Ecological and evolutionary assembly processes and metacommunity structure
Författare
Summary, in Swedish
Popular Abstract in Swedish
Ett biologiskt samhälle definieras av de arter som lever och interagerar på en plats. Platsen kan vara en sjö, en ö eller ett skogsparti. Om det dessutom finns flera platser som arter sprider sig mellan brukar man tala om ett metasamhälle.
Idag vet man att både ekologiska och evolutionära processer påverkar metasamhällens uppbyggnad, stabilitet och funktionalitet. Den geografiska utbredningen av lämpliga platser spelar också roll. Man vet dock inte under vilka omständigheter de olika processerna dominerar. Man känner inte heller till vilken samhällsstruktur (diversitet och släktskaps förhållanden) man kan förvänta sig att hitta då olika processer dominerar. Detta är dock viktigt att studera, om man vill förstå hur dessa system har byggts upp och hur de eventuellt svarar på naturligt förekommande eller mänskligt drivna miljöförändringar.
Arbetet som presenteras i denna avhandling syftar till att ge förståelse för länken mellan miljöns egenskaper (t.ex. temperatur, resurstillgång och habitats rumsliga fördelning), ekologiska och evolutionära processer, och metasamhällens uppbyggnad (diversitet och släktskap). Jag har, tillsammans med kolleger, utvecklat metoder för att studera denna länk experimentellt i bakteriella samhällen och teoretiskt med hjälp av matematisk modellering och datorsimuleringar. Nedan beskrivs hur biologiska samhällen byggs upp och hur de ekologiska och evolutionära processerna påverkar varandra. Därefter görs en kort sammanfattning av de metoder som har använts och de huvudsakliga resultaten som presenteras i denna avhandling.
Lokala omständigheter som temperatur eller fuktighet avgör vilka arter som kan klara sig på en viss plats. Samtidigt avgör antalet och typen av arter, styrkan på konkurrens om resurser. Konkurrens avgör i sin tur arters överlevnad och om arter som sprider sig från en plats till en annan kan etablera sig eller ej. Dessa ekologiska processer är avgörande för uppbyggnaden av ett samhälle. Lokala omständigheter påverkar även arters evolution. Arter kan t.ex. anpassa sig till miljön på en viss platts. Spridning mellan platser kan skapa möjlighet för artbildning. Lokala interaktioner som konkurrens kan dessutom ge upphov till både evolutionära anpassningar och artbildning. Dessa evolutionära processer ändrar omständigheterna i samhället och där med ekologin, som i sin tur återkopplar till evolutionära effekter.
Bakteriella system är lämpliga för att studera dessa processer av flera skäl. De är förhållandevis lätta att samla in och man kan manipulera dem experimentellt i laboratoriet. Dessutom finns det väl utvecklade metoder för att analysera och kvantifiera samhällsstruktur och släktskapsförhållanden mellan olika typer av bakterier. I denna avhandling studerar vi hur marina bakteriesamhällens uppbyggnad och släktskapsmönster ändras då salinitet och näringstillgång ändras. Det ska dock sägas att även om bakteriella system oftast är bättre lämpade än t.ex. växter och djur, för denna typ av studier, så finns det begränsningar. Det kan vara svårt att hålla isär vilka processerna är, som leder till ett visst mönster. Även om bakterier har kortare generationstid så kan studier på evolutionär tidsskala vara svåra att genomföra. Dessa begränsningar finns dock inte för teoretiska studier. Matematisk modellering är kostnadseffektivt och man kan ganska enkelt analysera både ekologiska och evolutionära tidsskalor. Man kan även analysera olika geografiska skalor. Det ska dock nämnas att det även finns nackdelar med denna metod. Matematisk modellering innebär nästan alltid att man gör en rad antaganden om de naturliga systemen för att få en så enkel, men ändå realistisk modell, som möjligt.
Här låter vi dessa båda metoder komplettera varandra för att uppnå vårt mål - att förstå länken mellan strukturerande biotiska och abiotiska mekanismer, ekologiska och evolutionära processer, och samhällens uppbyggnad och struktur. Våra empiriska resultat visar att marina bakteriella samhällen till stor grad påverkas av miljöomständigheter som salinitet. Dessa abiotiska faktorer påverkar inte bara vilka arter som kan förekomma utan även släktskapet mellan dem. Våra teoretiska studier visar dessutom att stora skillnader mellan habitat leder till mindre spridning mellan platser. Lokala omständigheter i form av resurstillgång påverkar dessutom antalet och hastighet för artbildning. De lokala och regionala omständigheterna påverkar dessutom vilken typ av artbildning som dominerar. Dessa faktorer dikterar i sin tur samhällsstruktur och släktskap.
Dessa insikter leder till en bättre förståelse för länken mellan miljö, processer och samhällsmönster. Våra resultat kan användas av ekologer då de vill förstå eller göra förutsägelser utifrån data som samlats in från naturligt förekommande system.
Ett biologiskt samhälle definieras av de arter som lever och interagerar på en plats. Platsen kan vara en sjö, en ö eller ett skogsparti. Om det dessutom finns flera platser som arter sprider sig mellan brukar man tala om ett metasamhälle.
Idag vet man att både ekologiska och evolutionära processer påverkar metasamhällens uppbyggnad, stabilitet och funktionalitet. Den geografiska utbredningen av lämpliga platser spelar också roll. Man vet dock inte under vilka omständigheter de olika processerna dominerar. Man känner inte heller till vilken samhällsstruktur (diversitet och släktskaps förhållanden) man kan förvänta sig att hitta då olika processer dominerar. Detta är dock viktigt att studera, om man vill förstå hur dessa system har byggts upp och hur de eventuellt svarar på naturligt förekommande eller mänskligt drivna miljöförändringar.
Arbetet som presenteras i denna avhandling syftar till att ge förståelse för länken mellan miljöns egenskaper (t.ex. temperatur, resurstillgång och habitats rumsliga fördelning), ekologiska och evolutionära processer, och metasamhällens uppbyggnad (diversitet och släktskap). Jag har, tillsammans med kolleger, utvecklat metoder för att studera denna länk experimentellt i bakteriella samhällen och teoretiskt med hjälp av matematisk modellering och datorsimuleringar. Nedan beskrivs hur biologiska samhällen byggs upp och hur de ekologiska och evolutionära processerna påverkar varandra. Därefter görs en kort sammanfattning av de metoder som har använts och de huvudsakliga resultaten som presenteras i denna avhandling.
Lokala omständigheter som temperatur eller fuktighet avgör vilka arter som kan klara sig på en viss plats. Samtidigt avgör antalet och typen av arter, styrkan på konkurrens om resurser. Konkurrens avgör i sin tur arters överlevnad och om arter som sprider sig från en plats till en annan kan etablera sig eller ej. Dessa ekologiska processer är avgörande för uppbyggnaden av ett samhälle. Lokala omständigheter påverkar även arters evolution. Arter kan t.ex. anpassa sig till miljön på en viss platts. Spridning mellan platser kan skapa möjlighet för artbildning. Lokala interaktioner som konkurrens kan dessutom ge upphov till både evolutionära anpassningar och artbildning. Dessa evolutionära processer ändrar omständigheterna i samhället och där med ekologin, som i sin tur återkopplar till evolutionära effekter.
Bakteriella system är lämpliga för att studera dessa processer av flera skäl. De är förhållandevis lätta att samla in och man kan manipulera dem experimentellt i laboratoriet. Dessutom finns det väl utvecklade metoder för att analysera och kvantifiera samhällsstruktur och släktskapsförhållanden mellan olika typer av bakterier. I denna avhandling studerar vi hur marina bakteriesamhällens uppbyggnad och släktskapsmönster ändras då salinitet och näringstillgång ändras. Det ska dock sägas att även om bakteriella system oftast är bättre lämpade än t.ex. växter och djur, för denna typ av studier, så finns det begränsningar. Det kan vara svårt att hålla isär vilka processerna är, som leder till ett visst mönster. Även om bakterier har kortare generationstid så kan studier på evolutionär tidsskala vara svåra att genomföra. Dessa begränsningar finns dock inte för teoretiska studier. Matematisk modellering är kostnadseffektivt och man kan ganska enkelt analysera både ekologiska och evolutionära tidsskalor. Man kan även analysera olika geografiska skalor. Det ska dock nämnas att det även finns nackdelar med denna metod. Matematisk modellering innebär nästan alltid att man gör en rad antaganden om de naturliga systemen för att få en så enkel, men ändå realistisk modell, som möjligt.
Här låter vi dessa båda metoder komplettera varandra för att uppnå vårt mål - att förstå länken mellan strukturerande biotiska och abiotiska mekanismer, ekologiska och evolutionära processer, och samhällens uppbyggnad och struktur. Våra empiriska resultat visar att marina bakteriella samhällen till stor grad påverkas av miljöomständigheter som salinitet. Dessa abiotiska faktorer påverkar inte bara vilka arter som kan förekomma utan även släktskapet mellan dem. Våra teoretiska studier visar dessutom att stora skillnader mellan habitat leder till mindre spridning mellan platser. Lokala omständigheter i form av resurstillgång påverkar dessutom antalet och hastighet för artbildning. De lokala och regionala omständigheterna påverkar dessutom vilken typ av artbildning som dominerar. Dessa faktorer dikterar i sin tur samhällsstruktur och släktskap.
Dessa insikter leder till en bättre förståelse för länken mellan miljö, processer och samhällsmönster. Våra resultat kan användas av ekologer då de vill förstå eller göra förutsägelser utifrån data som samlats in från naturligt förekommande system.
Avdelning/ar
Publiceringsår
2012
Språk
Engelska
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Department of Biology, Lund University
Ämne
- Biological Sciences
Nyckelord
- Community
- metacommunity
- phylogenetic signal
- ecology
- evolution
- assembly process
- marine bacteria
- habitat filtering
- competition
- mathematical modeling
- simulation
- eco-evolutionary
Status
Published
Forskningsgrupp
- Theoretical Population Ecology and Evolution Group
Handledare
- Per Lundberg
- Anders Tunlid
- Jörgen Ripa
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISBN: 978-91-7473-396-9
Försvarsdatum
9 november 2012
Försvarstid
10:00
Försvarsplats
Blue Hall, Ecology Building
Opponent
- Michel Loreau