Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
В нелетающих навозных жуков занимает экологическую нишу: использование экскрементов животных в качестве источника пищи.

В экологии ниша - это соответствие вида определенным условиям окружающей среды. [1] [2] Он описывает, как организм или популяция реагируют на распределение ресурсов и конкурентов (например, ростом, когда ресурсов много, а хищники , паразиты и патогеныредки) и как это, в свою очередь, изменяет те же факторы (например, ограничивая доступ к ресурсам для других организмов, выступая в качестве источника пищи для хищников и потребителя добычи). «Тип и количество переменных, составляющих размеры экологической ниши, варьируются от одного вида к другому [и] относительная важность конкретных экологических переменных для вида может варьироваться в зависимости от географического и биотического контекстов». [3]

Гриннеллианская ниша определяется средой обитания, в которой обитает вид, и сопровождающими его поведенческими адаптациями . Эльтонская ниша подчеркивает, что вид не только растет и реагирует на окружающую среду, но также может изменять среду и свое поведение по мере роста. Хатчинсоновская ниша использует математику и статистику, чтобы попытаться объяснить, как виды сосуществуют в пределах данного сообщества.

Концепция экологической ниши занимает центральное место в экологической биогеографии , которая фокусируется на пространственных моделях экологических сообществ. [4] «Распределение видов и их динамика во времени являются результатом свойств видов, изменчивости окружающей среды ... и взаимодействия между ними, в частности, способности некоторых видов, особенно нашего собственного, изменять свою среду обитания и изменять ареал. динамика многих других видов ". [5] Изменение экологической ниши ее обитателями - тема нишевого строительства . [6]

Большинство видов существует в стандартной экологической нише, разделяя поведение, адаптацию и функциональные черты, аналогичные другим близкородственным видам в рамках того же широкого таксономического класса, но есть исключения. Ярким примером нестандартного вида, заполняющего нишу, является нелетающая наземная птица киви из Новой Зеландии, которая питается червями и другими наземными существами и живет в нише, похожей на млекопитающее. Биогеография островов может помочь объяснить островные виды и связанные с ними незаполненные ниши.

Гриннеллианская ниша [ править ]

Ниша: место, где может стоять статуя

Экологическое значение ниши происходит от значения ниши как углубления в стене для статуи [7], которое, вероятно, происходит от среднефранцузского слова nicher , означающего гнездо . [8] [7] Термин был придуман натуралистом Розуэллом Хиллом Джонсоном [9], но Джозеф Гриннелл, вероятно, первым использовал его в исследовательской программе в 1917 году в своей статье «Нишевые отношения калифорнийского трэшера». [10] [1]

Концепция ниши Гриннеллианской эпохи воплощает идею о том, что ниша вида определяется средой обитания, в которой он живет, и сопровождающими ее поведенческими адаптациями . Другими словами, ниша - это сумма требований среды обитания и поведения, которые позволяют виду сохраняться и производить потомство. Например, поведение калифорнийского трэшера соответствует среде обитания чапараля, в которой он живет - он размножается и питается в подлеске и спасается от хищников, перемещаясь из подлеска в подлесок. Его «ниша» определяется удачным дополнением поведения и физических качеств трэшера (маскирующая окраска, короткие крылья, сильные ноги) с этой средой обитания. [10]

Такая перспектива ниши допускает существование как экологических эквивалентов, так и пустых ниш. Экологический эквивалент организма - это организм из другой таксономической группы, демонстрирующий сходные адаптации в аналогичной среде обитания, примером которых являются различные суккуленты, встречающиеся в пустынях Америки и Африки, кактусах и молочай соответственно. [11] В качестве другого примера, ящерицы- анолы с Больших Антильских островов являются редким примером конвергентной эволюции , адаптивной радиации и существования экологических эквивалентов: ящерицы-анолисы эволюционировали в сходных микромобитиях.независимо друг от друга и привели к одинаковым экоморфам на всех четырех островах.

Элтонская ниша [ править ]

В 1927 году британский эколог Чарльз Сазерленд Элтон определил нишу следующим образом: «« Ниша »животного означает его место в биотической среде, его отношение к пище и врагам ». [12]

Элтон классифицировал ниши по собирательству пищи («пищевые привычки»): [13]

Например, есть ниша, заполненная хищными птицами, которые едят мелких животных, таких как землеройки и мыши. В дубовой роще эту нишу занимают коричневые совы , а в открытом луге - пустельги . Существование этой ниши плотоядных животных зависит от того факта, что мыши образуют определенную нишу травоядных животных во многих различных ассоциациях, хотя реальные виды мышей могут быть совершенно разными. [12]

Концептуально Eltonian ниша вводит понятие видовой ответ на и воздействия на окружающую среду. В отличие от других нишевых концепций, он подчеркивает, что вид не только растет в окружающей среде и реагирует на нее на основе доступных ресурсов, хищников и климатических условий, но также меняет доступность и поведение этих факторов по мере роста. В крайнем случае, бобры нуждаются в определенных ресурсах для выживания и воспроизводства, а также для строительства плотин, которые изменяют поток воды в реке, где живет бобр. Таким образом, бобр влияет на биотические и абиотические условия других видов, обитающих в водоразделе и вблизи него. [14]В более тонком случае, конкуренты, потребляющие ресурсы с разной скоростью, могут привести к циклам плотности ресурсов, разным для разных видов. [15] Не только виды растут по-разному в зависимости от плотности ресурсов, но и рост их собственного населения может влиять на плотность ресурсов с течением времени .

Хатчинсонская ниша [ править ]

Форма счета этой пурпурно-горло Carib дополняет форму цветка и coevolved с ним, что позволяет ей использовать нектар в качестве ресурса.

Ниша Хатчинсона - это « n-мерный гиперобъем», где измерениями являются условия окружающей среды и ресурсы , которые определяют потребности человека или вида в практическом «своем» образе жизни, в частности, в сохранении популяции. [2] «Гиперобъем» определяет многомерное пространство ресурсов (например, свет, питательные вещества, структура и т. Д.), Доступных (и конкретно используемых) организмам, и «все виды, кроме рассматриваемых, рассматриваются как часть системы координат ". [16]

Концепция ниши была популяризирована зоологом Дж. Эвелин Хатчинсон в 1957 году. [16] Хатчинсон задался вопросом, почему существует так много типов организмов в одной среде обитания. Его работа вдохновила многих других на разработку моделей, объясняющих, сколько и как похожих сосуществующих видов может быть в данном сообществе, и привела к концепциям «ниши» (разнообразие ресурсов или сред обитания, используемых данным видом), «ниша». разделение » (дифференциация ресурсов по сосуществующим видам) и« нишевое перекрытие »(совпадение использования ресурсов разными видами). [17]

Если три вида поедают одну и ту же добычу, статистическая картина каждой ниши показывает частичное совпадение в использовании ресурсов между тремя видами, указывая на то, где конкуренция наиболее высока.

Статистические данные были введены в нишу Хатчинсона Робертом МакАртуром и Ричардом Левинсом с использованием ниши «использования ресурсов» с использованием гистограмм для описания «частоты появления» как функции координаты Хатчинсона. [2] [18] Так, например, Гауссиан может описывать частоту, с которой вид съедает добычу определенного размера, давая более подробное описание ниши, чем просто указание некоторого среднего или среднего размера жертвы. Для такого колоколообразного распределения, в положении , ширина и форма ниши соответствует среднему , стандартному отклонениеи собственно само распространение. [19] Одно из преимуществ использования статистики проиллюстрировано на рисунке, где ясно, что для более узких распределений (вверху) нет конкуренции за добычу между крайне левыми и крайне правыми видами, в то время как для более широкого распределения (внизу), перекрытие ниш указывает на то, что конкуренция может происходить между всеми видами. Подход, основанный на использовании ресурсов, заключается в постулировании того, что не только конкуренция может иметь место, но и что она действительно имеет место, и что перекрытие в использовании ресурсов напрямую позволяет оценить коэффициенты конкуренции. [20]Этот постулат, однако, может быть ошибочным, поскольку он игнорирует воздействия, которые ресурсы каждой категории оказывают на организм, и воздействия, которые организм оказывает на ресурсы каждой категории. Например, ресурс в области перекрытия может быть неограничивающим, и в этом случае конкуренция за этот ресурс отсутствует, несмотря на перекрытие ниш. [1] [17] [20]

Как гемипаразитическое растение , омела этого дерева использует своего хозяина для получения питательных веществ и в качестве места для роста.

Организм, свободный от вмешательства со стороны других видов, может использовать весь спектр условий (биотических и абиотических) и ресурсов, в которых он может выживать и воспроизводиться, что называется его фундаментальной нишей . [21] Однако в результате давления со стороны других организмов и взаимодействия с ними (т. Е. Межвидовая конкуренция) виды обычно вынуждены занимать более узкую нишу, чем эта, и к которой они в основном хорошо адаптированы ; это называется реализованной нишей . [21] Хатчинсон использовал идею конкуренции за ресурсы в качестве основного механизма, определяющего экологию, но чрезмерный акцент на этом фокусе оказался препятствием для концепции ниши. [17]В частности, чрезмерный упор на зависимость вида от ресурсов привел к тому, что слишком мало внимания уделялось влиянию организмов на окружающую среду, например, колонизации и вторжениям. [17]

Термин «адаптивная зона» был введен палеонтологом Джорджем Гейлордом Симпсоном для объяснения того, как популяция может перепрыгивать из одной ниши в подходящую для нее, переходить в «адаптивную зону», доступную в результате некоторой модификации или, возможно, изменения в пищевой цепочке , что сделало адаптивную зону доступной для нее без прерывания ее образа жизни, потому что группа была «предварительно адаптирована» к новым экологическим возможностям. [22]

«Ниша» Хатчинсона (описание экологического пространства, занимаемого видом) тонко отличается от «ниши», определенной Гриннеллом (экологическая роль, которая может или не может быть фактически заполнена видом - см. Пустые ниши ).

Ниша - это очень специфический сегмент экокосмического пространства, занятый одним видом. Исходя из предположения, что нет двух видов, идентичных во всех отношениях (так называемая «аксиома неравенства Хардина» [23] ), и принципа конкурентного исключения , некоторый ресурс или адаптивное измерение обеспечит нишу, специфичную для каждого вида. [21] Однако виды могут разделять «образ жизни» или «аутэкологическую стратегию», которые являются более широкими определениями экокосмического пространства. [24] Например, виды австралийских пастбищ, хотя и отличаются от видов пастбищ Великих равнин , демонстрируют аналогичный образ жизни. [25]

Как только ниша остается вакантной, ее могут занять другие организмы. Например, ниша, оставшаяся вакантной из-за исчезновения тарпана , была заполнена другими животными (в частности, небольшой породой лошадей коник ). Кроме того, когда растения и животные вводятся в новую среду, они могут занять или вторгнуться в нишу или ниши местных организмов, часто опережая местные виды. Введение неместных видов неместные обитания людей часто приводит к биологическому загрязнению экзотических или инвазивных виды .

Математическое представление фундаментальной ниши вида в экологическом пространстве и его последующая проекция обратно в географическое пространство - это область моделирования ниши . [26]

Параметры [ править ]

Различные размеры или оси графика ниши представляют разные биотические и абиотические переменные. Эти факторы могут включать описание истории жизни организма , среды обитания , трофического положения (место в пищевой цепи ) и географического ареала. Согласно принципу конкурентного исключения , никакие два вида не могут долгое время занимать одну и ту же нишу в одной и той же среде. Параметры реализованной ниши описываются реализованной шириной ниши этого вида. [23] Некоторым растениям и животным, называемым специалистами , для выживания необходимы определенные среды обитания и окружение, напримерпятнистая сова , которая обитает именно в старовозрастных лесах. Другие растения и животные, называемые универсальными, не столь специфичны и могут выжить в различных условиях, например одуванчик . [27]

См. Также [ править ]

  • Фитнес-пейзаж
  • Дифференциация ниши
  • Перенаселение
  • Филогенетический консерватизм ниши
  • Единая нейтральная теория биоразнообразия

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Пошевиль, Арно (2015). «Экологическая ниша: история и недавние споры» . In Heams, Томас; Хьюнеман, Филипп; Лекуантр, Гийом; и другие. (ред.). Справочник эволюционного мышления в науках . Дордрехт: Спрингер. С. 547–586. ISBN 978-94-017-9014-7.
  2. ^ a b c Три варианта экологической ниши описаны Thomas W. Schoener (2009). «§I.1 Экологическая ниша» . У Симона А. Левина; Стивен Р. Карпентер; Х. Чарльз Дж. Годфрей; Энн П. Кинзиг; Мишель Лоро; Джонатан Б. Лосос; Брайан Уокер; Дэвид С. Уилков (ред.). Принстонское руководство по экологии . Издательство Принстонского университета. стр. 3 и след . ISBN 9781400833023.
  3. ^ Таунсенд Петерсон; Хорхе Соберон; Р.Г. Пирсон; Роджер П. Андерсон; Энрике Мартинес-Мейер; Мигель Накамура; Мигель Бастос Араужу (2011). «Взаимоотношения вид-среда» . Экологические ниши и географическое распространение (MPB-49) . Издательство Принстонского университета. п. 82. ISBN 9780691136882.См. Также главу 2: Понятия ниш, стр. 7 и далее.
  4. ^ Марк V Ломолино; Бретт Р. Риддл; Джеймс Х. Браун (2009). «Географический диапазон как отражение ниши». Биогеография (3-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. п. 73 . ISBN 978-0878934867. Географический ареал вида можно рассматривать как пространственное отражение его ниши. Доступно для просмотра в режиме онлайн с помощью функции «заглянуть внутрь» Amazon.
  5. ^ Марк V Ломолино; Бретт Р. Риддл; Джеймс Х. Браун (2009). «Ареография: размеры, формы и перекрытие диапазонов». Биогеография (3-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. п. 579 . ISBN 978-0878934867. Доступно для просмотра в режиме онлайн с помощью функции «заглянуть внутрь» Amazon.
  6. ^ Таунсенд Петерсон; Хорхе Соберон; Р.Г. Пирсон; Роджер П. Андерсон; Энрике Мартинес-Мейер; Мигель Накамура; Мигель Бастос Араужу (2011). «Основные темы в нишевых концепциях» . Экологические ниши и географическое распространение (MPB-49) . Издательство Принстонского университета. п. 11. ISBN 9780691136882. Мы проведем решающее различие между переменными, которые динамически модифицируются (связаны) присутствием вида, и переменными, которые не изменяются. ... [Наша конструкция] основана на переменных, на которые виды динамически не влияют ... в отличие от ... тех, которые могут быть изменены путем создания ниши.
  7. ^ a b "Ниша" . Оксфордский словарь английского языка (требуется подписка) . Проверено 8 июня 2013 года .
  8. ^ "Ниша" . Словарь Мерриама-Вебстера . Мерриам-Вебстер . Проверено 30 октября 2014 года .
  9. ^ Джонсон, Розуэлл (1910). Определенная эволюция окраски божьих коровок . Вашингтон: Вашингтонский институт Карнеги. DOI : 10.5962 / bhl.title.30902 .
  10. ^ а б Джозеф Гриннелл (1917). "Нишевые отношения Калифорнийского Трэшера" (PDF) . Аук . 34 (4): 427–433. DOI : 10.2307 / 4072271 . JSTOR 4072271 . Архивировано из оригинального (PDF) 10 марта 2016 года.  
  11. ^ Ричард Дж. Хаггетт (2004). Основы биогеографии . Психология Press. п. 76. ISBN 9780415323475.
  12. ^ a b Элтон, Чарльз Сазерленд (2001). Экология животных . Издательство Чикагского университета. п. 64. ISBN 978-0226206394. Проверено 14 мая 2014 года .
  13. ^ «Элтон сосредоточился на нише вида как его функциональной роли в пищевой цепи и его влиянии на окружающую среду» Джонатан М. Чейз; Мэтью А. Лейбольд (2003). Экологические ниши: сочетание классического и современного подходов . Издательство Чикагского университета. п. 7. ISBN 9780226101804.
  14. ^ Поллок, Майкл М .; Найман, Роберт Дж .; Эриксон, Хизер Э .; Джонстон, Кэрол А .; Пастор Джон; Пине, Жиль (1995). Джонс, Клайв Дж .; Лоутон, Джон Х. (ред.). Бобр как инженеры: влияние на биотические и абиотические характеристики дренажных бассейнов . Springer. С. 117–126. DOI : 10.1007 / 978-1-4615-1773-3_12 . ISBN 978-1-4613-5714-8.
  15. ^ Армстронг, Роберт А .; МакГихи, Ричард (февраль 1980 г.). «Конкурентное исключение». Американский натуралист . 115 (2): 151–170. DOI : 10.1086 / 283553 . JSTOR 2460592 . 
  16. ^ а б Хатчинсон, GE (1957). «Заключительные замечания» (PDF) . Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии . 22 (2): 415–427. DOI : 10.1101 / sqb.1957.022.01.039 . Архивировано из оригинального (PDF) 26 сентября 2007 года . Проверено 24 июля 2007 .
  17. ^ а б в г Джонатан М. Чейз; Мэтью А. Лейбольд (2003). Экологические ниши: сочетание классического и современного подходов . Издательство Чикагского университета. п. 11. ISBN 9780226101804.
  18. ^ Роберт Х. Макартур (1958). «Популяционная экология некоторых камышевок северо-восточных хвойных лесов» (PDF) . Экология . 39 (4): 599–619. DOI : 10.2307 / 1931600 . JSTOR 1931600 . Архивировано из оригинального (PDF) 19 мая 2014 года . Проверено 18 мая 2014 .  
  19. ^ Рори Путман; Стивен Д. Враттен (1984). «§5.2 Параметры ниши» . Принципы экологии . Калифорнийский университет Press. п. 107 . ISBN 9780520052543.
  20. ^ a b Schoener, Thomas W. (1986). «Экологическая ниша». В Cherret, JM (ред.). Экологические концепции: вклад экологии в понимание мира природы . Кембридж: Научные публикации Блэквелла.
  21. ^ a b c Джеймс Р. Гриземер (1994). «Ниша: исторические перспективы» . В Эвелин Фокс Келлер; Элизабет А. Ллойд (ред.). Ключевые слова в эволюционной биологии . Издательство Гарвардского университета. п. 239 . ISBN 9780674503137.
  22. ^ Дольф Шлютер (2000). «§4.2: Экологическая теория» . Экология адаптивного излучения . Издательство Оксфордского университета. п. 69. ISBN 9780191588327.
  23. ^ a b Гаррет Хардин (1960). «Принцип конкурентного исключения» (PDF) . Наука . 131 (3409): 1292–1297. Bibcode : 1960Sci ... 131.1292H . DOI : 10.1126 / science.131.3409.1292 . PMID 14399717 .  
  24. ^ Sahney, S., Бентон, MJ и Ferry, PA (2010). «Связи между глобальным таксономическим разнообразием, экологическим разнообразием и распространением позвоночных на суше» . Письма биологии . 6 (4): 544–547. DOI : 10.1098 / RSBL.2009.1024 . PMC 2936204 . PMID 20106856 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  25. ^ Глоссарий по природе Альберты
  26. ^ О логике связи между нишей и соответствующей географической средой см .: Смит, Барри; Варци, Ахилле С. (1999). «Ниша» (PDF) . Ноус . 33 (2): 214–238. DOI : 10.1111 / 0029-4624.00151 .
  27. ^ Мозли, Уильям; Перрамонд, Эрик; Хапке, Холли; Ларис, Пол (2014). Введение в географию человека и окружающей среды . Западный Сассекс, Великобритания: Уайли Блэквелл. п. 81. ISBN 978-1-4051-8932-3.

Внешние ссылки [ править ]

  • Концепция экологической ниши
  • Экологическая ниша - вымирание динозавров
  • Онтология ниши
  • Ограничение ниши и сегрегация
  • Свободная ниша
  • Гипотеза ширины ниши