Экологическая ниша

Отношения с другими видами

Симбиотические отношения также играют важную роль в определении экологической ниши организма. Хищники могут ограничить нишу своей добычи. Межвидовая конкуренция также сказывается на доступе к источникам пищи и другим питательным веществам. Например, среды обитания черного медведя и бурого медведя часто пересекаются, и где это происходит, у более сильного бурого медведя обычно больший выбор пищи, убежищ и поведенческих ролей, ограничивающих нишу черного медведя.

Не все отношения являются конкурентными. Организм может также искать другие виды, чтобы иметь положительные взаимодействия, определяющие его нишу. Комменсализм или мутуализм между видами в среде обитания способны облегчить жизнь организма. Комменсализм – это тип отношений, в которых один вид извлекает выгоду, а другой остается незатронутым. Мутуализм – это тип отношений, в которых оба вида извлекают выгоду. Черный медведь, который питается енотами убитыми транспортом вдоль шоссе, практикует комменсализм. Бурый медведь, который ест большое количество ежевики, а затем распространяет ее семена вместе с фекалиями, практикует мутуализм.

Правила обязательного заполнения многомерного участка экосистемы

Если биогеоценоз подвергся резкому воздействию экстремальных абиотических явлений, например, пожаров, наводнений, землетрясений или негативной деятельности человека, некоторые его участки становятся свободными, то есть лишенными ранее обитавших здесь популяций растений и животных. Появление новых жизненных форм – сукцессия — приводит к смене той части биогеоценоза, название которой – экологическая ниша растений. Примеры её заселения после пожара указывают, что на смену широколиственному лесу приходят одно-двулетние травянистые растения с высокой вегетационной энергией: кипрей, иван-чай, мать-и-мачеха и другие, то есть освободившаяся часть пространства сразу же заселяется популяциями новых видов.

В данной статье мы детально изучили такое понятие, как экологическая ниша организма. Примеры, рассмотренные нами, подтверждают, что она является многомерным комплексом, приспособленным для оптимальных условий обитания популяций растений и животных.

Различное использование термина ниша вне экологии

Термин экологическая ниша нашел широкое применение за пределами экологии. Однако популярные концепции, которые он описывает, сильно отличаются от научного использования этого термина. Экологическая ниша в просторечии означает защищенное место за пределами суровых ветров конкуренции, в которых один может привести к ограниченной , но достаточно безопасное существование. Политик Гюнтер Гаус охарактеризовал общество бывшей ГДР как «нишевое общество

Этот термин сделал особую карьеру в экономике , особенно в рыночной психологии , в которую он был сознательно введен как «экономическая ниша» психологом Бернтом Шпигелем . Общие термины, такие как «рыночная ниша» или нишевый продукт », восходят к переносу экологической концепции в экономику. Эта двойственность поддерживается бизнес-журналистами, особенно в связи с так называемыми «эко-продуктами» , которые любят вводить заголовки с каламбурами вроде биодизель — убирайся из ниши» .

Характеристика экологических ниш

Характеристика экологических ниш включает три основные составляющие:

Поведенческая характеристика – это способ реагирования того или иного вида на раздражители. А также то, каким образом он добывает пищу, особенности его укрытия от врагов, приспособленность к абиотическим факторам (например, умение противостоять холоду или жаре).
Пространственная характеристика. Это координаты местонахождения популяции. Например, пингвины обитают в Антарктиде, Новой Зеландии, Южной Америке.
Временная. Она описывает активность видов в определенный период времени: сутки, год, сезон.

Параметры экологической ниши

Каждому виду свойственна своя экологическая ниша, характеризующееся диапазоном ресурсов, в частности пространственным распределением особей (приуроченность к определенному виду субстрата, ярусу и т.д.), местом в трофической сетке экосистемы, отношением к абиотическим факторам (температуpa, влажность и т.д.), интенсивностью использования ресурсов среды (суточная , сезонная активность вида и т.д.). Поэтому одним из параметров является ширина экологической ниши — относительный параметр, который оценивают путем сравнения с экологической нишей других видов. Существуют виды с широкими и узкими экологическими нишами, соответственно экологически пластичные и экологически непластичные виды (вы ознакомились с ними в статье Стратегии адаптации организмов).

На ширину экологической ниши влияет конкуренция. Ч. Р

Дарвин, описывая в своей работе формы борьбы за существование, особое внимание уделил конкуренции между организмами. Конкуренцией называют взаимодействие организмов (одного или разных видов), проявляется как взаимное подавление друг друга и возникает из-за того, что им нужен тот же самый ресурс

В природе особи каждого вида одновременно подвергаются внутривидовой и межвидовой конкуренции, которые вызывают противоположные экологические последствия. Внутривидовая конкуренция может способствовать территориальному распространению вида, расширению кормовой базы. Мы уже упоминали пример из работы Ч. Р. Дарвина о происхождении различных видов вьюрка Галапагосских островов. На океанических островах с бедной фауной вьюрки, по сравнению с их родственниками на материке, заселяли более разнообразные места проживания и овладели более разнообразной кормовой базой при отсутствии конкурирующих видов. В новых условиях движущая форма естественного отбора вызывала различия признаков между родственными группами птиц — образовывались новые виды.

Итак, внутривидовая конкуренция приводила к изменению экологической ниши вида, дифференциации вида и, как следствие, увеличение видового разнообразия. Использование различными видами за совместного существования тех же самых ресурсов является параметром экологической ниши, который называют перекрытием экологической ниши. Перекрытие может быть полным или частичным, с одним или несколькими параметрами экологической ниши, которая вызывает межвидовую конкуренцию. Последняя тем интенсивнее, чем больше это перекрытие. Итак, чем большее сходство экологических потребностей, тем острее конкуренция между двумя видами.

Два вида с одинаковыми потребностями не могут существовать вместе, один из них через некоторое время обязательно вытеснит другой. Эта закономерность известна под названием принципа Гаузе, или принципа конкурентного вытеснения. Используя понятие экологической ниши, этот принцип можно сформулировать так: в той же экосистеме два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу. Один из таких видов всегда будет иметь преимущество над другим, что через некоторое время приведет к вытеснению смежного вида или к его эволюционному переходу в другую экологическую нишу. Явление распределения экологических ниш в результате межвидовой конкуренции называют экологической диверсификации. Экологическая диверсификация между существующими вместе видами в основном осуществляется по пространственному расположению, рациону питания и распределением активности во времени. Достаточно одного из перечисленных параметров, чтобы конкуренция ослабла или полностью исчезла. Группы, которые расходятся, могут приобретать репродуктивную изоляцию и образовывать новые виды.

Как видим, значительное перекрытие экологических ниш приводит к распределению ниш, специализации видов и возникновению видового разнообразия. Распределение между совместно существующими видами экологических ниш с частичным их перекрытием — один из механизмов стабильности экосистем. Если какой-либо из видов резко снижает свою численность или вымирает, его роль берут на себя другие. Чем более видов в составе экосистемы, тем ниже численность каждого из них, тем сильнее выражена их экологическая специализация. Она обеспечивает сосуществование различных видов в одной экосистеме.

Формирование понятия экологической ниши как следствия адаптации организмов вида к существованию в экосистеме приводит к повышению значимости экологических исследований в решении вопросов эволюционной теории. Благодаря знанию экологических требований организмов к среде обитания и характера биотических отношений, открываются широкие перспективы для изучения механизмов видообразования.

Принцип конкурентного исключения

Принцип конкурентного исключения гласит, что существует столько экологических ниш, сколько есть видов различных организмов. Его автор — известный ученый Гаузе. Он открыл закономерности во время работы с инфузориями разных видов. Ученый выращивал организмы сначала в монокультуре, исследуя их плотность и способ питания, а позже объединил виды для разведения в одной емкости. Было замечено, что каждый вид значительно снизил численность, а в результате борьбы за пищу каждым организмом была занята своя экологическая ниша.

Не может быть, чтобы два разных вида занимали одну и ту же ячейку в биоценозе. Чтобы стать победителем в данной конкурентной борьбе, один из видов должен обладать каким-либо преимуществом в сравнении с другим, быть более приспособленным к факторам окружающей среды, так как даже очень схожие виды всегда имеют некие отличия.

История термина

Мнение о том, что живые существа и места их обитания нужно рассматривать как единое целое, в XIX веке высказал физиолог из Шотландии Джон Скотт Холдейн. Он считал, что “части организма и его окружение составляют одну систему”. В 1928 году о “целостных экологических системах” говорил лейпцигский биолог и лимнолог Ричард Уолтерек. О целостности живых организмов и неживой природы писал российский почвовед Василий Васильевич Докучаев. Немецкий гидробиолог Август Тинеманн для обозначения единства биотопа и биоценоза использовал термин “голоцен”, предложенное энтомологом Карлом Фридрихом в 1927 году.

Карл Фридрих думает над новым термином

Современное понятие “экосистема” (англ. ecosystem), ставшее основным в экологии, придуман в 1935 году британским биологом и геоботаником Артуром Джорджем Тенсли. Ученый дал ему такое определение: “Единая система, включающая в себя не только комплекс организмов, но и комплекс факторов, которые образуют то, что мы называем экологией. Внутри системы происходит постоянное разнообразное взаимодействие не только между организмами, но и между органическим и неорганическим мирами“.

Концепцию экологии Тенсли принял и расширил американский биолог Юджин Одум, доказавший, что экологию следует изучать как отдельную научную дисциплину.

Primary Menu

Главная
Основы промэкологии
- Воздействие человека на окружающую среду
  - Воздействие теплоэнергетики на окружающую среду
  - Воздействие черной металлургии на окружающую среду
  - Воздействие машиностроения на окружающую среду
  - Воздействие автотранспорта на окружающую среду
  - Воздействие горного производства на окр. среду
- Выбросы в атмосферу. Теоретические сведения.
  - Рассеивание вредных веществ в атмосфере
  - Санитарно-защитные зоны предприятий
  - Категории опасности предприятий
- Снижение выбросов в атмосферу
  - Сухие методы очистки газов
  - Методы мокрой очистки газов
  - Очистка от газов и паров
- Очистка сточных вод
  - Механическая очистка сточных вод
    - Механическая очистка: процеживание
    - Механическая очистка: отстаивание
    - Очистка с использованием центробежных сил
    - Механическая очистка воды: фильтрация
- Концепция малоотходного и безотходного производства
- Утилизация и ликвидация твердых и жидких отходов
  - Переработка отходов: складирование
  - Переработка отходов: компостирование
  - Переработка отходов: сжигание
  - Переработка отходов: пиролиз
Биоэкология
- Содержание, предмет и задачи биоэкологии
- Аутэкология
  - Влияние ЭФ на жизнедеятельность организмов
  - Закон толерантности Шелфорда
  - Экологическая пластичность организмов
  - Совместное действие экологических факторов
  - Действие абиотических факторов на популяции
  - Действие абиотических факторов на виды
  - Важнейшие абиотические факторы. Свет.
  - Температура: абиотические факторы
  - Влажность: абиотические факторы
  - Водный режим: абиотические факторы
- Демэкология
  - Параметры популяций.
  - Свойства популяций
  - Плодовитость, элиминация, миграции
  - Рождаемость и смертность, их влияние на рост популяции
  - Колебания численности популяции
  - Внутрипопуляционная регуляция численности
- Синэкология
  - Общая характеристика биотических факторов
  - Роль биотических взаимоотношений в регуляции численности видов
  - Принцип Гаузе
  - Экологическая ниша
- Экологические системы
  - Гомеостаз экологической системы
  - Видовая структура биогеоценоза и экосистем
  - Энергетика экологической системы
  - Экологическая пирамида
  - Развитие и эволюция экосистемы
  - Стабильность и устойчивость экосистемы
- Основы учения о биосфере
  - Живое вещество
  - Уровни организации живого вещества
  - Свойства живого вещества
  - Основные биохимические функции ж.в.
  - Основные свойства биосферы
Методы контроля окружающей среды
- Нормирование качества природной среды
  - Нормирование качества воздуха
  - Нормирование качества воды
  - Нормирование качества почвы
  - ПДК в продуктах питания
  - Нормирование радиационной безопасности
- Основы теории измерений
  - Основные этапы измерений
  - Классификация погрешностей
  - Статистические методы обработки данных
  - Средства измерений, их основные элементы
- Измерение температуры
  - Манометрические термометры
  - Термоэлектрические термометры
  - Термометры сопротивления
Экологический анализ
- Кислотно-основное титрование
- Обозначение концентрации веществ в химанализе
- Приготовление растворов методом разбавления
- Расчеты в гравиметрическом анализе
- Расчеты концентраций в титрометрическом анализе
- Титрование раствором известной нормальности
- Титрование точной навески стандарта А
- Методы количественного анализа
Cловарь

Примечания

(недоступная ссылка). Дата обращения 13 ноября 2010.
Одум Ю. Экология: В 2-х т. — Пер. с англ. — М.:. Мир, 1986. Т.1. — 328 с. Т.2. — 376 с.
Hutchinson G.E. Concluding remarks // Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 1957. № 22. P. 415—427. Reprinted in 1991: Classics in Theoretical Biology. Bull. of Math. Biol. 53: 193—213.
Гиляров А. М. Популяционная экология: Учебное пособие. — М.: Изд-во МГУ, 1990—191 с.
Джиллер П. Структура сообществ и экологическая ниша. — М.: Мир, 1988. — 184 с.
(недоступная ссылка). Дата обращения 29 октября 2010.
Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. Том 1. — М.: Мир, 1989. — 667 с.
Розенберг Г. С., Мозговой Д. П., Гелашвили Д. Б. Экология. Элементы теоретических конструкций современной экологии. (Учебное пособие).-Самара: СНЦ РАН, 1999—396 с.
Конкуренция // Биологический энциклопедический словарь / глав. ред. М. С. Гиляров. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 277.
↑ Шилов И. А. Экология. — М.: Высшая школа, 1997. — 512 с.
Gilpin M.E. Do Hares Eat Lynx? // The American Naturalist. 1973. V.107, №.957. P. 727—730.

Правила экологической пирамиды

На каждом последующем уровне продукция примерно в 10 раз меньше предыдущего. Это правило экологических пирамид в 1927 году объявил зоолог Чарлз Элтон для отображения экологической структуры. Структурой для построения экологических пирамид служат пищевые цепи. Чарлз Элтон разработал графическую модель в форме пирамиды, основание которой занимают продуценты. Объем каждого верхнего этажа по сравнению с предыдущим уменьшается. Над уровнем продуцентов залегает уровень консументов I порядка. Выше находятся консументы остальных порядков.

Позже эколог Р. Линдеман в 1942 году вывел правило 10%: на каждый следующий более высокий трофический уровень переходит около 10% энергии предыдущего уровня. 90% энергии при переносе ее от звена к звену рассеивается в виде тепла. Поэтому, в связи с колоссальной потерей энергии, количество трофических уровней ограничено и не превышает четырех-пяти звеньев. Чем дальше от начала располагаются звенья цепи, тем меньше энергии достается следующим трофическим уровням.

Энергия (C) тратится на разнообразные процессы жизнедеятельности организмов. Часть идет на построение клеток, а именно на прирост (P). Часть расходуется на прохождение энергетического обмена (R) и на процесс дыхания (i). Некоторая часть энергии выводится из организма в качестве неусвояемых продуктов жизнедеятельности (F). Следовательно, общее количество энергии будет складываться из отдельных составляющих:

C = P + R + F

Очевидно, что не все слагаемые будут переходить на следующий трофический уровень. Например, энергия, затраченная на дыхание, уходит из экосистемы. Таким образом, каждый последующий уровень всегда будет получать меньше энергии, чем первоначально содержится в предыдущем.

Правило 10% (принцип Линдемана) – основной закон пирамиды энергии.

Типы экологических пирамид:

пирамида чисел (численностей) – отражает численность отдельных организмов по трофическим цепям, показывая уменьшение числа особей от продуцентов к редуцентам. Например, чтобы прокормить одного волка, нужно несколько кроликов; чтобы прокормить этих кроликов, нужно большое численное многообразие растений;
пирамида биомасс — показывает соотношение продуцентов, консументов и редуцентов в экосистеме, выраженное в их массе. Обычно каждый последующий уровень по массе в 10 раз меньше, чем предыдущий;
пирамида энергии — отражает силу потока энергии через последовательные трофические уровни, т.е. эта пирамида отражает скорость прохождения массы пищи через трофическую цепь. Таким образом, структура биоценоза зависит главным образом не от количества фиксированной энергии, а от скорости продуцирования пищи.

Экологическая пирамида может быть перевернута основанием вверх, то есть предыдущие уровни могут иметь меньшую плотность и биомассу, чем последующие. Основным фактором для этого служит высокая скорость воспроизводства популяции жертвы. Например, множество насекомых, обитающих на одном дереве.

Виды структуры экосистем

Экологическая система – очень широкое понятие, характеризующее влияние абиотических факторов (атмосферы, воды, питательных веществ и пр.) на живые организмы. Биоценоз (сообщество сосуществующих популяций разных видов) вместе с элементами неживой природы и образует экосистему.

Экосистемы подразделяются на: микроэкосистемы (дерево, муравейник, лужа и т.п.), мезоэкосистемы (роща, луг, река) и макроэкосистемы (океан, пустыня).

Виды экосистем:

Естественные – река, лес, море и пр.
Антропогенные – города, промышленные предприятия, сельскохозяйственные фермы и т.д.
Автотрофные – сами обеспечивают себя солнечной и химической энергией за счет продуцентов.
Гетеротрофные – получают химическую энергию от органических элементов, например, из океанических впадин или биологических очистных сооружений.

Экосистема, ограниченная одним растительным сообществом (луг, лес, роща) называется биогеоценозом. Вся совокупность биогеоценозов на Земле образуют глобальную экосистему – биосферу.

Структура экосистем:

Пространственная – определяется ярусным расположением растений, например, древесный, травяной и кустарниковый «этажи». В почве ярусы образуются корнями растений и подземными организмами. Благодаря этому растения получают солнечный свет и почвенные ресурсы, а животные и микроорганизмы обитают вместе в разных экологических нишах.

Видовая – количество видов, образующих сообщество, и их разнообразие обеспечивают стабильность экосистемы.

Экологическая – соотношение групп видов, которые занимают определенные экологические ниши и выполняют свои функции в сообществе, что способствует самоподдержанию экосистемы. К таким видам относятся продуценты, консументы и редуценты.

Совокупность всех живых организмов в экосистеме называется биоценозом. Он, в свою очередь, подразделяется на зооценоз (животные), фитоценоз (растения) и микробоценоз (микроорганизмы). Неживые (свет, воздух и пр.) факторы называются биотопом. Сложная система взаимоотношений всех организмов, входящих в состав сообщества, и влияющих на них факторов обеспечивает устойчивость любой экосистемы.

Способы сосуществования организмов

Способы сосуществования организмов можно условно поделить на положительные – те, которые приносят пользу всем организмам, и отрицательные, которые выгодны только одному виду. Первые получили название «симбиоз», вторые – «мутуализм».

Комменсализм – взаимоотношение, при котором организмы не вредят друг другу, но и не помогают. Может быть внутривидовым и межвидовым.

Аменсализм – это межвидовой способ сосуществования, при котором один вид угнетается другим. При этом один из них не получает в необходимом количестве питательные вещества, из-за чего замедляются его рост и развитие.

Паразитизм – один организм использует другой как источник питания и среду обитания.

Хищничество – виды-хищники при таком способе сосуществования питаются организмом жертв.

Конкуренция может быть в пределах одного вида или между разными. Появляется она при условии, когда организмам необходима одинаковая пища или территория с оптимальными для них климатическими условиями.

Строительство ниши

Теория конструирования ниш — это раздел эволюционной биологии.

Создание ниши — это процесс, с помощью которого организмы посредством своего метаболизма и деятельности изменяют давление естественного отбора в своей среде и влияют на свою собственную эволюцию, а также на эволюцию других видов. Ярким примером является бобр, который строит плотины и коренным образом изменяет свою среду обитания и среду обитания будущих поколений.

Концепция ниши (совокупность эволюционных давлений) в выражении «конструкция ниши» сильно отличается от первоначального значения экологической ниши, и ее, скорее, следует сравнивать с концепцией расширенного фенотипа . Инженерия экосистем , где организмы изменяют свое физическое окружение, тесная концепция, адаптированная к экологии.

Что такое экологическая ниша?

Это абстрактное понятие претерпело множество концептуальных модификаций с момента своего появления в начале 20 века. Хотя многие из его значений действительны, в целом экологическую нишу можно определить следующим образом: «многомерный гиперобъем, включающий все биотические и абиотические факторы, с которыми связан организм».

Чтобы представить этот термин читателю более дружелюбно, даже если мы являемся редукционистами, его также можно обобщить, сказав, что ниша диапазон экологических, физических и биотических условий (обусловленных живыми существами), в которых вид или, скорее, популяция может развиваться и выживать с течением времени успешно

Описание экологической ниши пытается объяснить, принимая во внимание множество переменных, причину адаптации живых существ к окружающей среде и их жизнеспособность в краткосрочной и долгосрочной перспективе

Несмотря на то, что мы сталкиваемся с довольно абстрактным термином, различные научные публикации установили определенные основы в отношении него. Мы покажем вам некоторые из них в следующем списке:

Нишу следует понимать в функциональном смысле, понимая как функцию все взаимодействия организм-среда. Его нельзя спутать с местом обитания.
Взаимодействие организм-среда можно количественно оценить с помощью записей и экспериментов, основанных на статистических выводах.
Концепция ниши не должна основываться исключительно на прямых наблюдениях.
Ниша — это атрибут особей популяции, принадлежащей к определенному сообществу и экосистеме.
Ниша предоставляет информацию на индивидуальном уровне, но это не актуально: она стремится понять динамику на уровне населения.

Итак, ниша позволяет нам напрямую связать географическое пространство через понятие абстрактного многомерного пространства, состоящего из «n переменных», где вид развивается или потенциально может это сделать. Мы знаем, что весь этот конгломерат немного сложен для понимания, но в следующих строках мы заверяем вас, что все будет яснее.