신흥 운동 생태 패러다임

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개별 생물의 이동,지구상에서 생명의 가장 기본적인 특징 중 하나는 서식지 분열,기후 변화,생물학적 침입,해충과 질병의 확산과 관련된 주요 문제를 포함하여 거의 모든 생태 및 진화 과정의 중요한 구성 요소입니다. 미생물,식물 및 동물들 사이에서 볼 수있는 다양한 이동 모드는 먼 옛날부터 인류를 매료 시켰습니다. 선지자 예레미야(기원전 7 세기예를 들어,새의 철새 패턴의 시간적 일관성을 설명하고 아리스토텔레스(기원전 4 세기)는 동물의 움직임을 통합하는 공통된 특징을 찾았다(참조. 1).

그러나 현대 운동 연구는 광범위한 전문 과학적 접근 방식을 특징으로하며,각각은 특정 유기체 그룹에 의해 수행되는 다른 유형의 운동을 탐구하기 위해 개발되었습니다(2). 운동 유형과 분류 학적(또는 기능적)그룹에 걸친 이러한 분리를 넘어서,운동 연구는 서로 느슨하게 연결된 무작위,생체 역학,인지 적 및 최적 성 접근법(1)의 네 가지”패러다임”으로 나뉩니다. 운동 연구는 광범위하고 빠르게 성장하고 있지만(2),전문화는 비용이 있습니다:측정 및 분석 도구가 반복적으로 재창조되고 한 연구 라인에서 배운 교훈은 종종 다른 사람들에게 영향을 미치지 않습니다. 가장 중요 한 것은,우리는 유기 체 운동의 일반적인 이론 개발에 대 한 통합 테마 역할을 하는 응집력 프레임 워크 부족.

이 특별한 특징은 모든 유기체와 관련된 모든 유형의 운동을 연구하기위한 통합 패러다임으로”운동 생태학”의 토대를 마련합니다. 용어 운동 생태 주로 동물 운동과 관련 된 생태 상호 작용을 참조 하는 문헌에서 가끔 사용 되었습니다. 그러나,이 특별한 기능의 기본 운동 생태 개념은 현저하게 다르다. 그것은 초점 테마로 운동 자체를 배치하고,통합 프레임 워크와 일반적인 도구를 제공함으로써,더 나은 원인,메커니즘,패턴을 이해하기위한 유기체 운동의 통합 이론의 개발을 촉진하는 것을 목표로 제안 된 과학적 패러다임을 의미하고,모든 운동 현상의 결과.

이 특집은 2006 년부터 2007 년까지 예루살렘의 고급 연구소에서 열린 국제 프로젝트를 기반으로 한다. 일반적인 개념 프레임 워크(1),문헌 검토(2)및 이동 경로 생성 및 분석을위한 프레임 워크(4)를 제시하는 12 개의 기여 중 3 개는 이 프로젝트의 직접적인 산물입니다. 그들은 씨앗 분산(5),꼴과 코끼리의 다른 움직임(6),그리고 살쾡이(7)의 분산에 대 한 제안 된 개념 프레임 워크의 응용 프로그램을 설명 합니다. 나머지 여섯 기여는이 컬렉션의 범위를 확대하기 위해 다른 연구 그룹에서 요청했다. 여기에는 꼴 행동과 이동 경로의 통계적 특성(8)과 식물(9)과 나비(10)의 분산에 대한 5 가지 경험적 연구,연어와 바다 거북의 탐색(11),독수리의 이동(12),그리고 분산,꼴,그리고 엘크의 다른 움직임(13). 홀리 악 외. (2)지난 10 년 동안(1997-2006)26,000 개의 논문이 운동을 언급했다고 추정합니다. 이 매우 넓은 범위의 운동 생태학 때문에,이 특별한 특징에서 운동 유형과 분류 학적 그룹의 상당히 다양한 범위는 필연적으로 불완전합니다. 통합을 촉진하기 위해 저자는 제안 된 통합 주제(1)의 맥락에서 자신의 작품을 배치하고이 접근법의 장단점에 대해 논의하도록 요청 받았다.

나단 등에 의해 도입된 일반적인 틀. (1)는 네 가지 기본 구성 요소는 모든 종류의 움직임을 기본 메커니즘을 설명 하는 데 필요한 주장:이동 하는 그것의 본질적인 동기를 정의 하는 유기 체의 내부 상태; 모션 및 탐색 용량 나타내는,각각,이동 하 고 어디에 영향을 미칠 유기체의 기본 능력 및 이동;그리고 운동에 영향을 미치는 외부 요인의 광범위 한 범위. 언뜻보기에,이 프레임 워크는 주로 자기 추진 지각 동물에 적용 할 수있는 것으로 보이며,내부 동기와 환경에 대한 정보에 대한 응답으로 결정을 내리는 동안 적극적으로 움직일 수있는 능력을 이해할 수 있습니다. 그러나,이 특별 한 기능(5,9)에서 두 연구 식물 등 중추 신 경계 부족 수동적으로 수송된 생물의 움직임을 조사 하기 위해이 프레임 워크를 적용 합니다.

담첸 외. (9)분산 모드를 묘사하는 단일 범주 매개 변수에 따라 식물 종을 분류하여 식물 공동체 역학을 연구하기위한 운동 생태학의 가장 기본적인 적용을 제공합니다. 긴급 보존 문제는 많은 종에 대한 분산 메커니즘에 대한 상세한 조사를 배제하기 때문에 이러한 단순화는 종종 의무적입니다. 흥미롭게도,지역 사회 역학에 대한 분열의 예측 된 효과는이 시스템에서 자세히 연구 된 조류 분산 종에 대해 지원되었지만 분산이 아직 조사되지 않은 바람 분산 및”도움을받지 않은”종에 대해서는 지원되지 않았습니다. 라이트 등. (5)두 개의 열대 나무 종에 대한 기계 론적 바람 분산 모델을 매개 변수화하여 진화론 적 맥락에서 운동 생태학을 해석합니다. 중요 한 것은,그들은 씨앗 운명(분산의 잠재적인 피트 니스 결과)의 대리 대기 조건(외부 요인),씨앗 터미널 속도(모션 용량),및 씨앗 릴리스(탐색 용량)의 타이밍에 대 한 복잡 한 방식으로 변화 발견.

패턴과 프로세스 연결 및 규모의 중요성

생태 패턴의 기본 메커니즘을 식별하는 일반적인 과제(14)는 특히 운동 연구와 관련이 있습니다: 우리는 관찰 된 운동 경로(1,4)에서 특정 활동 모드의 단계를 식별 하 고 그들의 통계 속성에서 기본 메커니즘을 공개 해야 합니다. 이 특수 기능은이 문제를 해결하는 두 가지 보완적인 방법을 보여줍니다. 여기에 동물(4)과 식물(5)에 적용되는 첫 번째는 기본 메커니즘을 명시 적으로 묘사하고 운동 과정의 잠재적 결정 요인을 결과 패턴과 연관시킵니다. 두 번째는 패턴에서 프로세스에 이르는 반대 접근 방식을 취합니다. 바투메우스와 레빈(8)은 검색하는 동물의 움직임 패턴에서 간헐성을 정량화하는데,이는 스캐닝과 방향 전환 사이의 전환이 예를 들어 제한된 지각 및/또는 누덕 누덕 기운 환경 구조의 영향을 추론 할 수 있음을 시사한다. 비테미어 외. (6)시계열 기법을 사용하여 기본 이동 단계에 대해 추론하고 코끼리 움직임의 기초가되는 위험(인간 사냥)혐오,사회적 지배 및 자원의 계절적 역학 사이의 주요 링크에 대한 가설을 공식화합니다.

운동 연구의 주요 과제는 운동 패턴의 통계적 특성을 특정 내부 특성 및/또는 행동에 명시 적으로 연결하는 것입니다. 운동 생태학은 이러한 통합을 용이하게합니다(1). 게츠와 살츠(4)와 바투 메우스와 레빈(8)이 제공하는 이론적 지침은 운동의 기계적 결정 요인에 대해 더 깊이 탐구하는 경험적 연구에 의해 보완되어야합니다. 로만 외. (11)는 연어와 바다 거북이 본질적으로 특징이없는 해양 풍경에서 산란장으로 먼 거리를 돌아 다니는 방법에 대한 새로운 가설을 제시합니다. 오바 스카 이넨 외. (10)중국과 에스토니아의 지속적인 풍경과 핀란드의 조각난 풍경에서 인구에서 발생하는 나비의 소규모 움직임을 정량화하기 위해 고조파 레이더 기술을 적용하십시오. 작은 규모의 움직임에 유의 한 차이는 모션 용량 또는 내부 상태의 변화가 새로 설립 된 인구에서 나비가 더 이동하게 제안,핀란드에서 이전 및 새로 설립 된 인구에서 나비 사이에서만 발견되었다. 만델 외. (12)독수리의 철새 비행에 대한 대기 요인 및 지형의 영향을 분석하여 대기 경계층에서 높은 난류 운동 에너지 조건에 대한 의존도를 강조합니다. 또한 나무 씨앗의 장거리 바람 분산에 중요했습니다(5).

다른 공간 및 시간 규모(14)에서 패턴을 형성 하는 주요 프로세스를 식별 하는 생태 연구에 관련 된 핵심 과제,이 특별 한 기능에 많은 기여에서 강조 했다. 로만 외. (11)은 출생 지역의 지자기 및 후각 인쇄물이 지구 자기장에 의해 대규모 항법의 단계를 안내하는 연어와 바다 거북의 규모 의존 탐색을 제안하고,그 다음에 특정 목적지로의 화학적 구배에 의해 지배되는 소규모 항법을 제안합니다. 프릭셀 외.(13)시간(분에서 몇 년)과 공간(미터에서 수백 킬로미터)에서 5 개의 크기 순서에 걸친 엘크 운동의 분석은 여러 시공간 규모에서의 운동에 대한 가장 포괄적 인 조사 중 하나를 제공합니다. 그들은 엘크가 검사 된 각 시공간 규모에서 두 개 이상의 이동 모드 사이를 전환한다는 것을 보여줍니다. 그들은 완전히 관찰 된 운동 패턴을 이해하기 위해 운동 생태 프레임 워크와 상호 작용의 기본 구성 요소를 설명의 도전을 강조한다.

생태 및 진화 과정을 결정하는 운동의 역할

담첸 외에서 강조된 바와 같이. (9),운동은 생태 및 진화 패턴을 결정하는 데 중요하지만 배타적이지는 않습니다. 그러나 우리는 다니엘 얀젠의 주장을 염두에 두어야합니다(참조 10:11 에서 인용 한 바와 같이). 3)그”생물학자의 엄청 많이 편리 하 게 그들의 문제를 간단 하 게 생각 하는 그들의 방법의 트림”. 운동 생태학의 진보는 인구,지역 사회 및 생태계에 대한 연구가 운동을 명시 적으로 고려할 것을 요구합니다. 그러나 운동 연구는 다른 삶의 역사 특성과 관련된 제약과 절충안을 고려할 필요가 있으며 번식 및 확립과 같은 전 운동 및 후 운동 과정이 운동과 상호 작용하여 생태 학적 과정과 패턴을 형성하는 방법을 설명해야합니다. 레빌라와 갠드(7)공간적으로 구조화 된 풍경에 살쾡이 인구의 역학에서 분산의 역할을 명료 하 게 운동 생태 프레임 워크의 응용 프로그램을 설명 합니다. 그들은 출생-사망 과정이 개인의 운동 행동에 영향을 미치고 그 반대도 마찬가지이기 때문에 패치 간 이동과 패치 내 인구 통계학은 별도의 실체로 간주 될 수 없다고 제안합니다.

잠재적 인 미래 방향

모든 분야에 새로운 개념을 도입하는 것은 신흥 패러다임을 정제하고 명확히하는 일환으로 자주 저항에 부딪칩니다(15). 이 특별한 기능은 운동 생태학을위한이 과정을 준비하는 것을 목표로합니다. 생물학적 침입,해충 및 질병의 확산,진행중인 지구 환경 변화에 비추어 지역 인구 및 전체 종의 지속성을 유도하는 이동 과정을 이해하고 예측할 필요가 있다는 인식이 커지고 있습니다. 운동 추적 및 분석 능력의 급격한 향상과 함께 운동 생태학은 유기체 운동의 통일 이론을 개발할 수있는 길을 열어 줄 것으로 기대됩니다. 이 특별한 기능은 훨씬 더 광범위한 과학 기업(2)의 맛을 제공하지만,우리는 더 여기에 해결 된 연구 질문 및 그룹의 집단적 움직임,대규모 연결 및 미생물과 인간의 움직임과 같은 다른 중요한 문제를 해명에서,우리의 가장 시급한 생태 문제를 해결하는 과학적 진보를 가속화하는 데 도움이되기를 바랍니다.

감사의 글

우리 그룹을 주최하고 후원 한 예루살렘의 고급 연구소와 모든 그룹 구성원,방문객,학생,특수 기능 저자,리뷰어 및 편집자 짐 브라운과 데이비드 스토팍의 도움,통찰력 및 영감에 감사드립니다.

각주

  • ↵이메일:cc.huji.ac.il
  • 저자 기여:아르 자형.

  • 저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.

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