Paradoks Reida dotyczący szybkiej migracji roślin

Paradoks szybkiej migracji roślin Reida lub paradoks Reida opisuje obserwację z zapisu paleoekologicznego , że pasma roślin przesunęły się na północ po ostatnim maksimum lodowcowym w szybszym tempie niż zwykle występuje tempo rozprzestrzeniania się nasion . Postawiono hipotezę, że rzadkie zdarzenia rozprzestrzeniania się nasion na duże odległości wyjaśniają tak szybkie tempo migracji, ale wektor(y) rozprzestrzeniania się są nadal nieznane. Tempo ekspansji zasięgu geograficznego gatunków roślin porównuje się z rzeczywistością szybkości rozprzestrzeniania się nasion za pomocą modeli matematycznych i są wizualizowane graficznie za pomocą jąder rozproszenia. Te obserwacje poczynione w zapisie paleontologicznym, które zainspirowały Paradoks Reida, pochodzą ze skamieniałych pozostałości części roślin, w tym igieł, liści , pyłków i nasion , które można wykorzystać do identyfikacji przeszłych zmian w zasięgu gatunków roślin.

Paradoks Reida został nazwany na cześć Clementa Reida , paleobotanika, który dokonał głównych obserwacji na podstawie zapisu paleobotanicznego w Europie w 1899 r. Jego porównanie szybkości rozprzestrzeniania się nasion dębów i obserwowanego zasięgu dębów na podstawie zapisu kopalnego nie potwierdziło się. Reid postawił hipotezę, że dyfuzja nie jest możliwym wyjaśnieniem obserwowanego paradoksu, i uzupełnił swoją hipotezę, zauważając, że prawdopodobną przyczyną rozprzestrzeniania się nasion na duże odległości były ptaki. Paradoks Reida został następnie udokumentowany w Europie i Ameryce Północnej.

Jądra rozproszone

Jądra rozproszenia to modele statystyczne przedstawiające prawdopodobieństwo rozproszenia nasion z drzewa źródłowego. Do ukończenia modeli wymagane są realistyczne dane biologiczne. Dane te służą do dokładnego wypełnienia zmiennych, takich jak liczba nasion, wielkość nasion i wiek reprodukcyjny. W zależności od gatunku rośliny zmienne w równaniu będą się zmieniać. Przez lata, odkąd Reid postawił hipotezę dotyczącą metod rozprzestrzeniania się nasion, modele zyskały bardziej złożone elementy, które próbują rozwiązać Paradoks Reida.

Jądra rozproszenia reprezentujące częstotliwość nasion w rosnących odległościach od drzewa macierzystego

Rozprzestrzenianie się nasion z drzewa rodzicielskiego początkowo przebiega w sposób rozkładu normalnego , jak przewiduje standardowe równanie dyfuzji . Jednakże zjawiska biologiczne komplikują równanie dyfuzji poprzez dodanie biotycznych wektorów rozprzestrzeniania się, takich jak sójki błękitne i wiewiórki szare , gatunki wykazujące zachowania buforujące oraz abiotyczne czynniki rozprzestrzeniania, takie jak burze wiatrowe o dużej prędkości. Te dodatkowe wektory rozprzestrzeniania nasion sprawiają, że jądra rozproszenia mają „gruby ogon” lub dużą kurtozę . Oznacza to, że prawdopodobieństwo zdarzenia rozproszenia dalekiego zasięgu jest wyższe niż w przypadku standardowego jądra rozproszenia dyfuzyjnego. Aby rozwiązać paradoks Reida, należy zidentyfikować wektor(y) rozprzestrzeniania się nasion, które powodują, że jądro rozprzestrzeniania ma gruby ogon.

Możliwe wyjaśnienia paradoksu Reida

Rozproszenie zwierząt

Zdarzenia związane z rozprzestrzenianiem się nasion na duże odległości w wyniku interakcji zwierząt z nasionami (takie jak buforowanie lub rozprzestrzenianie endozoochoryczne ) spowodowałyby utuczenie ogona jąder rozproszenia. Aby w pełni wyjaśnić Paradoks Reida, te rzadkie zdarzenia związane z rozprzestrzenianiem się nasion wywołane przez zwierzęta musiały być ważniejsze podczas migracji, niż obecnie się to uważa lub rejestruje.

Tajemnicze refugia

Małe populacje roślin mogły zbliżyć się do pokryw lodowych w mikrosiedliskach posiadających cechy siedliska potrzebne do wzrostu i rozmnażania. Zminimalizowałoby to rzeczywistą odległość rozprzestrzeniania się polodowcowego. Takie hipotetyczne populacje nie byłyby na tyle liczne, aby pozostawić ślady w postaci skamieniałości, dlatego uniknęły wykrycia. W Ameryce Północnej istnieją pewne genetyczne dowody na istnienie tajemniczych północnych ostoi klonu cukrowego i buka amerykańskiego .