līdzās pastāvēšanai, bet gan atsevišķu īpatņu līdzās pastāvēšanai. Tieši daudzveidīgās dažžžādu īpatņu reakcijas vienas sugas robežžžās nodrošina šīs sugas izdzīvošanas iespēju sistēmā, kurā visi tās locekļi principā konkurē par vieniem un tiem pašiem resursiem.

Avots: James S. Clark Individuals and the variation needed for high species diversity in forest trees // Science. 2010. V. 327. P. 1129-1132.
Sk. arī:

1) В тропическом лесу Амазонии соседствуют деревья с разными жизненными стратегиями, «Элементы», 13.11.2008.

2) Конкурирующие виды могут сосуществовать и в одной, и в разных нишах, «Элементы», 20.02.2007.

3) Гиляров А.М. От ниш к нейтральности в биологическом сообществе // Природа №11, 2007, с.29-37. (Viss raksts: PDF, 700 Kb.)

Augšējais attēls: Sarkanās kļavas (Acer rubum) zars. Sarkanā kļava ir ASV un Kanādas austrumdaļas mežos bieži sastopama suga . Autors: S. Baskauf http://bioimages.vanderbilt.edu

Aleksejs Giļarovs

Ilmāra Cīruļa tulkojums

Raksts pārpublicēts no elementy.ru