Принцип оптимального разнообразия биосистем надорганизменного уровня

• Автор: Букварева, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 450 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРИНЦИП ОПТИМАЛЬНОГО РАЗНООБРАЗИЯ БИОСИСТЕМ

1.1. Общая формулировка принципа оптимального разнообразия биосистем

1.2. Модели оптимального разнообразия биосистем

1.2.1. Модель фенотипического разнообразия в популяции

1.2.2. Двухуровневая иерархическая модель «популяции - сообщество»

12 2 1 Модель сообщества без расхождения популяций по нишам

12 2 2 Модель сообщества с возможностью расхождения популяций по разным нишам

1.3. Результаты моделирования

ГЛАВА 2. ПРОВЕРКА СООТВЕТСТВИЯ ПРИНЦИПА ОПТИМАЛЬНОГО РАЗНООБРАЗИЯ ДРУГИМ ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ПРЕДСТАВЛЕНИЯМ И ЭМПИРИЧЕСКИМ ДАННЫМ О БИОРАЗНООБРАЗИИ
2.1. Интерпретация моделей: ограничения и основные вопросы для верификации моделей на качественном уровне
2.2. Факторы среды, влияющие на формирование биоразнообразия
2.2.1. Основные факторы среды и градиенты биоразнообразия
2.2.2. Ресурсы и энергия
2 2 2 1 Гипотезы о связи чиста видов с количеством доступных для организмов ресурсов
2 2 2 2 Мета-анализы эмпирических данных о корреляции между продуктивностью и числом видов в природных сообществах
22 2 3 Глобальный и континентальный масштаб подтверждение гипотезы «виды-энергия»
2 2 2 4 Локальный и региональный масштаб унимодальная форма корреляции между числом видов и продуктивностью
2.2.3. Стабильность среды
2 2 3 1 Стабильность среды и число видов
2 2 3 2 Стабильность среды и ширина экологической ниши
2 2 3 3 Стабильность среды и сопряженные изменения числа видов и ширины их ниш
2.2.4. Выводы: данные о влиянии факторов среды на биоразнообразие и принцип оптимального
разнообразия
2.3. Соотношение показателей разнообразия биосистем
2.3 .1. Сопряженные изменения числа видов и ширины экологических ниш
2.3.3. Закономерности распределения биологического разнообразия, связанные с эволюционным уровнем таксонов
2.3.4. Выводы: соотношение показателей разнообразия природных биосистем и принцип
оптимального разнообразия
2.4. Биоразнообразие как фактор экосистемного функционирования
2.4.1. Второе рождение «новой» парадигмы
24 11 Биоразнообразие и условия среды что от чего зависит?
2 4 12 Развитие исследований по теме «биоразнообразие - экосистемное функционирование»
24 13 Что такое экосистемное функционирование?
2 4 14 Эксперименты по теме «биоразнообразие — экосистемное функционирование»
2.4.2. Влияние видового разнообразия на мощность экосистемных функций
2 4 2 1 Гипотезы о характере зависимости мощности экосистемных функций от видового разнообра 162 2 4 2 2 Результаты экспериментов
2 4 2 3 Данные обследований природных сообществ
2.4.3. Влияние видового разнообразия на стабильность экосистемного функционирования
2 4 3 1 Теоретические представления о взаимосвязи видового разнообразия и устойчивости сообществ и
популяций
2 4 3 2 Данные экспериментов

2 4 3 3 Данные о природных сообществах
2 4 3 4 Устойчивость сообществ к болезням, вредителям и инвазиям
2.4.4. Видовое разнообразие или видовой состав - что важнее?
2.4.5. Влияние внутрипопуляционного разнообразия на экосистемное функционирование
2 4 5 1 Внутрипопуляционное разнообразие в контексте парадигмы «биоразнообразие — экосистемное
функционирование»
2 4 5 2 Влияние внутрипопуляционного разнообразия на характеристики популяций 23
2 4 5 3 Влияние внутрипопуляционного разнообразия на характеристики экологических сообществ и экосистем .
2.4.6. Влияние условий среды на характер взаимосвязи экосистемного функционирования и биоразнообразия
2 4 61 Соотношение значимости факторов среды и биоразнообразия для показателей экосистемного функционирования
2 4 6 2 Влияние количества ресурса
2 4 6 3 Влияние пространственной гетерогенности среды и нарушения сообществ
2 4 6 4 Влияние антропогенных нарушений сообществ
2.4.7. Выводы: биоразнообразие как фактор экосистемного функционирования и принцип
оптимального разнообразия
2.5. Взаимозависимость экосистемных функций и биоразнообразия в контексте факторов среды
2.5.1. Эксперименты и исследования природных сообществ: два подхода к исследованию биоразнообразия
2 5 11 Различия экспериментальных и природных сообществ
2 5 12 Два подхода в исследованиях биоразнообразия эксперименты с сообществами в выбранных условиях среды и сравнение сообществ, сформировавшихся в разных условиях среды
2 513 Разное понимание «продуктивности»
2 5 14 Объединение положительной, отрицательной и унимодальной зависимостей
2.5.2. Двунаправленные связи между разнообразием и функционированием в контексте внешних факторов
2.6. Выводы о соответствии принципа оптимального разнообразия имеющимся теоретическим представлениям и эмпирическим данным
ГЛАВА 3. ПРОЦЕССЫ И МЕХАНИЗМЫ ОПТИМИЗАЦИИ РАЗНООБРАЗИЯ НАДОРГАНИЗМЕННЫХ БИОСИСТЕМ
3.1. Общая схема формирования биоразнообразия в ходе экологических, микроэволюционных и эволюционных процессов
3.2. Оптимизация разнообразия в ходе экологических и микроэволюционных процессов
3.2.1. Изменение оптимальных значений разнообразия в ходе сукцессии
3 2 11 Изменение эффективности использования ресурсов и стабильности сообществ в ходе сукцесс 300 3 2 12 Сукцессия как аналог серии сообществ, оптимальных в разных средах
3 2 13 Изменение соотношения видовых свойств в ходе сукцессии
3 2 14 Различные траектории сукцессий и принцип оптимального разнообразия ЗОН
3.2 2. Механизмы формирования видового разнообразия: конкуренция, «нейтральные»
взаимодействия видов и оптимизация
3 2 2 1 Формирование структуры сообществ в результате взаимодействия видов 3/
3 2 2 2 Соотношение оптимизации с нишевыми и нейтральными механизмами формирования сообщес325 3 2.3. Механизмы оптимизация ширины популяционных ниш и разнообразия симпатрических
внутривидовых форм
3 2 3 1 Внутри- и межфенотипический компоненты оптимизации ширины популяционной ниши 333 3 2 3 2 Оптимизация в ходе экологических процессов
3 2 3 3 Оптимизация в ходе микроэволюционных процессов
3 2 3 4 Оптимизация как дополнительный механизм формирования ширины ниш
3.2.4. Формирование симпатрических внутривидовых форм как путь оптимизации разнообразия на популяционном и ценотическом уровне
3.3. Механизмы оптимизации разнообразия надорганизменных биосистем
3.3.1. Механизмы, позволяющие биосистемам достигать оптимального разнообазия

3.3 2. Механизмы реализации оптимальными биосистемами их преимуществ
3 3 2 1 Механизмы влияния биоразнообразия на экосистемные функции, выявленные в экспериментах 358 3 3 2 2 Оптимизация как дополнительный механизм влияния разнообразия на функции биосистем
3 3 2 3 Какие механизмы могут заменить «отбор» на надорганизменном уровне9 Гипотезы о механизмах реализации оптимальны ми биосистемами их преимуществ
3.4. Изменение оптимальных значений разнообразия в ходе эволюционных процессов..
3.4.1. Изменение параметров оптимальности при повышении эволюционного уровня организмов .
3.4 2 Изменение параметров оптимальности в ходе эволюции сообществ
3.5. Общая схема формирования биоразнообразия
ГЛАВА 4. ПРИНЦИП ОПТИМАЛЬНОГО РАЗНООБРАЗИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
4.1. Жизнеобеспечивающие функции живой природы и экологоцентрическая концепция природопользования
4.2. Некоторые выводы из принципа оптимального разнообразия для стратегии
природопользования
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. ФОРМАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ МОДЕЛЕЙ

степени стабильности среды аналогичен: в менее стабильных средах оптимальное внутрипопу-ляционное разнообразие (ширина ниш) увеличивается, а оптимальное число видов в сообществе - сокращается. В более стабильных средах наоборот - оптимальное число видов растет, ширина ниш сужается (рис. 1.3-6).
На основании противоположной реакции оптимальных значений разнообразия на популяционном и ценотическом уровнях при изменении степени стабильности среды можно сделать предположение о разной роли разнообразия на этих двух уровнях: внутрипопуляционное разнообразие является основой адаптации популяций и сообществ к нестабильности среды; видовое разнообразие позволяет сообществу в целом более эффективно использовать ресурсы за счет дифференциации ниш.
Средняя
суммарная Среднее
численность число видов

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Разнообразие рождающихся фенотипов о
Рис. 1.3-6. Изменение оптимазьных значений внутрипопуляционного разнообразия (звёздочки на рис. а) и числа видов (числа в рамках на рис. б) в модели с расхождением видов по нишам. N — число ячеек, в которые поступает ресурс (является показателем степени стабильности среды — чем в большее число ячеек в каждый момент времени поступает ресурс, тем более стабильна среда).
6. Удельные затраты ресурса в популяции с фиксированными параметрами по мере роста нестабильности среды нелинейно увеличиваются, что соответствует ранее принятому характеру