Deniz manzarası ekolojisi - Seascape ecology

Deniz manzarası ekolojisi nedenleri ile ilgilenen bilimsel bir disiplindir ve ekolojik sonuçları mekansal desen içinde deniz ortamı, karasal alanda geliştirilen kavramsal ve analitik çerçevelerden büyük ölçüde yararlanarak peyzaj ekolojisi.[1].

Genel Bakış

Deniz manzarası ekolojisi, peyzaj ekolojisi kavramlarının deniz ortamına uygulanması[2] 1970'lerden beri yavaş yavaş ortaya çıkıyor [3][4][5][6][7]yeni ekolojik anlayışlar sağlamak ve ekolojik olarak anlamlı bilime dayalı yönetim uygulamalarının gelişimini desteklemek için artan potansiyel göstermek [8][9][10][11]. Deniz sistemleri için, peyzaj ekolojisi teoride geliştirilen kavramların çoğunun kabul edilmesiyle ortaya çıktı. ada biyocoğrafyası[12][13] ve çalışma yama dinamikleri (modern peyzaj ekolojisinin öncüleri), çeşitli deniz ortamlarına uygulanabilir. plankton yamalar [14] Yama yapmak resifler [15], gelgit arası midye yataklar [16] ve deniz çayırı çayırlar [17][18].

Uzamsal modellemenin ekolojik anlayışındaki ilerleme sığ ile sınırlı değildi Deniz tabanı ortamlar. İçin açık okyanus, 1970'lerden bu yana okyanus gözlem sistemlerindeki gelişmeler, bilim adamlarının dinamik mekansal yapıyı şu şekilde haritalamasına, sınıflandırmasına, ölçmesine ve izlemesine izin verdi. girdaplar, yüzey pürüzlülüğü, akımlar akış tüyleri, buz, sıcaklık cepheler ve plankton yamaları kullanarak oşinografik teknolojiler - giderek daha çok anılan bir tema pelajik deniz manzarası ekolojisi [19][20][21]Gibi alt yüzey yapıları da iç dalgalar, termoklinler, haloklinler, sınır katmanları ve tabakalaşma organizmaların farklı katmanlaşmasına neden olan, giderek daha fazla haritalanmakta ve birden çok boyutta modellenmektedir.

Manzara gibi ekolojistler Deniz manzarası ekologları, modellerin uzamsal olarak açık geometrisi ve model, ekolojik süreçler ve çevresel değişim arasındaki ilişkilerle ilgilenirler. Peyzaj ekolojisindeki temel ilkelerden biri, yerel koşulların çevrenin özelliklerinden etkilendiği durumlarda yama bağlamının önemli olmasıdır. Örneğin, uzaydaki nesnelerin fiziksel düzenlemesi ve diğer şeylere göre konumları, nasıl işlediklerini etkiler.[22].

Bir peyzaj ekoloğu, diğer bilim adamlarından farklı ölçeklere odaklanan farklı sorular soracaktır, örneğin: Farklı şekilli yamaların, yama boyutlarının, kalitenin, kenar geometrisinin, mekansal düzenlemelerin ve peyzajdaki yamaların çeşitliliğinin ekolojik sonuçları nelerdir? Yapı hangi ölçek (ler) de en etkilidir? Peyzaj desenleri, hayvanların yiyecek bulma, yırtıcılardan kaçma ve rakiplerle etkileşim kurma şeklini nasıl etkiler? İnsan faaliyeti manzaraların yapısını ve işlevini nasıl değiştirir?

Peyzaj ekolojisinin merkezinde var olan birkaç yol gösterici ilke, karasal peyzaj planlaması ve korumasına büyük katkılar sağlamıştır, ancak deniz sistemlerinde anlayışımız hala emekleme aşamasındadır. Deniz manzarası ekolojisi ile ilgili ilk kitap Aralık 2017'de yayınlandı[23]

Deniz manzaraları, geniş anlamda, zaman ve uzayda geniş bir ölçek aralığında tanımlanabilen, mekansal olarak heterojen ve dinamik alanlar olarak tanımlanır. Örnekleme birimleri ile tanımlanan deniz manzaraları ile ilgili olarak, 1 m2 kadran, geçerli bir deniz manzarası örnek birimi (SSU) olabilir, tıpkı 1 km2 bir coğrafi bilgi sistemindeki analitik pencere. Deniz ekolojisindeki olası odak ölçeklerinin geniş çeşitliliği, deniz manzarası teriminin bir ölçek göstergesi veya bir organizasyon düzeyi olarak kullanılamayacağı anlamına gelir.

Deniz manzarası ekolojisi ile ilgili yapısal modelleri gösteren varsayımsal bir 3B okyanus alanını temsil eden deniz manzarası küpü

Deniz manzarası desenleri

Deniz, farklı bitki topluluklarındaki gradyanlar gibi haritalanıp ölçülebilen karmaşık uzaysal desenler sergiliyor. gelgit tuzlu bataklıkları veya tipik yamalardan oluşan girift mozaikler Mercan resifleri[24]. Açık okyanusta da, su akıntıları, girdaplar, sıcaklık cepheleri ve plankton yamaları şeklindeki dinamik uzaysal yapı kolaylıkla ölçülebilir.[25][26]. Fırtınalar gibi fiziksel süreçler çevredeki uzamsal örüntüyü önemli ölçüde etkiler ve insan aktivitesi ayrıca doğrudan yama yapısı oluşturabilir, mozaik kompozisyonunu değiştirebilir ve hatta deniz manzarasının unsurlarını tamamen kaldırabilir. Ayrıca, su sıcaklığı değişikliği ve deniz seviyesinin yükselmesi ile ilgili türlerde iklim değişikliğinin neden olduğu kaymalar, türlerin ve habitatların coğrafyasının kademeli olarak yeniden yapılandırılmasına neden oluyor.

Uzaktan algılama cihazlarının ortaya çıkardığı desenler çoğunlukla iki tip model kullanılarak haritalanır ve temsil edilir: (1) mozaik oluşturan ayrı yamaların koleksiyonları, ör. iki boyutlu bentik habitat haritasında gösterildiği gibi veya (2) üç boyutlu arazi modellerinde sürekli değişen gradyanlar, örn. uzaktan algılanan Batimetrik verilerde[27][28]. Peyzaj ekolojisinde yamalar, odak habitat yama tipinin (örn. Deniz çayırları) misafirperver olmayan bir matrisle (örn. Kum) veya birbirine bağlı yamalardan oluşan bir yama mozaiği ile çevrili olduğu ada biyocoğrafyası teorisine dayanan ikili yama matris modeli olarak sınıflandırılabilir. parçaların etkileşimlerinin tüm mozaiğin ekolojik işlevini etkilediği yer. Hem yama hem de gradyan modelleri, deniz türlerinin uzamsal ekolojisi ve biyolojik çeşitlilik hakkında önemli bilgiler sağlamıştır.

Ölçek önemlidir

Bir fenomenin mekansal veya zamansal boyutları olan ölçek, deniz manzarası ekolojisinin merkezinde yer alır ve konu, kavramsal modellerden örnekleme tasarımına, analizlere ve sonuçların yorumlanmasına kadar deniz manzarası ekolojisi yaklaşımının tüm uygulamalarına nüfuz eder.[29]. Çevresel yapıdaki düzensizliğe ve gradyanlara türler ve yaşam aşaması tepkileri muhtemelen ölçeğe bağlı olacaktır, bu nedenle ölçek seçimi herhangi bir ekolojik çalışmada önemli bir görevdir. Deniz manzarası ekolojisi, ekolojik çalışmaları ölçeklendirmek için alınan kararların bakış açımızı ve nihayetinde ekolojik modeller ve süreçler hakkındaki anlayışımızı etkilediğini kabul eder.[30]. Tarihsel olarak, deniz bilimcileri ekolojide ölçeğin önemini anlatmada önemli bir rol oynamıştır.[31]

1963'te fiziksel bir oşinograf, Henry Stommel, tüm çevre bilimleri üzerinde derin bir etkisi olacak kavramsal bir şema yayınladı [32]. Şema [33] uzaysal ölçeklerde deniz seviyesi yüksekliğinin santimetreden gezegeninkine ve zaman ölçeklerinde saniyelerden onlarca bin yıla kadar olan değişimini tasvir etti.[34]. Oşinograf John Steele (1978), uzaysal ve zamansal düzensizlik ölçeklerini tasvir etmek için Stommel diyagramını uyarladı. fitoplankton, Zooplankton ve balık.

Deniz manzarası ölçekler

Habitat yapısının birden fazla ölçekte ölçülmesi, özellikle tek bir anlamlı ölçeğin bilinmediği veya ilgili ekolojik süreç için anlamlı olmadığı deniz manzarası ekolojisinde tipiktir. Popülasyonların temel habitat özellikleriyle ilişkilendirildiği ölçeği keşfetmek için çok ölçekli ölçümler kullanılmıştır.[35][36]. Deniz manzaralarının ölçeklendirilmesiyle ilgili olarak, bir yaklaşım, organizmanın hareketleri veya diğer ilgili süreçler için ekolojik olarak anlamlı olacak mekansal ve zamansal ölçekleri seçmektir.[37]

Bilginin yokluğu ya da hayvanların zaman içinde mekanı nasıl kullandıklarına dair sürekli gözlem eksikliği, çoğu zaman deniz manzarası bağlamının yetersiz değerlendirilmesine neden olabilir ve potansiyel olarak ekolojik modellerin ve süreçlerin birincil itici güçleri hakkında yanıltıcı sonuçlara yol açabilir. Pittman ve McAlpine (2003)[38] Hiyerarşi teorisini hareket ekolojisi ve ekolojik komşuluk kavramıyla bütünleştiren ekolojik çalışmaları ölçeklendirmek için çok ölçekli bir çerçeve sunmak[39]. Burada odak ölçeği, ilgili ekolojik süreçle ilgili mekansal ve zamansal ölçekler tarafından yönlendirilir. Odak ölçeği, hem daha ince hem de daha geniş ölçeklerde kalıpları ve süreçleri birleştiren bir uzamsal hiyerarşi içine yerleştirilmiştir.[40]

Referanslar

  1. ^ Pittman SJ, Wiens JA, Wu J, Urban DL (2017) Bölüm 16: Peyzaj ekolojistinin deniz manzarası ekolojisi üzerine bakış açıları. p485-494. Pittman SJ (ed.) Seascape Ecology'de. John Wiley & Sons Ltd.
  2. ^ Pittman SJ (2017) Bölüm 1: Deniz Manzarası Ekolojisine Giriş. s3-25. Pittman SJ (ed.) Seascape Ecology'de. John Wiley & Sons Ltd.
  3. ^ Sousa WP (1979) Deniz gelgit arası kaya alanlarında rahatsızlık: tür çeşitliliğinin dengede olmayan bakımı. Ekoloji 60 (6): 1225–1239.
  4. ^ Paine RT, Levin SA (1981) Gelgit manzaraları: düzensizlik ve modelin dinamikleri. Ekolojik Monograflar 51 (2): 145–178.
  5. ^ Walsh WJ (1985) Küçük yapay resiflerde resif balıkları topluluğu dinamikleri: izolasyon, habitat yapısı ve biyocoğrafyanın etkisi. Deniz Bilimleri Bülteni 36 (2): 357–376.
  6. ^ Steele JH (1989) Okyanus "manzarası". Peyzaj Ekolojisi 3 (3–4): 185–192.
  7. ^ Jones GP, Andrew NL (1992) Ilıman resifler ve deniz manzarası ekolojisinin kapsamı. Battershill CN, Schiel DR, Jones GP, Creese RG, MacDiarmid AB (eds) 2. Uluslararası Ilıman Resif Sempozyumu (7–10 Ocak 1992). NIWA Marine, Auckland, s. 63–76.
  8. ^ Pittman SJ, Kneib RT, Simenstad C. (2011) Kıyı deniz manzarası ekolojisini uygulamak. Deniz Ekolojisi İlerleme Serisi 427, 187-190.
  9. ^ Olds AD, Connolly RM, Pitt KA, Pittman SJ, Maxwell PS, Huijbers CM, Moore BR, Albert S, Rissik D, Babcock RC, Schlacher TA. (2016) Deniz manzarası bağlantısının koruma değerinin ölçülmesi: küresel bir sentez. Küresel Ekoloji ve Biyocoğrafya 25 (1): 3-15.
  10. ^ Pittman SJ, Lepczyk CA, Wedding LM, Parrain C (2017) Bölüm 12: Uygulamalı deniz manzarası ekolojisinde bütünsel bir sistem yaklaşımını geliştirme. s367-389. Pittman SJ (ed.) Seascape Ecology'de. Wiley & Sons Ltd.
  11. ^ Young MA, Wedding LM, Carr MH (2017) Deniz koruma alanı ağlarının tasarımı ve değerlendirilmesi için peyzaj ekolojisinin uygulanması. p429-464. Pittman SJ (ed.) Seascape Ecology'de. Wiley & Sons Ltd
  12. ^ MacArthur RH, Wilson EO (1967) Ada Biyocoğrafyası Teorisi. Popülasyon Biyolojisinde Monograflar. Princeton University Press, Princeton, NJ.
  13. ^ Simberloff DS (1974) Ada biyocoğrafyası ve ekolojisinin denge teorisi. Ekoloji ve Sistematiğin yıllık incelemesi, 5 (1), s. 161-182.
  14. ^ Steele JH (1978) Plankton Topluluklarında Uzamsal Model. Plenum Press, New York, NY.
  15. ^ Molles MC Jr (1978) Model ve doğal resif yamalarında balık türleri çeşitliliği: deneysel ada biyocoğrafyası. Ekolojik Monograflar 48: 289–305.
  16. ^ Paine RT, Levin SA (1981) Gelgit arası manzaralar: düzenin bozulması ve dinamikleri. Ekolojik Monograflar 51 (2): 145-178.
  17. ^ McNeill SE, Fairweather PG (1993) Tek büyük veya birkaç küçük deniz rezervi? Deniz çayırı faunası ile deneysel bir yaklaşım. Biyocoğrafya Dergisi 1: 429–440.
  18. ^ Robbins BD, Bell SS (1994) Seagrass manzaraları: deniz alt gelgit ortamına karasal bir yaklaşım. Ekoloji ve Evrimdeki Eğilimler 9 (8): 301–314.
  19. ^ Hidalgo M, Secor DH, Browman HI (2016) Deniz manzaralarını gözlemlemek ve yönetmek: sinoptik oşinografi, ekolojik süreçler ve jeo-uzamsal modelleme arasında bağlantı kurmak. ICES Deniz Bilimleri Dergisi, 73 (7), s. 1825-1830.
  20. ^ Kavanaugh MT, Hales B, Saraceno M, Spitz YH, White AE, Letelier RM (2014) Hiyerarşik ve dinamik deniz manzaraları: Pelajik biyojeokimya ve ekolojiyi ölçeklendirmek için nicel bir çerçeve. Oşinografide İlerleme, 120, s. 291-304.
  21. ^ Scales KL, Alvarez-Berastegui D, Embling C, Ingram S (2017) Bölüm 3: Pelajik deniz manzaraları. s57-88. Pittman SJ (ed.) Seascape Ecology'de. Wiley & Sons Ltd
  22. ^ Bell SS, McCoy ED, Mushinsky HR (EDS.). 1991. Habitat yapısı: uzayda nesnelerin fiziksel düzenlemesi. Chapman and Hall, Londra, İngiltere
  23. ^ Seascape Ecology, Simon J. Pittman tarafından düzenlendi http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1119084431.html
  24. ^ Costa B, Walker BK, Dijkstra JA (2017) Bölüm 2: Deniz manzarası desenlerinin haritalanması ve miktarının belirlenmesi. s27-56. Pittman SJ (ed.) Seascape Ecology'de. Wiley & Sons Ltd
  25. ^ Bakun A (1996) Okyanustaki Desenler: Okyanus Süreçleri ve Deniz Popülasyon Dinamikleri. California Üniversitesi, San Diego, CA, Amerika Birleşik Devletleri Centro de Investigaciones Biológicas de Noroeste, La Paz, Baja California Sur, Meksika ile işbirliği içinde.
  26. ^ Scales KL, Alvarez-Berastegui D, Embling C, Ingram S (2017) Bölüm 3: Pelajik deniz manzaraları. s57-88. Pittman SJ (ed.) Seascape Ecology'de. Wiley & Sons Ltd
  27. ^ McGarigal K, Tagil S, Cushman SA (2009) Yüzey ölçümleri: peyzaj yapısının ölçümü için yama ölçümlerine bir alternatif. Peyzaj Ekolojisi 24 (3): 433–450.
  28. ^ Düğün L, Lepczyk C, Pittman S, Friedlander A, Jorgensen S (2011) Deniz manzarası yapısının nicelendirilmesi: karasal uzaysal model ölçümlerinin deniz alemine genişletilmesi. Deniz Ekolojisi İlerleme Serisi 427: 219–232.
  29. ^ Schneider DC (2001) Ekolojide ölçek kavramının yükselişi: Ölçek kavramı, sözlü ifadeden nicel ifadeye doğru evrilmektedir. BioScience 51 (7): 545-553.
  30. ^ Levin SA (1992) Ekolojide model ve ölçek sorunu. Ekoloji 73: 1943–1967.
  31. ^ Schneider DC (2017) Bölüm 4: Deniz manzarası ekolojisinde ölçekleme ve ölçeklendirme. s89-117. Pittman SJ (ed.) Seascape Ecology'de. Wiley & Sons Ltd.
  32. ^ Vance TC, Doel RE (2010) Grafik yöntemler ve soğuk savaş bilimsel uygulaması: Stommel diyagramının fizikselden biyolojik çevre bilimlerine merak uyandıran yolculuğu. Doğa Bilimlerinde Tarih Çalışmaları 40: 1–47.
  33. ^ Stommel H (1963) Oşinografik deneyim çeşitleri. Science 139: 572–576.
  34. ^ Schneider DC (2017) Bölüm 4: Deniz manzarası ekolojisinde ölçekleme ve ölçeklendirme. s89-117. Pittman SJ (ed.) Seascape Ecology'de. Wiley & Sons Ltd.
  35. ^ Schneider DC, Piatt JF (1986) Deniz kuşlarının kıyı ekosistemindeki okul balıklarıyla ölçeğe bağlı korelasyonu. Deniz Ekolojik İlerleme Serisi 32: 237–246.
  36. ^ Pittman SJ, Brown KA (2011) Mercan resifleri boyunca balık türlerinin dağılımını tahmin etmek için çok ölçekli yaklaşım. PLoS ONE 6 (5): e20583.
  37. ^ Pittman SJ, Hile SD, Caldow, C ve Monaco ME (2007) Porto Riko'da mangrov kullanarak balıkların mekansal modellerini açıklamak için deniz manzarası türlerini kullanma. Deniz Ekolojisi İlerleme Serisi 348, 273-284
  38. ^ Pittman SJ & McAlpine CA (2003) Deniz balıkları ve dekapod kabuklularının hareketleri: Süreç, teori ve uygulama. Deniz Biyolojisindeki Gelişmeler 44, 205-294.
  39. ^ Addicott JF, Aho JM, Antolin MF, Padilla DK, Richardson JS, Soluk DA (1987) Ekolojik mahalleler: çevresel modellerin ölçeklendirilmesi. Oikos 1: 340-346.
  40. ^ Pittman SJ, Davis B, Santos-Corujo RO (2017) Bölüm 7: Deniz manzarası boyunca hayvan hareketleri: Hareket ekolojisini deniz manzarası ekolojisi ile bütünleştirme. s189-227. Pittman SJ (ed.) Seascape Ecology'de. John Wiley & Sons Ltd.