浮游生物悖論

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海洋矽藻屬於浮游生物,似乎无视了竞争排除原则

水生生物学中,浮游生物悖论(英語:paradox of the plankton)描述的是有限的资源卻意外地支持了大量浮游生物物种的情况,這显然挑戰了竞争排除原则,即两个物种竞争相同的资源时,有一个會佔劣勢而灭绝

生态悖论[编辑]

浮游生物悖论源于观察到的浮游生物多样性竞争排除原则[1](也称为高斯定律[2])之间的矛盾,後者認為,当两个物种竞争相同的资源时,最终只有一个物种能夠存續,而另一個会灭绝。这样的两个物种之间是不可能共存的[3],因为占主导地位的物种将不可避免地耗尽共同的资源,从而壓制劣势种。尽管浮游植物相互竞争的资源種類(例如光、硝酸盐、磷酸盐、硅酸、铁)有限,但它们的生命在所有系统发生学水平上都是高度多样的。

浮游生物悖论最初由乔治·伊夫林·哈钦森于1961年指出,他提出藉助光或湍流的垂直梯度、共生偏利共生、差异捕食,或者环境条件不断变化等因素,可以解決这一悖论。[4]近來的文獻提出,考慮以下這些因素可以解决該悖论:混沌流体运动[5]、尺度选择性进食(size-selective grazing)[6]、时空异质性[7]和环境波动[8]。 更一般地说,一些研究人员认为,生态和环境因素不断相互作用,使得浮游生物的棲息地永远不会达到有利于单一物种的平衡。[9]在Mitchell等人(2008)的論文中,研究人员发现,對浮游生物分布的小规模分析結果呈現出斑块聚集的特徵,数量级为10 cm,它們存在的時間足夠長(>10分钟),允許浮游生物進食、竞争和傳播。[10]

参考文献[编辑]

  1. ^ Hardin, G. The Competitive Exclusion Principle. Science. 1960, 131 (3409): 1292–1297. Bibcode:1960Sci...131.1292H. PMID 14399717. doi:10.1126/science.131.3409.1292. 
  2. ^ Gause, G. F. Experimental Studies on the Struggle for Existence - I. Mixed Population of Two Species of Yeast. Journal of Experimental Biology. 1932, 9: 389–402. doi:10.1242/jeb.9.4.389. 
  3. ^ Johnson, Christopher A.; Bronstein, Judith L. Coexistence and competitive exclusion in mutualism. Ecology. 2019, 100 (6): e02708. ISSN 1939-9170. PMID 30924140. doi:10.1002/ecy.2708 (英语). 
  4. ^ Hutchinson, G. E. (1961) The paradox of the plankton. American Naturalist 95, 137-145.
  5. ^ Károlyi, G., Péntek, Á., Scheuring, I., Tél, T., Toroczkai, Z. (2000) Chaotic flow: the physics of species coexistence页面存档备份,存于互联网档案馆). Proceedings of the National Academy of Sciences 97, 13661-13665.
  6. ^ Wiggert, J.D., Haskell, A.G.E., Paffenhofer, G.A., Hofmann, E.E. and Klinck, J.M. (2005) The role of feeding behavior in sustaining copepod populations in the tropical ocean 互联网档案馆存檔,存档日期2008-09-05.. Journal of Plankton Research 27, 1013-1031.
  7. ^ Miyazaki, T., Tainaka, K., Togashi, T., Suzuki, T. and Yoshimura, J. (2006) Spatial coexistence of phytoplankton species in ecological timescale Archived copy. [2007-06-06]. (原始内容存档于2007-09-27). . Population Ecology 48(2), 107-112.
  8. ^ Descamps-Julien, B.; Gonzalez, A. Stable coexistence in a fluctuating environment: An experimental demonstration (PDF). Ecology. 2005, 86 (10): 2815–2824 [18 October 2014]. doi:10.1890/04-1700. (原始内容 (PDF)存档于17 November 2006). 
  9. ^ Scheffer, M., Rinaldi, S., Huisman, J. and Weissing, F.J. (2003) Why plankton communities have no equilibrium: solutions to the paradox. Hydrobiologia 491, 9-18.
  10. ^ Mitchell, J.G., Yamazaki, H., Seuront, L., Wolk, F., Li, H. (2008) Phytoplankton patch patterns: Seascape anatomy in a turbulent ocean. Journal of Marine Systems 69, 247-253.

外部链接[编辑]