浮游生物悖論
在水生生物学中，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与竞争排除原则[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、共生或偏利共生、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
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ 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）.
- ^ Hutchinson, G. E. (1961) The paradox of the plankton. American Naturalist 95, 137-145.
- ^ 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.
- ^ 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 互联网档案馆的存檔，存档日期2008-09-05.. Journal of Plankton Research 27, 1013-1031.
- ^ 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.
- ^ 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）.
- ^ 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.
- ^ 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
- The Paradox of the Plankton by Klaus Rohde