Luận án tiến sĩ: Sinh thái quần thể hướng dương - ĐH Kansas

Luận án tiến sĩ nghiên cứu sinh thái quần thể hướng dương qua không gian và thời gian. Phân tích ngân hàng hạt, động học quần thể và phân bố địa lý của hướng dương hoang dã.

Trường ĐH

University of Kansas

Chuyên ngành

Ecology and Evolutionary Biology

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án

Năm xuất bản

Số trang

162

Thời gian đọc

25 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tóm tắt nội dung

I. Động Lực Học Quần Thể Hướng Dương Hoang Dại

Nghiên cứu sinh thái quần thể hướng dương (Helianthus annuus) cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ chế sinh tồn và phát triển của loài thực vật này qua không gian và thời gian. Động lực học quần thể hướng dương phụ thuộc vào nhiều yếu tố phức tạp, từ hình thành ngân hàng hạt giống đến các tương tác sinh thái nội quần thể. Cấu trúc quần thể thực vật thay đổi theo gradient môi trường và áp lực chọn lọc tự nhiên. Biến động mật độ quần thể phản ánh khả năng thích nghi với điều kiện sinh thái khác nhau. Phân bố không gian hướng dương tạo nên các mô hình metapopulation đặc trưng dọc theo các tuyến đường giao thông. Đa dạng di truyền quần thể đóng vai trò quan trọng trong khả năng phục hồi và duy trì lâu dài. Chu kỳ sinh trưởng hướng dương liên kết chặt chẽ với các yếu tố môi trường địa phương và khu vực.

1.1. Cơ Chế Hình Thành Ngân Hàng Hạt Giống

Ngân hàng hạt giống đóng vai trò then chốt trong động lực học quần thể hướng dương. Hạt giống tồn tại trong đất tạo nguồn dự trữ cho các thế hệ tương lai. Cơ chế này giúp quần thể vượt qua các điều kiện bất lợi. Tỷ lệ hạt nảy mầm phụ thuộc vào độ sâu chôn và thời gian lưu giữ. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy khả năng sống sót khác nhau giữa các độ sâu đất. Biến động mật độ quần thể liên quan trực tiếp đến quy mô ngân hàng hạt. Tương tác sinh thái nội quần thể ảnh hưởng đến thành công sinh sản.

1.2. Biến Động Mật Độ Theo Thời Gian

Mật độ quần thể hướng dương thay đổi đáng kể qua các năm. Chu kỳ sinh trưởng hướng dương tạo ra các đỉnh và đáy về số lượng cá thể. Áp lực chọn lọc tự nhiên tác động lên các giai đoạn khác nhau của vòng đời. Điều kiện khí hậu hàng năm quyết định tỷ lệ nảy mầm và thành công sinh sản. Kế thừa sinh thái diễn ra khi môi trường sống bị xáo trộn. Quần thể phục hồi nhanh nhờ nguồn hạt giống dự trữ trong đất.

1.3. Tương Tác Nội Quần Thể Và Cạnh Tranh

Tương tác sinh thái nội quần thể định hình cấu trúc quần thể thực vật. Cạnh tranh về tài nguyên xảy ra khi mật độ cao. Cá thể mạnh hơn chiếm ưu thế về ánh sáng và dinh dưỡng. Khoảng cách giữa các cây ảnh hưởng đến kích thước và năng suất hạt. Đa dạng di truyền quần thể giảm khi cạnh tranh gay gắt. Các cá thể yếu bị đào thải qua quá trình chọn lọc tự nhiên.

II. Phân Bố Không Gian Hướng Dương Và Metapopulation

Phân bố không gian hướng dương tạo nên mô hình metapopulation phức tạp trên quy mô khu vực. Các quần thể nhỏ phân tán dọc theo đường giao thông tạo thành mạng lưới liên kết. Gradient môi trường quyết định sự hiện diện và vắng mặt của loài. Cấu trúc quần thể thực vật thay đổi từ quy mô thô đến quy mô chi tiết. Động lực học quần thể hướng dương phụ thuộc vào khả năng di tản giữa các mảng. Biến động mật độ quần thể khác nhau giữa các vị trí địa lý. Kế thừa sinh thái diễn ra khác biệt tùy theo lịch sử xáo trộn. Đa dạng di truyền quần thể cao hơn ở các mảng lớn và ổn định. Áp lực chọn lọc tự nhiên tác động khác nhau giữa các môi trường sống.

2.1. Mô Hình Metapopulation Dọc Đường Giao Thông

Hướng dương hoang dại thường xuất hiện dọc theo các tuyến đường. Phân bố không gian hướng dương tạo thành các mảng riêng biệt. Khoảng cách giữa các mảng ảnh hưởng đến trao đổi gen. Động lực học quần thể hướng dương bao gồm quá trình tuyệt chủng và tái định cư. Các mảng nhỏ có nguy cơ biến mất cao hơn. Gradient môi trường dọc theo đường tạo sự không đồng nhất. Cấu trúc quần thể thực vật phản ánh lịch sử xáo trộn đất.

2.2. Chuyển Đổi Thông Tin Giữa Các Quy Mô Không Gian

Nghiên cứu từ quy mô thô đến chi tiết tiết lộ các mô hình khác nhau. Phân bố không gian hướng dương ở quy mô khu vực cho thấy xu hướng chung. Quy mô chi tiết tiết lộ biến động mật độ quần thể cục bộ. Cấu trúc quần thể thực vật phức tạp hơn khi quan sát gần. Tương tác sinh thái nội quần thể rõ ràng ở quy mô nhỏ. Gradient môi trường tác động khác nhau tùy quy mô quan sát. Mô hình dự đoán cần tích hợp thông tin đa quy mô.

2.3. Kết Nối Giữa Các Mảng Quần Thể

Kết nối giữa các mảng duy trì động lực học quần thể hướng dương. Di tản hạt giống xảy ra qua gió và động vật. Khoảng cách ảnh hưởng đến tần suất trao đổi cá thể. Đa dạng di truyền quần thể cao hơn khi kết nối tốt. Các mảng biệt lập có nguy cơ cận huyết cao. Áp lực chọn lọc tự nhiên khác nhau giữa các mảng. Biến động mật độ quần thể đồng bộ khi kết nối mạnh.

III. Sinh Thái Khu Vực Và Địa Lý Hướng Dương

Sinh thái khu vực của hướng dương hoang dại phản ánh sự tương tác phức tạp giữa yếu tố sinh học và môi trường. Phân bố không gian hướng dương bị chi phối bởi gradient môi trường quy mô lớn. Mô hình dự đoán sự hiện diện kết hợp với mô hình vắng mặt tạo bức tranh toàn diện. Cấu trúc quần thể thực vật thay đổi theo vùng địa lý và khí hậu. Động lực học quần thể hướng dương chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, lượng mưa và độ cao. Chu kỳ sinh trưởng hướng dương thích nghi với điều kiện địa phương. Đa dạng di truyền quần thể phản ánh lịch sử tiến hóa và di cư. Áp lực chọn lọc tự nhiên định hình các đặc điểm sinh thái vùng. Kế thừa sinh thái diễn ra theo các con đường khác nhau tùy vùng.

3.1. Mô Hình Dự Đoán Phân Bố Địa Lý

Mô hình GARP dự đoán phân bố không gian hướng dương trên quy mô rộng. Gradient môi trường như nhiệt độ và lượng mưa là yếu tố chính. Cấu trúc quần thể thực vật phù hợp với các vùng khí hậu cụ thể. Mô hình kết hợp dữ liệu hiện diện và vắng mặt tăng độ chính xác. Áp lực chọn lọc tự nhiên tạo ra các quần thể thích nghi địa phương. Chu kỳ sinh trưởng hướng dương khác nhau giữa các vùng. Đa dạng di truyền quần thể cao hơn ở trung tâm phân bố.

3.2. Yếu Tố Môi Trường Quyết Định Phân Bố

Gradient môi trường định hình ranh giới phân bố hướng dương. Nhiệt độ trung bình ảnh hưởng đến thời điểm nảy mầm. Lượng mưa quyết định khả năng thành công sinh sản. Loại đất tác động đến mật độ và kích thước quần thể. Độ cao liên quan đến biến động mật độ quần thể. Xáo trộn đất tạo môi trường thuận lợi cho hướng dương. Cấu trúc quần thể thực vật phản ánh sự kết hợp các yếu tố.

3.3. Liên Kết Giữa Hiện Diện Và Vắng Mặt

Mô hình tích hợp dữ liệu hiện diện và vắng mặt cải thiện dự đoán. Phân bố không gian hướng dương có ranh giới rõ ràng. Vùng vắng mặt cung cấp thông tin về giới hạn sinh thái. Động lực học quần thể hướng dương khác biệt ở biên phân bố. Áp lực chọn lọc tự nhiên mạnh hơn tại các vùng cận biên. Kế thừa sinh thái chậm hơn ngoài vùng tối ưu. Đa dạng di truyền quần thể thấp ở các vùng biên.

IV. Chu Kỳ Sinh Trưởng Và Thích Nghi Sinh Thái

Chu kỳ sinh trưởng hướng dương thể hiện sự thích nghi tinh vi với môi trường. Giai đoạn nảy mầm phụ thuộc vào nhiệt độ đất và độ ẩm. Cấu trúc quần thể thực vật thay đổi qua các giai đoạn phát triển. Tương tác sinh thái nội quần thể tăng cường khi cây trưởng thành. Biến động mật độ quần thể cao nhất ở giai đoạn mạ non. Áp lực chọn lọc tự nhiên tác động mạnh lên khả năng sinh sản. Gradient môi trường ảnh hưởng đến thời điểm ra hoa và kết hạt. Động lực học quần thể hướng dương phản ánh chiến lược sống một năm. Đa dạng di truyền quần thể duy trì qua ngân hàng hạt giống. Kế thừa sinh thái bắt đầu sau khi hạt rụng xuống đất.

4.1. Giai Đoạn Nảy Mầm Và Thiết Lập

Nảy mầm là giai đoạn quan trọng trong chu kỳ sinh trưởng hướng dương. Nhiệt độ đất phải đạt ngưỡng tối thiểu. Độ ẩm quyết định tỷ lệ thành công nảy mầm. Độ sâu chôn hạt ảnh hưởng đến khả năng xuất hiện. Áp lực chọn lọc tự nhiên loại bỏ mạ yếu. Biến động mật độ quần thể cao nhất giai đoạn này. Cấu trúc quần thể thực vật bắt đầu hình thành.

4.2. Tăng Trưởng Dinh Yang Và Cạnh Tranh

Giai đoạn tăng trưởng dinh dưỡng quyết định kích thước cây. Tương tác sinh thái nội quần thể tăng khi cây lớn. Cạnh tranh ánh sáng ảnh hưởng đến hình thái cây. Gradient môi trường về dinh dưỡng đất tác động lên sinh trưởng. Mật độ cao làm giảm kích thước cá thể trung bình. Đa dạng di truyền quần thể thể hiện qua biến dị tăng trưởng. Chu kỳ sinh trưởng hướng dương rút ngắn khi điều kiện xấu.

4.3. Sinh Sản Và Phân Tán Hạt

Ra hoa đánh dấu giai đoạn sinh sản quan trọng. Thời điểm ra hoa phụ thuộc vào chu kỳ ánh sáng. Kích thước hoa liên quan đến số lượng hạt sản xuất. Áp lực chọn lọc tự nhiên ưu tiên cá thể sinh sản sớm. Phân tán hạt xảy ra qua gió và động vật. Động lực học quần thể hướng dương phụ thuộc vào thành công sinh sản. Ngân hàng hạt giống được bổ sung mỗi năm.

V. Đa Dạng Di Truyền Và Tiến Hóa Quần Thể

Đa dạng di truyền quần thể hướng dương phản ánh lịch sử tiến hóa phức tạp. Áp lực chọn lọc tự nhiên định hình cấu trúc di truyền theo không gian. Phân bố không gian hướng dương ảnh hưởng đến dòng gen giữa quần thể. Cấu trúc quần thể thực vật có mảng nhỏ dễ mất đa dạng di truyền. Tương tác sinh thái nội quần thể tạo áp lực chọn lọc cục bộ. Gradient môi trường dẫn đến thích nghi địa phương. Biến động mật độ quần thể ảnh hưởng đến kích thước hiệu quả. Chu kỳ sinh trưởng hướng dương một năm hạn chế tích lũy đột biến. Kế thừa sinh thái tạo cơ hội cho các kiểu gen khác nhau. Động lực học quần thể hướng dương bao gồm cả quá trình trôi gen.

5.1. Cấu Trúc Di Truyền Không Gian

Đa dạng di truyền quần thể phân bố không đồng đều trong không gian. Phân bố không gian hướng dương tạo ra cấu trúc di truyền phân cấp. Khoảng cách giữa các mảng hạn chế dòng gen. Áp lực chọn lọc tự nhiên khác nhau tạo phân hóa địa phương. Cấu trúc quần thể thực vật metapopulation tăng biến dị tổng thể. Gradient môi trường tương ứng với gradient di truyền. Các mảng biệt lập có nguy cơ cận huyết.

5.2. Chọn Lọc Tự Nhiên Và Thích Nghi

Áp lực chọn lọc tự nhiên tác động lên nhiều tính trạng. Thời điểm nảy mầm chịu chọn lọc mạnh. Khả năng chống chịu hạn hán được ưu tiên ở vùng khô. Kích thước hạt liên quan đến thành công thiết lập. Chu kỳ sinh trưởng hướng dương ngắn được chọn lọc ở vùng mùa ngắn. Tương tác sinh thái nội quần thể tạo chọn lọc phụ thuộc tần số. Đa dạng di truyền quần thể duy trì khả năng thích nghi.

5.3. Trôi Gen Và Hiệu Ứng Nút Cổ Chai

Biến động mật độ quần thể tạo hiệu ứng nút cổ chai. Đa dạng di truyền quần thể giảm sau các năm bất lợ. Các mảng nhỏ chịu ảnh hưởng mạnh của trôi gen. Kế thừa sinh thái cho phép phục hồi đa dạng di truyền. Ngân hàng hạt giống lưu giữ biến dị di truyền. Động lực học quần thể hướng dương bao gồm chu kỳ giảm-tăng. Phân bố không gian hướng dương ảnh hưởng đến hiệu ứng người sáng lập.

VI. Ứng Dụng Bảo Tồn Và Quản Lý Sinh Thái

Hiểu biết về sinh thái quần thể hướng dương có ứng dụng quan trọng trong bảo tồn và quản lý. Động lực học quần thể hướng dương cung cấp mô hình cho các loài cỏ dại khác. Phân bố không gian hướng dương giúp dự đoán xâm lấn tiềm năng. Cấu trúc quần thể thực vật ảnh hưởng đến chiến lược kiểm soát. Biến động mật độ quần thể cần được xem xét trong quản lý dài hạn. Chu kỳ sinh trưởng hướng dương định thời điểm can thiệp hiệu quả. Tương tác sinh thái nội quần thể ảnh hưởng đến phản ứng với quản lý. Gradient môi trường quyết định vùng có nguy cơ xâm lấn cao. Đa dạng di truyền quần thể quan trọng cho bảo tồn tài nguyên gen. Kế thừa sinh thái cần được tích hợp vào kế hoạch phục hồi.

6.1. Dự Đoán Và Kiểm Soát Xâm Lấn

Mô hình phân bố không gian hướng dương dự đoán vùng nguy cơ. Gradient môi trường xác định điều kiện thuận lợi cho xâm lấn. Động lực học quần thể hướng dương giúp hiểu tốc độ lan truyền. Ngân hàng hạt giống làm phức tạp nỗ lực kiểm soát. Biện pháp kiểm soát cần nhắm vào nhiều giai đoạn vòng đời. Chu kỳ sinh trưởng hướng dương định thời điểm can thiệp tối ưu. Cấu trúc quần thể thực vật ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.

6.2. Bảo Tồn Đa Dạng Di Truyền

Đa dạng di truyền quần thể hướng dương là tài nguyên quý. Các quần thể hoang dại chứa gen chống chịu bệnh và hạn. Phân bố không gian hướng dương rộng bảo vệ biến dị di truyền. Áp lực chọn lọc tự nhiên đa dạng tạo kho gen phong phú. Bảo tồn in-situ cần bảo vệ nhiều quần thể khác nhau. Gradient môi trường đảm bảo đại diện các kiểu thích nghi. Kết nối giữa các mảng duy trì dòng gen.

6.3. Quản Lý Sinh Thái Bền Vững

Quản lý bền vững cần hiểu động lực học quần thể hướng dương. Biến động mật độ quần thể tự nhiên cần được tôn trọng. Kế thừa sinh thái đóng vai trò trong phục hồi sinh thái. Tương tác sinh thái nội quần thể ảnh hưởng đến cộng đồng thực vật. Chu kỳ sinh trưởng hướng dương liên kết với chu kỳ xáo trộn. Cấu trúc quần thể thực vật phản ánh lịch sử quản lý đất. Gradient môi trường cần được xem xét trong quy hoạch sử dụng đất.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ: The population ecology of sunflowers (Helianthus annuus) through space and time

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (162 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

THE POPULATION ECOLOGY OF SUNFLOWERS (HELIANTHUS ANNUUS) THROUGH SPACE AND TIME by Jennifer Moody-Weis B. Missouri State University, 2000 Submitted to the Department of Ecology and Evolutionary Biology and the Faculty of the Graduate School of the University of Kansas In partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy ____________________________ Chairperson Committee Members ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ Date Defended ________________ UMI Number: 3243462 UMI Microform 3243462 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code.

ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 The Dissertation Committee for Jennifer Moody-Weis certifies that this is the approved version of the following dissertation: THE POPULATION ECOLOGY OF SUNFLOWERS (HELIANTHUS ANNUUS) THROUGH SPACE AND TIME ____________________________ Chairperson Committee Members ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ Date Approved________________ 2 ACKNOWLEDGEMENTS. 9 CHAPTER 1 THE MECHANISMS AND CONSEQUENCES OF SEED BANK FORMATION IN WILD SUNFLOWERS (HELIANTHUS ANNUUS). 22 METHODS AND MATERIALS.

43 CHAPTER 2 SCALING-DOWN METAPOPULATION DYNAMICS OF TWO ROADSIDE PLANT SPECIES: TRANSLATING INFORMATION FROM COARSE- TO FINE-SPATIAL SCALES. 67 MATERIALS AND METHODS. 88 CHAPTER 3 THE REGIONAL ECOLOGY AND GEOGRAPHY OF WILD SUNFLOWERS (HELIANTHUS ANNUUS): LINKING MODELS OF PRESENCE WITH MODELS OF ABSENCE. 112 METHODS AND MATERIALS.

153 3 Acknowledgements I am lucky to have had so many wonderful mentors and friends here at KU. I would not have accomplished as much without their support, advice, and friendship. All of my committee members (Dr. Helen Alexander, Dr.

Bryan Foster, Dr. John Kelly, Dr. Town Peterson, and Dr. Steve Egbert) have been extremely helpful and I thank them all for their time and help throughout the dissertation process.

I especially want to thank Helen. I could not have asked for a better advisor. She is an excellent scientist, teacher, and mentor. I have learned much from her, and I cannot enumerate the ways that she has helped me.

I have benefited from her grasp of statistics, her ability to see the big picture, and her kindness and understanding. I respect her ability to balance her personal and professional lives. She is a role-model for anyone in science. I thank Helen for all of the above and for her friendship and support throughout this process.

I hope that we will continue to work together in the future. I am also grateful for Town Peterson’s enthusiasm about my sunflower GARP project. Without his expertise and help, that chapter would not have come to fruition. Special thanks to Dr.

Dan Crawford for serving on my orals committee at the last minute. Never in my life have I been surrounded by such a terrific group of friends as I have had here at KU. In particular I would like to thank Lisa Castle, Tim Dickson, Beth Davis, Jenny Hopwood, Anna Clarke, Bridgett Chapin, Debbie Baker, Cathy Collins, Erin Questad, Irene Khavin, and Abby Reft. Without them life in Lawrence would have been dull.

They have kept me motivated when I needed the extra push. I feel especially grateful for my friends of the knitting group, the weekly ritual of 4 gossip, pizza, root beer, brownies, and knitting is among my best memories of my time in Lawrence. Of course, the research needed to complete a dissertation requires funding, and I am thankful for the funding that supported me while at KU. Grant money from the USDA (9904008 and 9601405) awarded to Helen Alexander, funded me as a Research Assistant for several semesters.

This investigation was supported by the University of Kansas General Research Fund allocation #2301446. The department of Ecology and Evolutionary Biology supported me with a teaching assistantship for several semesters. I also received a Sigma Xi grant, which allowed me to conduct the large-scale sunflower surveys. I have had wonderful help with field work.

Thanks to Danielle Brunin, Shad Woodworth, Lisa Castle, and Jason Emry. The staff at the Kansas Field Station and Ecological Reserves (KSR) has been incredibly helpful to me. Dean Kettle, KSR’s Associate Director, helped me locate the field for my seed bank experiment. Galen Pittman has always been available to answer my questions.

I especially thank Bruce Johanning, who tilled all of the plots for my seed bank study. Without his skill and expertise, I would not have been able to complete that experiment. Finally, the support of my family has been important to my success as a graduate student. My husband, Stephen, has been very patient throughout the whole process.

He let me move him away from family and friends for me to fulfill my goals, and I am extremely thankful for that. He has been the main buttress in my support system: reading my papers, listening to my complaints, helping to grade papers, and 5 driving me across country to count sunflowers (among many, many other things). I love him with all my heart. The rest of my family (Mom, Chuck, Dad, Linda, Grandma, Becky, Zach, Amy, Roger, Randi, and Scott) have also be supportive and understanding of my goals and dreams.

Special thanks also to Lily Cat for keeping me company while writing. 6 Abstract Explicitly incorporating space and time into population ecology has offered insight into environmental influences on population processes. In this dissertation, I explored the population ecology of wild, annual sunflowers (Helianthus annuus L., Asteraceae) at three spatial scales, using multi-year studies. In Chapter 1, I experimentally examined, at the 1.3 m scale, the roles of soil disturbance and seed density on seed bank formation and resulting populations.

I found that seedling establishment required large soil disturbances, and soil disturbances following seed dispersal were essential for forming seed banks. Larger seed banks increased seedling emergence the following year, but, due to density- dependent survival and reproduction, larger seed banks did not produce more inflorescences. Scaling-down methods provide a way to estimate fine-scale ecological patterns from data collected at coarser scales. In Chapter 2, I applied fractal-based scaling-down methods to occupancy and to the dynamics processes of colonization and extinction.

Using multi-year surveys of roadside sunflower populations in both Kansas (24 km) and Nebraska (19 km), I predicted colonization and extinction rates at the 80 m scale from data at coarser scales. I applied these methods to data from roadside surveys of Silene latifolia Poir. In general, scaling of occupancy and colonizations was more successful than for extinctions, and all three variables scaled better in Helianthus than in Silene. Several possible explanations 7 exist.

For example, the greater reliance of sunflower establishment on disturbance and on the seed bank for colonizations may contribute to the differential scaling success between Helianthus and Silene. Modeling the ecological niche of generalist species, like sunflowers, is difficult because they have broad climatic tolerances. For Chapter 3, I collected extensive records of observed sunflower presence and absence (every 1.6 km for 5333 km in the Great Plains) and used these data and high resolution satellite imagery (500m) to develop highly accurate ecological niche models using GARP (Genetic Algorithm for Rule-Set Production). Models particularly predicted the absence of sunflowers in the eastern portion and the presence of the plant in the western portion of the study area well.

8 Introduction Ecologists seek to understand how interactions with the environment influence the diversity and distribution of organisms. Within this broad discipline, population ecologists focus on how births, deaths, and migration determine the size and distribution of populations (Harper 1977; Hanski 1999; Caswell 2001). Population ecology has its roots in agriculture, and many early studies were concerned with the effects of competitors, pests, and diseases on economic crop yield (Harper 1977). The foundations laid by these early studies have provided strong support for subsequent research, as the realm of population biology has branched out to include demography, life-history evolution, population viability analysis, and metapopulation dynamics, to name a few.

Most early studies were conducted without explicit consideration of spatial structure or spatial scale, and traditionally population ecology has not focused on the consequences of space on populations (Weins 1999). In the past several decades, all of ecology, including population ecology, has been undergoing a paradigm shift; the integral role of spatial structure and scale in ecological processes has been established (May 1989; Levin 1992; Weins 1999; Kratz et al. This paradigm shift has been driven by several emerging fields of study. First, the development of metapopulation theory brought with it formal recognition that populations are not isolated and that the processes of population colonization and extinction act together to maintain regional persistence of a species (Levins 1969; Prince et al.

1985; Hanski 1999; Menéndez & Thomas 2000; Silvertown & 9 Antonovics 2001; Hanski & Gaggiotti 2004). Second, the 1980’s saw the development of landscape ecology, which focuses explicitly on the interactions between spatial patterns and ecological processes (Turner 2005). Third, the threat to biodiversity posed by invasive species has led scientists to search for properties of landscapes (i. connectivity, fragmentation) that may promote or hinder biological invasions (Moody & Mack 1988; With 2002).

Fourth, the recognition of global climate change has focused attention on how species’ distributions will respond to global climate change. Understanding these changes often requires study across coarse spatial scales, taking into account the heterogeneity of the landscape (Thuiller et al. Of course, recognition of the importance of space to ecological processes has included other fields of study (i. island biogeography, conservation), and has affected all aspects of ecology.

As a result of the paradigm shift, to quote Weins (1999), “we can no longer ignore spatial variation and pattern, nor can we continue to cling to the belief that the scale on which we view systems does not affect what we see”. Many population ecologists have embraced the paradigm shift, and, in doing so, have gained new insights into the dynamics and distributions of populations: by integrating landscape and population ecology methods, in explicitly examining the effect of scale, and through a biogegraphical approach. Studies integrating landscape and population ecology have examined how landscape structure (i. fragmentation, connectivity of habitat patches) and factors generating that structure (i.

disturbance, succession) influence migration (Jonsen et al. 2001; Engen et al. 2002), spread of 10 invasive species (Moody & Mack 1988; With 2002), extinction risks (Kramer-Schadt et al. 2005), and metapopulation persistence (Kallimanis et al.

Explicit examination of the same processes at multiple spatial scales has demonstrated, for example, variation in migration (Englund & Hambäck 2004), parasitism (Norowi et al. 2000), and metapopulation structure (Menéndez & Thomas 2000). By studying variation in population processes across a species’ geographic range, thus taking a biogeographic approach, ecologists have compared invasiveness of species in their native and non-native range (Grigulis et al. 2001; Hierro et al.

2005), and investigated the determinants of species’ ranges (Brewer & Gaston 2002; Brewer & Gaston 2003; Castro et al. Related to the importance of spatial scale in ecological studies is the idea that temporal changes and scales also influence ecological processes (Schneider 2002). For example, landscape structure can change through time due to both disturbance and succession, which, in turn, can influence the extinction rates of plant populations (Wimberly 2006). Population growth rates, often assumed in population models to be constant through time, may vary through time with significant consequences for conservation efforts (Menges et al.

Finally, many plant species use dormant propagules, such as seeds, as a means of dispersal through time, impacting population dynamics (Kalisz & McPeek 1993; Menges & Quintana-Ascencio 2004), species evolution (Templeton & Levin 1979; McCue & Holtsford 1998), and community composition (Leck et al. 1989; von Blanckenagen & Poschold 2005). 11 Thus, study of a species across multiple spatial scales, and for several years, can provide insights on how the landscape influences the population dynamics and regional distribution of a species. As such, my dissertation explores the population ecology of wild sunflowers (Helianthus annuus) at three spatial scales, using both experimental and modeling approaches.

I have focused on sunflowers in my dissertation for several reasons.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Từ khóa và chủ đề nghiên cứu


Câu hỏi thường gặp

Luận án "Sinh thái quần thể hướng dương qua không gian và thời gian" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án tiến sĩ nghiên cứu sinh thái quần thể hướng dương qua không gian và thời gian. Phân tích ngân hàng hạt, động học quần thể và phân bố địa lý của hướng dương hoang dã.

Luận án "Sinh thái quần thể hướng dương qua không gian và thời gian" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại University of Kansas. Năm bảo vệ: 2007.

Luận án "Sinh thái quần thể hướng dương qua không gian và thời gian" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Sinh thái quần thể hướng dương qua không gian và thời gian" thuộc chuyên ngành Ecology and Evolutionary Biology. Danh mục: Sinh Thái Học.

Luận án "Sinh thái quần thể hướng dương qua không gian và thời gian" có bao nhiêu trang?

Luận án "Sinh thái quần thể hướng dương qua không gian và thời gian" có 162 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Sinh thái quần thể hướng dương qua không gian và thời gian" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter