Case Studies in Ecology and Evoluti

Case Studies in Ecology and Evolution DRAFT
D. Stratton 2010 1
2 Wildebeest in the Serengeti: limits to exponential growth
At the beginning of the 19th century Thomas Malthus wrote extensively about the power of
exponential growth, pointing out that no population can continue to grow forever. Eventually
the numbers of individuals will get so large that
they must run out of resources. While Malthus
was particularly interested in human populations,
the same must be true for all kinds of populations.
Charles Darwin used those ideas as one of the
cornerstones of his theory of natural selection.
Because of the speed at which exponentially
growing populations can increase in size, very
few populations in nature will show exponential
growth. Once a population has reached sufficient
size to use all of the available resources, there
should be only minor fluctuations in numbers.
Only when there is a large perturbation of the
environment, such as the introduction of a species
to a new area or severe reduction in population
size due to hunting or disease will you find
populations increasing in an exponential manner.
2.1 Wildebeest and Serengeti ecosystem
One very well studied system for looking at
population dynamics is the wildebeest
(Connochaetes taurinus) on the Serengeti plains
of East Africa. There have been regular
wildebeest population surveys for over 40 years.
Anthony Sinclair and Simon Mduma from the
University of British Columbia have been
studying them for 3 decades.
The Serengeti is a land dominated by rainfall patterns, with a gradient in annual rainfall from
south to north. In general the southeastern shortgrass plains are the driest, receiving about
500 mm of rain per year. The northern Mara hills in Kenya are the wettest part and receive
about 1200 mm of rain a year. However the rainfall is highly seasonal. During the wet
season from November to May the plains are marked by abundant grass and even occasional
standing water. Large herds of grazing herbivores (wildebeest, gazelles, zebras) take
advantage of the flush of productivity to feed on the new growth. But after the monsoon rains
stop in June, the grass withers and browns and the animals struggle to find sufficient food.
Figure 2.1. top: Herd of Wildebeest. Bottom: Map
of the Serengeti-Mara ecosystem showing the
annual migration route.
Case Studies in Ecology and Evolution DRAFT
D. Stratton 2010 2
Further, the rain is highly variable among years and locations. Some years are marked by
abundant rainfall, which produces more new growth, and food is plentiful for the grazers and
browsers. In other years the rains end early and thousands of animals starve.
In response to the changing and unpredictable food supply, the wildebeest migrate across the
landscape, producing one of the most spectacular phenomena in nature. As the fertile
shortgrass plains dry up at the end of the monsoon rains, herds of a million or more
wildebeest migrate west toward Lake Victoria. When that, too, starts to dry up they move
north to the relatively wetter hills in the Mara region. Then, with the coming of the next rains,
they move back south to the plains, completing an enormous circuit of the Serengeti each
year. Early travelers were awed the “endless” plains of the Serengeti and the herds of
migrating wildebeest that stretched as far as the eye could see.
2.2 Rinderpest: a natural experiment
In 1889 the rinderpest virus was accidentally introduced into Ethiopia in a shipment of 5
cattle. That accidental introduction started a wildlife disease pandemic. Rinderpest is an RNA
virus of cattle that is closely related to the human measles virus. The virus quickly spread
throughout the continent of Africa. Within a mere 8 years it killed an estimated 90% of the
wild wildebeest and buffalo in east Africa. Travelers described the scene of millions of
carcasses dotting the savanna. (Cattle herds, too, were decimated which caused enormous
hardship for the traditional herding communities that depended on cattle). In the Serengeti,
the population of wildebeest was reduced from over a million to only about 200,000
individuals by 1900. Throughout the 20th century periodic outbreaks of the rinderpest virus
continued to occur and kept the population of wildebeest at a low level.
That all changed in the late 1950s when a vaccine against the virus became available. The
Kenyan government began a systematic vaccination campaign of all domestic cattle and by
1963 the disease was effectively
eliminated. The wild populations of
ungulates that had been infected by
the cattle-borne disease began to
recover.
The recovery of the wildebeest
population from the rinderpest virus
has produced an enormous natural
experiment that allows us to examine
the growth and regulation of the
population on a grand scale. In the
decade following the introduction of
the vaccine, the population of
wildebeest in the Serengeti increased
fro

Kết quả (Việt) 1:

Trường hợp nghiên cứu trong sinh thái và Evolution dự thảoD. Stratton 2010 1Wildebeest 2 trong Serengeti: giới hạn cho sự tăng trưởng hàm mũVào đầu thế kỷ 19 Thomas Malthus đã viết nhiều về sức mạnh củatăng trưởng hàm mũ, chỉ ra rằng không có dân số có thể tiếp tục phát triển mãi mãi. Cuối cùngnhững con số của các cá nhân sẽ nhận được lớn như vậy màhọ phải chạy ra khỏi nguồn. Trong khi Malthusđược đặc biệt quan tâm trong quần thể con người,giống phải đúng với tất cả các loại của người dân.Charles Darwin đã sử dụng những ý tưởng như là một trong nhữngnền tảng của lý thuyết của chọn lọc tự nhiên.Vì tốc độ mà tại đó theo cấp số nhânphát triển dân số có thể tăng kích thước, rấtvài quần thể trong tự nhiên sẽ hiển thị mũtốc độ tăng trưởng. Một khi một dân số đã đạt đủKích thước để sử dụng tất cả các nguồn lực sẵn có, cónên chỉ tiểu biến động số lượng.Chỉ khi không có nhiễu loạn lớn của cácmôi trường, chẳng hạn như sự ra đời của một loàiđể một khu vực mới hoặc giảm nghiêm trọng trong dânKích thước do săn bắn hoặc bệnh, bạn sẽ tìm thấydân số ngày càng tăng một cách hàm mũ.2.1 wildebeest và Serengeti hệ sinh tháiMột trong rất tốt nghiên cứu hệ thống xem xétdân số động thái là các wildebeest(Connochaetes taurinus) trên bình nguyên SerengetiĐông châu Phi. Đã có thường xuyênwildebeest cuộc điều tra dân số hơn 40 năm qua.Anthony Sinclair và Simon Mduma từ cácUniversity of British Columbia đãhọc tập họ cho 3 thập kỷ.Đồi là một vùng đất bị chi phối bởi mô hình lượng mưa, với một gradient, lượng mưa hàng năm từNam Bắc. Nói chung các đồng bằng Đông Nam shortgrass là khô, nhận về500 mm nước mưa hằng năm. Bắc Mara hills ở Kenya đang phần ẩm ướt nhất và nhận đượckhoảng 1200 mm nước mưa mỗi năm. Tuy nhiên lượng mưa là rất cao theo mùa. Trong thời gian ẩm ướtmùa từ tháng mười một để có những đồng được đánh dấu bởi phong phú cỏ và thậm chí thỉnh thoảngnước đọng. Đàn gia súc lớn ăn cỏ động vật ăn cỏ (wildebeest, gazelles, ngựa vằn) đilợi thế của tuôn ra năng suất ăn tăng trưởng mới. Nhưng sau khi gió mùa mưadừng lại trong tháng sáu, withers cỏ và nâu và các loài động vật đấu tranh để tìm đủ thức ăn.Hình 2.1. Top: đàn Wildebeest. Bottom: bản đồtrong các hệ sinh thái Serengeti-Mara Hiển thị cácđường di trú hàng năm.Trường hợp nghiên cứu trong sinh thái và Evolution dự thảoD. Stratton 2010 2Hơn nữa, trời mưa là đánh giá cao biến trong năm và địa điểm. Một vài năm được đánh dấu bằnglượng mưa dồi dào, sản xuất thêm tăng trưởng mới, và thực phẩm là phong phú cho các grazers vàCác trình duyệt. Trong những năm khác những cơn mưa kết thúc sớm và hàng ngàn loài động vật đói.Để đáp ứng với nguồn cung cấp thực phẩm thay đổi và không thể đoán trước, các wildebeest di chuyển qua cáccảnh quan, sản xuất một trong những hiện tượng ngoạn mục nhất trong tự nhiên. Là sự màu mỡshortgrass plains khô lên lúc kết thúc cơn mưa gió mùa, đàn gia súc của một triệu hoặc nhiều hơnwildebeest di cư Tây hướng về hồ Victoria. Khi đó, cũng bắt đầu khô lên họ di chuyểnphía bắc đến những ngọn đồi tương đối ẩm ướt vùng Mara. Sau đó, với sự hiện đến của cơn mưa tiếp theohọ di chuyển về phía nam tới vùng đồng bằng, hoàn thành một mạch lớn Serengeti mỗinăm nay. Đầu tiên du khách đã awed "bất tận" nguyên Serengeti người và gia súc củawildebeest di cư kéo dài như xa như mắt có thể nhìn thấy.2.2 rinderpest: một thử nghiệm tự nhiênNăm 1889 rinderpest virus đã vô tình đưa vào Ethiopia trong một lô hàng 5gia súc. Giới thiệu tình cờ mà bắt đầu một dịch bệnh động vật hoang dã. Rinderpest là một RNAvi rút gia súc là chặt chẽ liên quan đến virus sởi của con người. Virus lây lan nhanh chóngtrên khắp lục địa châu Phi. Trong vòng chỉ 8 năm nó đã giết một ước tính khoảng 90% cácwildebeest hoang dã và buffalo ở Đông Phi. Du khách mô tả cảnh hàng triệukhung nằm rải rác xavan. (Cho đàn gia súc, quá, bị tiêu hao đã gây ra rất lớnkhó khăn cho các cộng đồng chăn gia súc truyền thống phụ thuộc vào gia súc). Ở Serengeti,dân cư wildebeest đã giảm từ hơn một triệu USD để chỉ khoảng 200.000cá nhân vào năm 1900. Trong suốt thế kỷ 20 định kỳ dịch virus rinderpesttiếp tục để xảy ra và giữ dân cư wildebeest ở mức thấp.Rằng tất cả thay đổi vào cuối thập niên 1950, khi một vắc xin chống lại các vi rút đã trở thành có sẵn. CácChính phủ Kenya đã bắt đầu một chiến dịch có hệ thống tiêm phòng gia súc trong nước tất cả và bởinăm 1963 bệnh một cách hiệu quảloại bỏ. Các quần thể hoang dãGuốc mà đã bị nhiễm bởigia súc-borne bệnh bắt đầuphục hồi.Phục hồi các wildebeestdân từ các vi-rút rinderpestđã sản xuất một thiên nhiên khổng lồthử nghiệm cho phép chúng tôi kiểm trasự phát triển và quy chế của cácdân số trên một quy mô lớn. Trong cácthập kỷ sau sự ra đời củavắc xin, người dânwildebeest ở Serengeti tăngfro

Kết quả (Việt) 2:

Trường hợp nghiên cứu Sinh thái và Tiến hóa DỰ THẢO
D. Stratton 2010 1
2 wildebeest trong Serengeti: giới hạn cho sự tăng trưởng theo cấp số nhân
Vào đầu thế kỷ thứ 19, Thomas Malthus đã viết nhiều về sức mạnh của
sự tăng trưởng theo cấp số nhân, chỉ ra rằng không có dân số có thể tiếp tục phát triển mãi mãi. Cuối cùng
những con số của các cá nhân sẽ nhận được quá lớn nên
họ phải chạy ra khỏi nguồn. Trong khi Malthus
đã đặc biệt quan tâm trong quần thể người,
cùng phải đúng cho tất cả các loại của người dân.
Charles Darwin đã sử dụng những ý tưởng như một trong những
nền tảng của lý thuyết của ông về chọn lọc tự nhiên.
Bởi vì tốc độ mà theo cấp số nhân
dân ngày càng tăng có thể tăng kích thước , rất
ít người dân trong tự nhiên sẽ hiển thị theo cấp số nhân
tăng trưởng. Khi dân số đã đạt đủ
kích thước để sử dụng tất cả các nguồn lực sẵn có,
nên chỉ dao động trong con số.
Chỉ khi nào có một sự lo lang lớn của
môi trường, chẳng hạn như sự ra đời của một loài
đến một khu vực mới hoặc giảm nghiêm trọng trong dân số
kích thước do săn bắn hoặc bệnh bạn sẽ tìm thấy
các quần thể tăng một cách mũ.
2.1 linh dương và hệ sinh thái Serengeti
một hệ thống rất được nghiên cứu để xem xét
biến động dân số là wildebeest
(Connochaetes taurinus) trên vùng đồng bằng Serengeti
của Đông Phi. Đã có thường xuyên
các cuộc điều tra dân số wildebeest trong hơn 40 năm.
Anthony Sinclair và Simon Mduma từ
Đại học British Columbia đã được
nghiên cứu trong vòng 3 thập kỷ.
Các Serengeti là một vùng đất bị chi phối bởi lượng mưa, với một gradient lượng mưa hàng năm từ
phía nam tới Bắc. Nhìn chung các đồng bằng shortgrass đông nam là khô nhất, nhận được khoảng
500 mm lượng mưa mỗi năm. Những ngọn đồi phía bắc Mara ở Kenya là một phần ẩm ướt nhất và nhận được
khoảng 1200 mm lượng mưa năm. Tuy nhiên lượng mưa là thời vụ cao. Trong ướt
mùa từ tháng mười một tháng năm đồng bằng này được đánh dấu bởi cỏ phong phú và thậm chí thỉnh thoảng
đọng nước. Đàn gia súc lớn của động vật ăn cỏ chăn thả (wildebeest, linh dương, ngựa vằn) mất
lợi thế của tuôn ra các suất ăn trên sự tăng trưởng mới. Nhưng sau những cơn mưa gió mùa
dừng lại trong tháng sáu, Cỏ khô và nâu và các loài động vật đấu tranh để tìm đủ thức ăn.
Hình 2.1. top: Herd của linh dương đầu bò. Bản đồ: đáy
của hệ sinh thái Serengeti-Mara cho thấy
tuyến đường di cư hàng năm.
Trường hợp nghiên cứu Sinh thái và Tiến hóa DỰ THẢO
D. Stratton 2010 2
Hơn nữa, mưa là rất khác nhau giữa các năm và địa điểm. Một số năm được đánh dấu bởi
lượng mưa dồi dào, trong đó sản xuất tăng trưởng mới hơn, và thức ăn dồi dào cho vật ăn cỏ và
các trình duyệt. Trong những năm khác những cơn mưa kết thúc sớm và hàng ngàn con vật chết đói.
Để đối phó với sự thay đổi và cung cấp thực phẩm không thể đoán trước, các wildebeest di chuyển qua các
cảnh quan, sản xuất một trong những hiện tượng ngoạn mục nhất trong tự nhiên. Khi màu mỡ
đồng bằng shortgrass khô lên vào cuối những cơn mưa gió mùa, đàn bò của một triệu hoặc hơn
wildebeest di cư về phía tây về phía hồ Victoria. Khi đó, quá, bắt đầu khô cạn chúng di chuyển
về phía bắc tới ngọn đồi tương đối ẩm ướt trong khu vực Mara. Sau đó, với sự xuất hiện của những cơn mưa tiếp theo,
chúng quay trở lại phía nam tới vùng đồng bằng, hoàn thành một mạch rất lớn của Serengeti mỗi
năm. Du khách đầu tiên đã kinh ngạc đồng bằng "vô tận" của Serengeti và bầy
di cư wildebeest trải dài như xa như mắt có thể nhìn thấy.
2.2 bịnh dịch trâu bò: một thử nghiệm tự nhiên
Năm 1889 virus bịnh dịch trâu bò đã vô tình đưa vào Ethiopia trong một lô hàng của 5
gia súc . Đó là giới thiệu tình cờ bắt đầu một đại dịch bệnh động vật hoang dã. Bịnh dịch trâu bò là một RNA
virus của gia súc có liên quan chặt chẽ với virus sởi con người. Virus này nhanh chóng lan rộng
khắp lục địa châu Phi. Trong vòng vỏn vẹn 8 năm đó giết chết khoảng 90% của
linh dương đầu bò hoang dã và con trâu ở phía đông châu Phi. Du khách mô tả cảnh tượng của hàng triệu
xác chết nằm rải rác trên thảo nguyên. (Gia súc bò, quá, đã bị tiêu hao mà gây ra rất lớn
khó khăn cho cộng đồng chăn gia súc truyền thống mà phụ thuộc vào gia súc). Trong Serengeti,
dân số của linh dương đầu bò đã giảm từ hơn một triệu xuống chỉ còn khoảng 200.000
cá nhân của năm 1900. Trong suốt các dịch kỳ thế kỷ 20 của virus bịnh dịch trâu bò
tiếp tục xảy ra và giữ dân số của linh dương đầu bò ở mức thấp.
Đó là tất cả các thay đổi trong cuối những năm 1950 khi một loại vắc xin chống lại virus trở nên có sẵn. Các
chính phủ Kenya đã bắt đầu một chiến dịch tiêm phòng có hệ thống của tất cả các gia súc trong nước và
1.963 bệnh đã có hiệu quả
loại bỏ. Các quần thể hoang dã của
động vật móng guốc mà đã bị nhiễm
bệnh gia súc-sinh đã bắt đầu
hồi phục.
Sự phục hồi của wildebeest
dân từ virus bịnh dịch trâu bò
đã sản xuất một tự nhiên khổng lồ
thí nghiệm cho phép chúng tôi để kiểm tra
sự tăng trưởng và quy định của
dân số đối với một lớn tỉ lệ. Trong
thập kỷ sau sự ra đời của
vắc-xin, dân số của
linh dương đầu bò trong Serengeti tăng
fro