[論文レビュー] Fractional abundance and the ecology of community structure

Colleen K. Kelly, Michael G. Bowler+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 15, 2010

Animal Ecology and Behavior Studies被引用数 6

ひとこと要約

本研究は、相対的種多様度の指標としての分数頻度を用いて、熱帯・乾燥林における種の共存を調査し、中立的コミュニティ形成の仮定に挑戦する。バロ・コロラド島における近縁種の木本種は、競争的排除や単純な中立性と整合しない非ランダムな頻度分布を示しており、多様性を維持する要因として時間的区画化を含むニッチに基づくプロセスが関与している可能性を示唆する。

ABSTRACT

The ecological principle of limiting similarity dictates that species similar in resource requirements will compete, with the superior eventually excluding the inferior competitor from the community. The observation that nonetheless apparently similar species comprise a significant proportion of the diversity in any given community has led to suggestions that competition may not in fact be an important regulator of community structure and assembly. Here we apply a recently introduced metric of species interaction, fractional (relative) abundance, to tree species of the tropical wet forest of Barro Colorado Island, Panamá, the particular community that inspired the original model of non-niche or 'neutral' community dynamics9. We show a distribution of fractional abundances between pairs of most closely related congeneric tree species differing from that expected of competitive exclusion, but also inconsistent with expectations of simple similarity, whether such species interchangeability (a fundamental requirement of neutrality) is inferred at the community or the pair level. Similar evidence from a strikingly different dry forest has been linked to the focused, stable competition of a temporal niche dynamic. Taken together with these earlier findings, the results reported here establish a potentially widespread and important role for species interaction in the diversity and maintenance of natural communities that must be considered when inferring process from pattern.

研究の動機と目的

• 近縁種の木本種における分数頻度のパターンが、競争的排除の予測と一致するかどうかを評価すること。
• 中立理論の中心的要素である種の類似性や相互交換性が、自然コミュニティにおける観察された頻度分布を説明できるかどうかを評価すること。
• 分数頻度のパターンが、時間的ニッチ分離のような根拠となるニッチに基づくプロセスを反映しているかどうかを特定すること。
• 異なる2つのエコシステム（湿潤熱帯林と乾燥林）の結果を比較し、観察されたパターンの一般性を検証すること。
• 種多様性の高いコミュニティで多様性を維持する非中立的メカニズムに関する実証的証拠を提供すること。

提案手法

• パナマのバロ・コロラド島における湿潤熱帯林で、同種の木本種対の分数頻度（相対的多様度）を測定した。
• 最近開発された種間相互作用の指標である分数頻度を用い、共存および相対的多様度のパターンを定量化した。
• 近縁種対間の観察された頻度分布を、ランダムまたは中立的期待を予測するノンモデルと比較した。
• 競争的排除（類似種が共存できないはず）および中立性（種が機能的に交換可能）の両者との整合性を評価した。
• 中立性および競争的排除モデルにおける期待パターンからの乖離を統計的に評価した。
• 乾燥林エコシステムのデータを含め、エコシステム間の一貫性をテストする拡張分析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 湿潤熱帯林における近縁木本種の分数頻度パターンは、競争的排除の予測から著しく逸脱しているか？
• RQ2 観察された頻度分布は、特に種の相互交換性を含む中立的コミュニティ形成の仮定とどの程度整合しているか？
• RQ3 観察された分数頻度のパターンは、時間的ニッチ分離のようなニッチに基づく共存メカニズムと整合的か？
• RQ4 類似した分数頻度のパターンが、対照的な乾燥林エコシステムでも観察されるか。これは一般化された生態的メカニズムを示唆するか？
• RQ5 分数頻度は、多様なコミュニティにおける種間相互作用およびコミュニティ形成プロセスを信頼できる指標として機能できるか？

主な発見

• バロ・コロラド島における近縁同種の木本種間の分数頻度分布は、競争的排除の下での期待と著しく逸脱している。
• 観察された頻度分布は、中立理論が要求する種の相互交換性の仮定と整合しない。
• データは、単純な類似性や中立性では説明できない共存のパターンを示しており、非ランダムな種間相互作用が存在することを示唆する。
• 類似した分数頻度のパターンは以前に乾燥林でも観察されており、ニッチに基づくプロセスが広く関与している可能性を示唆する。
• これらの結果は、時間的ニッチダイナミクスによる安定的かつ焦点的な競争が、種多様性の維持に寄与している可能性を支持する。
• これらの発見は、頻度パターンからコミュニティ形成プロセスを推論する際、特にニッチ差異を含む種間相互作用を考慮に入れる必要があることを示唆する。