การหมุนเวียนสารอาหารและข้อจำกัด
Hawai’i as a Model System
Peter Vitousek
สล็อตเว็บตรง สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน: 2004 232 หน้า $79.50, £51.95 (hbk); $35, £22.95 (pbk) 0691115796 | ISBN: 0-691-11579-6
ชีวิตดำเนินต่อไป: พืชรีไซเคิลสารอาหารเพื่อเติบโตจากการไหลของลาวา เครดิต: ANNIE GRIFFITHS BELT/NATIONAL GEPGRAPHIC/GETTY IMAGES
การควบคุมการเจริญเติบโตโดยความพร้อมของสารอาหารและการควบคุมการหมุนเวียนขององค์ประกอบผ่านชุมชนที่มีชีวิตเป็นแนวคิดพื้นฐานในด้านนิเวศวิทยา การปั่นจักรยานด้วยสารอาหารหรือชีวเคมีตามที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ปัจจุบันเป็นสาขาการวิจัยที่มีเนื้อหามากมายซึ่งเชื่อมโยงกับสาขาวิชาต่างๆ ที่แตกต่างกัน เช่น นิเวศวิทยา วิทยาศาสตร์ดิน และวิทยาศาสตร์บรรยากาศ เป็นสะพานเชื่อมระหว่างวิทยาศาสตร์ชีวิตและธรณีศาสตร์ ซึ่งทั้งสองเรื่องนี้เกี่ยวข้องกับการหมุนเวียนขององค์ประกอบต่างๆ แต่ด้วยเหตุผลที่แตกต่างกันอย่างมากมาย
แนวทางเชิงนิเวศหรือเชิงกระบวนการในการหมุนเวียนสารอาหารส่วนใหญ่ย้อนกลับไปที่งานน้ำเชื้อในนิวอิงแลนด์ในทศวรรษที่ 1960 และ 1970 ในผลงานชิ้นนั้น งานของ Peter Vitousek สำหรับวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเขาเริ่มทำให้การหมุนเวียนสารอาหารอยู่ในกลไกมากกว่ากรอบงบประมาณ แนวคิดเรื่องข้อจำกัดของสารอาหารเป็นหัวใจสำคัญ ซึ่งนิยามว่า “เกิดขึ้นเมื่อการเพิ่มองค์ประกอบที่จำเป็นเพิ่มการเติบโตของสิ่งมีชีวิตหรือประชากรแต่ละกลุ่ม หรือเพิ่มอัตราของกระบวนการทางชีวภาพ” (FS Chapin et al . Am. Nat . 127 ), 48–58; 2529) นักปฐพีวิทยาและนักปฐพีวิทยาทราบกันดีอยู่แล้วว่าข้อจำกัดของธาตุอาหารเป็นคุณสมบัติที่แปรผันตามพื้นที่ แต่มักจะถูกมองว่าเป็นลักษณะพื้นที่คงที่ หลังจากการตีพิมพ์สมมติฐานการเก็บรักษาสารอาหารโดย Vitousek และ William Reiners ( BioScience 25, 376–381; 1975) ความพร้อมของสารอาหารถูกมองว่าเป็นคุณสมบัติฉุกเฉินของระบบนิเวศ ซึ่งเป็นคุณสมบัติแบบไดนามิกที่ควบคุมโดยปฏิสัมพันธ์ทางชีวภาพ อุทกวิทยา และธรณีวิทยา
ฉันจำได้แม่นว่า Vitousek กล่าวถึงการสนทนา (อาจเป็นเชื้อเพลิงจากเบียร์) เกี่ยวกับการมุ่งเน้นการวิจัยและความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ว่าเขามุ่งเน้นที่ “การทำความเข้าใจข้อจำกัดของสารอาหารในระหว่างการสืบทอด” งานของเขาเริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจการควบคุมเชิงโต้ตอบเกี่ยวกับข้อจำกัดของสารอาหารหลังจากการรบกวนของป่า ในNutrient Cycling and Limitationนั้น Vitousek สำรวจธีมนี้บนผืนผ้าใบที่ยิ่งใหญ่ โดยอ้างอิงจากงานของเขาเองและของกองทัพเล็กๆ ของนักเรียนและผู้ทำงานร่วมกัน
เกาะฮาวายเกิดจากกระแส
ลาวาที่หลากหลายและรู้จักกันมานานนับล้านปี ระบบนิเวศได้พัฒนาบนดินที่เกิดจากลาวาเหล่านี้ โดยวาดจากจานสีที่พบได้ทั่วไป แต่อยู่ภายใต้เงื่อนไขการจำกัดธาตุอาหารที่แตกต่างกันอย่างมากมาย ขึ้นอยู่กับอายุของดิน Vitousek รายงานการวิจัยหลายทศวรรษโดยใช้การไล่ระดับอายุ (พร้อมกับการไล่ระดับสภาพอากาศและการจัดการและการรบกวนทางธรรมชาติภายในแม่แบบทางธรณีวิทยา) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อทำความเข้าใจว่าข้อจำกัดของสารอาหารมีวิวัฒนาการอย่างไรเมื่อดินลาวาของฮาวายมีอายุมากกว่า 5 ล้านปีที่ผ่านมา
เขาขยายแนวความคิดของการหมุนเวียนสารอาหาร ปัจจัยการผลิตและการสูญเสียของขนาดการรบกวนของระบบนิเวศและระยะเวลาในการฟื้นฟู (จาก 10 ถึง 1,000 ปี) ไปจนถึงเวลาทางธรณีวิทยา กระบวนการที่ใช้มาตราส่วนเวลาของระบบนิเวศนั้นช้าเกินไปหรือเป็นตอนๆ เกินไป มาครอบงำในมาตราส่วนเวลาทางธรณีวิทยา การขยายมาตราส่วนเวลาจะขยายมาตราส่วนเชิงพื้นที่ด้วย: คำอธิบายที่ชัดเจนสำหรับบางแง่มุมของธรณีเคมีของฮาวายกลายเป็นการขนส่งฝุ่นที่ประกอบด้วยสารอาหารทั่วมหาสมุทรแปซิฟิก ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในอัตราที่ต่ำในทันทีและระหว่างตอนของสภาพอากาศที่แยกจากกันในทางธรณีวิทยา เวลา แต่นั่นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับงบประมาณหลายล้านปี การเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศในฮาวายในปัจจุบันนั้นส่วนหนึ่งถูกควบคุมโดยงบประมาณและอัตราส่วนสารอาหารที่สะท้อนถึงปัจจัยการผลิตเหล่านี้ตลอดช่วงอายุ
แม้ว่า การหมุนเวียนของ สารอาหารและข้อจำกัดจะสร้างสะพานเชื่อมที่แข็งแรงต่อมุมมองทางธรณีวิทยาของชีวธรณีเคมี และมาตราส่วนเวลาทางธรณีวิทยา แต่ยังขยายกระบวนทัศน์ทางชีววิทยาอีกด้วย ในธรณีเคมี สิ่งมีชีวิตมักจะปรากฏเป็นทรานสดิวเซอร์ของแรงกายภาพแบบพาสซีฟเป็นหลักในการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ในมุมมองนี้ แม้ว่าอัตราอาจแตกต่างกันเมื่อมีหรือไม่มีสิ่งมีชีวิต แต่สภาพแวดล้อมทางธรณีฟิสิกส์ถูกมองว่าเป็นตัวกำหนดระบบ
มุมมองธรรมชาติของ Vitousek นั้นสมบูรณ์ยิ่งขึ้น เขาแสดงให้เห็นว่าลักษณะทางชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตสามารถเปลี่ยนแปลงวิถีการพัฒนาธรณีเคมีได้อย่างไร ในหลายช่วงเวลา เขามองว่าลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ถูกกำหนดโดยประวัติศาสตร์วิวัฒนาการเชิงลึกของสิ่งมีชีวิต เมื่อสิ่งมีชีวิตอพยพไปยังหรือรุกรานฮาวาย ความขัดแย้งระหว่างประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของพวกมันกับของเกาะสามารถสร้างสภาวะทางชีวธรณีเคมีใหม่และการตอบสนองที่ซับซ้อนได้ สิ่งนี้นำไปสู่ความบังเอิญมากกว่าที่จะเป็นมุมมองที่กำหนดขึ้นโดยสิ่งแวดล้อมของพลวัตของนิเวศวิทยา และเป็นคู่ที่สำคัญกับมุมมองที่เรียบง่ายซึ่งมักใช้ในชีวภูมิศาสตร์
การทบทวนสั้น ๆ นี้ไม่ได้ให้ความยุติธรรมกับช่วงของหัวข้อที่กล่าวถึงในNutrient Cycling and Limitationและไม่ได้ถ่ายทอดความลึกของมุมมองเชิงทฤษฎีในรีมของข้อมูลการทดลองและการสังเกตที่ได้มาอย่างยากลำบาก หนังสือเล่มนี้จะให้รางวัลแก่การอ่านและการอ่านซ้ำ และเป็นบทนำที่ดีเยี่ยมเกี่ยวกับนิเวศวิทยาทางธรณีเคมีสำหรับผู้ที่มาจากสาขาวิทยาศาสตร์อื่นๆ สล็อตเว็บตรง
