Вопрос 23. Экологическая ниша вида.
Любой вид адаптирован к определённым условиям окружающей среды. Любой вид животного, растения, микроорганизма способен нормально обитать, питаться, размножаться только в том месте, где его "прописала" эволюция за многие тысячелетия, начиная с его предков. Таким образом каждый вид живого организма занимает в природе свою, только ему присущую экологическую нишу. Термин «экологическая ниша» был введен в науку в 1917 г. Дж. Гриннеллом как определение экологического ареала вида с комплексом приспособлений его к условиям среды. Ч. Элтон в 1927 г. определил нишу как функциональное место вида в трофической пирамиде биогеоценоза, совокупности его пищевых взаимосвязей с другими видами, а также средообразующую деятельность. Общее определение Экологическая ниша — это совокупность факторов среды, в пределах которых обитает тот или иной вид организмов, его место в природе, в пределах которого данный вид может существовать неограниченно долго. Экологическая ниша вида характеризуется его жизненной формой –совокупностью морфо–физиологических приспособлений и поведенческих реакций. При определении экологической ниши следует учитывать большое число факторов. Эколог Дж. Хатчинсон ввел понятие многомерной нише, под которой понимал систему со многими координатами экологического пространства в экосистеме, где проживает и воспроизводит себя особь (или популяция). Ввёл понятие экологической ниши: это часть воображаемого многомерного пространства, отдельные измерения которого (векторы) соответствуют факторам, необходимым для нормального существования вида.
В пределах своей экологической ниши организмы должны не только встречаться, но и быть способными к воспроизводству. Каждый вид имеет свою, свойственную ему экологическую нишу. Большинство видов растений и животных могут существовать только в специальных нишах, в которых поддерживаются определенные физико-химические факторы, температура и источники питания. Виды с общими нишами могут легко приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания, поэтому опасность их вымирания невысока. Типичные представители видов с общими нишами — мыши, тараканы, мухи, крысы и люди. Правило обязательного заполнения экологической ниши. - Экологическая ниша не может быть пустой. Если ниша пустеет в результате вымирания какого-то вида, то она тут же заполняется другим видом. Экологическая ниша не может быть занята двумя или более видами. Даже всего лишь два вида, занимающих одну и ту же экологическую нишу, не могут устойчиво сосуществовать, поскольку в результате конкуренции один из них будет вытеснен другим. «принцип конкурентного исключения» (Г.Ф. Гаузе): если два вида со сходными требованиями к среде (питанию, поведению, местам размножения и т.п.) вступают в конкурентные отношения, то один из них должен погибнуть либо изменить свой образ жизни и занять новую экологическую нишу. Конкурирующие виды, обитающие совместно, для ослабления конкуренции часто «разделяют» имеющиеся ресурсы. Пример, летучие мыши кушают насекомых ночью, а птицы насекомых кушают днём. Потенциальная и реализованная нишаУ организмов каждого вида могут быть две ниши – потенциальная и реализованная. Потенциальная ниша (фундаментальная)– это те условия среды, в которых вид может существовать и даже процветать при отсутствии конкуренции, а реализованная ниша – это часть потенциальной ниши, которую он способен отстоять у конкурентов при их наличии. Если защитить организм от конкуренции, то он освоит потенциальную нишу. Практически в условиях потенциальных ниш оказываются все культурные растения, которые человек защищает от сорняков.
Проблема перекрывания ниш. Экологические ниши двух разных популяций, могут быть идентичными или отличными. Перекрывание ниш зависит от характера использования обеими популяциями одних и тех же ресурсов среды и конкуренции между ними. Экологические ниши популяций могут перекрываться полностью, частично, касаться или размежевываться (рис.). Полное перекрытие (рис. 3.2-А) наблюдается тогда, когда обе популяции характеризуются идентичными нишами. Это означает, например, на одной ограниченной территории, в одной экосистеме не может быть двух мирно существующих хищников, если они питаются одним и тем же видом жертвы в течение длительного периода. В этом случае их пищевые ниши перекрываются полностью, доминирующий вытеснит более слабого или, сохраняя свое преимущество, будет сосуществовать с конкурентом.
Фундаментальные ниши обеих популяций могут перекрываться частично, когда часть ресурсов среды используется совместно, а другая часть - лишь одной из них (рис. 3.2 - Б, В). В этом случае наблюдается сосуществование, по условиям которого доминирующий конкурент занимает зону перекрывания ниш.
Фундаментальные ниши могут только прикасаться друг к другу, что может быть следствием избегание конкуренции особями обеих популяций (рис. 3.2-Г).
Если же фундаментальные ниши обеих популяций разные, перекрывания их не происходит, они отграничены, разделены (рис. 3.2-Д).
Рис. 3.2. Случаи возможных взаимных ниш, проиллюстрированы с помощью понятия плотности и приспособленности (слева) и моделей теории множеств (справа):
А - ниша внутри ниши. Ниши вида 2 (S2) расположены внутри ниши 1 (Si).
Возможны два последствия конкуренции:
1) если вид 2 имеет преимущество (прерывистая линия), то он будет сосуществовать при неполном использовании общих ресурсов с видом 1;
2) если преимущества имеет вид 1 (сплошные линии), то он будет использовать весь градиент ресурсов, а вид 2 будет вытеснен;
Б - перекрывание ниш одинаковой ширины. Конкуренция одинаковая в обоих направлениях;
В - перекрывания ниш неодинаковой ширины. Конкуренция неодинакова в двух направлениях, поскольку часть пространства ниш, которая входит в области перекрывания, в виду 2 больше, чем у вида 1;
Г - прилегание ниш. Прямая конкуренция невозможна, но подобное может быть следствием ее избегание;
Д - полный раздел ниш. Конкуренция невозможна и ее трудно даже предусмотреть.
Трактовка перекрывания ниш Хатчинсоном базируется на условиях, что среда полностью насыщенное особями популяций и перекрытие не может быть длительным; в конкуренции на спорной территории нише выживает только один вид.
Недостатком таких утверждений является то, что в природе ниши часто перекрываются, а конкурентная исключения не происходит, поскольку конкуренты изолируются определенным образом один от одного.
Если есть избыток ресурсов, то обе популяции могут определенное время использовать их одновременно, не нанося вреда одна одной. Поэтому важной причиной перекрывания ниш является степень насыщения среды особями и его способность обеспечить их требования.
Перекрывание используемых местообитаний может свидетельствовать о том, что конкуренты изолировались друг от друга каким-то иным способом. На деле сильное перекрывание ниш нередко может быть связано со слабой конкуренцией подобно тому, как полное разделение ниш служит свидетельством избегания конкуренции в тех случаях, где она потенциально может быть сильной.
Принцип экологического дублирования видов.- один из основных механизмов обеспечения экологической надежности, означающий относительную функциональную взаимосвязанность популяций одной трофической группы в биоценозе. Это наиболее мобильный способ их адаптации. При этом возможны и генетические изменения в популяциях. Также возможно межвидовое и внутривидовое дублирование, а в сельском хозяйстве даже межсортовое. Общий «смысл» дублирования остается тем же: максимально полно провести и использовать поток энергии, стабилизировать биоценоз в меняющихся условиях существования. При экологическом дублировании исчезнувший или уничтоженный вид, как правило, заменяется функционально близким, или его место количественно замещается экологически аналогичными другими видами (например, паразиты могут сменить хищников, а грызуны — копытных). В ходе неблагоприятных изменений: мелкий сменяет крупного, ниже организованный более высокоорганизованного, более лабильный и мутабельный менее изменчивого. В результате на месте прежней системы мы получаем функциональный аналог, который мельче, ниже организованный и более изменчивый.