角斗士游戏:在大自然的摊牌中,生物多样性盾牌较弱的竞争对手

由耶鲁大学牵头的一项关于真菌竞争的新研究表明,保持物种多样性不仅保护了较弱的物种,也保护了更大群体的遗传多样性。
如果你让一对角斗士,一个强一个弱,互相较量10次,结果很可能是相同的:较强的竞争对手将击败较弱的对手。但是,如果你在这个领域中加入不同实力水平的竞争者,即使是最弱的竞争者也可能生存下来——如果只是因为他们能够找到一个安静的角落躲起来。

根据长期的科学理论,在一些生态系统中,在一些生态系统中,在一些生态系统的物种中,在一些生态系统中的物种与他人的空间竞争。

在一项新的研究中,耶鲁研究人员说明,在真菌社区的情况下,维持各种各样的物种,实际上不仅保障较弱的物种,而且保护了较大社区的遗传多样性。

或者,正如研究人员所说,生物多样性导致了生物多样性。他们说,了解这一现象将有助于保护世界上一些最受威胁的生态系统,包括珊瑚礁。

“最具竞争力的物种肯定会克服大多数其他物种,”说丹·梅纳德他是耶鲁大学林业与环境研究学院(F&ES)的博士生,也是这项研究的主要作者。“但如果群落中有大量其他物种,它们可能会遇到一群无法完全击败的其他物种,从而导致僵局或平局。在太空中,分散在各处的弱势物种将能够生存。”

这项研究是发表在今天的杂志上自然、生态与进化
真菌对抗耶鲁大学研究
在一系列配对的相互作用中,竞争最激烈的真菌是Phlebiopsis flavidoalba,这是照片右上角的顶部真菌。最不竞争的是armillaria tabescens.(未显示),在大多数竞争中陷入僵局的强防御物种之一是Phellinus hartigii,就是最下面一排中间盘上最上面的棕色真菌。
对于研究来说,研究人员观察了37种不同类型的木腐烂真菌之间的相互作用,这是任何在死木上生长的真菌。与其他植物不同,真菌物种向其他物种生长,竞争空间。“他们更像是地区的食肉动物,”Maynard说。“他们有一个收集资源的领土,他们希望非常强烈地保护该领土。”

在一系列实验中,研究人员将600多种不同种类的真菌放在一个10厘米的培养皿的两端,然后观察相反种类的真菌向中间的空白区域生长。通常情况下,这些真菌会在大约20天后在中心附近相遇,之后它们就会开始一场“干扰竞争”,每个物种都试图超越其他物种,夺取可用的空间。

比赛常常以僵局告终。但在很多情况下,较强的物种会超过其他物种,在较弱的物种上生长,然后分解。

然后,研究人员根据各种特征对竞争物种进行排名——包括它们的生长速度、生物量的密度以及它们产生的酶的类型(可能是用来消除彼此的)。他们注意到,那些生长快、密度大、产生多种酶的物种总体上最成功。

一旦他们在相对优势和竞争性特征方面排名了物种,他们就会建模他们将如何在一个由许多不同的交互物种组成的较大社区中竞争。

然后,他们通过模拟模型来通过预测不同物种在更大,更多样化的社区内的仿真模型来运行这些结果 - 例如,包括包括三个,五个,10和更多额外的真菌物种的景观。
这种“石头剪刀布”的关系——每个物种都有不同的优势和弱点——实际上否定了等级分明的角斗士竞争,让非常脆弱、非常不同的物种得以生存。
- 丹梅纳德
根据他们的结果,能够主导单一竞争对手的物种中出现的共同特征 - 同样作为强烈的角斗士,所有可能是相似的竞争战略和特征。但是当额外的物种被添加到社区时,那些竞争优势的意味着较少,允许最弱的物种保持立足点。

允许这些较弱的物种生存的一个关键因素是真菌表现出许多不同的竞争策略;基本上,事实证明没有整体“最好的”策略。相反,就像“摇滚剪刀”的比赛一样,任何单一策略的成功取决于对手使用的策略。

例如,虽然最具竞争力的真菌物种往往生长迅速,但一种有效的进攻战略,研究人员发现其他物种更擅长扮演防御。例如,一些真菌物种倾向于在一个地点保持固定,甚至甚至通过最佳进攻竞争者难以克服的致密生物量。在这样做时,这些防御性真菌在更强的物种和较弱的物种之间创造了缓冲区。(相比之下,输掉20%或30%的物种可以触发系统中的生物多样性的加速损失。)

“我们的结论是,这种‘石头-布-剪刀’关系——每个物种都有不同的优势和弱点——实际上否定了等级分明的角斗竞争,让非常脆弱、非常不同的物种得以生存。”

研究人员表示,维持各种物种也保护各种特征,行为和相互作用,可以改善整个社区的生存前景。例如,在发生重大生态威胁的情况下,它可能会让“较弱”的物种能够更好地存活。

“如果你只有一个只有一个物种的单一种植体,即使是环境的小变化也会导致单一物种完全死亡,”Maynard说。“但是,如果一个社区经历了气候的变化,例如,至少有一个物种可以响应和适应的可能性更大。”

当考虑珊瑚礁生态系统时,研究的含义特别相关,如真菌,物种通过“过度生长和排斥”策略相互竞争 - 以及在某些情况下,生物多样性在环境变化中减少,包括海洋酸化和人类发展。

“也许从保护的角度来看,最重要的结果是,保持丰富的物种多样性本身可能是防止生物多样性丧失的有效策略,”他说马克布拉德福德,F&ES和另一个作者的陆地生态系统生态学教授。

“了解保护这些濒临灭绝的生态系统中的多样性的因素是未来世纪的关键挑战,”Maynard说。

其他作者包括托马斯·克劳瑟该博士学位在荷兰生态学研究所的F&ET。
——凯文Dennehy kevin.dennehy@yale.edu203 436-4842

发布时间:2017年5月15日
笔记耶鲁大学环境学院(YSE)的前身是耶鲁大学林业与环境研究学院(F&ES)。2020年7月1日之前的新闻报道,是指当时的学校名称。
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