2012-5-19 10:30| 发布者:ka851026| 查看: 167| 评论: 0|原作者: 叶紫苏
摘要: 生物界的“一个萝卜一个坑” “一个萝卜一个坑”的道理你一定懂，将这个道理用在生物界，可以理解为“一类物种一个位”。在一个生态系统中，凡存在者就有自己的“生态位”，即自己的生存空间。而两个具有同样生活习性 ...
生物界的“一个萝卜一个坑”
“一个萝卜一个坑”的道理你一定懂，将这个道理用在生物界，可以理解为“一类物种一个位”。在一个生态系统中，凡存在者就有自己的“生态位”，即自己的生存空间。而两个具有同样生活习性的物种，不会在同一地方竞争同一生存空间，这就是所谓的“一个萝卜一个坑”。比如说家鼠和田鼠是不会在同一个地方抢食的，同为肉食动物，狮子白天显威，老虎傍晚横行，狼深夜觅食。
如果两种具有亲缘关系或习性相同的生物生活在一起，会发生什么情况呢？20世纪30年代，俄罗斯生物学家高斯做过一个实验，他将一种叫双小核草履虫和一种叫大草履虫的生物，分别放在两个相同浓度的细菌培养基中，几天后，这两种生物的种群数量都呈S形曲线增长，然后，他又把它们放入同一环境中培养，并控制一定的食物。一段时间后，双小核草履虫仍自由地活着，而大草履虫却已消逝得无影无踪。经过观察，并未发现两种虫子互相攻击的现象，两种虫子也未分泌有害物质。只是双小核草履虫在与大草履虫竞争同一食物时增长比较快，大草履虫被赶出了培养基。这说明，如果有两个群体同时看好一个生态位，而其中一个又很强势，那么这个生态位一定属于强势群体。
接着，高斯又做了相反的一种试验，他把大草履虫与另一种袋状草履虫放在同一环境中进行培养，结果两者都能存活下来，并且达到一个稳定的平衡水平。这两种虫子虽然竞争同一食物，但袋状草履虫占用的是不被大草履虫所需要的那一部分食物。
这就是我们的大自然，每种生物都占据着自己的生存空间，各安其位，使得大自然错落有致，生态丰富多样。
新的研究表明，生物环境一旦趋于稳定，生态位的数目也可以认为是有限的，所以随着竞争者不断填满“生态位”，再也没有什么位置留给后来者了，这就是为什么在一个稳定的生态环境中，新物种的出现会减慢的原因。
猜拳游戏进行中
但是如果三个或者更多种群看重这个位，这个时候就会出现“一个坑有多个萝卜竞争”的情况，这又将发生什么情况呢？
在亚马孙热带雨林，生活着一种斑点蜥蜴，这种蜥蜴的雄性分别有三种类型，它们的喉部分别呈现蓝色、橙色和黄色三种颜色。橙色蜥蜴有更多的睾丸激素，体重也更大，因此它们“挤掉”了蓝色蜥蜴的大部分地盘，并且抢到了更多的雌性；但是，蓝色蜥蜴有合作的优点，它们能联合起来对付黄色蜥蜴，以防它们偷偷溜进自己的区域霸占雌性；当然，黄色蜥蜴也有独门秘籍，它们擅长潜伏，能够偷偷上门去找别人的老婆，虽然在蓝色蜥蜴的联合防御下，它们的这种优势无从发挥，但是在个大粗心的橙色蜥蜴的地盘却占了“大便宜”——它们常常与橙色蜥蜴的老婆偷情成功。
这样的竞争看起来就像一个“石头、剪子、布”的猜拳游戏，猜拳游戏是典型的“无级别”竞争——无法确定谁好谁最坏。如果是三个中的两个进行“交锋”，胜者和败者便会很快显现：石头击败剪子，布击败石头，剪子击败布。但是当以上三个竞争者轮换出现，僵局就会出现，也很难说哪一方是绝对的赢家了。
在斑点蜥蜴的这场“夺妻”的繁殖策略大赛中，你能说得出谁是真正的王者吗？是橙色蜥蜴的“石头”、 蓝色蜥蜴的“剪子”、还是黄色蜥蜴的“布”呢？
这就是猜拳游戏的结果，没有真正的王者，三者之间互有制约，于是，我们看到了这三种共占一个“生态位”的不同种类的蜥蜴。
“猜拳游戏”与生态多样性
在一个生态系统，三种同类物种间的“猜拳游戏”我们已经看清楚了，那更复杂的生态系统，比如说更多个竞争者是如何运作的呢？——这才是自然界的普遍情况。
目前，还没有人能说得清大到几千的物种之间到底是怎样作用的，因为这个系统要比“三国鼎立”的局面复杂得太多太多，但是基于数学理论的生物模型却可以帮助我们窥见一二。不仅如此，通过生物模型我们仍可以清晰地看到生物多样性的形成过程。
“猜拳游戏”的生物模型一旦建成，我们便可以通过改变参数来获得不同数量物种的进化情况。科学家们利用高等数学、图论和动力系统等最前沿的知识构造了这个模型，模型可以根据输入物种数量和限制条件的改变来得出相关结果。例如向模型输入一组不同类型的树的数量，并输入它们竞争的资源，水、氮气、磷、阳光和水，然后运行模型就可以了。
科学家们通过模型演示发现，在一个资源有限的生态环境系统中，“猜拳游戏”的竞争模式远比在“你死我活”的竞争模式下的物种数量丰富，而且增长也十分迅速。虽然在竞争过程中一些物种会灭绝，但是总体上一直呈现多物种共存的平衡。这其中的道理是显而易见的，如果一个“生态位”靠强者生存、弱者消失的方式竞争，所谓“一山不容二虎”，那么最终只能存在一个物种；而“猜拳游戏”则能使更多类型相近的生物种类共处同一个“生态位”。
除此之外，这个模型还给出了一个很有趣的结果，即当限制条件均匀作用，存活下来物种总数一般都是奇数；而调整了模型参数使资源不均匀分布之后，这种奇异的奇数现象就不再有了。....
鲜花
握手
雷人
路过
鸡蛋
2012-5-19 10:30| 发布者:ka851026| 查看: 167| 评论: 0|原作者: 叶紫苏
摘要: 生物界的“一个萝卜一个坑” “一个萝卜一个坑”的道理你一定懂，将这个道理用在生物界，可以理解为“一类物种一个位”。在一个生态系统中，凡存在者就有自己的“生态位”，即自己的生存空间。而两个具有同样生活习性 ...
生物界的“一个萝卜一个坑”
“一个萝卜一个坑”的道理你一定懂，将这个道理用在生物界，可以理解为“一类物种一个位”。在一个生态系统中，凡存在者就有自己的“生态位”，即自己的生存空间。而两个具有同样生活习性的物种，不会在同一地方竞争同一生存空间，这就是所谓的“一个萝卜一个坑”。比如说家鼠和田鼠是不会在同一个地方抢食的，同为肉食动物，狮子白天显威，老虎傍晚横行，狼深夜觅食。
如果两种具有亲缘关系或习性相同的生物生活在一起，会发生什么情况呢？20世纪30年代，俄罗斯生物学家高斯做过一个实验，他将一种叫双小核草履虫和一种叫大草履虫的生物，分别放在两个相同浓度的细菌培养基中，几天后，这两种生物的种群数量都呈S形曲线增长，然后，他又把它们放入同一环境中培养，并控制一定的食物。一段时间后，双小核草履虫仍自由地活着，而大草履虫却已消逝得无影无踪。经过观察，并未发现两种虫子互相攻击的现象，两种虫子也未分泌有害物质。只是双小核草履虫在与大草履虫竞争同一食物时增长比较快，大草履虫被赶出了培养基。这说明，如果有两个群体同时看好一个生态位，而其中一个又很强势，那么这个生态位一定属于强势群体。
接着，高斯又做了相反的一种试验，他把大草履虫与另一种袋状草履虫放在同一环境中进行培养，结果两者都能存活下来，并且达到一个稳定的平衡水平。这两种虫子虽然竞争同一食物，但袋状草履虫占用的是不被大草履虫所需要的那一部分食物。
这就是我们的大自然，每种生物都占据着自己的生存空间，各安其位，使得大自然错落有致，生态丰富多样。
新的研究表明，生物环境一旦趋于稳定，生态位的数目也可以认为是有限的，所以随着竞争者不断填满“生态位”，再也没有什么位置留给后来者了，这就是为什么在一个稳定的生态环境中，新物种的出现会减慢的原因。
猜拳游戏进行中
但是如果三个或者更多种群看重这个位，这个时候就会出现“一个坑有多个萝卜竞争”的情况，这又将发生什么情况呢？
在亚马孙热带雨林，生活着一种斑点蜥蜴，这种蜥蜴的雄性分别有三种类型，它们的喉部分别呈现蓝色、橙色和黄色三种颜色。橙色蜥蜴有更多的睾丸激素，体重也更大，因此它们“挤掉”了蓝色蜥蜴的大部分地盘，并且抢到了更多的雌性；但是，蓝色蜥蜴有合作的优点，它们能联合起来对付黄色蜥蜴，以防它们偷偷溜进自己的区域霸占雌性；当然，黄色蜥蜴也有独门秘籍，它们擅长潜伏，能够偷偷上门去找别人的老婆，虽然在蓝色蜥蜴的联合防御下，它们的这种优势无从发挥，但是在个大粗心的橙色蜥蜴的地盘却占了“大便宜”——它们常常与橙色蜥蜴的老婆偷情成功。
这样的竞争看起来就像一个“石头、剪子、布”的猜拳游戏，猜拳游戏是典型的“无级别”竞争——无法确定谁好谁最坏。如果是三个中的两个进行“交锋”，胜者和败者便会很快显现：石头击败剪子，布击败石头，剪子击败布。但是当以上三个竞争者轮换出现，僵局就会出现，也很难说哪一方是绝对的赢家了。
在斑点蜥蜴的这场“夺妻”的繁殖策略大赛中，你能说得出谁是真正的王者吗？是橙色蜥蜴的“石头”、 蓝色蜥蜴的“剪子”、还是黄色蜥蜴的“布”呢？
这就是猜拳游戏的结果，没有真正的王者，三者之间互有制约，于是，我们看到了这三种共占一个“生态位”的不同种类的蜥蜴。
“猜拳游戏”与生态多样性
在一个生态系统，三种同类物种间的“猜拳游戏”我们已经看清楚了，那更复杂的生态系统，比如说更多个竞争者是如何运作的呢？——这才是自然界的普遍情况。
目前，还没有人能说得清大到几千的物种之间到底是怎样作用的，因为这个系统要比“三国鼎立”的局面复杂得太多太多，但是基于数学理论的生物模型却可以帮助我们窥见一二。不仅如此，通过生物模型我们仍可以清晰地看到生物多样性的形成过程。
“猜拳游戏”的生物模型一旦建成，我们便可以通过改变参数来获得不同数量物种的进化情况。科学家们利用高等数学、图论和动力系统等最前沿的知识构造了这个模型，模型可以根据输入物种数量和限制条件的改变来得出相关结果。例如向模型输入一组不同类型的树的数量，并输入它们竞争的资源，水、氮气、磷、阳光和水，然后运行模型就可以了。
科学家们通过模型演示发现，在一个资源有限的生态环境系统中，“猜拳游戏”的竞争模式远比在“你死我活”的竞争模式下的物种数量丰富，而且增长也十分迅速。虽然在竞争过程中一些物种会灭绝，但是总体上一直呈现多物种共存的平衡。这其中的道理是显而易见的，如果一个“生态位”靠强者生存、弱者消失的方式竞争，所谓“一山不容二虎”，那么最终只能存在一个物种；而“猜拳游戏”则能使更多类型相近的生物种类共处同一个“生态位”。
除此之外，这个模型还给出了一个很有趣的结果，即当限制条件均匀作用，存活下来物种总数一般都是奇数；而调整了模型参数使资源不均匀分布之后，这种奇异的奇数现象就不再有了。....
鲜花
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