四、“岛生物地理”理论
在生物过程分析中,另外一个重要问题是关于物种迁移的动态分析,这对于自然保护以及生物地理学研究是至关重要的。这里,我们着重介绍近年发展起来的著名的岛生物地理理论。麦卡瑟(MacArtheur)等人在1967年于美国的普林斯顿大学,创立了有关岛之间物种传布的理论模式,经过在有关孤立的海岛之间以及在具有象征意义的岛之间进行观测和实验,征实了这种理论的确切价值。这里所谓具有象征意义的岛,是指当一个连续分布的物种群落,由于种种原因被分割开来以后,它们之间的关系就应想象成如同各个孤立的岛一样。例如,一片广阔的原始森林在遭到破坏之后,逐渐变成一个个互相孤立的不连片的物种残存,就可以认为是这种具有象征意义的岛。
麦卡瑟的理论认为:关于生物物种的传布,必须考虑多种因素,例如所存在的地理空间的影响;生态的障碍对于物种传布的影响;传布距离的大小对于物种传布的影响;空气流动(风)的速率对于物种传布的影响;传布源的大小以及接收地(汇)的大小对于物种传布的影响等,都是在进行生物繁衍和种群动态消长研究时所必须考虑的问题。
从更广泛的范围去认识麦卡瑟与威尔逊的岛生物地理理论,具有更大的意义,因为它在追索种群的发展和演化方面是进行定量研究的第一次尝试。同时这个理论本身,对自然保护区的配置理论以及自然保护区的设计工程等方面,是尤为重要的基础。国外普遍将这种岛生物地理学理论,应用在自然保护区的规划上并以此决定自然保护区的大小和分布。此外,由于岛生物地理理论的提出,将物种传布和物种迁徙的规则,变得更加深刻也更为合理了。正因如此,该理论受到十分广泛的重视,近年来甚至把各个不相连的高山山峰间的物种联系,亦应用岛生物地理学理论作了很好的解释,从而进一步丰富了这个理论。
为了说明岛生物地理学理论,我们使用如下符号:w0为物种生存的源岛半径;wr为物种到达的受岛半径(注意:它应垂直于物种传布轴,即正对着物种传布的路径);dor为两个岛间的距离;s为迁移物种的平均传布距离。
s的大小,是相对于源岛的半径w0而言的,s具有可比的大小,这样事实上“迁移物种”离开源岛时,可以发生在源岛上的任何部位。
在这种假设条件下,迁移物种的传播速率,与物种源岛的面积(假定为圆形)有着确定的关系,并可得到:
n1=αw02 (10.33)
式中n1表示单位时间离开源岛的该物种数目;α为系数,由迁移物种的生态特性,如移动性、种群密度等决定。
在另外一种情况下,当迁移物种的平均传布距离大大小于w0,即s