커뮤니티(생태학)

Community (ecology)
연어를 넣은 곰.포식 같은 상호 작용은 공동체 생태학의 중요한 측면이다.

생태학에서 공동체는 같은 지리적 영역을 동시에 점유하고 있는 둘 이상의 서로 다른 개체군 또는 집단으로, 생물학 공동체, 생물학 공동체, 생태 공동체 또는 생명 조합이라고도 한다.공동체라는 용어는 다양한 용어가 있다.가장 단순한 형태에서 그것은 특정한 장소나 시간에 있는 유기체의 그룹을 가리킨다. 예를 들어, "산업화 이전의 온타리오 호수의 어류 집단"이다.

공동체 생태학 또는 중핵학은 공존하는 인구 사이의 분포, 구조, 풍요, 인구통계학, 상호작용을 포함하여 많은 공간적, 시간적 규모로 공동체 내 종들 간의 상호작용을 연구하는 학문이다.[1]공동체 생태학의 주요 초점은 특정한 유전자형 특성과 표현형 특성에 의해 결정되는 인구 사이의 상호작용에 있다.

공동체 생태계는 또한 종의 분포나 상호작용(예: 연간 온도 또는 토양 pH)에 영향을 미치는 생물학적 요인을 고려한다.[2]예를 들어, 사막에 서식하는 식물 공동체는 연간 강수량의 차이로 인해 열대 우림에서 발견되는 공동체와 매우 다르다.인간은 또한 침습종의 도입과 같은 서식지 교란을 통해 공동체 구조에 영향을 줄 수 있다.

더 깊은 차원에서 생태계에 대한 공동체 개념의 의미와 가치는 논쟁의 대상이 되고 있다.공동체는 전통적으로 기후 변화가 잔디 공동체의 구성에 영향을 미칠 것 같은 종의 집단을 구성(또는 파괴)하는 현지 프로세스 측면에서 미세한 규모로 이해되어 왔다.[3]최근 이 지역 공동체의 초점은 비판되어 왔다.로버트 리클프스는 어떤 종이나 집단이 진화하고 어떤 종이나 집단이 멸종하는 진화적 분류학 및 생물지리학을 바탕으로 지역적 규모로 공동체를 생각하는 것이 더 유용하다고 주장해 왔다.[1][4]

조직

틈새

공동체 안에서 각 종은 틈새를 차지하고 있다.한 종의 틈새들은 그것이 그것을 둘러싼 환경과 공동체 내에서 그것의 역할과 어떻게 상호작용하는지를 결정한다.다른 틈새를 가짐으로써 서로 공존할 수 있다.[5]이것은 틈새 파티셔닝이라고 알려져 있다.예를 들어, 한 종이 사냥을 하거나 먹이를 사냥하는 시간이다.

틈새 파티셔닝은 종간의 경쟁을 감소시킨다.[6]다른 종의 성장을 제한하기보다 자신의 성장을 억제하기 때문에 종들이 공존할 수 있다.한 종 내의 경쟁은 종간의 경쟁보다 더 크다.특정 지역간 경쟁은 특정 지역간 경쟁보다 더 크다.

공동체에 존재하는 틈새의 수가 존재하는 종의 수를 결정한다.만약 두 종이 정확히 같은 틈새(예: 동일한 음식 요구)를 가지고 있다면, 한 종은 다른 종보다 경쟁할 것이다.틈새로 채워질수록 공동체의 생물 다양성이 높아진다.

영양 수준

a) 공동체의 다른 영양 수준을 보여주는 영양 피라미드. b) 같은 공동체의 먹이 그물

한 종의 영양 수준은 먹이 사슬이나 거미줄에서 그들의 위치다.먹이사슬의 아래쪽에는 1차 생산자로도 알려진 자가영양소들이 있다.생산자들은 광합성이나 화학합성을 통해 그들 자신의 에너지를 공급하는데, 식물은 일차적인 생산물이다.다음 단계는 초식동물이다. 이 종들은 그들의 에너지원을 위해 식물을 먹고 산다.초식동물은 잡식동물이거나 육식동물이 섭취한다.이 종들은 2차, 3차 소비자들이다.더 작은 잡식동물이나 육식동물이 더 큰 동물들에 의해 잡아먹힐 때 영양학적 규모의 추가적인 레벨이 온다.먹이 그물의 꼭대기에는 정점 포식자가 있는데, 이 동물 종은 지역사회의 다른 어떤 종에 의해서도 소비되지 않는다.초식동물, 잡식동물, 육식동물은 모두 이성애자들이다.[7]

먹이 사슬의 기본적인 예는 풀 → 토끼 → 여우 이다.먹이 사슬은 더 많은 종들이 존재할 때 더 복잡해지고 종종 먹이사슬이 된다.에너지는 영양 수준을 통해 전달된다.생태학적 비효율성으로 인해 각 단계에서 에너지가 손실된다.[8]

유기체의 영양 수준은 현존하는 다른 종에 기초하여 변할 수 있다.예를 들어, 참치는 고등어와 같은 작은 물고기를 먹는 꼭지점 포식자가 될 수 있다.그러나 상어종이 존재하는 지역사회에서 상어는 참치를 먹이로 삼아 정점 포식자가 된다.[9]

분해자들은 영양 피라미드에서 역할을 한다.그들은 지역사회의 식물 종들에게 에너지원과 영양분을 제공한다.균류나 박테리아와 같은 분해자들은 영양 수준에서 죽은 유기체들을 먹임으로써 에너지를 다시 먹이 그물의 밑바닥으로 재활용한다.[10]

길드

길드(guild)는 같은 자원을 비슷한 방법으로 사용하는 지역사회의 종족집단이다.같은 길드의 유기체는 공유된 자원으로 인해 경쟁을 경험한다.[11]공통의 조상으로부터 공통의 혈통을 통해 유전되는 특성 때문에 밀접한 관계가 있는 종들이 같은 길드에 있는 경우가 많다.그러나 길드는 밀접한 관련이 있는 종으로만 구성되어 있지는 않다.[12]

육식동물, 잡식동물, 초식동물은 모두 길드의 기본적인 예들이다.좀 더 정확한 길드는 땅속에 사는 절지동물을 찾아다니는 척추동물일 것이고, 이것은 특정한 새와 포유류를 포함할 것이다.[13]같은 꽃가루 매개자를 가진 꽃식물도 길드를 형성한다.[14]

영향력 있는 종

특정 종은 다른 종과의 직간접적인 상호작용을 통해 공동체에 더 큰 영향을 미친다.이러한 종의 손실은 공동체에 큰 변화를 가져오고, 종종 공동체의 안정성을 떨어뜨린다.기후변화와 침습종의 도입은 주요 종의 기능에 영향을 미칠 수 있으며, 따라서 지역사회 과정에 연쇄적인 영향을 미칠 수 있다.

기초종

기초 종은 주로 공동체의 인구, 역동성, 그리고 과정에 영향을 미친다.이 종들은 영양수준을 모두 차지할 수 있지만 생산자가 되는 경향이 있다.[15]붉은 맹그로브는 해양 공동체의 기초 종이다.맹그로브의 뿌리는 도미와 같은 어린 물고기들에게 양묘장을 제공한다.[16]

화이트바크 소나무(Pinus albicaulis)는 기초종이다.화재 후 방화로 인해 나무가 그늘을 만들어 지역사회 내 다른 식물 종의 재생을 가능하게 하는데, 이러한 성장은 분해에 필요한 무척추동물과 미생물의 재발을 촉진한다.화이트바크 소나무 씨앗은 회색곰에게 먹이를 제공한다.[17]

간단한 영양 계단식 도표.오른쪽은 늑대가 부재 중일 때, 느릅나무의 증가와 초목의 성장 감소를 보여준다.왼쪽은 늑대가 존재하며 고라니 개체수를 조절하는 모습을 보여준다.

키스톤 종

키스톤 종은 대부분의 종들보다 지역사회에 불균형적인 영향을 미친다.키스톤 종은 영양 수준이 높은 경향이 있으며, 종종 정점 포식자가 된다.키스톤 종을 제거하면 하향 영양 폭포가 발생한다.늑대는 정점 포식자인 키스톤 종이다.

옐로우스톤 국립공원에서는 과도한 사냥을 통한 늑대 개체군의 손실로 지역사회의 생물다양성이 상실되었다.늑대들은 약탈을 통해 공원에 있는 엘크의 수를 조절했다.늑대가 없으면 엘크 개체수가 급격히 증가하여 과도한 광기를 유발하게 된다.이것은 공원에 있는 다른 유기체들에게 부정적인 영향을 미쳤다; 엘크로부터 증가된 방목들은 현존하는 다른 동물들의 음식 공급원을 제거했다.늑대는 그 후 공원 공동체를 최적의 상태로 되돌리기 위해 재도입되었다.이 사례 연구에 대한 자세한 내용은 Wolf 재소개Yellowstone 늑대 재소개 및 History of Wolfs in Yellowstone을 참조하십시오.

키스톤 종의 해양적인 예는 피사스터 오크라세우스다.이 불가사리는 미틸러스 캘리포니아누스의 풍부함을 통제하여, 지역사회의 다른 종들에게 충분한 자원을 제공한다.[18]

생태공학자

생태계 공학자는 공동체의 측면을 유지, 수정, 창조하는 종이다.그들은 서식지에 물리적 변화를 일으키고 현존하는 다른 유기체들이 이용할 수 있는 자원을 변화시킨다.[19]

댐 건설 비버는 생태 공학자들이다.댐을 만들기 위해 나무를 자르는 것을 통해 그들은 공동체의 물의 흐름을 변화시킨다.이러한 변화들은 다 자란 지역의 식물에 영향을 미치는데, 연구는 생물 다양성이 증가한다는 것을 보여준다.[20]비버에 의해 굴을 파면 채널이 생성되어 서식지 사이의 연결이 증가한다.이것은 개구리 같은 지역사회의 다른 유기체의 이동을 돕는다.[21]

공동체 구조 이론

공동체 구조는 공동체의 구성이다.흔히 먹이사슬같은 생물학적 네트워크를 통해 측정된다.[22]

전체론

전체론적 이론은 공동체가 그 안에 있는 유기체들 사이의 상호작용에 의해 정의된다는 생각을 말한다.모든 종은 상호의존적이며, 각 종은 공동체의 일에서 중요한 역할을 한다.이 공동체는 반복 가능하고 식별이 용이하며, 유사한 생물학적 요인이 전체적으로 통제된다.

프레데릭 클레멘츠는 공동체의 전체론적(또는 유기체) 개념을 마치 초개체나 이산 단위처럼 날카로운 경계를 가지고 발전시켰다.[23]클레멘츠는 특정 식물 종들이 정기적으로 서식지에서 함께 발견되는 것을 알고 이 이론을 제안했고, 그는 그 종들이 서로 의존하고 있다고 결론지었다.공동체의 형성은 무작위적이지 않으며 공진화를 수반한다.[24]

전체론적 이론은 Holism에 대한 더 큰 생각에서 비롯된다. Holism은 시스템의 기능에 필요한 많은 부분을 가진 시스템을 가리킨다.

개인주의 이론

헨리 글리슨은 복잡한 환경 구배를 따라 종의 풍부함이 점차 변화하면서 공동체의 개인주의적(개방형 또는 연속형이라고도 한다) 개념을 개발했다.[25]각 종은 경사를 따라 존재하는 다른 종과 관련하여 독립적으로 변한다.[26]종의 연관성은 무작위적이고 우연에 기인한다.다양한 환경 조건과 각 종의 도착과 경사로를 따라 확립될 확률은 공동체 구성에 영향을 미친다.[27]

개인주의 이론은 전체론에서 언급된 이산적 집단 외에 공동체가 연속적 실체로 존재할 수 있다고 제안한다.

중립 이론

스티븐 P. 허벨중립적인 생태학 이론을 소개했다.공동체(또는 전이성) 내에서 종은 기능적으로 동등하며, 한 종의 개체군의 풍부함은 확률적인구학적 과정(즉, 무작위 출생과 사망)에 의해 변화한다.[28]그 지역사회에서 그 종의 균등성은 생태학적 표류로 이어진다.생태학적 표류는 종의 개체 수를 무작위로 변동시키는 반면, 공동체 내 전체 개체 수는 일정하게 유지된다.개인이 죽으면, 각 종들이 그 음모를 식민지로 삼을 가능성이 균등하다.확률적인 변화는 공동체 내의 종들을 멸종하게 할 수 있지만, 만약 그 종의 많은 사람들이 있다면 이것은 오랜 시간이 걸릴 수 있다.

종은 유사하기 때문에 공존할 수 있으며, 자원이나 조건은 공동체에 존재하는 종의 종류에 여과기를 적용한다.각 인구는 동일한 적응 가치(경쟁력 및 분산 능력)와 자원 수요를 가지고 있다.지역적 및 지역적 구성은 (다양성을 증가시키는) 특정 또는 분산과 (다양성을 감소시키는) 무작위 소멸 사이의 균형을 나타낸다.[29]

특정 상호 작용

종은 경쟁, 포식, 기생, 상호주의, 공명주의 등 다양한 방식으로 상호작용한다.생태학적 상호작용에 관한 생물학적 공동체의 조직을 공동체 구조라고 한다.

상호작용 종 1
네거티브 중립. 긍정적인
종2길 네거티브 경쟁 아멘시즘 약탈/기생주의
중립. 아멘시즘 중립주의 공명주의
긍정적인 약탈/기생주의 공명주의 상호주의

경쟁

종은 유한한 자원을 놓고 서로 경쟁할 수 있다.인구 규모, 바이오매스, 종 풍부성의 중요한 제한요소로 간주된다.많은 종류의 경쟁이 설명되어 왔지만, 이러한 상호작용의 존재를 증명하는 것은 논쟁의 문제다.개인과 개체군, 종 간에 직접적인 경쟁이 관찰되었지만, 경쟁이 큰 집단의 진화에 원동력이 되었다는 증거는 거의 없다.[30]

  1. 간섭 경쟁: 한 종의 개인이 다른 종의 개인을 직접적으로 간섭할 때 발생한다.이것은 식량이나 영토를 위한 것일 수 있다.사자가 살육에서 하이에나를 쫓거나, 경쟁하는 종의 성장을 방해하기 위해 알레르기가 있는 화학물질을 방출하는 식물이 그 예다.
  2. 겉보기 경쟁: 두 종이 포식자를 공유할 때 발생한다.예를 들어, 쿠거는 삼림지 순록과 사슴을 잡아먹는다.두 종의 개체수는 직접적인 착취적 경쟁 없이 포식 때문에 우울해질 수 있다.[31]
어류를 소비자로, 게를 자원으로 사용하는 테이블 시각화 크기 대칭 경쟁.
  1. 착취적 경쟁:이것은 자원의 소비를 통해 발생한다.한 종의 개인이 자원(예: 음식, 피난처, 햇빛 등)을 소비하는 경우, 그 자원은 더 이상 제2종의 구성원이 소비할 수 없다.착취적 경쟁은 본질적으로 더 흔한 것으로 생각되지만, 명백한 경쟁과 구별하기 위해서는 주의를 기울여야 한다.착취적 경쟁의 한 예는 초식동물이 식물을 소비하는 사이에 있을 수 있다; 토끼와 사슴은 모두 초원의 풀을 먹는다.착취적 경쟁은 다음과 같이 다양하다.
  • 완전한 대칭 - 모든 개인은 규모에 관계없이 동일한 양의 자원을 받는다.
  • 완벽한 크기 대칭 - 모든 개인은 단위 바이오매스당 동일한 양의 자원을 이용한다.
  • 절대적 크기 조정 - 가장 큰 개인은 사용 가능한 모든 자원을 이용한다.[32]
크기 비대칭의 정도는 생태계의 구조와 다양성에 큰 영향을 미친다.

포식

포식이란 먹이를 위해 다른 종을 사냥하는 것이다.이것은 양성-음성 상호작용인데, 맹수 종은 먹이 종은 해를 입지만 이득을 얻는다.어떤 포식자들은 먹잇감을 먹기 전에 죽이기도 하고, 죽이기도 하고 소비하기도 한다.예를 들어, 매가 쥐를 잡아서 죽이는 것.다른 포식자는 살아 있는 동안 먹이를 먹고 사는 기생충이다. 예를 들어, 흡혈박쥐가 소를 먹고 산다.그러나 기생충은 시간이 지남에 따라 숙주 유기체의 죽음으로 이어질 수 있다.또 다른 예는 초식동물의 식물을 먹이는 것, 예를 들어 소가 풀을 뜯는 것이다.포식자는 포식자와 먹잇감의 개체 크기와 지역사회에 공존하는 종의 수에 영향을 미칠 수 있다.

예를 들어, 최소 족제비들이 필드 배울에서만 포식하는 것은 전문가일 수 있다.또는 일반론자, 예를 들어 북극곰은 주로 물개를 먹지만 물개 수가 적을 때 새로 식단을 바꿀 수 있다.[33][34]

종은 혼자일 수도 있고 집단 포식자가 될 수도 있다.집단 사냥의 이점은 더 큰 먹이를 잡을 수 있다는 것을 의미하지만, 식량은 공유되어야 한다.늑대는 집단 포식자, 호랑이는 독신자.

포식자 사전 모집단 밀도 주기의 일반화 그래프

포식은 밀도에 따라 달라지며, 종종 인구 순환으로 이어진다.먹이가 풍부하면 포식자가 증가하여 먹잇감을 더 많이 잡아먹으며 먹잇감의 개체수가 감소한다.식량이 부족하여 포식자의 수가 감소한다.포식 부족 때문에 먹이 개체수가 증가한다.자세한 내용은 Lotka-Volterra 방정식을 참조하십시오.이것의 잘 알려진 예는 북쪽에서 볼 수 있는 링스헤어 개체군 순환이다.[35]

포식하면 공진화가 일어날 수 있다 – 진화적인 군비 경쟁, 포식자를 피하기 위해 먹이 적응, 포식자가 진화한다.예를 들어, 먹이 종은 포식자를 죽일 독소를 개발하고, 포식자는 독소에 대한 내성을 진화시켜 더 이상 치명적이지 않게 한다.

상호주의

상호주의는 둘 다 이익을 보는 종들 사이의 상호작용이다.

콩팥 뿌리에 결절에서 자라는 Rhizobium 박테리아가 그 예다.식물과 박테리아의 이러한 관계는 레그룸의 뿌리에 사는 박테리아인 내분비생물이다.이 식물은 광합성 과정에서 만들어진 화합물을 박테리아에 공급하는데, 이것은 에너지원으로 사용될 수 있다.Rhizobium은 질소 고정 박테리아인 반면, 아미노산이나 암모늄을 식물에 공급한다.[36]

혈관신경의 꽃을 수분시키는 곤충도 그 예다.많은 식물들이 수분 공급자의 수분 공급에 의존하고 있다.꽃가루 매개자는 꽃가루를 수컷 꽃에서 암컷의 오명으로 옮긴다.이것은 꽃을 수정하고 식물이 번식할 수 있게 해준다.꿀벌과 같은 벌들은 가장 흔히 알려진 꽃가루 매개자들이다.벌들은 그들이 에너지원으로 사용하는 식물에서 과즙을 얻는다.전염되지 않은 꽃가루는 벌에게 단백질을 제공한다.식물은 수정을 통해 이익을 얻는 반면 벌은 식량을 제공한다.[37]

공명주의

공명주의는 유기체들 사이의 관계의 한 유형으로, 다른 유기체는 이익을 얻거나 해를 입히지 않는 반면, 다른 유기체는 이익을 얻거나 해를 입히지 않는다.이익을 본 유기체를 동일체라고 하는 반면 이익을 얻거나 해를 입히지 않는 다른 유기체를 숙주라고 부른다.

예를 들어, 나무의 지원을 위해 나무에 부착된 경작 난초는 난초에는 이익을 주지만, 나무에 해를 끼치거나 이익을 주지는 않는다.이런 종류의 동정주의는 시리니즘이라고 불리며, 난초는 나무에 영원히 산다.

포레시즘은 다른 종류의 평등주의로, 동급생들은 오로지 운송을 위해 숙주를 사용한다.많은 진드기 종들은 분산을 위해 새나 포유류와 같은 다른 유기체에 의존한다.[38]

메타비오스는 공명주의의 최종 형태다.평민들은 생명에 적합한 환경을 마련하기 위해 숙주에 의존한다.예를 들어, 다시마는 그것을 해저에 붙이는 홀드패스트라고 불리는 뿌리 같은 시스템을 가지고 있다.일단 뿌리를 내리면, 그것은 바다 달팽이와 같은 연체동물을 포식으로부터 보호하는 집을 제공한다.[39]

아멘시즘

공명주의의 반대는 한 유기체의 생산물이 다른 유기체에 부정적인 영향을 미치지만 원래의 유기체는 영향을 받지 않는 상호 특정한 관계인 아멘시즘이다.[40]

그 예로는 개구리 올챙이와 민물 달팽이가 상호작용을 들 수 있다.올챙이는 많은 양의 미세조류를 소비한다.달팽이에게 녹조가 덜 풍성하게 만들면서 달팽이가 쓸 수 있는 녹조도 질이 떨어진다.그러므로 올챙이는 달팽이로부터 눈에 띄는 이점을 얻지 못하고 달팽이에게 부정적인 영향을 미친다.올챙이들은 달팽이가 있든 없든 같은 양의 음식을 얻을 것이다.[41]

더 오래되고 키가 큰 나무는 더 작은 나무의 성장을 억제할 수 있다.성숙한 나무 그늘에서 자라는 새로운 수풀은 광합성을 위해 빛을 얻기 위해 고군분투할 것이다.이 성숙한 나무는 또한 잘 발달된 뿌리 시스템을 가지고 있어 영양분을 얻기 위해 모종과 경쟁할 수 있다.그러므로 수풀의 성장이 저해되어 종종 죽음을 초래한다.두 나무의 관계는 양수주의인데, 성숙한 나무는 작은 나무의 존재에 영향을 받지 않는다.[42]

기생충

기생은 한 유기체, 즉 숙주가 해를 입는 반면 다른 유기체, 즉 기생충은 이익을 얻는 상호작용을 말한다.

기생은 기생충이 숙주를 먹거나 숙주로부터 자원을 빼앗는 장기간의 유대인 공생이다.기생충은 촌충과 같은 몸 안에서 살 수 있다.아니면 몸 표면에서, 예를 들어 머리-이끼.

상당히 작은 케이프 로빈채트 어른의 먹이를 먹고 있는 붉은 가슴의 뻐꾸기 새끼.

말라리아는 암컷 아노펠레스 모기와 '플라스모듐' 사이의 기생관계의 결과물이다.모기는 감염된 척추동물을 먹임으로써 기생충을 얻는다.모기 안에서는 플라스모디움이 중간굿의 벽에서 발달한다.일단 zygote로 발달하면 기생충은 침샘으로 이동하는데, 여기서 기생충은 척추동물 종, 예를 들어 인간에게 전해질 수 있다.[43]모기는 말라리아의 매개체 역할을 한다.기생충은 모기의 수명을 단축시키고 자손의 생성을 억제하는 경향이 있다.[44]

기생의 두 번째 예는 브로드 기생이다.뻐꾸기는 정기적으로 이런 종류의 기생을 한다.뻐꾸기는 다른 종의 새들의 둥지에 알을 낳는다.그러므로 숙주는 그 차이를 분간하지 못하고 뻐꾸기 새끼가 자기 새끼인 것처럼 제공하게 된다.[45]뻐꾸기 새끼들은 숙주의 새끼를 둥지에서 쫓아낸다. 이는 그들이 부모로부터 더 높은 수준의 보살핌과 자원을 받는다는 것을 의미한다.어린이를 위한 양육은 비용이 많이 들고 미래의 자손의 성공을 줄일 수 있기 때문에 뻐꾸기는 브로드 기생을 통해 이 비용을 피하려고 한다.[46]

기지와 비슷한 방식으로 기생충은 진화적인 군비경쟁으로 이어질 수 있다.숙주는 기생충으로부터 스스로를 보호하기 위해 진화하며 기생충은 이러한 제약을 극복하기 위해 진화한다.[47]

중립주의

중립주의는 종들이 상호작용을 하는 곳이지만, 그 상호작용이 관련된 두 종에 대해 뚜렷한 영향을 미치지 않는다.공동체의 상호연결성 때문에 진정한 중립주의는 드물다.생태계의 중립주의의 예는 종들이 서로 가질 수 있는 간접적인 영향 때문에 증명하기 어렵다.

참고 항목

참조

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추가 읽기

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외부 링크