생태망

Ecological network

생태 네트워크는 생물종(노드)이 쌍방향 상호작용(링크)에 의해 연결되는 생태계의 생물학적 상호작용을 나타낸 것이다. 이러한 상호작용은 영양적이거나 공생적일 수 있다. 생태 네트워크는 실제 생태계의 구조를 기술하고 비교하는 데 사용되며, 네트워크 모델은 네트워크 구조가 생태계 안정성 등 특성에 미치는 영향을 조사하는 데 사용된다.

특성.

역사적으로, 생태적 네트워크에 대한 연구는 수생 먹이사슬의 영양 관계에 대한 설명에서 발전했지만, 최근의 연구는 상호주의자들의 거미줄뿐만 아니라 다른 먹이사슬을 보는 것으로 확대되었다. 이 연구의 결과는 생태 네트워크의 몇 가지 중요한 성질을 확인시켜 주었다.

복잡성(연결 밀도): 종당 평균 연결 수입니다. 생태계에서[1] 관찰된 높은 수준의 복잡성을 설명하는 것은 초기 이론이 복잡성이 불안정으로 이어질 것이라고 예측한 이후 생태 네트워크 분석을 위한 주요 도전 과제와 동기 중 하나가 되었다.[2]

연결성: 실현되는 종들 사이의 가능한 연결의 비율(링크/종2) 먹이 그물에서 연결성의 수준은 종별 연결의 통계적 분포와 관련이 있다. 링크의 분포는 연결 수준이 증가함에 따라 (부분) 파워 법칙에서 지수 분포로, 균일하게 된다.[3] 경험적 먹이 그물에서 관찰된 연결성의 값은 최적의 포획 행동에 의해 움직이는 유기체의 식단 폭 제약에 의해 책임지는 것으로 보인다. 이것은 이러한 생태 네트워크의 구조를 개별 유기체의 행동과 연결시킨다.[4]

정도 분포: 생태 네트워크의 정도 분포는 각 종이 가지고 있는 링크 수에 대한 누적 분포다. 식품용 거미줄의 정도 분포는 동일한 보편적 기능 형태를 보이는 것으로 밝혀졌다. 도 분포는 두 개의 성분 부분으로 나눌 수 있으며, 한 종의 먹이(도)와 연결되고 한 종의 포식자(도)와 연결된다. 정도 분포와 정도 분포 모두 고유의 보편적 기능 형태를 나타낸다. 도 분포보다 도 분포가 더 빨리 부패하기 때문에 우리는 평균적으로 먹이 그물에서 한 종이 아웃 링크보다 더 많은 링크를 가질 것이라고 기대할 수 있다.[5]

군집화: 초점종과 직결되는 종의 비율. 군집 중간에 있는 초점종은 키스톤 종일 수 있으며, 그것의 손실은 네트워크에 큰 영향을 미칠 수 있다.

구획화: 비교적 독립적인 서브 네트워크로 네트워크를 분할한다. 일부 생태 네트워크는 신체 크기와[6][7] 공간 위치에 따라 구분되는 것으로 관찰되었다.[8] 또한 음식 거미줄의 구획화가 종의 식생활 지속성과 적응성 포획의 패턴에서 비롯되는 것으로 보인다는 증거가 있다.

내포성: 링크가 거의 없는 종들이 다른 링크 집합이 아니라 다른 종들의 링크 하위 집합을 갖는 정도. 고도로 중첩된 네트워크에서, 생태적 틈새를 공유하는 종의 길드에는 일반론자(연계가 많은 종)와 전문가(연계가 적은 종, 모두 일반론자와 공유)가 모두 포함된다.[11] 상호주의 네트워크에서 내포성은 종종 비대칭적이며, 한 길드의 전문가들이 파트너 길드의 일반주의자들과 연계된다.[12] 내포성 수준은 종 특성이 아닌 전체 네트워크 묘사자(예: 네트워크 크기 및 연결성)에 의해 결정되며, 개별적 적합성[13] 또는 전체 커뮤니티의 적합성을 최대화하기 위해 종을 재배열하는 동적 적응형 모델로 예측할 수 있다.[14]

블록 내 중첩성:[15] 복합구조라고도 불리는 일부 생태 네트워크는 큰 네트워크 규모의 구획화와 구획 내 내 내포성을 결합한다.[16][17][18]

네트워크 모티브: 모티브는 네트워크에 내장된 n-노드로 구성된 고유한 하위 그래프다. 예를 들어, 세 가지 종을 포함하는 13개의 독특한 모티브 구조들이 존재하며, 이들 중 일부는 먹이사슬, 겉보기 경쟁 또는 군내 포식 같은 인구 생태학자들이 연구한 친숙한 상호작용 모듈에 해당한다. 생태 네트워크의 모티브 구조를 조사하여 특정 모티브의 과소/과대 표현 패턴을 무작위 그래프와 비교하여 조사하여 먹이 그물에 특정 모티브 구조가 있음을 밝혀냈다.

영양 일관성: 특정 영양수준을 전문화하는 종의 경향은 영양집합이라고 알려진 영양구조에서 상당한 수준의 질서를 나타내는 먹이 그물망을 초래하며,[20] 이는 다시 안정성과 순환유병 같은 특성에 중요한 영향을 미친다.[21]

안정성

생태계의 복잡성과 안정성의 관계는 생태계의 주요 관심사다. 생태 네트워크를 사용하면 위에서 설명한 네트워크 속성이 생태계의 안정성에 미치는 영향을 분석할 수 있다. 한때 생태계 복잡성은 종 손실이나 종의 침입과 같은 교란 효과가 네트워크를 통해 퍼지고 증폭될 수 있도록 하여 안정성을 떨어뜨린다고 생각되었다. 그러나, 간접 효과의 확산을 감소시켜 생태계 안정성을 높이는 네트워크 구조의 다른 특성이 확인되었다.[22] 복잡성과 안정성의 관계는 충분한 영양집합성을 가진 먹이 그물에서조차 반전될 수 있기 때문에 생물 다양성의 증가는 공동체를 덜 만들기 보다는 더 안정되게 만들 것이다.[20]

상호작용 강도는 종 사이의 연결 수에 따라 감소할 수 있으며, 종 손실의 영향은 원래 구획으로 제한되기 때문에 구획화된 네트워크에서 교란[23][24] 및 계단식 멸종의 영향을 감소시킬 가능성이 낮다.[8] 더욱이, 가장 연결된 종들이 멸종될 가능성이 없는 한, 네트워크 지속성은 연결성과[25][26][27][28] 내포성에 따라 증가한다.[27][29][30][31] 그러나 최근 몇 년 동안 여러 조사들 사이에서 네트워크 내포성과 상호주의 종에서의 지역사회 안정성 사이의 연관성에 대한 어떠한 합의도 도출되지 않았다.[32] 최근의 연구결과는 서로 다른 유형의 안정성 사이의 절충이 존재할 수 있음을 시사한다. 상호 네트워크의 중첩된 구조는 점점 더 가혹한 환경에서도 종들이 지속할 수 있는 능력을 촉진하는 것으로 나타났다. 가장 가능성이 높은 것은 상호주의 네트워크의 내포된 구조가 상황이 가혹할 때 종들이 간접적으로 서로를 지원하도록 돕기 때문이다. 이러한 간접적인 촉진 작용은 종들이 생존하는 것을 돕지만, 그것은 또한 가혹한 상황에서 한 종은 다른 종들의 지원 없이는 생존할 수 없다는 것을 의미하기도 한다. 상황이 점점 더 가혹해짐에 따라, 따라서 많은 종의 개체수가 동시에 붕괴될 수 있는 티핑포인트가 통과될 수 있다.[33]

기타 응용 프로그램

생태 네트워크의 추가 적용에는 지역사회 환경이 쌍방향 상호작용에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 탐구가 포함된다. 생태계의 종 공동체는 한 쌍의 종의 생태적 상호작용과 공진화 모두에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 관련, 메타포화, 역학, 협력의 진화를 연구하기 위한 공간적 응용이 개발되고 있다. 이러한 경우, 서식지 패치(측정학) 또는 개인(환경학, 사회적 행동학)의 네트워크는 공간 이질성의 영향을 탐구하는 것을 가능하게 한다.

참고 항목

메모들

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참조

특정

일반