Žmonių makroekologija - kas mus daro sėkminga invazine rūšimi?
18 views
Skip to first unread message
Andrej S
Sep 28, 2009, 1:43:49 PM9/28/09
to G-mokslai
Kodėl žmonės yra tokia sėkminga gyvūnų rūšis? Daug smegenų ar didelis smegenų ir kūno dydžio santykis - tai dar ne viskas, nes kaip rašė S. J. Gould, tuomet banginiai būtu intelekto (ir pasisekimo) čempionai pirmu atveju o kirstukai antru. Svarbus veiksnys šiuo atveju - tai socialinių sistemų susikūrimo geba. Mokslininkų komanda iš JAV, sukurė populiacinį modelį aiškinantį žmonių populiacijų invazivumo, stabilumo ir paplitimo savybes.
Ką mes matome, kalbant apie žmonių paplitimą? Žmonės (Homo sapiens rūšis) staigiai pradėjo plisti apie prieš 50 tūkst. metų, ir per trumpą (geologiškai) laiko tarpą užėmė beveik visus žemės biomus bei išstūmė (ar gal būt asimiliavo) kitas žmonių rūšis. Tačiau, kaip mini autoriai, toks staigus paplitimas yra nebūdingas tokiai stambiai primatų rūšiai su lėtu dauginimusi ir stipria išgyvenamumo priklausomybe nuo populiacijos tankio. Nors žmonės turi didesnį dauginimosi greitį nei kiti žmoginiai primatai (pvz. šimpanzės), tačiau neišeina už ganėtinai mažų dauginimosi greičių būdingų visam primatų būriui ribų. Yra ir skirtumu su kitais primatais reprodukcijos atžvilgiu - dėl vystymosi kompromisų, žmonių augimas yra lėtas ir dėl to gyvenimo trukmė yra paprastai ilgesnė nei kitų primatų, patinai suteikia patelėms maistą ir tokiu būdu nuimą būtinybę jo ieškojime ir gali sukoncentruoti jas efektyviai reprodukcijai - kai patelės rūpinasi atžalomis beveik visą laiką. Taip pat prie reprodukcijos efektyvumo (globos kiekio) prisideda ir postreprodukciniai individai (senelės ir seneliai). Tačiau visi veiklos pobūdžiai (gyvenimo trukmė, socialinių tinklų struktūra ir dydis bei erdvės panaudojimas) pas žmones, kaip jau ir minėta, yra stipriai priklausomi nuo populiacijos tankio.
Autoriai, pateikia modelį, kuriame aiškina, kad dėl padidinto gebėjimo socialinių santykių kūrimui ir kooperacijai žmonės padidindavo aplinkos laikomąją gebą, ir tokiu būdu stabilizuodavo savo populiacijas. Kaip pagrindas - paimtas logistinis modelis, kuris atsižvelgia į augimo greičio pokyčius (a=r/K) nuo esančio populiacijos dydžio ir aplinkos laikomosios gebos (maksimalaus įmanomo individų kiekis duotoje aplinkoje - K, ir augimo greitis - r). Jis atsižvelgia į populiacijos pokyčius užpildant aplinka, nes jie nėra vien tiktai neigiami (sumažėja augimo greitis), bet ir kad išlaikyti augimo greitį, gali pasikeisti ir pačių individų poreikis aplinkos kiekiui. Tokiu atveju, augant populiacijai, vienam individui reiktu mažiau ploto išgyventi, nei tuo metu kai populiacija mažesnė, tai būtu kooperacijos pasekmė, kai padidėja resursu panaudojimas efektyvėjant bendrijos veiklai (spartėjant technologinių išradimų greičiui).
Kolonistai plinta (okupuoja) naujas teritorijas, remiantis sukurtu modeliu greičiu lygiu v=(2*r*D)^(1/2), kur r - populiacijos augimo greitis, D - difuzijos konstanta. Tokia naujų regionų okupacija, kuri vyksta kaip bangos fronto plitimas yra proporcinga dauginimosi greičiui, tačiau nepriklausoma nuo aplinkos laikomosios gebos, nes pradžioje populiacijos dydis beveik visados būna mažas. Tačiau, dėl to kad populiacijos dydis pradžioje būna mažas, o reprodukcijos greitis yra irgi mažas - tai daro invazija nestabilia (užtat invazinės rūšys dažniausiai greitai dauginasi, nes taip jos lengviau įsitvirtina, išvengiant atsitiktinių faktorių poveikio išmirimui). Tačiau, žmonės savo pusėje turi kitą savybę nesusijusia tiesiogiai su dauginimusi, bet padidinančia populiacijos stabilumą - tai b (skeilingo (mastelio pokyčio) eksponentė).[ Skelilingo eksponentės faktorius - tai laipsnis nurodantis priklausomybę tarp populiacijai reikalingo ploto A(t) nuo populiacijos dydžio N(t). Jei šis parametras yra lygus 1, tuomet priklausomybė tiesioginė ir teigiama, tarp populiacijos ir ploto dydžių. Tuo tarpu nuokrypiai nuo vieneto rodo arba reikmę santykinai didesniam (jei daugiau nei 1) ar mažesniam plotui (jei mažiau nei 1). Skeilingo schema - Skeilingas.jpg.]. Empyriniai duomenys apie šiuolaikines medžiotojų - rinkėjų bendrijas, rodo kad didėjant bendryjų populiacijos dydžiui - reikalingas plotas vienam individui mažėja, o tai reiškia kad žmonių skeilingo faktorius yra superliniinis, t.y. b<1. Šis faktorius turi svarbia įtaką poinvaziniame populiacijos augime ir mažina populiacijos augimo neigiamus efektus (nes veikia priešinga linkme nei viduj - rūšinė konkurencija) ir taip padeda įsitvirtinti naujoje teritorijoje, nes populiacijos augimo greitis, pagal modelį yra lygus r(t)=r0[1 - N(t)/((A/H)^(1/b))] (čia, be anksčiau minėtų parametrų, A - teritorijos dydis, H - vienam individui reikiamos teritorijos dydis, N(t) - populiacijos dydis laiko momentu t, r0 - maksimalus populiacijos augimo greitis), ir kaip matome iš šios lygties, kuo mažesnis "b" - tuo mažesnis populiacijos kiekio N(t) neigiamas poveikis maksimaliam dauginimosį greičiui r0.
Tokiu būdu, būtent žmonių geba kooperacijai, nugali konkurencines jėgas ir padidiną maksimalią laikomąją aplinkos gebą, ką aprašo skeilingo eksponentės faktorius "b". Kaip matoma, grafikuose iš straipsnio - Beta_reiksme.jpg, "b" - stipriai įtakoja populiacijos augimo greičius (ir kaip paminėta, kai beta tampa = 0, augimas tampa eksponentinis), bei maksimalų pusiausvyra populiacijos dydį (grafikas apačioje), kuo ji mažesnė - tuo didesnis pusiausvyros populiacijos dydis.
Kaip manoma, didžiausią reikšmę populiacijų aplinkos laikomosios gebos padidinime turėjo technologinės inovacijos susijusios su kooperacija, kurios įtakojo dauginimosi efektyvumą (jauniklių išgyvenamumą). Tačiau šis dauginimosį efektyvumas padidėja ne kaip fertilumo didėjimas kaip toks, bet per aplinkos talpos padidėjimo efektą. Ir pagal ši modelį, maksimalus populiacijos augimo greitis r0 nedidėja (o tik gali pasiekti esančia maksimalią ribą), kas neleidžia įvykti žmonių perprodukcijai ir prasidėti populiacijos žlugimui dėl resursų trūkumo. Veikiausiai musų rūšies žmonės turėjo mažesnę "b" reikšmę ir užtat didėjant populiacijos dydžiui, galėjo efektyviau panaudoti energetinius resursus ir buvo atsparesni atsitiktiniams (stochastiniams) išmirimo veiksniams nei kiti žmonės (neandertalietis pvz.). Tai aišku neatmeta žmonių stochastinio išmirimo galimybių, tačiau stipriai sumažina to tikimybę.
Šis tyrimas, kaip mini autoriai turi yra svarbia reikšmę sudėtingumo-stabilumo klausimo išsprendime, nes nusako kad kuo sudėtingesnės socialinės sistemos - tuo jos tampa stabilesnės. O tam žmonių socialiniam sudėtingumui atsirasti, leido geba kooperacijai.
G-moksluose apie konkurenciją ir kooperaciją:
Socializmas ar kapitalizmas?
Genčių stabilumas teigiamai koreliuojasi su ekosistemų alfa įvairovės lygiu
Nuoroda:
Hamiltona Marcus J., Oskar Burgera, John P. DeLong, Robert S. Walkerd, Melanie E. Mosese and James H. Brown. Population stability, cooperation, and the invasibility of the human species. Published online before print July 10, 2009, doi: 10.1073/pnas.0905708106 - Straipsnis PNAS žurnale apie žmonių makroekologines savybes, nagrinėjant jų socialumą iš populiacijų biologijos požiūrio taško.
--
AS
Ką mes matome, kalbant apie žmonių paplitimą? Žmonės (Homo sapiens rūšis) staigiai pradėjo plisti apie prieš 50 tūkst. metų, ir per trumpą (geologiškai) laiko tarpą užėmė beveik visus žemės biomus bei išstūmė (ar gal būt asimiliavo) kitas žmonių rūšis. Tačiau, kaip mini autoriai, toks staigus paplitimas yra nebūdingas tokiai stambiai primatų rūšiai su lėtu dauginimusi ir stipria išgyvenamumo priklausomybe nuo populiacijos tankio. Nors žmonės turi didesnį dauginimosi greitį nei kiti žmoginiai primatai (pvz. šimpanzės), tačiau neišeina už ganėtinai mažų dauginimosi greičių būdingų visam primatų būriui ribų. Yra ir skirtumu su kitais primatais reprodukcijos atžvilgiu - dėl vystymosi kompromisų, žmonių augimas yra lėtas ir dėl to gyvenimo trukmė yra paprastai ilgesnė nei kitų primatų, patinai suteikia patelėms maistą ir tokiu būdu nuimą būtinybę jo ieškojime ir gali sukoncentruoti jas efektyviai reprodukcijai - kai patelės rūpinasi atžalomis beveik visą laiką. Taip pat prie reprodukcijos efektyvumo (globos kiekio) prisideda ir postreprodukciniai individai (senelės ir seneliai). Tačiau visi veiklos pobūdžiai (gyvenimo trukmė, socialinių tinklų struktūra ir dydis bei erdvės panaudojimas) pas žmones, kaip jau ir minėta, yra stipriai priklausomi nuo populiacijos tankio.
Autoriai, pateikia modelį, kuriame aiškina, kad dėl padidinto gebėjimo socialinių santykių kūrimui ir kooperacijai žmonės padidindavo aplinkos laikomąją gebą, ir tokiu būdu stabilizuodavo savo populiacijas. Kaip pagrindas - paimtas logistinis modelis, kuris atsižvelgia į augimo greičio pokyčius (a=r/K) nuo esančio populiacijos dydžio ir aplinkos laikomosios gebos (maksimalaus įmanomo individų kiekis duotoje aplinkoje - K, ir augimo greitis - r). Jis atsižvelgia į populiacijos pokyčius užpildant aplinka, nes jie nėra vien tiktai neigiami (sumažėja augimo greitis), bet ir kad išlaikyti augimo greitį, gali pasikeisti ir pačių individų poreikis aplinkos kiekiui. Tokiu atveju, augant populiacijai, vienam individui reiktu mažiau ploto išgyventi, nei tuo metu kai populiacija mažesnė, tai būtu kooperacijos pasekmė, kai padidėja resursu panaudojimas efektyvėjant bendrijos veiklai (spartėjant technologinių išradimų greičiui).
Kolonistai plinta (okupuoja) naujas teritorijas, remiantis sukurtu modeliu greičiu lygiu v=(2*r*D)^(1/2), kur r - populiacijos augimo greitis, D - difuzijos konstanta. Tokia naujų regionų okupacija, kuri vyksta kaip bangos fronto plitimas yra proporcinga dauginimosi greičiui, tačiau nepriklausoma nuo aplinkos laikomosios gebos, nes pradžioje populiacijos dydis beveik visados būna mažas. Tačiau, dėl to kad populiacijos dydis pradžioje būna mažas, o reprodukcijos greitis yra irgi mažas - tai daro invazija nestabilia (užtat invazinės rūšys dažniausiai greitai dauginasi, nes taip jos lengviau įsitvirtina, išvengiant atsitiktinių faktorių poveikio išmirimui). Tačiau, žmonės savo pusėje turi kitą savybę nesusijusia tiesiogiai su dauginimusi, bet padidinančia populiacijos stabilumą - tai b (skeilingo (mastelio pokyčio) eksponentė).[ Skelilingo eksponentės faktorius - tai laipsnis nurodantis priklausomybę tarp populiacijai reikalingo ploto A(t) nuo populiacijos dydžio N(t). Jei šis parametras yra lygus 1, tuomet priklausomybė tiesioginė ir teigiama, tarp populiacijos ir ploto dydžių. Tuo tarpu nuokrypiai nuo vieneto rodo arba reikmę santykinai didesniam (jei daugiau nei 1) ar mažesniam plotui (jei mažiau nei 1). Skeilingo schema - Skeilingas.jpg.]. Empyriniai duomenys apie šiuolaikines medžiotojų - rinkėjų bendrijas, rodo kad didėjant bendryjų populiacijos dydžiui - reikalingas plotas vienam individui mažėja, o tai reiškia kad žmonių skeilingo faktorius yra superliniinis, t.y. b<1. Šis faktorius turi svarbia įtaką poinvaziniame populiacijos augime ir mažina populiacijos augimo neigiamus efektus (nes veikia priešinga linkme nei viduj - rūšinė konkurencija) ir taip padeda įsitvirtinti naujoje teritorijoje, nes populiacijos augimo greitis, pagal modelį yra lygus r(t)=r0[1 - N(t)/((A/H)^(1/b))] (čia, be anksčiau minėtų parametrų, A - teritorijos dydis, H - vienam individui reikiamos teritorijos dydis, N(t) - populiacijos dydis laiko momentu t, r0 - maksimalus populiacijos augimo greitis), ir kaip matome iš šios lygties, kuo mažesnis "b" - tuo mažesnis populiacijos kiekio N(t) neigiamas poveikis maksimaliam dauginimosį greičiui r0.
Tokiu būdu, būtent žmonių geba kooperacijai, nugali konkurencines jėgas ir padidiną maksimalią laikomąją aplinkos gebą, ką aprašo skeilingo eksponentės faktorius "b". Kaip matoma, grafikuose iš straipsnio - Beta_reiksme.jpg, "b" - stipriai įtakoja populiacijos augimo greičius (ir kaip paminėta, kai beta tampa = 0, augimas tampa eksponentinis), bei maksimalų pusiausvyra populiacijos dydį (grafikas apačioje), kuo ji mažesnė - tuo didesnis pusiausvyros populiacijos dydis.
Kaip manoma, didžiausią reikšmę populiacijų aplinkos laikomosios gebos padidinime turėjo technologinės inovacijos susijusios su kooperacija, kurios įtakojo dauginimosi efektyvumą (jauniklių išgyvenamumą). Tačiau šis dauginimosį efektyvumas padidėja ne kaip fertilumo didėjimas kaip toks, bet per aplinkos talpos padidėjimo efektą. Ir pagal ši modelį, maksimalus populiacijos augimo greitis r0 nedidėja (o tik gali pasiekti esančia maksimalią ribą), kas neleidžia įvykti žmonių perprodukcijai ir prasidėti populiacijos žlugimui dėl resursų trūkumo. Veikiausiai musų rūšies žmonės turėjo mažesnę "b" reikšmę ir užtat didėjant populiacijos dydžiui, galėjo efektyviau panaudoti energetinius resursus ir buvo atsparesni atsitiktiniams (stochastiniams) išmirimo veiksniams nei kiti žmonės (neandertalietis pvz.). Tai aišku neatmeta žmonių stochastinio išmirimo galimybių, tačiau stipriai sumažina to tikimybę.
Šis tyrimas, kaip mini autoriai turi yra svarbia reikšmę sudėtingumo-stabilumo klausimo išsprendime, nes nusako kad kuo sudėtingesnės socialinės sistemos - tuo jos tampa stabilesnės. O tam žmonių socialiniam sudėtingumui atsirasti, leido geba kooperacijai.
G-moksluose apie konkurenciją ir kooperaciją:
Socializmas ar kapitalizmas?
Genčių stabilumas teigiamai koreliuojasi su ekosistemų alfa įvairovės lygiu
Nuoroda:
Hamiltona Marcus J., Oskar Burgera, John P. DeLong, Robert S. Walkerd, Melanie E. Mosese and James H. Brown. Population stability, cooperation, and the invasibility of the human species. Published online before print July 10, 2009, doi: 10.1073/pnas.0905708106 - Straipsnis PNAS žurnale apie žmonių makroekologines savybes, nagrinėjant jų socialumą iš populiacijų biologijos požiūrio taško.
--
AS
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages