Poziția unei specii pe care o ocupă în sistemul general de biocenoză, complexul conexiunilor sale biocenotice și cerințele pentru factorii de mediu abiotici se numește nișă ecologică drăguț.
Conceptul de nișă ecologică s-a dovedit a fi foarte fructuos pentru înțelegerea legilor coexistenței dintre specii. Mulți ecologisti au lucrat la dezvoltarea sa: J. Grinnell, C. Elton, G. Hutchinson, Y. Odum și alții.
Conceptul de „nișă ecologică” ar trebui să fie distins de conceptul de „habitat”. În acest din urmă caz, ne referim la acea parte a spațiului care este locuită de specie și care are condițiile abiotice necesare existenței sale. Nișă ecologică a unei specii depinde nu numai de condițiile de mediu abiotice, ci și nu mai puțin de mediul său biocenotic. Natura nișei ecologice ocupate este determinată atât de capacitățile ecologice ale speciei, cât și de măsura în care aceste capacități pot fi realizate în biocenoze specifice. Aceasta este o caracteristică a stilului de viață pe care o specie îl poate duce într-o anumită comunitate.
G. Hutchinson a prezentat conceptele de nișă ecologică fundamentală și realizată. Sub fundamental se referă la întregul set de condiții în care o specie poate exista și se poate reproduce cu succes. În biocenozele naturale, însă, speciile nu dezvoltă toate resursele potrivite pentru ele datorită, în primul rând, relațiilor de concurență. Nișă ecologică realizată - aceasta este poziția unei specii într-o anumită comunitate, unde este limitată de relații biocenotice complexe. Cu alte cuvinte, nișa ecologică fundamentală caracterizează capabilitățile potențiale ale unei specii, iar cea realizată caracterizează acea parte a acestora care poate fi realizată în condiții date, având în vedere disponibilitatea resursei. Astfel, nișa realizată este întotdeauna mai mică decât cea fundamentală.
În ecologie, întrebarea câte nișe ecologice poate găzdui o biocenoză și câte specii dintr-un anumit grup care au cerințe de mediu similare pot trăi împreună este discutată pe larg.
Specializarea unei specii în nutriție, utilizarea spațiului, timpul de activitate și alte condiții este caracterizată ca o îngustare a nișei sale ecologice, în timp ce procesele inverse sunt caracterizate ca expansiune. Extinderea sau îngustarea nișei ecologice a unei specii într-o comunitate este foarte influențată de concurenți. Regula de excludere competitivă formulat de G.F. Gause pentru specii similare în ecologie, poate fi exprimat în așa fel încât două specii să nu coexiste în aceeași nișă ecologică.
Experimentele și observațiile în natură arată că, în toate cazurile în care speciile nu pot evita competiția pentru resursele de bază, concurenții mai slabi sunt alungați treptat din comunitate. Cu toate acestea, în biocenoze există multe oportunități pentru delimitarea cel puțin parțială a nișelor ecologice ale speciilor care sunt similare în ecologie.
Ieșirea din competiție se realizează datorită divergenței cerințelor pentru mediu, schimbărilor în stilul de viață, care, cu alte cuvinte, reprezintă delimitarea nișelor ecologice ale speciilor. În acest caz, ei dobândesc capacitatea de a coexista în aceeași biocenoză. Fiecare dintre speciile care trăiesc împreună este capabilă să utilizeze mai complet resursele în absența unui concurent. Acest fenomen este ușor de observat în natură. Astfel, plantele erbacee dintr-o pădure de molid sunt capabile să se mulțumească cu o cantitate mică de azot din sol, care rămâne de la a fi interceptat de rădăcinile copacilor. Cu toate acestea, dacă rădăcinile acestor molizi sunt tăiate într-o zonă limitată, condițiile de nutriție cu azot pentru ierburi se îmbunătățesc și acestea cresc rapid, luând o culoare verde densă. Îmbunătățirea condițiilor de viață și creșterea numărului unei specii ca urmare a scoaterii din biocenoză a unei alte, asemănătoare ca cerințe de mediu, se numește lansare competitivă.
Divizarea nișelor ecologice de specii co-viitoare cu suprapunerea lor parțială este unul dintre mecanismele de stabilitate ale biocenozelor naturale. Dacă vreuna dintre specii își reduce drastic numărul sau iese din comunitate, altele își preiau rolul. Cu cât sunt mai multe specii într-o biocenoză, cu atât numărul fiecăruia dintre ele este mai mic, cu atât specializarea lor ecologică este mai pronunțată.În acest caz, ei vorbesc despre „un pachet mai dens de nișe ecologice în biocenoză”.
Speciile strâns înrudite care trăiesc împreună au de obicei delimitări foarte fine ale nișelor ecologice. Astfel, ungulatele care pasc în savanele africane folosesc hrana de pășune în diferite moduri: zebrele smulg în principal vârfurile ierburilor, gnuurile se hrănesc cu ceea ce le lasă zebrele, alegând anumite tipuri de plante, gazelele smulg cele mai scurte ierburi, iar antilopele topi se mulțumesc cu cele mai înalte. cele uscate.tulpini lăsate în urmă de alte ierbivore. Aceeași „diviziune a muncii” în stepele sud-europene a fost efectuată cândva de cai sălbatici, marmote și gopher (Fig. 92).
Orez. 92. Diferite tipuri de ierbivore mănâncă iarbă la diferite înălțimi în savanele africane (rândurile de sus) și în stepele eurasiatice (rândurile de jos) (după F. R. Fuente, 1972; B. D. Abaturov, G. V. Kuznetsov, 1973)
În pădurile noastre de iarnă, păsările insectivore care se hrănesc cu copaci evită, de asemenea, concurența între ele datorită modelelor lor diferite de căutare. De exemplu, păpăci și pikas adună hrană pe trunchiurile copacilor. În același timp, păpățul examinează rapid copacul, apucând rapid insectele sau semințele prinse în crăpăturile mari ale scoarței, în timp ce micile picas caută cu atenție pe suprafața trunchiului cele mai mici crăpături în care pătrunde ciocul lor subțire în formă de punteră. Iarna, în stoluri mixte, țâții mari efectuează o căutare largă în copaci, tufișuri, cioturi și adesea în zăpadă; Nașii inspectează în principal ramuri mari; țâții cu coadă lungă caută hrană la capetele ramurilor; micile kinglets caută cu atenție părțile superioare ale coroanelor de conifere.
Furnicile există în condiții naturale în asociații cu mai multe specii, ai căror membri diferă ca stil de viață. În pădurile din regiunea Moscovei se găsește cel mai des următoarea asociere de specii: specia dominantă (Formica rufa, F. aquilonia sau Lasius fuliginosus) ocupă mai multe straturi, L. flavus este activă în sol, Myrmica rubra este activă în așternutul forestier, stratul de pământ este colonizat de L. niger și F. fusca, arbori – Camponotus herculeanus. Specializarea pentru viață în diferite niveluri se reflectă în forma de viață a speciilor. Pe lângă separarea în spațiu, furnicile diferă și prin natura obținerii hranei și în timpul activității zilnice.
În deșerturi, cel mai dezvoltat complex de furnici colectează hrană la suprafața solului (herpetobionti). Dintre aceștia se remarcă reprezentanți a trei grupe trofice: 1) zoonecrofage diurne - active în timpul cel mai cald, hrănindu-se cu cadavrele insectelor și micilor insecte vii active în timpul zilei; 2) zoofage nocturne - vânează insecte sedentare cu înveliș moi care apar la suprafață doar noaptea, și artropode în năparirea; 3) carpofage (zi și noapte) - mănâncă semințe de plante.
Mai multe specii din același grup trofic pot trăi împreună. Mecanismele de ieșire din competiție și delimitarea nișelor ecologice sunt următoarele.
1. Diferențierea mărimii (Fig. 93). De exemplu, greutățile medii ale indivizilor care lucrează din cele mai comune trei zoonecrofage diurne din nisipurile Kyzylkum sunt în raportul 1:8:120. Aproximativ același raport de greutăți se găsește la o pisică de mărime medie, un râs și un tigru.
Orez. 93.
Dimensiuni comparative a patru specii de furnici din grupul de zoonecrofage diurne din deșertul nisipos din Karakum Central și distribuția prazii a trei specii după clase de greutate (conform G. M. Dlussky, 1981): 1
– muncitori mijlocii și mari de Cataglyphis setipes; 2
– S. pallida; 3
– Acantholepis semenovi; 4
– Plagiolepis pallescens
2. Diferențele de comportament constau din diferite strategii de hrănire. Furnicile care creează drumuri și folosesc mobilizarea purtătorilor pentru a transporta hrana descoperită la cuib se hrănesc în primul rând cu semințele plantelor care formează aglomerări. Furnicile, ale căror furajere lucrează ca furajoare solitare, colectează în principal semințe de plante care sunt distribuite dispersat.
3. Diferențierea spațială. În cadrul aceluiași nivel, colectarea alimentelor de către diferite specii poate fi limitată la diferite zone, de exemplu, în zone deschise sau sub tufișuri de pelin, pe zone nisipoase sau argiloase etc.
4. Diferențele de timp de activitate se referă în principal la momentul zilei, dar la unele specii există discrepanțe de activitate între anotimpuri (în principal activitatea de primăvară sau toamnă).
Nișele ecologice ale speciilor variază în spațiu și timp. Ele pot fi diferențiate puternic în dezvoltarea individuală în funcție de stadiul ontogenezei, ca, de exemplu, la omizi și adulți de lepidoptere, larve și gândaci de mai, mormoloci și broaște adulte. În acest caz, atât habitatul, cât și întregul mediu biocenotic se schimbă. La alte specii, nișele ecologice ocupate de formele tinere și cele adulte sunt mai apropiate, dar cu toate acestea există întotdeauna diferențe între ele. Astfel, bibanii adulți și alevinii lor care trăiesc în același lac folosesc diferite surse de energie pentru existența lor și fac parte din diferite lanțuri trofice. Alevinii trăiesc din planctonul mic, în timp ce adulții sunt prădători tipici.
Slăbirea competiției interspecifice duce la extinderea nișei ecologice a speciei. Pe insulele oceanice cu o faună săracă, o serie de păsări, în comparație cu rudele lor de pe continent, locuiesc în habitate mai diverse și extind gama de hrană, deoarece nu întâlnesc specii concurente. În rândul locuitorilor insulei, există chiar o variabilitate crescută a formei ciocului ca indicator al extinderii naturii conexiunilor alimentare.
Dacă competiția interspecifică îngustează nișa ecologică a unei specii, împiedicând manifestarea întregului potențial al acesteia, atunci competiția intraspecifică, dimpotrivă, contribuie la extinderea nișelor ecologice. Odată cu un număr crescut de specii, începe utilizarea hranei suplimentare, dezvoltarea de noi habitate și apariția de noi conexiuni biocenotice.
În rezervoare, plantele care sunt complet scufundate în apă (elodea, cornwort, urut) se găsesc în condiții diferite de temperatură, iluminare și condiții de gaz decât cele care plutesc la suprafață (telor, acuarelă, linte de rață) sau înrădăcinează la fund și aduc. frunze la suprafață (nufăr, capsulă de ou, Victoria). Ele diferă și în relațiile cu mediul. Epifitele pădurilor tropicale ocupă nișe similare, dar încă nu identice, deoarece aparțin unor grupuri ecologice diferite în raport cu lumina și apă (heliofite și sciofite, higrofite, mezofite și xerofite). Diferitele orhidee epifite au polenizatori foarte specializati.
Într-o pădure matură cu frunze late, copacii din primul nivel - stejar comun, ulm neted, arțar sicomor, tei cu frunze de inimă și frasin comun - au forme de viață similare. Bolta copacilor formată din coroanele lor ajunge în același orizont, în condiții de mediu similare. Dar o analiză atentă arată că ei participă la viața comunității în moduri diferite și, prin urmare, ocupă nișe ecologice diferite. Acești arbori diferă prin gradul de toleranță la lumină și umbră, momentul înfloririi și fructificării, metodele de polenizare și distribuție a fructelor, compoziția consorților etc. Stejarul, ulmul și frasinul sunt plante anemofile, dar saturația mediului cu polenul lor are loc în momente diferite. Artarul și teiul sunt entomofile, plante melifere bune, dar înfloresc timp diferit. Stejarul are zoochorie, în timp ce alți copaci cu frunze late au anemocorie. Compoziția consorților este diferită pentru fiecare.
Dacă într-o pădure cu frunze late, coroanele copacilor sunt situate în același orizont, atunci terminațiile active ale rădăcinii sunt situate la adâncimi diferite. Rădăcinile stejarului pătrund cel mai adânc, rădăcinile arțarului sunt situate mai sus, iar rădăcinile frasinului sunt și mai superficiale. Descompunere tipuri diferite copacii sunt utilizați în ritmuri diferite. Frunzele de tei, arțar, ulm și frasin se descompun aproape complet de primăvară, iar frunzele de stejar încă formează așternut de pădure în primăvară.
În conformitate cu ideile lui L. G. Ramensky despre individualitatea ecologică a speciilor și ținând cont de faptul că speciile de plante dintr-o comunitate participă la dezvoltarea și transformarea mediului și transformarea energiei în moduri diferite, putem presupune că în fitocenozele existente fiecare specie de plante are propria sa nișă ecologică .
În timpul ontogenezei, plantele, ca multe animale, își schimbă nișa ecologică. Pe măsură ce îmbătrânesc, își folosesc și își transformă mediul mai intens. Trecerea unei plante în perioada generativă extinde în mod semnificativ gama de consorți și modifică dimensiunea și intensitatea câmpului fitogen. Rolul de formare a mediului al plantelor îmbătrânite, senile scade. Ei pierd multe consoarte, dar rolul destructorilor asociati acestora este in crestere. Procesele de producție sunt slăbite.
Plantele au nișe ecologice suprapuse. Se intensifică în anumite perioade când resursele de mediu sunt limitate, dar întrucât speciile folosesc resursele în mod individual, selectiv și cu intensități diferite, competiția în fitocenoze stabile este slăbită.
Orez. 94. Corelația dintre diversitatea stratului foliar și diversitatea speciilor de păsări (Indici Shannon MacArthur de la E. Pianka, 1981)
Bibliografie
Shilov I. A. Ecologie. M.: Liceu, 1997.
Khristoforova N.K. Fundamentele ecologiei. Vladivostok: Dalnauka, 1999.
Gilyarov A. M. Ecologia populației. M.: Editura Universității de Stat din Moscova, 1990.
1. Orice tip este adaptat unor condiții strict definite mediu inconjurator, cerințele organismelor pentru compoziția și regimurile moștenite de la strămoșii lor factori de mediu determină limitele de distribuție ale speciei căreia îi aparține acest organism, adică aria de distribuție și habitatele specifice în aria de găuri. Orice tip de animal, plantă sau microb este capabil să trăiască, să se hrănească și să se reproducă în mod normal doar în locul în care evoluția l-a prescris timp de multe milenii, începând cu strămoșii săi. Pentru a desemna acest fenomen, biologii au împrumutat un termen din arhitectură - cuvântul „nișă” și au început să spună că fiecare tip de organism viu ocupă propria sa nișă ecologică în natură, unică pentru el.
Nișa ecologică a unui organism- aceasta este totalitatea tuturor cerințelor sale pentru condițiile de mediu (compoziția și regimurile factorilor de mediu) și locul în care aceste cerințe sunt îndeplinite, sau întregul ansamblu al multor caracteristici biologice și parametri fizici ai mediului care determină condițiile de existență a o anumită specie, transformarea ei de energie, schimbul de informații cu mediul și cu propriul lor fel. Omul de știință american John Grinnello a introdus termenul de nișă ecologică în 1928. Habitatul unei specii este un set limitat spațial de condiții ale mediului abiotic și biotic care asigură întregul ciclu de dezvoltare al indivizilor sau al unui grup de indivizi din aceeași specie.
Nișa ecologică caracterizează gradul de specializare biologică a unei specii. Potrivit oamenilor de știință, habitatul unui organism este adresa sa, nișa ecologică este ocupația sau stilul său de viață sau profesia. Specificul ecologic al unei specii este subliniat de axioma adaptabilității ecologice: „fiecare specie este adaptată la un set strict definit de condiții de existență specifice acesteia - o nișă ecologică”. Speciile de organisme sunt individuale din punct de vedere ecologic; au nișe ecologice specifice. Există atâtea nișe ecologice câte specii de organisme vii există pe pământ. Organismele care duc stiluri de viață similare tind să nu trăiască în aceleași locuri din cauza competiției interspecifice. Biologul sovietic Gause a stabilit în 1934 principiul excluderii reciproce competitive: două specii nu ocupă aceeași nișă ecologică. În natură, există și reguli pentru umplerea obligatorie a nișelor ecologice: o nișă ecologică goală va fi întotdeauna și cu siguranță umplută. Nișele ecologice sunt întotdeauna umplute, deși uneori acest lucru necesită timp considerabil.
Este deosebit de important să se țină cont de tiparele naturale atunci când se încearcă să se încadreze în situația existentă pentru a crea condiții mai favorabile pentru oameni. Biologii au dovedit: în orașe, cu poluarea tot mai mare a teritoriului mancare irosita Numărul corbilor crește. Atunci când se încearcă ameliorarea situației, în special prin exterminarea fizică a acestor corbi, populația se poate confrunta cu faptul că nișa ecologică din mediul urban eliberată de corbi va fi rapid ocupată de o specie care are o nișă ecologică similară și anume șobolanii. .
2. Nișe specializate și generale.
Nișele ecologice ale tuturor organismelor vii sunt împărțite în specializate și generale. Această diviziune depinde de sursa principală de hrană a speciilor corespunzătoare, de mărimea habitatului și de sensibilitatea la factorii de mediu abiotici.
Nișe specializate. Majoritatea speciilor de plante și animale sunt adaptate să existe doar într-un interval restrâns condiții climaticeși alte caracteristici de mediu, se hrănește cu o gamă limitată de plante sau animale. Astfel de specii au o nișă specializată care le determină habitatul în mediul natural. Panda uriaș are o nișă foarte specializată, care hrănește 99% din frunzele și lăstarii de bambus.
Nișe generale. Speciile cu nișe comune se caracterizează prin adaptabilitate ușoară la schimbările factorilor de mediu de mediu. Ele pot exista cu succes într-o varietate de locuri, pot mânca o varietate de alimente și pot rezista la fluctuațiile bruște ale condițiilor naturale. Nișele ecologice comune se găsesc printre muște, gândaci, șoareci, șobolani și oameni.
Pentru speciile cu nișe ecologice generale, există o amenințare de dispariție semnificativ mai mică decât pentru cele cu nișe specializate.
3. Nișă ecologică umană.
O persoană are propria sa nișă ecologică unică, adică un set de cerințe pentru mulți factori de mediu, dezvoltate în procesul de evoluție. Spațiul în care este localizată nișa umană, adică locul în care regimurile factorilor nu depășesc limitele de toleranță moștenite de la strămoși, este foarte limitat. Ca specie biologică, omul poate trăi numai în masa de uscat a centurii ecuatoriale, adică în tropice și subtropice, unde a apărut inițial familia antică. Pe verticală, nișa umană se extinde la aproximativ 3 - 3,5 km deasupra nivelului mării. Datorită proprietăților sociale, omul și-a extins granițele zonei sau habitatului său inițial, s-a stabilit la latitudini înalte, medii și joase și a stăpânit adâncurile oceanului și spațiului cosmic. Cu toate acestea, nișa sa ecologică fundamentală practic nu s-a schimbat și în afara intervalului său original poate supraviețui, depășind rezistența factorilor limitatori nu prin adaptare, ci cu ajutorul dispozitivelor și dispozitivelor de protecție special create, în special locuințe încălzite, îmbrăcăminte caldă și asa mai departe, care imita nisa ei este similar cu ceea ce se face pentru animalele si plantele exotice din gradini zoologice, gradini botanice, oceanarii si asa mai departe.
Orice organism viu este adaptat (adaptat) la anumite condiții de mediu. Schimbarea parametrilor săi, trecerea lor dincolo de anumite limite, suprimă activitatea vitală a organismelor și poate provoca moartea acestora. Cerințele unui organism față de factorii de mediu de mediu determină gama (limitele de distribuție) a speciilor căreia îi aparține organismul și în intervalul - habitate specifice.
Habitat– un set limitat spațial de condiții de mediu (abiotice și biotice), care asigură întregul ciclu de dezvoltare și reproducere a indivizilor (sau grupurilor de indivizi) dintr-o specie. Acesta este, de exemplu, un gard viu, un iaz, un crâng, un țărm stâncos etc. Totodată, în cadrul habitatului, locuri cu conditii speciale(de exemplu, sub scoarța unui trunchi de copac putrezit într-un crâng), în unele cazuri numit microhabitate.
Pentru caracteristicile generale ale spațiului fizic ocupat de organismele unei specii, rolul lor funcțional în habitatul biotic, inclusiv metoda de nutriție (statutul trofic), stilul de viață și relațiile cu alte specii, savantul american J. Grinnell în 1928. A fost introdus termenul de „nișă ecologică”. A lui definiție modernă asa este.
O nisa ecologica este o colectie
· Toate cerințele organismului pentru condițiile de mediu (compoziția și regimurile factorilor de mediu) și locul în care aceste cerințe sunt îndeplinite;
· Întregul ansamblu de caracteristici biologice și parametri fizici ai mediului care determină condițiile de existență ale unei anumite specii, transformarea ei de energie, schimbul de informații cu mediul și propriul său fel.
Astfel, nișa ecologică caracterizează gradul de specializare biologică a unei specii. Se poate argumenta că habitatul unui organism este „adresa” acestuia, în timp ce nișa ecologică este „ocupația” sau „stilul de viață” sau „profesia” sa. De exemplu, habitatul sturzului include păduri, parcuri, pajiști, livezi, grădini de legume și curți. Nișa sa ecologică include factori precum cuibărirea și clocirea puilor în copaci, hrănirea cu insecte, râme și fructe și transferul de fructe și semințe de fructe de pădure cu excrementele sale.
Se subliniază specificul ecologic al speciilor axioma adaptabilității ecologice: fiecare specie este adaptată la un set de condiții de viață strict definite, specifice - o nișă ecologică.
Deoarece speciile de organisme sunt individuale din punct de vedere ecologic, ele au și nișe ecologice specifice.
Astfel, câte specii de organisme vii sunt pe Pământ, există tot atâtea nișe ecologice.
Organismele cu stiluri de viață similare tind să nu trăiască în aceleași locuri din cauza competiției interspecifice. Conform celor stabilite în 1934 Biologul sovietic G. F. Gause (1910-1986) principiul excluderii reciproce competitive: cele două specii nu ocupă aceeaşi nişă ecologică.
Funcționează și în natură regula de umplere obligatorie a nișelor ecologice: o nișă ecologică goală va fi întotdeauna și cu siguranță umplută.
Înțelepciunea populară a formulat aceste două postulate după cum urmează: „Doi urși nu pot coexista într-o vizuină” și „Natura detestă vidul”.
Aceste observații sistemice sunt realizate în formarea comunităților biotice și a biocenozelor. Nișele ecologice sunt întotdeauna umplute, deși uneori acest lucru necesită timp considerabil. Expresia „nișă ecologică liberă” înseamnă că într-un anumit loc există o concurență slabă pentru orice tip de hrană și există o sumă insuficient utilizată a altor condiții pentru o anumită specie care face parte din sisteme naturale similare, dar este absentă în aceeași. în considerare.
Este deosebit de important să se țină cont de tiparele naturale atunci când se încearcă să se intervină într-o situație existentă (sau existentă într-un anumit loc) pentru a crea condiții mai favorabile pentru oameni. Astfel, biologii au dovedit următoarele: în orașe, când zona devine mai poluată cu deșeuri alimentare, numărul corbilor crește. Atunci când se încearcă ameliorarea situației, de exemplu, prin distrugerea lor fizică, populația se poate confrunta cu faptul că nișa ecologică din mediul urban eliberată de corbi va fi rapid ocupată de o specie care are o nișă ecologică similară și anume șobolani. . Un astfel de rezultat cu greu poate fi considerat o victorie.
Fiecare specie joacă un rol specific în ecosistemul său. Ecologiștii au dovedit că unele specii, numite specii cheie, afectează dramatic multe alte organisme din ecosistem. Dispariția unei specii cheie dintr-un ecosistem poate declanșa o cascadă picături ascuțite mărimea populației și chiar dispariția acelor specii care depindeau de ea într-o formă sau alta.
Un exemplu de specie cheie este țestoasa de uscat. Țestoasa de uscat trăiește în zonele montane nisipoase din Florida și alte zone sudice ale Statelor Unite. Acest animal cu mișcare lentă, de dimensiunea unei farfurii, sapă o groapă de până la 9 metri adâncime. În ecosistemele fierbinți și neospitaliere din sudul Statelor Unite, astfel de vizuini oferă adăpost de căldură pentru alte aproape 40 de specii, cum ar fi vulpea cenușie, opossum, șarpele indigo și multe insecte. În acele locuri în care țestoasa a fost exterminată sau condusă în pragul dispariției de numeroși vânători pentru carnea sa delicioasă, multe specii dependente de țestoasă au încetat să mai existe.
Nișele ecologice ale tuturor organismelor vii sunt împărțite în specializate și generale. Această diviziune depinde de principalele surse de hrană ale speciilor corespunzătoare, de mărimea habitatului și de sensibilitatea la factorii de mediu abiotici.
Nișe specializate. Majoritatea speciilor de plante și animale sunt adaptate să existe doar într-o gamă restrânsă de condiții climatice și alte caracteristici de mediu și se hrănesc cu o gamă limitată de plante sau animale. Astfel de specii au o nișă specializată care le determină habitatul în mediul natural.
Astfel, panda uriaș are o nișă foarte specializată, deoarece se hrănește în proporție de 99% cu frunze și lăstari de bambus. Distrugerea masivă a anumitor tipuri de bambus în zonele din China unde a trăit panda a dus acest animal la dispariție.
Varietatea speciilor și formelor de floră și faună care există în umed paduri tropicale, este asociată cu prezența acolo a unui număr de nișe ecologice specializate în fiecare dintre nivelurile clar definite de vegetație forestieră. Prin urmare, defrișarea intensivă a acestor păduri a provocat dispariția a milioane de specii specializate de plante și animale.
Nișe generale. Speciile cu nișe comune se caracterizează prin adaptabilitate ușoară la schimbările factorilor de mediu de mediu. Ele pot exista cu succes într-o varietate de locuri, pot mânca o varietate de alimente și pot rezista la fluctuațiile bruște ale condițiilor naturale. Nișele ecologice comune se găsesc printre muște, gândaci, șoareci, șobolani, oameni etc.
Pentru speciile cu nișe ecologice generale, există o amenințare de dispariție semnificativ mai mică decât pentru cele cu nișe specializate.
Atâta timp cât un ecosistem are suficiente resurse comune, diferite specii le consumă împreună. Cu toate acestea, dacă două sau mai multe specii din același ecosistem încep să consume aceeași resursă rară, ele vor ajunge într-o relație competiţie interspecifică.
O specie câștigă un avantaj în competiția interspecifică dacă este caracterizată de
Reproducere mai intensivă;
Adaptare la o gamă mai largă de temperatură, lumină, salinitatea apei sau
concentrațiile anumitor substanțe nocive;
Privarea unui concurent de acces la o resursă.
Modalități de reducere a competiției interspecifice:
Mutarea in alta zona;
Trecerea la alimente care sunt mai greu de obținut sau greu de digerat;
Schimbarea timpului și a locului de hrană.
Cea mai caracteristică formă de interacțiune între specii din lanțurile trofice și rețelele este prădarea, în care un individ dintr-o specie (prădător) se hrănește cu organisme (sau părți ale organismelor) din altă specie (pradă), iar prădătorul trăiește separat de victimă. . Aceste două tipuri de organisme sunt implicate într-o relație prădător-pradă.
Speciile de pradă folosesc o gamă de mecanisme de apărare pentru a evita să devină pradă ușoară pentru prădători:
Abilitatea de a alerga sau zbura rapid;
Avand pielea sau coaja groasa;
Deține o culoare de protecție sau o modalitate de a schimba culoarea;
Capacitatea de a evidenția substanțe chimice cu un miros sau un gust care respinge sau chiar otrăvește un prădător.
Prădătorii au, de asemenea, mai multe moduri de a prăda prada:
Abilitatea de a alerga rapid (de exemplu, un ghepard);
Vânătoarea în haite (ex. hiene pătate, lei, lupi);
Prinderea ca victime în principal bolnavi, răniți și alți indivizi inferiori;
A patra cale de a se asigura cu hrana animalelor este calea parcursă de Homo sapiens, calea inventării uneltelor și capcanelor de vânătoare, precum și a domesticirii animalelor.
Se întâmplă adesea ca două tipuri diferite de organisme interacționeze direct în așa fel încât să-și aducă beneficii reciproce. Astfel de interacțiuni reciproc avantajoase dintre specii se numesc mutualism. De exemplu, flori și insecte polenizatoare.
Comensalismul se caracterizează prin faptul că una dintre cele două specii beneficiază de interacțiunea interspecifică, în timp ce cealaltă practic nu este afectată deloc (nici pozitiv, nici negativ). De exemplu, crustacee în fălcile unei balene.
Conceptul de nișă ecologică este strâns legat de ideea așa-numitelor biocenoze saturate și nesaturate. Primele sunt ecosisteme în care resursele vitale sunt utilizate cel mai pe deplin în fiecare etapă de conversie a biomasei și a energiei. Când resursele vitale sunt parțial utilizate, biocenozele pot fi numite nesaturate. Se caracterizează prin prezența unor nișe ecologice libere. Cu toate acestea, acest lucru este foarte condiționat, deoarece nișele ecologice nu pot exista singure, indiferent de speciile care le ocupă.
Rezerve neutilizate, oportunități nerealizate de intensificare a fluxului de substanțe și energie există în aproape orice biogeocenoză (altfel dezvoltarea lor constantă în timp și spațiu nu ar putea avea loc!), toate biocenozele pot fi considerate condiționat nesaturate. Cu cât biocenoza este mai puțin bogată, cu atât este mai ușor ca noi specii să fie introduse în compoziția sa și cu atât se aclimatizează cu mai mult succes.
O proprietate foarte importantă a biogeocenozelor, cum ar fi sisteme biologice, este autoreglementarea lor - capacitatea de a rezista la sarcini mari de influențe externe negative, capacitatea de a reveni la o stare condiționată originală după încălcări semnificative ale structurii lor (principiul lui Le Chatelier). Dar peste un anumit prag de expunere, mecanismele de auto-vindecare nu funcționează, iar biogeocenoza este distrusă ireversibil.
În timpul procesului evolutiv, nișa ecologică globală a biosferei sa extins. Atunci când o specie și-a epuizat potențialul determinat genetic de a dezvolta nișa ecologică în care s-a născut, fie a înlocuit alte specii, cucerindu-și nișele ecologice, fie a dezvoltat o nișă anterior lipsită de viață, rearanjandu-se genetic pentru ea, dând posibil naștere la noul fel organisme.
Într-un anumit stadiu al dezvoltării biosferei, a apărut specia Homo sapiens, ai cărei reprezentanți sunt întreaga umanitate, în ciuda diversității raselor, popoarelor, naționalităților și triburilor.
Potențialul de dezvoltare al indivizilor adulți ai fiecărei specii biologice în ceea ce privește toate calitățile individului este determinat genetic, deși este posibil să nu fie dezvăluit sau umplut cu conținut real dacă condițiile de mediu nu sunt propice pentru acest lucru. În raport cu populația, condiționările genetice și potențialul de dezvoltare a acesteia sunt supuse unor predeterminari probabilistice reflectate în legile statistice a ceea ce s-a întâmplat. Aceasta este în la maxim Acest lucru se aplică și oamenilor, o specie biologică care poartă cel mai mare volum absolut și relativ (comparativ cu alte specii de organisme vii din biosfera Pământului) de informații comportamentale determinate extragenetic, oferind cea mai mare flexibilitate de comportament într-un mediu în schimbare rapidă.
Nișă ecologică– totalitatea tuturor factorilor de mediu în cadrul cărora este posibilă existența unei specii în natură. Concept nișă ecologică folosit de obicei la studierea relaţiilor dintre specii asemănătoare din punct de vedere ecologic aparţinând aceluiaşi nivel trofic. Termenul de „nișă ecologică” a fost propus de J. Greenell (1917) pentru a caracteriza distribuția spațială a speciilor (adică, nișa ecologică a fost definită ca un concept apropiat de habitat).
Mai tarziu, C. Elton (1927) a definit o nisa ecologica ca fiind pozitia unei specii intr-o comunitate, subliniind importanta deosebita a relatiilor trofice. Înapoi la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea, mulți cercetători au observat că două specii, apropiate ecologic și ocupând o poziție similară în comunitate, nu puteau coexista stabil pe același teritoriu. Această generalizare empirică a fost confirmată în modelul matematic al competiției între două specii pentru un aliment (V. Volterra) și lucrările experimentale ale lui G.F. Gause ( Principiul lui Gause).
Concept modern nișă ecologică format pe baza modelului de nișă ecologică propus de J. Hutchinson (1957, 1965). Conform acestui model, o nișă ecologică poate fi reprezentată ca parte a unui spațiu imaginar multidimensional (hipervolum), ale cărui dimensiuni individuale corespund factorilor necesari existenței normale a unei specii.
Se produce divergența nișelor ecologice ale diferitelor specii prin divergență în majoritatea cazurilor datorită limitării în habitate diferite, diferite alimenteși momente diferite de utilizare a aceluiași habitat. Au fost dezvoltate metode de evaluare a lățimii unei nișe ecologice și a gradului de suprapunere a nișelor ecologice tipuri variate. Litru: Giller P. Structura comunitară și nișa ecologică. – M.: 1988 (după BES, 1995).
În modelarea mediului conceptul nișă ecologică caracterizează o anumită parte a spațiului (abstract) al factorilor de mediu, hipervolum în care niciunul dintre factorii de mediu nu depășește limitele de toleranță ale unei anumite specii (populație). Setul de astfel de combinații de valori ale factorilor de mediu la care existența unei specii (populații) este teoretic posibilă se numește nișă ecologică fundamentală.
Nișă ecologică realizată Ei numesc parte din nișa fundamentală, doar acele combinații de valori factori la care este posibilă existența stabilă sau prosperă a unei specii (populații). Concepte durabil sau prosper existența necesită introducerea unor restricții formale suplimentare la modelare (de exemplu, mortalitatea nu ar trebui să depășească rata natalității).
Dacă, cu o anumită combinație de factori de mediu, o plantă poate supraviețui, dar nu este capabilă să se reproducă, atunci cu greu se poate vorbi despre bunăstare sau durabilitate. Prin urmare, această combinație de factori de mediu se referă la nișa ecologică fundamentală, dar nu la nișa ecologică realizată.
În afara cadrului modelării matematice, desigur, nu există o asemenea rigoare și claritate în definirea conceptelor. În literatura de mediu modernă, pot fi distinse patru aspecte principale în conceptul de nișă ecologică:
1) nișă spațială, inclusiv un complex de condiții de mediu favorabile. De exemplu, păsările insectivore de molid-afine trăiesc, se hrănesc și cuibăresc în diferite straturi ale pădurii, ceea ce le permite în mare măsură să evite competiția;
2) nișă trofică. Se remarcă mai ales prin importanța enormă a alimentelor ca factor de mediu. Împărțirea nișelor alimentare între organisme de același nivel trofic care trăiesc împreună permite nu numai evitarea concurenței, dar contribuie și la mai mult utilizare deplină resursele alimentare și, prin urmare, crește intensitatea ciclului biologic al materiei.
De exemplu, populația zgomotoasă a „piețelor de păsări” creează impresia unei absențe complete a oricărei comenzi. De altfel, fiecare specie de pasare ocupa o nisa trofica strict definita de caracteristicile sale biologice: unii se hranesc langa tarm, altii la o distanta considerabila, unii pesti langa suprafata, altii la adancime etc.
Nișele trofice și spațiale ale diferitelor specii se pot suprapune parțial (rețineți: principiul duplicării ecologice). Nișele pot fi largi (nespecializate) sau înguste (specializate).
3) nișă multidimensională, sau o nișă ca hipervolum. Ideea unei nișe ecologice multidimensionale este asociată cu modelarea matematică. Întregul set de combinații de valori ale factorilor de mediu este considerat un spațiu multidimensional. În acest set imens, ne interesează doar astfel de combinații de valori ale factorilor de mediu sub care existența unui organism este posibilă - acest hipervolum corespunde conceptului de nișă ecologică multidimensională.
4) funcţional ideea de nișă ecologică. Această idee le completează pe cele precedente și se bazează pe asemănările funcționale ale unei largi varietati de sisteme ecologice. De exemplu, ei vorbesc despre nișa ecologică a ierbivorelor, sau a micilor prădători, sau a animalelor care se hrănesc cu plancton, sau a animalelor vizuitoare etc. Conceptul funcțional al nișei ecologice subliniază rol organisme dintr-un ecosistem și corespunde conceptului obișnuit de „profesie” sau chiar „poziție în societate”. Este în termeni funcționali despre care vorbim echivalente de mediu– specii care ocupă nișe similare funcțional în regiuni geografice diferite.
„Habitatul unui organism este locul în care trăiește sau unde poate fi găsit de obicei. Nișă ecologică– un concept mai încăpător care include nu doar spațiul fizic ocupat de o specie (populație), ci și rolul funcțional al acestei specii în comunitate (de exemplu, poziția sa trofică) și poziția ei în raport cu gradienții factori externi– temperatura, umiditatea, pH-ul, solul și alte condiții de viață. Aceste trei aspecte ale nișei ecologice sunt denumite convenabil nișă spațială, nișă trofică și nișă multidimensională, sau nișă ca hipervolum. Prin urmare, nișa ecologică a unui organism depinde nu numai de locul în care trăiește, ci include și suma totală a cerințelor sale pentru mediu.
Se numesc specii care ocupă nișe similare în diferite zone geografice echivalente de mediu„(Y. Odum, 1986).
V.D. Fedorov și T.G. Gilmanov (1980, p. 118 – 127) notează:
„Studiul nișelor realizate prin descrierea comportamentului funcției de bunăstare la secțiunea transversală a acestora cu linii drepte și plane corespunzătoare unor factori de mediu selectați este utilizat pe scară largă în ecologie (Fig. 5.1). Mai mult, în funcție de natura factorilor cărora le corespunde funcția particulară de bunăstare luată în considerare, se pot distinge între nișe „climatice”, „trofice”, „edafice”, „hidrochimice” și alte nișe, așa-numitele nișe private.
O concluzie pozitivă din analiza nișelor private poate fi o concluzie inversă: dacă proiecțiile nișelor private pe unele (mai ales unele) dintre axe nu se intersectează, atunci nișele în sine nu se intersectează într-un spațiu de dimensiune superioară. ...
În mod logic, există trei opțiuni posibile pentru aranjarea relativă a nișelor a două specii în spațiul factorilor de mediu: 1) separare (nepotrivire completă); 2) intersecție parțială (suprapunere); 3) includerea completă a unei nișe în alta. ...
Separarea nișelor este un caz destul de banal, reflectând faptul existenței unor specii adaptate la diferite condiții de mediu. Cazurile de suprapunere parțială a nișelor prezintă un interes mult mai mare. După cum sa menționat mai sus, suprapunerea proiecțiilor chiar și de-a lungul mai multor coordonate simultan, strict vorbind, nu garantează suprapunerea efectivă a nișelor multidimensionale în sine. Cu toate acestea, în munca practica prezența unor astfel de intersecții și datele privind apariția speciilor în medii similare este adesea considerată o dovadă suficientă în favoarea suprapunerii nișelor de specii.
Pentru a măsura cantitativ gradul de suprapunere între nișele a două specii, este firesc să folosiți raportul dintre volumul de intersecție al mulțimilor... la volumul unirii lor. ... În unele cazuri speciale, este interesant să se calculeze măsura intersecției proiecțiilor nișei.”
TESTE DE ANTRENARE PENTRU TEMA 5
Conţinut:
Introducere………………………………………………………………………. 3
1. Nișă ecologică………………………………………………………………… 4
1.1. Conceptul de nișă ecologică……………………………………………. 4
1.2. Lățimea și suprapunerea nișelor……………………………………………. 5
1.3. Diferențierea de nișă……………………………………………………. 8
1.4. Evoluția nișelor…………………………………………………………10
2. Aspecte ale nișei ecologice……………………………………………………….12
3. Concept modern de nișă ecologică……………………………….... 13
4. Individualitatea și unicitatea nișelor ecologice………... 13
5. Tipuri de nișe ecologice…………………………………………………………… 14
6. Spațiu de nișă……………………………………………………. 15
Concluzie……………………………………………………………………………… 16
Lista referințelor………………………………………………………... 19
2
Introducere.
Această lucrare discută tema „Nișe ecologice”. O nișă ecologică este locul ocupat de o specie (mai precis, populația ei) într-o comunitate, complexul conexiunilor sale biocenotice și cerințele pentru factorii de mediu abiotici. Acest termen a fost inventat în 1927 de Charles Elton.
O nisa ecologica este suma factorilor pentru existenta unei anumite specii, dintre care principalul este locul acesteia in lantul trofic.
Scopul lucrării este de a identifica esența conceptului de „nișă ecologică”.
Obiectivele studiului decurg din scopul declarat:
- dați conceptul de nișă ecologică;
- analizați caracteristicile nișelor ecologice;
- luați în considerare nișele ecologice ale speciilor din comunități.
O nisa ecologica este pozitia ocupata de o specie intr-o comunitate. Interacțiunea unei anumite specii (populații) cu partenerii din comunitatea din care face parte determină locul acesteia în ciclul substanțelor determinat de hrană și de relațiile de concurență în biocenoză. Termenul „nișă ecologică” a fost propus de omul de știință american J. Grinnell (1917). Interpretarea unei nișe ecologice ca poziție a unei specii în scopul hrănirii uneia sau mai multor biocenoze a fost dată de ecologistul englez C. Elton (1927). O astfel de interpretare a conceptului de nișă ecologică ne permite să oferim o descriere cantitativă a nișei ecologice pentru fiecare specie sau pentru populațiile sale individuale. Pentru a face acest lucru, comparați abundența speciei (număr de indivizi sau biomasă) cu
3
indicatori de temperatură, umiditate sau orice alt factor de mediu. În acest fel, este posibil să se identifice zona optimă și limitele abaterilor tolerate de tip - maximul și minimul fiecărui factor sau set de factori. De regulă, fiecare specie ocupă o anumită nișă ecologică, la care este adaptată pe parcursul dezvoltării evolutive. Locul ocupat de o specie (populația ei) în spațiu (nisa ecologică spațială) este mai des numit habitat.
Să aruncăm o privire mai atentă la nișele ecologice.
1.Nișă ecologică
Orice tip de organism este adaptat la anumite condiții de existență și nu își poate schimba în mod arbitrar habitatul, dieta, timpul de hrănire, locul de reproducere, adăpostul etc. Întregul complex de relații cu astfel de factori determină locul pe care natura l-a alocat unui anumit organism și rolul pe care trebuie să-l joace în procesul general al vieții. Toate acestea se reunesc în concept nișă ecologică.
1.1.Conceptul de nișă ecologică.
O nișă ecologică este înțeleasă ca locul unui organism în natură și întregul mod al activității sale de viață, statutul său de viață, fixat în organizarea și adaptările sale.
În momente diferite, conceptului de nișă ecologică i-au fost atribuite semnificații diferite. La început, cuvântul „nișă” desemna unitatea de bază de distribuție a unei specii în spațiul unui ecosistem, dictată de structura și
4
limitări instinctive de acest tip. De exemplu, veverițele trăiesc în copaci, elanii trăiesc pe pământ, unele specii de păsări cuibăresc pe ramuri, altele în goluri etc. Aici conceptul de nișă ecologică este interpretat în principal ca habitat, sau nișă spațială. Mai târziu, termenului „nișă” i sa dat sensul „statutului funcțional al unui organism într-o comunitate”. Aceasta se referea în principal la locul unei anumite specii în structura trofică a ecosistemului: tipul de hrană, timpul și locul hrănirii, cine este un prădător pentru un anumit organism etc. Aceasta se numește acum nișa trofică. Apoi s-a demonstrat că o nișă poate fi considerată ca un fel de hipervolum într-un spațiu multidimensional construit pe baza factorilor de mediu. Acest hipervolum a limitat gama de factori în care ar putea exista o anumită specie (nișă hiperdimensională).
Adică, în înțelegerea modernă a unei nișe ecologice, se pot distinge cel puțin trei aspecte: spațiul fizic ocupat de un organism în natură (habitat), relația acestuia cu factorii de mediu și cu organismele vii învecinate (conexiunile), precum și rolul său funcțional în ecosistem. Toate aceste aspecte se manifestă prin structura organismului, adaptările acestuia, instinctele, ciclurile de viață, „interesele” vieții etc. Dreptul unui organism de a-și alege nișa ecologică este limitat de un cadru destul de îngust care i-a fost atribuit încă de la naștere. Cu toate acestea, descendenții săi pot revendica și alte nișe ecologice dacă în ei au avut loc modificări genetice adecvate.
1.2. Lățimea și suprapunerea nișelor.
Folosind conceptul de nișă ecologică, regula lui Gause de excludere competitivă poate fi reformulată astfel: două specii diferite nu pot ocupa aceeași nișă ecologică pentru o perioadă lungă de timp și nici măcar nu pot intra în același ecosistem; unul dintre ei trebuie fie să moară, fie
5
schimba si ocupa o noua nisa ecologica. Apropo, competiția intraspecifică este adesea mult redusă, tocmai pentru că diferite etape Pe parcursul ciclului lor de viață, multe organisme ocupă nișe ecologice diferite. De exemplu, un mormoloc este un ierbivor, iar broaștele adulte care trăiesc în același iaz sunt prădători. Un alt exemplu: insecte în stadiul larvar și adult.
Poate trăi pe un teritoriu dintr-un ecosistem un numar mare de organisme de diferite specii. Acestea pot fi specii strâns înrudite, dar fiecare dintre ele trebuie să ocupe propria nișă ecologică unică. În acest caz, aceste specii nu intră în relații competitive și, într-un anumit sens, devin neutre unele față de altele. Cu toate acestea, adesea nișele ecologice ale diferitelor specii se pot suprapune în cel puțin un aspect, de exemplu, habitatul sau dieta. Acest lucru duce la o competiție interspecifică, care de obicei nu este severă și contribuie la delimitarea clară a nișelor ecologice. Pentru a caracteriza o nișă, se folosesc de obicei două măsurători standard - lățimea nișei și suprapunerea nișei cu nișele învecinate.
Lățimea nișei se referă la gradienți sau la intervalul de acțiune al unui factor de mediu, dar numai într-un hiperspațiu dat. Lățimea nișei poate fi determinată de intensitatea luminii, de lungime lanț trofic, în funcție de intensitatea acțiunii oricărui factor abiotic. Prin suprapunerea nișelor ecologice înțelegem atât suprapunerea lățimii nișelor, cât și suprapunerea hipervolumelor.Lățimea nișei ecologice este un parametru relativ care se evaluează prin comparație cu lățimea nișei ecologice a altor specii. Eurybionts au de obicei nișe ecologice mai largi decât stenobionts. Cu toate acestea, aceeași nișă ecologică poate avea lățimi diferite în funcție de diferite
6
direcții: de exemplu, prin distribuție spațială, conexiuni alimentare etc.
Suprapunerea nișelor ecologice are loc atunci când specii diferite folosesc aceleași resurse atunci când trăiesc împreună. Suprapunerea poate fi totală sau parțială, în funcție de unul sau mai mulți parametri ai nișei ecologice.
Dacă nișele ecologice ale organismelor a două specii sunt foarte diferite unele de altele, atunci aceste specii, având același habitat, nu concurează între ele (Fig. 3).
Dacă nișele ecologice se suprapun parțial (Fig. 2), atunci coexistența lor comună va fi posibilă datorită prezenței unor adaptări specifice la fiecare specie.
Dacă nișa ecologică a unei specii include nișa ecologică a alteia (Fig. 1), atunci are loc o concurență intensă, concurentul dominant își va deplasa rivalul la periferia zonei de fitness.
Concurența are consecințe importante asupra mediului. În natură, indivizii fiecărei specii sunt supuși simultan competiției interspecifice și intraspecifice. Interspecific în consecinţele sale
7
este opusul intraspecific, deoarece restrânge aria de habitate și cantitatea și calitatea resurselor de mediu necesare. Competiția intraspecifică contribuie la distribuția teritorială a speciilor, adică la extinderea nișei ecologice spațiale. Rezultatul final este raportul dintre competiția interspecifică și cea intraspecifică. Daca competitia interspecifica este mai mare, atunci raza unei specii date scade la o zona cu conditii optime si in acelasi timp creste specializarea speciei.
1.3. Diferențierea de nișă.
Astfel, în ecosisteme, este implementată o lege similară principiului excluderii Pauli din fizica cuantică: într-un sistem cuantic dat, nu pot exista mai mult de un fermion (particule cu spin semiîntreg, cum ar fi electroni, protoni, neutroni etc.) în aceeași stare cuantică. ). În ecosisteme, există și o cuantificare a nișelor ecologice care tind să fie clar localizate în raport cu alte nișe ecologice. În cadrul unei anumite nişe ecologice, adică în cadrul populaţiei care ocupă această nişă, diferenţierea continuă în unele mai specifice.
8
nișele ocupate de fiecare individ specific, ceea ce determină statutul acestui individ în viața unei populații date.
Are loc o diferențiere similară pentru mai multe niveluri scăzute ierarhia sistemului, de exemplu, la nivelul unui organism multicelular? Aici putem distinge, de asemenea, diferite „tipuri” de celule și „corpuri” mai mici, a căror structură determină scopul lor funcțional în organism. Unele dintre ele sunt imobile, coloniile lor formează organe, al căror scop are sens numai în raport cu organismul în ansamblu. Există, de asemenea, organisme simple mobile care par să-și trăiască propria viață „personală”, care totuși satisface pe deplin nevoile întregului organism multicelular. De exemplu, celulele roșii din sânge fac doar ceea ce „pot”: leagă oxigenul într-un singur loc și în alt loc se eliberează. Aceasta este „nisa lor ecologică”. Activitatea vitală a fiecărei celule a corpului este structurată în așa fel încât, în timp ce „trăiește pentru sine”, funcționează simultan în beneficiul întregului organism. O astfel de muncă nu ne obosește deloc, la fel cum nu suntem obosiți de procesul de a mânca, sau de a face ceea ce ne place (dacă, desigur, toate acestea sunt cu moderație). Celulele sunt proiectate în așa fel încât pur și simplu să nu poată trăi altfel, la fel cum o albină nu poate trăi fără a colecta nectar și polen din flori (probabil că acest lucru îi aduce un fel de plăcere).
Astfel, toată natura „de jos în sus” pare să fie pătrunsă de ideea de diferențiere, care în ecologie a prins contur în conceptul de nișă ecologică, care într-un anumit sens este analog cu un organ sau subsistem al un organism viu. Aceste „organe” în sine sunt formate sub influența mediului extern, adică formarea lor este supusă cerințelor supersistemului, în cazul nostru - biosfera.
9
1.4. Evoluția nișelor.
Se știe că în condiții similare se formează ecosisteme asemănătoare între ele, având același set de nișe ecologice, chiar dacă aceste ecosisteme sunt situate în zone geografice diferite, separate prin obstacole de netrecut. Cel mai frapant exemplu în acest sens este lumea vie a Australiei, pentru o lungă perioadă de timp dezvoltat separat de restul lumii terestre. În ecosistemele australiene, pot fi identificate nișe funcționale care sunt echivalente cu nișele corespunzătoare ale ecosistemelor de pe alte continente. Aceste nișe se dovedesc a fi ocupate de acele grupuri biologice care sunt prezente în fauna și flora unei anumite zone, dar sunt în mod similar specializate pentru aceleași funcții în ecosistem care sunt caracteristice unei anumite nișe ecologice. Astfel de tipuri de organisme sunt numite echivalente ecologic. De exemplu, cangurii mari din Australia sunt echivalenti cu zimbrii și antilopele din America de Nord (pe ambele continente aceste animale sunt acum înlocuite în principal de vaci și oi). Astfel de fenomene din teoria evoluției se numesc paralelism. De foarte multe ori paralelismul este însoțit de convergența (convergența) a multor caracteristici morfologice (din cuvântul grecesc morphe - formă). Deci, în ciuda faptului că întreaga lume a fost cucerită de animalele plantare, în Australia, din anumite motive, aproape toate mamiferele sunt marsupiale, cu excepția mai multor specii de animale aduse mult mai târziu decât a luat în sfârșit contur lumea vie a Australiei. Totuși, aici există și alunițe marsupiale, veverițe marsupiale, lupi marsupial etc. Toate aceste animale sunt nu numai similare din punct de vedere funcțional, ci și morfologic cu animalele corespunzătoare din ecosistemele noastre, deși nu există nicio relație între ele. Toate acestea mărturisesc în favoarea prezenței unui anumit „program” de formare a ecosistemelor în aceste specifice
10
conditii. Toată materia poate acționa ca „gene” care stochează acest program, fiecare particulă a căruia stochează holografic informații despre întregul Univers. Această informație se realizează în lumea actuală sub forma unor legi ale naturii, care contribuie la faptul că diverse elemente naturale potsă se formeze în structuri ordonate deloc într-o manieră arbitrară, ci în singurul mod posibil, sau cel puțin în mai multe moduri posibile. De exemplu, o moleculă de apă produsă dintr-un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen are aceeași formă spațială, indiferent dacă reacția a avut loc aici sau în Australia, deși, conform calculelor lui Isaac Asimov, se realizează o singură șansă din 60 de milioane. Probabil că ceva asemănător se întâmplă în cazul formării ecosistemelor.
Astfel, în orice ecosistem există un anumit set de nișe ecologice potențial posibile (virtuale) strict legate între ele, menite să asigure integritatea și sustenabilitatea ecosistemului. Această structură virtuală este un fel de „biocâmp” al unui ecosistem dat, care conține un „standard” al structurii sale reale (materiale). Și, în general, nici măcar nu contează care este natura acestui biocâmp: electromagnetic, informațional, ideal sau altele. Însuși faptul existenței sale este important. În orice ecosistem format natural care nu a suferit impact uman, toate nișele ecologice sunt umplute. Aceasta se numește regula umplerii obligatorii a nișelor ecologice. Mecanismul său se bazează pe proprietatea vieții de a umple dens tot spațiul disponibil (în acest caz, spațiul este înțeles ca un hipervolum de factori de mediu). Una dintre principalele condiții care asigură implementarea acestei reguli este prezența unei diversități suficiente de specii. Numărul de nișe ecologice și interconectarea lor este subordonat unui singur scop
11
funcționarea ecosistemului ca un întreg, având mecanisme de homeostazie (stabilitate), de legare și eliberare de energie și de circulație a substanțelor. De fapt, subsistemele oricărui organism viu sunt concentrate pe aceleași scopuri, ceea ce indică încă o dată necesitatea revizuirii înțelegerii tradiționale a termenului „ființă vie”. Așa cum un organism viu nu poate exista în mod normal fără unul sau altul organ, un ecosistem nu poate fi sustenabil dacă toate nișele sale ecologice nu sunt umplute.
2. Aspecte ale nişei ecologice.
E nisa ecologică este un concept, conform lui Yu. Odum ,
mai incapatoare. O nișă ecologică, așa cum a arătat omul de știință englez C. Elton (1927), include nu numai spațiul fizic ocupat de un organism, ci și rolul funcțional al organismului în comunitate. Elton a distins nișele ca poziție a unei specii în funcție de alte specii din comunitate. Ideea lui Charles Elton că o nișă nu este sinonimă cu habitatul a devenit larg acceptată și răspândită. Un organism este foarte important în ceea ce privește poziția sa trofică, stilul de viață, conexiunile cu alte organisme etc. și poziția sa în raport cu gradienții factorilor externi ca condiții de viață (temperatură, umiditate, pH, compoziție și tip de sol etc.).
Este convenabil să desemnăm aceste trei aspecte ale nișei ecologice (spațiul, rolul funcțional al organismului, factorii externi) ca nișă spațială (nișă de loc), nișă trofică (nișă funcțională), în înțelegerea lui Ch. Elton și o nișă multidimensională (se ia în considerare întregul volum și setul de caracteristici biotice și abiotice, hipervolum). Nișa ecologică a unui organism depinde nu numai de locul în care trăiește, ci include și cantitatea totală a cerințelor sale pentru mediu.
12
Corpul nu numai că experimentează efectele factorilor de mediu, dar își face și propriile cerințe asupra acestora.
3. Concept modern de nișă ecologică.
S-a format pe baza modelului propus de J. Hutchinson (1957). Conform acestui model, o nișă ecologică este o parte a unui spațiu imaginar multidimensional (hipervolum), ale cărui dimensiuni individuale corespund factorilor necesari existenței și reproducerii normale a unui organism. Nișa lui Hutchinson, pe care o vom numi multidimensională (hiperdimensională), poate fi descrisă folosind caracteristici cantitative și operată cu ajutorul calculelor și modelelor matematice. R. Whittaker (1980) definește o nișă ecologică ca fiind poziția unei specii într-o comunitate, implicând că comunitatea este deja asociată cu un biotop specific, i.e. cu un anumit set de parametri fizici și chimici. Prin urmare, o nișă ecologică este un termen folosit pentru a desemna specializarea populației unei specii în cadrul unei comunități.
Grupurile de specii dintr-o biocenoză care au funcții similare și nișe de aceeași dimensiune sunt numite bresle. Speciile care ocupă nișe similare în diferite zone geografice sunt numite echivalente ecologice.
4. Individualitatea și unicitatea nișelor ecologice.
Indiferent cât de apropiate sunt organismele (sau speciile în general) în habitat, oricât de apropiate sunt caracteristicile lor funcționale în biocenoze, ele nu vor ocupa niciodată aceeași nișă ecologică. Astfel, numărul de nișe ecologice de pe planeta noastră este nenumărat.
13
Vă puteți imagina la figurat o populație umană, toți indivizii care au doar propria lor nișă unică. Este imposibil să ne imaginăm doi oameni absolut identici care au caracteristici morfofiziologice și funcționale absolut identice, inclusiv astfel de mentalități, atitudine față de propriul lor fel, nevoie absolută de tipul și calitatea hranei, relații sexuale, norme de comportament etc. Dar nișe individuale oameni diferiti se pot suprapune în anumiți parametri de mediu. De exemplu, studenții pot fi conectați între ei de către o universitate, profesori specifici și, în același timp, pot diferi în ceea ce privește comportamentul social, alegerea alimentelor, activitatea biologică etc.
5. Tipuri de nișe ecologice.
Există două tipuri principale de nișe ecologice. În primul rând, aceasta
nișă fundamentală (formală) – cea mai mare „populată în mod abstract”
hipervolum”, unde acțiunea factorilor de mediu fără influența competiției asigură abundența și funcționarea maximă a speciei. Cu toate acestea, specia se confruntă cu schimbări constante ale factorilor de mediu în raza sa. În plus, după cum știm deja, creșterea acțiunii unui factor poate schimba relația unei specii cu un alt factor (o consecință a legii lui Liebig), iar aria sa se poate modifica. Acțiunea a doi factori simultan poate schimba atitudinea unei specii față de fiecare dintre ei în mod specific. Restricțiile biotice (pradă, competiție) operează întotdeauna în nișe ecologice. Toate aceste acțiuni duc la faptul că specia ocupă de fapt un spațiu ecologic mult mai mic decât hiperspațiul nișei fundamentale. În acest caz, vorbim despre o nișă realizată, adică. adevărată nișă.
14
6.
Spațiu de nișă.
Nișele ecologice ale speciilor sunt mai mult decât relația dintre o specie și orice gradient de mediu. Multe caracteristici sau axe ale spațiului multidimensional (hipervolum) sunt foarte greu de măsurat sau nu pot fi exprimate prin vectori liniari (de exemplu, comportament, dependență etc.). Prin urmare, este necesar, după cum a observat pe bună dreptate R. Whittaker (1980), să se treacă de la conceptul de axă a nișei (rețineți lățimea nișei în funcție de unul sau mai mulți parametri) la conceptul de definiție multidimensională a acesteia, care va dezvălui natura relațiilor speciilor cu întreaga lor gamă de relații adaptative.
Dacă o nișă este un „loc” sau „poziție” a unei specii într-o comunitate conform conceptului lui Elton, atunci are dreptul să-i dea niște măsurători. Potrivit lui Hutchinson, o nișă poate fi definită printr-un număr de variabile de mediu în cadrul unei comunități la care o specie trebuie să fie adaptată. Aceste variabile includ atât indicatori biologici (de exemplu, dimensiunea alimentelor), cât și indicatori non-biologici (climatici, orografici, hidrografici etc.). Aceste variabile pot servi drept axe de-a lungul cărora este recreat un spațiu multidimensional, care se numește spațiu ecologic sau spațiu de nișă. Fiecare specie se poate adapta sau poate fi tolerantă la un anumit interval de valori ale fiecărei variabile. Limitele superioare și inferioare ale tuturor acestor variabile conturează spațiul ecologic pe care o specie este capabilă să-l ocupe. Aceasta este nișa fundamentală în înțelegerea lui Hutchinson. Într-o formă simplificată, aceasta poate fi considerată ca o „cutie cu n fețe” cu laturile corespunzătoare limitelor de stabilitate
vedere pe axele nişei. Aplicând o abordare multidimensională a spațiului unei nișe comunitare, putem afla poziția speciilor în spațiu, natura răspunsului speciei la influența mai mult de o variabilă, relativul
15
dimensiuni de nișă.
Concluzie.
18
Bibliografie:
- Chernova N.M., Bylova A.M. Ecologie.- M.: Educaţie, 1988.
Brodsky A.K. Curs scurt ecologie generală, Manual pentru universități.- Sankt Petersburg: „Dean”, 2000. - 224 p.
etc.................
