Введение в нейтральную теорию структуры биотических сообществ

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Структура биологических сообществ 1. Видовая 2. Пространственная 3. Размерная 4.Трофическая

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Видовая структура

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Логарифмическая серия Фишера (Fisher et al., 1943) Ronald Fischer ( )

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Логнормальное распределение (Preston, 1948) Frank Preston ( ) R – номер октавы относительно оси симметрии S 0 – число видов в модальной октаве Октавы – классы представленности видов на логарифмической шкале. 1 октава – 1 особь 2 октава – 2 особи 3 октава – 3-4 особи 4 октава – 5-8 особей 5 октава – 9-16 особей 6 октава – особи…

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Логнормальное распределение: линия завесы

Нейтральные модели структуры биологических сообществ

Пролиферация моделей (McGill et al., 2007) 5 классов теорий > 40 моделей

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Пространственная структура Hewett Cottrell Watson ( )

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Степенная модель (Arrhenius, 1921) Olof Arrhenius ( )

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Логарифмическая модель (Gleason, 1923) Henry Allan Gleason (1882–1975)

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Пролиферация моделей (Tjorve, 2003, 2007) > 20 моделей

Нейтральные модели структуры биологических сообществ

Классы моделей

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Stephen Hubbell (b. 1942) Объединенная нейтральная теория биоразнообразия и биогеографии (Hubbell, 2001)

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Motoo Kimura (1924–1984) Robert MacArthur (1930–1972) Edward Osborn Wilson (b. 1929)

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Нейтральная теория

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Базовая модель сообщества J m – полное число особей в (мета)сообществе ν – вероятность видообразования

Нейтральные модели структуры биологических сообществ J m = 10 ν = 0 Начальные условия: 10 видов по 1 особи

Нейтральные модели структуры биологических сообществ J m = 1000 ν = 0 Начальные условия: 10 видов по 100 особей

Нейтральные модели структуры биологических сообществ × 100 Фиксация неизбежна!

Нейтральные модели структуры биологических сообществ J m = 1000 ν = Начальные условия: 10 видов по 100 особей

Нейтральные модели структуры биологических сообществ J m = 1000 ν = Начальные условия: 10 видов по 100 особей

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Основы анализа модели Хаббелла погибла особь другого вида размножилась особь данного вида при этом не случилось мутации погибла особь данного вида размножилась особь другого вида при этом произошла мутация размножилась особь данного вида

Нейтральные модели структуры биологических сообществ рождаемость видов на единицу меньше смертность видов на единицу больше рождаемость и смертность видов данной представленности Система управляющих уравнений (master equations)

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Фундаментальный параметр биоразнообразия (fundamental biodiversity number) лог-серия Фишера Видовое богатство в базовой модели определяется произведением размера сообщества на скорость видообразования, а SAD представляет собой лог-серию Фишера

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Двухуровневая модель: мета сообщество / локальное сообщество В локальном сообществе нет эволюции Приток видов происходит за счет миграции из мета сообщества m – вероятность миграции при рождении новой особи

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Фундаментальный параметр иммиграции (fundamental immigration number)

Нейтральные модели структуры биологических сообществ J = 1600 θ = 50

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Barro Colorado Island, Panama 50 га, деревьев, 320 видов

Нейтральные модели структуры биологических сообществ Нейтральная теория: 2001 – 2014 – Модификации базовой модели: правило нулевой суммы многоуровневые схемы иные механизмы видообразования Развитие математического аппарата: аналитические формулы для распределений алгоритмы оценки параметров Расширение диапазона предсказаний: пространственные модели интеграция в теорию островной биогеографии анализ макроэволюционных процессов (филогения) интеграция размерной структуры Выход за пределы нейтральности: «гибридные» нейтрально-нишевые модели алгоритмы оценки доли стохастичности в эмпирических данных