Ekologická nika– súhrn všetkých environmentálnych faktorov, v rámci ktorých je možná existencia druhu v prírode. koncepcia ekologická nika zvyčajne sa používa pri štúdiu vzťahov ekologicky podobných druhov patriacich do rovnakej trofickej úrovne. Termín „ekologická nika“ navrhol J. Greenell (1917) na charakterizáciu priestorového rozmiestnenia druhov (t. j. ekologická nika bola definovaná ako pojem blízky biotop).
Neskôr C. Elton (1927) definoval ekologickú niku ako postavenie druhu v spoločenstve, pričom zdôraznil mimoriadny význam trofických vzťahov. Koncom 19. a začiatkom 20. storočia si mnohí výskumníci všimli, že dva druhy, ekologicky blízke a zaujímajúce podobnú pozíciu v spoločenstve, nemôžu stabilne koexistovať na tom istom území. Toto empirické zovšeobecnenie sa potvrdilo v matematickom modeli konkurencie dvoch druhov o jednu potravu (V. Volterra) a v experimentálnych prácach G.F. Gause ( Gauseov princíp).
Moderný koncept ekologická nika vytvorený na základe modelu ekologickej niky, ktorý navrhol J. Hutchinson (1957, 1965). Ekologická nika môže byť podľa tohto modelu reprezentovaná ako súčasť imaginárneho viacrozmerného priestoru (hyperobjemu), ktorého jednotlivé rozmery zodpovedajú faktorom nevyhnutným pre normálnu existenciu druhu.
K divergencii ekologických výklenkov rôznych druhov prostredníctvom divergencie dochádza väčšinou v dôsledku ich asociácie s rôznymi biotopmi, rôznymi potravinami a rôznymi časmi využívania toho istého biotopu. Boli vyvinuté metódy na hodnotenie šírky ekologickej niky a stupňa prekrytia ekologických nik rôznych druhov. Liter: Giller P. Štruktúra komunity a ekologická nika. – M.: 1988 (podľa BES, 1995).
V environmentálnom modelovaní koncept ekologická nika charakterizuje určitú časť priestoru (abstraktu) faktorov prostredia, hyperobjem, v ktorom žiadny z faktorov prostredia neprekračuje tolerančné hranice daného druhu (populácie). Súbor takých kombinácií hodnôt faktorov prostredia, pri ktorých je existencia druhu (populácie) teoreticky možná, sa nazýva základná ekologická nika.
Realizovaná ekologická nika Nazývajú súčasťou základného výklenku iba tie kombinácie faktorových hodnôt, pri ktorých je možná stabilná alebo prosperujúca existencia druhu (populácie). Koncepty udržateľný alebo prosperujúce existencia si vyžaduje zavedenie dodatočných formálnych obmedzení pri modelovaní (napríklad úmrtnosť by nemala presiahnuť pôrodnosť).
Ak pri danej kombinácii environmentálnych faktorov môže rastlina prežiť, ale nie je schopná sa rozmnožovať, potom len ťažko môžeme hovoriť o blahobyte alebo udržateľnosti. Preto sa táto kombinácia environmentálnych faktorov vzťahuje na základnú ekologickú niku, ale nie na realizovanú ekologickú niku.
Mimo rámca matematického modelovania samozrejme nie je taká prísnosť a jasnosť v definícii pojmov. V modernej environmentálnej literatúre možno v koncepte ekologickej niky rozlíšiť štyri hlavné aspekty:
1) priestorová nika vrátane komplexu priaznivých environmentálnych podmienok. Napríklad hmyzožravé vtáky smrekovo-čučoriedkové žijú, živia sa a hniezdia v rôznych vrstvách lesa, čo im do značnej miery umožňuje vyhnúť sa konkurencii;
2) trofický výklenok. Vyniká najmä obrovským významom potravín ako environmentálneho faktora. Rozdelenie potravinových výklenkov medzi organizmy rovnakej trofickej úrovne, ktoré spolu žijú, nielenže zabraňuje konkurencii, ale prispieva aj k úplnejšiemu využívaniu potravinových zdrojov, a preto zvyšuje intenzitu biologického cyklu hmoty.
Napríklad hlučná populácia „vtáčích trhov“ vytvára dojem úplnej absencie akéhokoľvek poriadku. V skutočnosti každý druh vtáka zaberá trofický výklenok presne definovaný jeho biologickými vlastnosťami: niektoré sa živia blízko brehu, iné v značnej vzdialenosti, niektoré lovia blízko hladiny, iné v hĺbke atď.
Trofické a priestorové výklenky rôznych druhov sa môžu čiastočne prekrývať (pamätajte: princíp ekologickej duplikácie). Výklenky môžu byť široké (nešpecializované) alebo úzke (špecializované).
3) viacrozmerná nika, alebo výklenok ako hyperobjem. Myšlienka viacrozmerného ekologického výklenku je spojená s matematickým modelovaním. Celý súbor kombinácií hodnôt environmentálnych faktorov sa považuje za viacrozmerný priestor. V tomto obrovskom súbore nás zaujímajú iba také kombinácie hodnôt environmentálnych faktorov, za ktorých je možná existencia organizmu - tento hyperobjem zodpovedá konceptu viacrozmernej ekologickej niky.
4) funkčné myšlienka ekologickej niky. Táto myšlienka dopĺňa predchádzajúce a je založená na funkčných podobnostiach širokej škály ekologických systémov. Hovorí sa napríklad o ekologickej nike bylinožravcov, malých predátorov, alebo živočíchov živiacich sa planktónom, či hrabavých živočíchov atď. Funkčný koncept ekologickej niky zdôrazňuje úlohu organizmov v ekosystéme a zodpovedá zvyčajnému pojmu „povolanie“ alebo dokonca „postavenie v spoločnosti“. Hovoríme o funkciách environmentálne ekvivalenty– druhy zaberajúce funkčne podobné výklenky v rôznych geografických oblastiach.
„Bytop organizmu je tam, kde žije, alebo kde sa zvyčajne nachádza. Ekologická nika- priestrannejší koncept, ktorý zahŕňa nielen fyzický priestor, ktorý druh (populácia) zaberá, ale aj funkčnú úlohu tohto druhu v spoločenstve (napríklad jeho trofickú polohu) a jeho polohu vzhľadom na gradienty vonkajších faktorov - teplotu , vlhkosť, pH, pôda a ďalšie podmienky existencie. Tieto tri aspekty ekologickej niky sa bežne označujú ako priestorová nika, trofická nika a viacrozmerná nika alebo nika ako hyperobjem. Ekologická nika organizmu preto závisí nielen od toho, kde žije, ale zahŕňa aj celkový súčet jeho požiadaviek na životné prostredie.
Druhy, ktoré zaberajú podobné výklenky v rôznych geografických oblastiach, sa nazývajú environmentálne ekvivalenty(Y. Odum, 1986).
V.D. Fedorov a T.G. Gilmanov (1980, s. 118 – 127) poznámka:
„Štúdium realizovaných výklenkov popisom správania sa well-being funkcie na ich priereze rovnými čiarami a rovinami zodpovedajúcimi niektorým vybraným environmentálnym faktorom je v ekológii široko využívané (obr. 5.1). Okrem toho, v závislosti od povahy faktorov, ktorým zodpovedá konkrétna uvažovaná funkcia blahobytu, možno rozlišovať medzi „klimatickými“, „trofickými“, „edafickými“, „hydrochemickými“ a inými výklenkami, tzv. súkromné výklenky.
Pozitívnym záverom analýzy súkromných výklenkov môže byť záver opačný: ak sa priemetne súkromných výklenkov na niektorú (najmä niektoré) z osí nepretínajú, potom sa samotné výklenky nepretínajú v priestore vyššej dimenzie. ...
Logicky existujú tri možné možnosti relatívneho usporiadania výklenkov dvoch druhov v priestore faktorov prostredia: 1) separácia (úplný nesúlad); 2) čiastočná križovatka (prekrývajúca sa); 3) úplné zahrnutie jedného výklenku do druhého. ...
Oddelenie výklenku je pomerne triviálny prípad, ktorý odráža skutočnosť, že existujú druhy prispôsobené rôznym podmienkam prostredia. Oveľa väčší záujem sú o prípady čiastočného prekrývania výklenkov. Ako už bolo spomenuté vyššie, prekrývajúce sa projekcie aj pozdĺž niekoľkých súradníc naraz, striktne povedané, nezaručujú skutočné prekrytie samotných viacrozmerných výklenkov. Napriek tomu sa v praktickej práci prítomnosť takýchto priesečníkov a údajov o výskyte druhov v podobných podmienkach často považuje za dostatočný dôkaz v prospech prekrývajúcich sa výklenkov druhov.
Na kvantitatívne meranie miery prekrytia medzi výklenkami dvoch druhov je prirodzené použiť pomer objemu priesečníka množín... k objemu ich spojenia. ... V niektorých špeciálnych prípadoch je zaujímavé vypočítať mieru priesečníka výklenkových projekcií.“
TRÉNINGOVÉ TESTY K TÉME 5
Ministerstvo školstva a vedy Ruskej federácie
Federálna štátna rozpočtová vzdelávacia inštitúcia
vyššie odborné vzdelanie
"Sibírska štátna priemyselná univerzita"
Katedra ekológie
disciplína: Sociálna ekológia
na tému: „Ekologická nika“
Dokončené:
Študent gr. ERM-12
Belichenko Ya.V.
Skontrolované:
Doc. Dugin
Novokuzneck
Úvod …………………………………………………………………………………. 3
1. Ekologická nika………………………………………………………………………… 4
1.1. Koncept ekologickej niky………………………………………………. 4
1.2. Šírka a presah výklenkov………………………………………………………. 5
1.3. Evolúcia výklenkov………………………………………………………………..…10
2. Aspekty ekologickej niky……………………………………….……………….….12
3. Moderné poňatie ekologickej niky……………………………………….. 13
Záver……………………………………………………………………………………… 16
Zoznam referencií ……………………………………………………… 19
Úvod
Táto práca sa zaoberá témou „Ekologické výklenky“. Ekologická nika je miesto, ktoré zaberá druh (presnejšie jeho populácia) v spoločenstve, komplex jeho biocenotických väzieb a požiadaviek na abiotické faktory prostredia. Tento termín zaviedol v roku 1927 Charles Elton. Ekologická nika je súhrn faktorov existencie daného druhu, z ktorých hlavným je jeho miesto v potravinovom reťazci.
Ekologická nika je pozícia, ktorú zaujíma druh v spoločenstve. Interakcia daného druhu (populácie) s partnermi v spoločenstve, ktorého je členom, určuje jeho miesto v kolobehu látok určovaných potravou a konkurenčných vzťahov v biocenóze. Termín „ekologická nika“ navrhol americký vedec J. Grinnell (1917). Interpretáciu ekologickej niky ako polohy druhu za účelom výživy jednej alebo viacerých biocenóz podal anglický ekológ C. Elton (1927). Takáto interpretácia pojmu ekologická nika nám umožňuje poskytnúť kvantitatívny popis ekologickej niky pre každý druh alebo pre jeho jednotlivé populácie. Na tento účel sa početnosť druhov (počet jedincov alebo biomasa) porovnáva v súradnicovom systéme s ukazovateľmi teploty, vlhkosti alebo akéhokoľvek iného faktora prostredia.
Týmto spôsobom je možné identifikovať optimálnu zónu a hranice tolerovaných odchýlok podľa typu - maximum a minimum každého faktora alebo súboru faktorov. Každý druh spravidla zaberá určitú ekologickú niku, na ktorú je adaptovaný počas celého evolučného vývoja. Miesto, ktoré zaberá druh (jeho populácia) v priestore (priestorová ekologická nika) sa častejšie nazýva biotop.
Pozrime sa bližšie na ekologické niky.
Ekologická nika
Akýkoľvek typ organizmu je prispôsobený určitým podmienkam existencie a nemôže svojvoľne meniť svoje prostredie, stravu, čas kŕmenia, miesto rozmnožovania, úkryt atď. Celý komplex vzťahov k takýmto faktorom určuje miesto, ktoré príroda pridelila danému organizmu a úlohu, ktorú musí zohrávať vo všeobecnom životnom procese. To všetko sa spája v koncepte ekologickej niky.
1.1. Koncept ekologickej niky
Ekologická nika sa chápe ako miesto organizmu v prírode a celý spôsob jeho životnej činnosti, jeho životný stav, fixovaný v jeho organizácii a adaptáciách.
V rôznych časoch sa pojmu ekologická nika pripisovali rôzne významy. Slovo „niche“ spočiatku označovalo základnú jednotku rozšírenia druhu v priestore ekosystému, diktovanú štrukturálnymi a inštinktívnymi obmedzeniami daného druhu. Napríklad veveričky žijú na stromoch, losy žijú na zemi, niektoré druhy vtákov hniezdia na konároch, iné v dutinách atď. Pojem ekologická nika sa tu interpretuje najmä ako biotop alebo priestorová nika. Neskôr sa výrazu „niche“ priradil význam „funkčného stavu organizmu v komunite“. Týkalo sa to najmä miesta daného druhu v trofickej štruktúre ekosystému: druh potravy, čas a miesto kŕmenia, kto je pre daný organizmus predátorom atď. Toto sa teraz nazýva trofický výklenok. Potom sa ukázalo, že výklenok možno považovať za akýsi hyperobjem vo viacrozmernom priestore vybudovanom na základe faktorov prostredia. Tento hyperobjem obmedzoval rozsah faktorov, v ktorých by daný druh mohol existovať (hyperdimenzionálna nika).
To znamená, že v modernom chápaní ekologickej niky možno rozlíšiť najmenej tri aspekty: fyzický priestor, ktorý zaberá organizmus v prírode (biotop), jeho vzťah k faktorom životného prostredia a k susedným živým organizmom (spojenie), ako aj svoju funkčnú úlohu v ekosystéme. Všetky tieto aspekty sa prejavujú prostredníctvom štruktúry organizmu, jeho adaptácií, inštinktov, životných cyklov, životných „záujmov“ atď. Právo organizmu vybrať si svoju ekologickú niku je obmedzené pomerne úzkym rámcom, ktorý je mu priradený už od narodenia. Jeho potomkovia si však môžu nárokovať ďalšie ekologické niky, ak v nich nastali vhodné genetické zmeny.
1. Všeobecné ustanovenia. Živé bytosti - rastliny aj zvieratá - sú početné a rozmanité. Niet pochýb o tom, že túto rozmanitosť a počet organizmov určujú faktory prostredia. Každý druh teda zaujíma presne určené miesto v geografickom priestore so špecifickým súborom fyzikálnych a chemických parametrov. Postavenie druhu však nezávisí len od abiotických faktorov prostredia, ale aj od väzieb daného organizmu s inými organizmami, tak v rámci vlastného druhu, ako aj so zástupcami iných druhov. Vlk nebude žiť v týchto geografických priestoroch, aj keď súbor abiotických faktorov je preňho celkom prijateľný, ak preň nebude existovať zdroj potravy. V dôsledku toho musí byť miesto, ktoré druh v určitom biotope zaberá, určené nielen územím, ale musí súvisieť aj s potrebou potravy a funkciou rozmnožovania. Každý druh, ako aj konkrétny organizmus v spoločenstve (biocenóza) má svoj vlastný čas a miesto pobytu, ktoré ho odlišujú od iných druhov.
Stretávame sa teda s rôznymi pojmami. Po prvé, toto rozsah druh – rozšírenie druhu v geografickom priestore (geografický aspekt druhu), po druhé, biotop druhu(biotop alebo biotop) – typ geografického priestoru podľa súboru fyzikálnych a chemických parametrov a (alebo) biotických vlastností, kde druh žije a po tretie, ekologická nika, čo znamená viac než len miesto, kde daný druh žije. Druh môže zaberať množstvo rôznych biotopov v rôznych častiach svojho areálu.
Najlepšiu a najvýstižnejšiu komparatívnu definíciu ekologickej niky a prostredia poskytli francúzski ekológovia R. Vibert a C. Lagler: streda je adresa, kde sídli organizmus, pričom výklenok dodatočne označuje jeho povolanie na tomto mieste, jeho povolanie.
Niektorí ekológovia sú ochotnejší používať výraz „biotop“, ktorý je takmer synonymom pre „biotop“ a tieto dva pojmy sa často prelínajú, no pamätajme, že „biotop“ označuje len priestor, kde sa druh rozprestiera. V tomto chápaní je tento termín veľmi blízky pojmu druhový rozsah.
2. Habitat. Je to oblasť pôdy alebo vodného útvaru, ktorú zaberá populácia jedného druhu alebo jej časti a ktorá má všetky potrebné podmienky na jej existenciu (klíma, topografia, pôda, živiny). Biotop druhu je súbor oblastí, ktoré spĺňajú jeho ekologické požiadavky v rámci druhovej škály. Biotop teda nie je nič iné ako len súčasť ekologickej niky. Na základe šírky využitia biotopu existujú stenotopický A eurytopické organizmy, t.j. organizmy, ktoré zaberajú špecifické priestory so špecifickým súborom environmentálnych faktorov, a organizmy, ktoré existujú v širokej škále faktorov prostredia (kozmopoliti). Ak hovoríme o biotope spoločenstva organizmov alebo o mieste biocenózy, častejšie sa používa termín „biotop“. Habitat má ešte jedno synonymum ekotop– geografický priestor charakterizovaný špecifickým súborom environmentálnych parametrov. V tomto prípade je populácia akéhokoľvek druhu žijúca v danom priestore tzv ekotyp.
Pojem „biotop“ možno aplikovať na špecifické organizmy aj spoločenstvá ako celok. Lúku môžeme označiť za jediný biotop pre rôzne trávy a živočíchy, hoci trávy aj živočíchy zaberajú rôzne ekologické výklenky. Tento výraz by však nikdy nemal nahradiť pojem „ekologická nika“.
Habitat môže znamenať súbor vzájomne prepojených živých a neživých charakteristík geografického priestoru. Napríklad biotop vodného hmyzu, ploštice hladkej a ploštice vodnej, sú plytké plochy jazier pokrytých vegetáciou. Tento hmyz zaberá rovnaký biotop, ale má rôzne trofické reťazce (smoothie je aktívny predátor a plavec sa živí rozkladajúcou sa vegetáciou), čo odlišuje ekologické výklenky týchto dvoch druhov.
Biotop môže znamenať aj len biotické prostredie. Takto žijú bacily a baktérie vo vnútri iných organizmov. Vši žijú vo vlasoch hostiteľa. Niektoré huby sú spojené so špecifickým druhom lesa (hríby). Ale biotop môže byť reprezentovaný aj čisto fyzicko-geografickým prostredím. Dá sa poukázať na prílivové pobrežie, kde žije taká rozmanitosť organizmov. Môže to byť púšť, samostatná hora, duny, potok a rieka, jazero atď.
3. Ekologická nika- pojem, podľa Y. Oduma, priestrannejšie. Ekologická nika, ako to ukázal anglický vedec C. Elton(1927), zahŕňa nielen fyzický priestor, ktorý organizmus zaberá, ale aj funkčnú úlohu organizmu v spoločenstve. Elton rozlišoval niky ako polohu druhu v závislosti od iných druhov v spoločenstve. Myšlienka Charlesa Eltona, že výklenok nie je synonymom biotopu, získala široké uznanie a šírenie. Organizmus je veľmi dôležitý pre jeho trofické postavenie, životný štýl, spojenie s inými organizmami atď. a jeho polohu vzhľadom na gradienty vonkajších faktorov ako životné podmienky (teplota, vlhkosť, pH, zloženie a typ pôdy atď.).
Tieto tri aspekty ekologickej niky (priestor, funkčná úloha organizmu, vonkajšie faktory) je vhodné označiť ako priestorová nika(výklenkové miesto) trofický výklenok(funkčná nika), v chápaní Ch.Eltona, a viacrozmerný výklenok(berie sa do úvahy celý objem a súbor biotických a abiotických vlastností, hyperobjem). Ekologická nika organizmu závisí nielen od toho, kde žije, ale zahŕňa aj celkovú výšku jeho nárokov na životné prostredie. Telo nielen pociťuje účinky environmentálnych faktorov, ale kladie si na ne aj vlastné nároky.
4. Moderný koncept ekologickej niky bol vytvorený na základe navrhnutého modelu J. Hutchinson(1957). Ekologická nika je podľa tohto modelu súčasťou pomyselného viacrozmerného priestoru (hyperobjemu), ktorého jednotlivé rozmery zodpovedajú faktorom nevyhnutným pre normálnu existenciu a rozmnožovanie organizmu. Hutchinsonovu niku, ktorú budeme nazývať multidimenzionálna (hyperdimenzionálna), možno popísať pomocou kvantitatívnych charakteristík a operovať s ňou pomocou matematických výpočtov a modelov. R. Whittaker(1980) definuje ekologickú niku ako postavenie druhu v spoločenstve, z čoho vyplýva, že spoločenstvo je už spojené s konkrétnym biotopom, t.j. s určitým súborom fyzikálnych a chemických parametrov. Ekologická nika je preto termín používaný na označenie špecializácie populácie druhu v rámci komunity. Skupiny druhov v biocenóze, ktoré majú podobné funkcie a výklenky rovnakej veľkosti, sa nazývajú cechy. Druhy, ktoré zaberajú podobné výklenky v rôznych geografických oblastiach, sa nazývajú environmentálne ekvivalenty.
5. Individualita a jedinečnosť ekologických ník. Bez ohľadu na to, ako blízko sú organizmy (alebo druhy vo všeobecnosti) v biotopoch, bez ohľadu na to, ako blízko sú ich funkčné charakteristiky v biocenózach, nikdy nebudú zaberať rovnakú ekologickú niku. Počet ekologických výklenkov na našej planéte je teda nespočetný. Môžete si obrazne predstaviť ľudskú populáciu, ktorej všetci jedinci majú iba svoju jedinečnú niku. Nie je možné si predstaviť dvoch úplne identických ľudí, ktorí majú absolútne identické morfofyziologické a funkčné vlastnosti, vrátane mentálnych, postoj k svojmu druhu, absolútnu potrebu druhu a kvality jedla, sexuálne vzťahy, normy správania atď. Ale jednotlivé výklenky rôznych ľudí sa môžu v určitých parametroch prostredia prekrývať. Študentov môže napríklad spájať jedna vysoká škola, konkrétni učitelia a zároveň sa môžu líšiť sociálnym správaním, výberom potravy, biologickou aktivitou atď.
6. Meranie ekologických výklenkov. Na charakterizáciu výklenku sa zvyčajne používajú dve štandardné merania - šírka výklenku A pokrývajúci výklenok so susednými výklenkami.
Šírka výklenku sa týka gradientov alebo rozsahu pôsobenia nejakého environmentálneho faktora, ale len v rámci daného hyperpriestoru. Šírka výklenku môže byť určená intenzitou osvetlenia, dĺžkou trofického reťazca a intenzitou pôsobenia akéhokoľvek abiotického faktora. Pod prekrývaním ekologických výklenkov rozumieme tak prekrývanie šírky výklenkov, ako aj prekrývanie hyperobjemov.
7. Typy ekologických výklenkov. Existujú dva hlavné typy ekologických výklenkov. Po prvé, toto zásadný(formálny) výklenok – najväčší „abstrakt populated hypervolume“, kde pôsobenie faktorov prostredia bez vplyvu konkurencie zabezpečuje maximálnu početnosť a fungovanie druhu. Tento druh však zažíva neustále zmeny faktorov prostredia v rámci svojho rozsahu. Navyše, ako už vieme, zvýšenie pôsobenia jedného faktora môže zmeniť vzťah druhu k inému faktoru (dôsledok Liebigovho zákona) a môže sa zmeniť jeho rozsah. Pôsobenie dvoch faktorov súčasne môže zmeniť postoj druhu ku každému z nich špecificky. Biotické obmedzenia (predácia, konkurencia) vždy pôsobia v rámci ekologických výklenkov. Všetky tieto akcie vedú k tomu, že druh skutočne zaberá ekologický priestor, ktorý je oveľa menší ako hyperpriestor základného výklenku. V tomto prípade hovoríme o implementovaná nika, t.j. reálny výklenok.
8 . Princíp VanderMeer A Gause. Hutchinsonov koncept realizovanej niky výrazne rozšíril J. H. Vandermeer (1972). Dospel k záveru, že ak N interagujúcich druhov koexistuje v danom konkrétnom biotope, potom budú zaberať úplne iné realizované ekologické niky, ktorých počet sa bude rovnať N. Toto pozorovanie bolo tzv VanderMeerov princíp.
Konkurenčná interakcia sa môže týkať ako priestoru, živín, využívania svetla (stromy v lese), tak procesu boja o samicu, o potravu, ako aj závislosti na predátorovi, náchylnosti na choroby atď. na medzidruhovej úrovni sa pozoruje silná konkurencia. Môže viesť k nahradeniu populácie jedného druhu populáciou iného druhu, ale môže viesť aj k rovnováhe medzi týmito dvoma druhmi (zvyčajne Príroda nastolí rovnováhu v systéme dravec-korisť. Extrémne prípady sú, keď jeden druh vytlačí iný mimo hraníc daného biotopu. Existujú prípady, keď jeden druh vytlačí iný v trofickom reťazci a prinúti ho prejsť na používanie inej potravy. Pozorovanie správania blízko príbuzných organizmov s podobným životným štýlom a podobnou morfológiou ukazuje, že takéto organizmy sa snažia nikdy nežiť na rovnakom mieste. Toto pozorovanie bolo urobené Jozef Grinell v rokoch 1917-1928 študoval život kalifornských posmeškov. V skutočnosti tento koncept predstavil Grinell "výklenok", ale nezaviedol do tohto konceptu rozdiel medzi výklenkom a biotopom.
Ak blízko príbuzné organizmy žijú na rovnakom vodnom mieste, potom budú buď využívať rôzne zdroje potravy, alebo viesť aktívny životný štýl v rôznych časoch (noc, deň). Toto ekologické rozdelenie blízko príbuzných druhov je tzv princíp konkurenčného vylúčenia alebo Princíp Gause pomenovaný po ruskom biológovi, ktorý experimentálne demonštroval fungovanie tohto princípu v roku 1932. Gause vo svojich záveroch použil Eltonov koncept postavenia druhu v spoločenstve závislom od iných druhov.
9. Priestor výklenku. Ekologické niky druhov sú viac než len vzťah druhu k akémukoľvek environmentálnemu gradientu. Mnohé znaky alebo osi viacrozmerného priestoru (hyperobjemu) sú veľmi ťažko merateľné alebo ich nemožno vyjadriť lineárnymi vektormi (napríklad správanie, závislosť atď.). Preto je potrebné, ako správne poznamenáva R. Whittaker (1980), prejsť od konceptu osi niky (zapamätať si šírku niky podľa ktoréhokoľvek jedného alebo viacerých parametrov) ku konceptu jej viacrozmernej definície, ktorá odhalí povahu vzťahov druhov s ich celou škálou adaptačných vzťahov.
Ak je výklenok „miestom“ alebo „pozíciou“ druhu v komunite podľa Eltonovho konceptu, potom má právo dať mu nejaké miery. Podľa Hutchinsona môže byť výklenok definovaný množstvom environmentálnych premenných v rámci komunity, ktorej sa musí druh prispôsobiť. Tieto premenné zahŕňajú tak biologické ukazovatele (napríklad veľkosť potravín), ako aj nebiologické ukazovatele (klimatické, orografické, hydrografické atď.). Tieto premenné môžu slúžiť ako osi, pozdĺž ktorých sa znovu vytvára viacrozmerný priestor, ktorý je tzv ekologický priestor alebo výklenkový priestor. Každý druh sa môže prispôsobiť alebo byť tolerantný k určitému rozsahu hodnôt každej premennej. Horná a dolná hranica všetkých týchto premenných načrtáva ekologický priestor, ktorý je druh schopný zaberať. Toto je základná medzera v Hutchinsonovom chápaní. V zjednodušenej forme si to možno predstaviť ako „n-stranný box“ so stranami zodpovedajúcimi limitom stability druhov na osiach výklenkov.
Aplikovaním multidimenzionálneho prístupu na priestor pre niky v komunite môžeme objasniť polohu druhov v priestore, povahu reakcie druhu na vplyv viac ako jednej premennej a relatívne veľkosti nik.
Jedným zo základných pojmov modernej ekológie je koncept ekologickej niky. Zoológovia prvýkrát začali hovoriť o ekologickej nike. V r. biotické prostredie, jeho postavenie v potravinových reťazcoch.
Všeobecná definícia ekologickej niky je nasledujúca: ide o miesto druhu v prírode, určené kombinovaným súborom environmentálnych faktorov. Ekologická nika zahŕňa nielen postavenie druhu v priestore, ale aj jeho funkčnú úlohu v spoločenstve.
- je to súbor faktorov prostredia, v rámci ktorého žije konkrétny druh organizmu, jeho miesto v prírode, v rámci ktorého môže daný druh existovať neobmedzene dlho.
Keďže pri určovaní ekologickej niky by sa malo brať do úvahy veľké množstvo faktorov, miesto druhu v prírode, opísané týmito faktormi, je viacrozmerný priestor. Tento prístup umožnil americkému ekológovi G. Hutchinsonovi uviesť nasledujúcu definíciu ekologickej niky: je súčasťou pomyselného viacrozmerného priestoru, ktorého jednotlivé rozmery (vektory) zodpovedajú faktorom nevyhnutným pre normálnu existenciu druhu. Hutchinson zároveň identifikoval výklenok zásadný, ktoré môže populácia obsadiť v neprítomnosti konkurencie (určujú to fyziologické vlastnosti organizmov) a nika implementovaná, tie. časť základnej niky, v ktorej sa druh skutočne vyskytuje v prírode a ktorú zaberá v prítomnosti konkurencie s inými druhmi. Je zrejmé, že realizovaný výklenok je spravidla vždy menší ako základný.
Niektorí ekológovia zdôrazňujú, že organizmy sa musia nielen vyskytovať v rámci ich ekologickej niky, ale musia byť aj schopné rozmnožovania. Keďže existuje druhová špecifickosť pre akýkoľvek faktor prostredia, ekologické niky druhov sú špecifické. Každý druh má svoju charakteristickú ekologickú niku.
Väčšina druhov rastlín a živočíchov môže existovať iba v špeciálnych výklenkoch, v ktorých sa udržiavajú určité fyzikálno-chemické faktory, teplota a zdroje potravy. Po tom, čo sa v Číne začalo ničiť bambus, sa napríklad panda, ktorej potravu tvorí z 99 % práve táto rastlina, ocitla na pokraji vyhynutia.
Druhy so spoločnými výklenkami sa môžu ľahko prispôsobiť meniacim sa podmienkam prostredia, takže riziko ich vyhynutia je nízke. Typickými predstaviteľmi druhov so spoločnými výklenkami sú myši, šváby, muchy, potkany a ľudia.
G. Gauseov zákon konkurenčného vylúčenia pre ekologicky podobné druhy vo svetle doktríny o ekologickej nike možno formulovať takto: druhy nemôžu zaberať rovnakú ekologickú niku. Odchod z konkurencie sa dosahuje odlišnými požiadavkami na životné prostredie alebo, inými slovami, vymedzením ekologických výklenkov druhov.
Konkurenčné druhy, ktoré žijú spolu, často „zdieľajú“ dostupné zdroje, aby znížili konkurenciu. Typickým príkladom je delenie na živočíchy, ktoré sú aktívne cez deň a tie, ktoré sú aktívne v noci. Netopiere (každý štvrtý cicavec na svete patrí do tohto podradu netopierov) zdieľajú vzdušný priestor s inými lovcami hmyzu – vtákmi, využívajúc kolobeh dňa a noci. Je pravda, že netopiere majú niekoľko pomerne slabých konkurentov, ako sú sovy a lamky, ktoré sú aktívne aj v noci.
Podobné rozdelenie ekologických výklenkov na denné a nočné „smeny“ sa pozoruje u rastlín. Niektoré rastliny kvitnú cez deň (väčšina divých druhov), iné v noci (Lubka bifolia, voňavý tabak). Nočné druhy zároveň vydávajú vôňu, ktorá priťahuje opeľovače.
Ekologické amplitúdy niektorých druhov sú veľmi malé. V tropickej Afrike teda jeden druh červa žije pod viečkami hrocha a živí sa výlučne slzami tohto zvieraťa. Je ťažké si predstaviť užšiu ekologickú niku.
Druhový ekologický koncept nika
Postavenie druhu, ktoré zaujíma vo všeobecnom systéme biocenózy, vrátane komplexu jeho biocenotických väzieb a požiadaviek na abiotické faktory prostredia, sa nazýva ekologická nika druhu.
Koncept ekologickej niky sa ukázal ako veľmi plodný pre pochopenie zákonov koexistencie medzi druhmi. Pojem „ekologická nika“ by sa mal odlišovať od pojmu „biotop“. V druhom prípade máme na mysli tú časť priestoru, ktorú daný druh obýva a ktorá má pre svoju existenciu potrebné abiotické podmienky.
Ekologická nika druhu nezávisí len od abiotických podmienok prostredia, ale nie menej aj od jeho biocentického prostredia. Toto je charakteristika životného štýlu, ktorý môže druh viesť v danom spoločenstve. Ekologických výklenkov je toľko, koľko je na Zemi druhov živých organizmov.
Pravidlo konkurenčného vylúčenia môžu byť vyjadrené tak, že dva druhy nekoexistujú v tej istej ekologickej nike. Odchod z konkurencie je dosiahnutý v dôsledku rozdielov v požiadavkách na životné prostredie, zmeny životného štýlu, čo je vymedzenie ekologických ník druhov. V tomto prípade získavajú schopnosť koexistovať v rovnakej biocenóze.
Rozdelenie ekologických ník podľa spolužijúcich druhov s ich čiastočným prekrývaním - jeden z mechanizmov udržateľnosti prírodných biocenóz. Ak niektorý z druhov prudko zníži početnosť alebo vypadne zo spoločenstva, prevezmú jeho úlohu iné.
Ekologické výklenky rastlín sú na prvý pohľad menej rozmanité ako výklenky zvierat. Sú jasne definované v druhoch, ktoré sa líšia vo výžive. Počas ontogenézy rastliny, podobne ako mnohé zvieratá, menia svoju ekologickú niku. Ako starnú, intenzívnejšie využívajú a pretvárajú svoje prostredie.
Rastliny majú prekrývajúce sa ekologické niky. Zintenzívňuje sa v určitých obdobiach, keď sú zdroje prostredia obmedzené, ale keďže druhy využívajú zdroje individuálne, selektívne a s rôznou intenzitou, konkurencia v stabilných fytocenózach je oslabená.
Bohatosť ekologických ník v biocenóze ovplyvňujú dve skupiny dôvodov. Prvým sú podmienky prostredia, ktoré biotop poskytuje. Čím je biotop mozaikovitejší a rozmanitejší, tým viac druhov si v ňom môže vymedziť svoje ekologické niky.
Podrobné riešenie paragrafu § 76 z biológie pre žiakov 10. ročníka, autori Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014
- Pracovný zošit biológie Gdz pre 10. ročník nájdete
1. Čo je to biotop?
Odpoveď. Biotop (biotop) je súbor biotických, abiotických a antropogénnych (ak existujú) environmentálnych faktorov na akomkoľvek konkrétnom území alebo vodnej ploche, vytvorených na mieste primárneho komplexu abiotických faktorov - ekotopu. Biotop druhu alebo populácie je dôležitou zložkou jeho/jej ekologickej niky. Vo vzťahu k suchozemským živočíchom sa pojem považuje za synonymum pojmov stanica (biotop druhu) a biotop (biotop spoločenstva).
Biotopy charakterizované rôznou závažnosťou environmentálnych faktorov, ktoré však majú podobný vegetačný kryt, sa nazývajú biologicky ekvivalentné. Ich existencia je možná vďaka čiastočnej kompenzácii faktorov navzájom.
T. Southwood (1977) navrhol klasifikáciu biotopov podľa charakteru zmien faktorov v priebehu času, pričom zdôraznil nasledovné:
nezmenené - podmienky prostredia zostávajú priaznivé na neurčito;
predvídateľne sezónne - dochádza k pravidelnej zmene priaznivých a nepriaznivých období;
nepredvídateľné - priaznivé a nepriaznivé obdobia majú rôzne trvanie;
efemérne - s krátkym priaznivým obdobím.
2. Čo je to potravinový reťazec?
Odpoveď. Potravinový (trofický) reťazec - rad druhov rastlín, živočíchov, húb a mikroorganizmov, ktoré sú navzájom spojené vzťahom: potrava - konzument (sled organizmov, v ktorých dochádza k postupnému prenosu hmoty a energie od zdroja k spotrebiteľovi). ).
Organizmy nasledujúceho článku požierajú organizmy predchádzajúceho článku, a tak dochádza k reťazovému prenosu energie a hmoty, ktorý je základom kolobehu látok v prírode. Pri každom prenose z odkazu na odkaz sa veľká časť (až 80 – 90 %) potenciálnej energie stratí, rozptýli sa vo forme tepla. Z tohto dôvodu je počet článkov (typov) v potravinovom reťazci obmedzený a zvyčajne nepresahuje 4-5.
3. Čo je medzidruhový boj?
Otázky po § 76
1. Aký je rozdiel medzi pojmami „biotop“ a „ekologická nika“?
Odpoveď. Postavenie druhu, ktoré zaujíma v biogeocenóze, komplex jeho spojení s inými druhmi a požiadavky na abiotické faktory prostredia sa nazýva ekologická nika. Pojem „ekologická nika“ by sa mal odlišovať od pojmu „biotop“. V druhom prípade hovoríme o časti priestoru, kde druh žije a kde existujú nevyhnutné abiotické podmienky pre jeho existenciu. Ekologická nika druhu nezávisí len od abiotických podmienok, charakterizuje celý životný štýl, ktorý môže druh v danom spoločenstve viesť. Podľa obrazného vyjadrenia ekológa Yu.Oduma je biotop adresou druhu a ekologická nika je jeho „povolaním“. Existujú základné (alebo potenciálne) a realizované výklenky. Základná ekologická nika je súbor optimálnych podmienok, za ktorých môže daný druh existovať a rozmnožovať sa. Realizovaná nika - podmienky, v ktorých sa druh skutočne vyskytuje v danom ekosystéme, vždy tvorí nejakú časť základnej niky.
Pre rozmnožovanie a dlhodobú existenciu mnohých živočíšnych druhov má veľký význam vymedzenie výklenkov v rôznych štádiách ontogenézy: nekonkurujú si húsenice a dospelí jedinci lepidoptera, larvy a chrobáky májového chrobáka, pulce a dospelé žaby. iné, pretože sa líšia biotopom a sú súčasťou rôznych potravinových reťazcov.
Medzidruhová konkurencia vedie k zužovaniu ekologickej niky a neumožňuje prejaviť jej potenciál. Vnútrodruhová konkurencia naopak prispieva k rozširovaniu ekologickej niky. V súvislosti s nárastom počtu druhov sa začína využívanie ďalšej potravy, rozvoj nových biotopov a vznik nových biocenotických spojení.
2. Môžu rôzne druhy zaberať rovnakú ekologickú niku?
Odpoveď. Nie, nemôžu. Na jednom biotope žije veľké množstvo organizmov rôznych druhov. Napríklad zmiešaný les je biotopom pre stovky druhov rastlín a živočíchov, ale každý z nich má svoju vlastnú a iba jednu „profesiu“ - ekologickú niku.
V lese majú losy a veveričky podobné biotopy, ale ich výklenky sú úplne odlišné: veverička žije hlavne v korunách stromov, živí sa semenami a plodmi a tam sa rozmnožuje. Celý životný cyklus losa je spojený s podkrovným priestorom: kŕmenie zelenými rastlinami alebo ich časťami, rozmnožovanie a úkryt v húštinách.
Prvky ekologickej niky:
potraviny (druhy);
čas a spôsoby výživy;
miesto rozmnožovania;
miesto úkrytu.
Ekologické výklenky existujú podľa určitých pravidiel:
čím širšie sú požiadavky (hranice tolerancie) druhu voči niektorým alebo mnohým environmentálnym faktorom, tým väčší priestor môže v prírode zaberať, a preto je jeho rozšírenie širšie;
ak sa režim ktoréhokoľvek, aspoň jedného environmentálneho faktora v biotope jedincov jedného druhu zmenil tak, že jeho hodnoty presahujú hranice výklenku, znamená to zničenie výklenku, tj. , obmedzenie alebo nemožnosť zachovania druhu v danom biotope. S pojmom „ekologická nika“ sa spájajú aj ďalšie dôležité vzorce – každý druh má svoju vlastnú, jedinečnú ekologickú niku, t. j. koľko druhov na Zemi, toľko ekologických výklenkov (2,2 milióna druhov živých organizmov, z toho 1,7 milióna druhov zvierat). Dva rôzne druhy (dokonca aj veľmi blízke) nemôžu zaberať rovnakú ekologickú niku vo vesmíre;
v každom ekosystéme sú druhy, ktoré si nárokujú rovnakú niku alebo jej prvky (potrava, úkryt). V tomto prípade je konkurencia nevyhnutná, boj o vlastné miesto. Takéto vzťahy odzrkadľuje Gauseovo pravidlo: ak dva druhy s podobnými požiadavkami na prostredie (výživa, správanie, miesta rozmnožovania) vstúpia do konkurenčného vzťahu, potom jeden z nich musí zomrieť alebo zmeniť svoj životný štýl a obsadiť novú ekologickú niku.
Ekologická nika je súhrn všetkých požiadaviek druhu (populácie) na podmienky prostredia (zloženie a režim environmentálnych faktorov) a miesto, kde sú tieto požiadavky splnené.
Ekologické niky spolužijúcich druhov sa môžu čiastočne prekrývať, ale nikdy nie úplne zhodovať, pretože do hry vstupuje zákon konkurenčného vylúčenia.
3. Môže jeden druh obsadiť rôzne ekologické niky? Od čoho to závisí?
4. Aký význam majú ekologické niky v živote komunity?
Odpoveď. Koncept ekologickej niky je veľmi užitočný pre pochopenie zákonitostí koexistencie druhov. Napríklad každá zelená rastlina, ktorá sa podieľa na tvorbe biogeocenózy, zabezpečuje existenciu množstva ekologických výklenkov. Medzi nimi môžu byť výklenky, ktoré zahŕňajú organizmy, ktoré sa živia koreňovými tkanivami (koreňovité chrobáky) alebo listovými tkanivami (listové chrobáky a odnože miazgy), kvetmi (kvetinové chrobáky), ovocím (plodožrúti), koreňovými sekrétmi (ekrisotrofy) atď. tvoria ucelený systém rôznorodého využitia rastlinnej hmoty tela. Navyše všetky heterotrofy, ktoré jedia rastlinnú biomasu, si takmer nekonkurujú.
Každý z týchto výklenkov zahŕňa skupiny organizmov, ktoré sú heterogénne v druhovom zložení. Napríklad ekologická skupina koreňových chrobákov zahŕňa háďatká aj larvy niektorých chrobákov (chrobáky májové, klikatky) a do výklenku rastlín sajúcich rastlinné šťavy patria ploštice a vošky.
Ekologické niky živočíchov živiacich sa rastlinnou biomasou
Skupiny druhov v spoločenstve, ktoré majú podobné funkcie a výklenky rovnakých vlastností, niektorí autori nazývajú cechy (cech koreňožrútov, cech nočných predátorov, cech mrchožrútov a pod.).
Zoberme si obrázok 122. Obsadzujú bylinožravce rovnaké alebo rôzne výklenky na africkej savane? Svoju odpoveď zdôvodnite. Zoberme si obrázok 123. Zaberajú vážka a jej larva rovnaké alebo rôzne výklenky? Svoju odpoveď zdôvodnite.
Odpoveď. V savane zvieratá zaberajú rôzne ekologické výklenky. Ekologická nika je miesto obsadené druhom v biocenóze vrátane komplexu jeho biocenotických väzieb a požiadaviek na faktory prostredia. Termín zaviedol v roku 1914 J. Grinnell a v roku 1927 Charles Elton.
Ekologická nika je súhrn faktorov existencie daného druhu, z ktorých hlavným je jeho miesto v potravinovom reťazci.
Ekologická nika môže byť:
zásadný – určený kombináciou podmienok a zdrojov, ktoré umožňujú druhu udržať si životaschopnú populáciu;
realizované – vlastnosti ktorých určujú konkurenčné druhy.
Tento rozdiel zdôrazňuje, že medzidruhová konkurencia vedie k zníženiu plodnosti a životaschopnosti a že môže existovať časť základnej ekologickej niky, v ktorej druh v dôsledku medzidruhovej konkurencie už nie je schopný úspešne žiť a rozmnožovať sa.
Ekologická nika nemôže byť prázdna. Ak sa výklenok vyprázdni v dôsledku vyhynutia druhu, okamžite ho zaplní iný druh.
Biotop zvyčajne pozostáva z oddelených oblastí ("záplat") s priaznivými a nepriaznivými podmienkami; tieto miesta sú často len dočasne prístupné a objavujú sa nepredvídateľne v čase aj priestore.
Voľné oblasti alebo „medzery“ biotopov sa v mnohých biotopoch vyskytujú nepredvídateľne. Požiare alebo zosuvy pôdy môžu viesť k vzniku pustatín v lesoch; búrka môže odhaliť otvorenú oblasť morského pobrežia a nenásytní predátori kdekoľvek môžu vyhladiť potenciálne obete. Tieto uvoľnené oblasti sa vždy znovu osídľujú. Úplne prvými osadníkmi však nemusia byť nevyhnutne tie druhy, ktoré sú schopné úspešne konkurovať iným druhom a vytláčať ich na dlhú dobu. Preto je koexistencia prechodných a konkurenčných druhov možná, pokiaľ sa s vhodnou frekvenciou objavia neobývané oblasti. Prechodný druh je zvyčajne prvý, kto kolonizuje voľnú oblasť, kolonizuje ju a rozmnožuje. Konkurenčnejší druh kolonizuje tieto oblasti pomaly, ale akonáhle kolonizácia začala, časom porazí prechodné druhy a rozmnoží sa.
Štúdium ekologických výklenkov má veľký praktický význam. Pri introdukcii cudzokrajných druhov do tunajšej flóry a fauny je potrebné zistiť, akú ekologickú niku vo svojej domovine zaberajú a či budú mať v miestach introdukcie konkurentov. Široké rozšírenie ondatry v Európe a Ázii sa vysvetľuje práve absenciou hlodavcov s podobným životným štýlom v týchto regiónoch.
U príbuzných druhov žijúcich spolu je veľmi jemné vymedzenie ekologických ník. Kopytníky pasúce sa na afrických savanách teda využívajú potravu na pasienkoch rôznymi spôsobmi: zebry oberajú najmä vrcholy tráv, pakone sa živia tým, čo im zebry nechávajú, gazely trhajú najnižšie trávy a antilopy topi sa uspokoja so suchými steblami, ktoré zanechávajú iné druhy. bylinožravce. Vplyvom členenia výklenkov sa zvyšuje celková bioproduktivita takéhoto komplexného stáda z hľadiska druhového zloženia. Roľnícke stádo zložené z kráv, oviec a kôz využíva lúky a pasienky z environmentálneho hľadiska oveľa efektívnejšie ako jednodruhové stádo, monokultúra je najmenej efektívny spôsob hospodárenia.
Ak porovnáme dospelý hmyz a larvy vážok, môžeme vyvodiť tieto závery:
1) Larvy zvyčajne slúžia ako štádium šírenia, ktoré zabezpečuje šírenie druhu.
2) Larvy sa líšia od dospelých jedincov tak v biológii výživy, ako aj v ich prostredí a v spôsoboch pohybu (lietajúca vážka a jej plávajúca larva) a v správaní. Vďaka tomu môže jeden druh využívať možnosti, ktoré poskytujú dve ekologické niky počas celého svojho životného cyklu. To zvyšuje šance na prežitie druhu.
3) vedia sa prispôsobiť rôznym podmienkam, ktoré ich čakajú v druhom živote, majú fyziologickú odolnosť.
