Nișă ecologică - biologie

Termenul Nișă ecologică descrie suma factorilor de mediu biotici și abiotici de care are nevoie o specie pentru a supraviețui.

Dezvoltarea termenului

Termenul „nișă” într-un context ecologic a fost menționat pentru prima dată într-o lucrare de către omul de știință naturist Joseph Grinnell în 1917 [1] (există documente anterioare împrăștiate fără niciun răspuns). Termenul de nișă Grinnells este în esență legat de mediu: descrie o zonă a suprafeței pământului, cu proprietățile sale ecologice specifice și proprietățile site-ului, care este favorabilă supraviețuirii speciei luate în considerare. Independent de aceasta, ecologul englez Charles Elton a introdus din nou în 1927 într-un sens similar [2]. Elton pune un accent mai mare pe interacțiunile biologice; conceptul său de nișă corespunde mai mult rolului sau funcției unei specii în comunitatea sa, în special relația sa cu dușmanii și resursele alimentare.

Termenul folosit în prezent se întoarce la un articol influent al zoologului George Evelyn Hutchinson [3], care se bazează pe opera lui Grinnell și Elton. Cea mai importantă inovație a lui Hutchinson a fost că nișa nu este privită ca o proprietate a mediului - în care o specie se poate „încadra” sau „nu se potrivește”, care poate rămâne și „goală” - ci ca o proprietate a speciei în sine [4] .

Conceptul Hutchinson

Conceptul lui Hutchinson se bazează pe binecunoscutul fapt că o specie poate trăi numai dacă factorii de mediu se află într-un anumit domeniu; aceasta include temperatura, umiditatea, calitatea solului, aprovizionarea cu alimente, presiunea de pradă și altele asemenea. A. Gama de valori a unui factor, de ex. B. temperatura, poate fi imaginată ca o rută (în fața acestei rute este prea rece, în spatele ei prea fierbinte). Un alt factor, de ex. Umiditate, apoi definește o zonă, adică combinația de temperatură și umiditate în care specia poate trăi (un exemplu de utilizare a nișei puricilor de apă Daphnia magna oferă [5]). Un al treilea factor (de exemplu, pH-ul solului) definește un volum. Odată cu adăugarea altor factori, rezultatul este o structură care nu mai este vie, dar ușor de înțeles: un hiperspațiu n-dimensional.

Acest hiperspațiu este alcătuit din totalitatea tuturor factorilor de mediu, cum ar fi temperatura, alimentele, umiditatea solului, habitatul etc., care provoacă o nișă ecologică și formează așa-numita Spațiu de nișă. Factorii individuali pot fi reprezentați grafic ca dimensiuni. Fiecare factor de mediu reprezintă o dimensiune. Nișa ecologică este definită de limitele în care o specie poate trăi și se poate reproduce, care poate fi prezentată ca o zonă pe fiecare grafic. Există un optim în acest interval pentru fiecare factor la care specia prosperă cel mai bine. Cu toate acestea, în practică există foarte multe dimensiuni datorită complexității vieții. Prin urmare, o diagramă a unei nișe multidimensionale realiste este dificil de imaginat și nu poate fi desenată. Hiperspațiul n-dimensional al factorilor de mediu poate fi deci împărțit în diagrame de nișă bidimensionale, din motive de claritate.

Aplicațiile moderne ale termenului au apărut prin derivarea și modificarea conceptului hutchinsonian. Termenul de nișă și-a găsit drumul în special în sinecologie. Aici, termenii legați de termenul de nișă au devenit nișă, Suprapunere de nișă sau nișă dovedită [6] .

Suprapunere de nișă înseamnă că două specii au aceeași nișă ecologică. Suprapunerea de nișă duce inevitabil la concurență de ex. B. prin reducerea resurselor, precum spațiul sau hrana, sau lumina și apa din plante. Acest lucru are ca rezultat o scădere a supraviețuirii, creșterii și reproducerii speciilor afectate. Creșterea asociată a stresului - în special datorită unui habitat prea mic - poate duce la dispariția acestei specii.

Termenul de nișă ecologică este uneori înțeles greșit deoarece termenul „nișă” este asociat în mod colocvial în general cu un spațiu sau o locație. Nișa ecologică nu este o descriere spațială, spre deosebire de termenii habitat (sau locație) și biotop, care denotă un loc fizic. De fapt, nișa ecologică este un termen funcțional care descrie „rolul ecologic” pe care îl joacă specia în ecosistemul luat în considerare. Prin urmare, descrie condițiile biotice și abiotice, factorii de mediu și factorii de evoluție care sunt importanți pentru viața și supraviețuirea acestei specii în ecosistem. Rezultă că nișele definite în acest mod nu pot fi „ocupate”. Mai degrabă, ele sunt „formate” prin interacțiunea dintre organismele unei specii și mediul lor.

Teoria nișei și competiția dintre specii

Definiția de nișă ecologică legată de specii poate fi realizată în mod natural independent pentru fiecare specie. Alte specii sunt incluse în definiția nișei indirect (ca factori de mediu, de exemplu ca prădători sau ca hrană), dar nu joacă un rol direct. Dacă se compară nișele ecologice ale diferitelor specii găsite în acest fel, ele pot fi complet separate una de alta dacă speciile nu împărtășesc nici o zonă a unui habitat. Cu toate acestea, mai des, nișele formate în acest mod se vor suprapune într-o măsură mai mare sau mai mică. Aceasta înseamnă că părți din spațiul de nișă pot fi utilizate de ambele tipuri. Spațiul de nișă al unei specii în prezența altor specii va fi astfel diferit de cel fără ele. Poate fi mai mare (în relații simbiotice sau mutualiste), dar mai des va fi mai mică din cauza concurenței sau a altor antagonisme.

Nișă fundamentală și realizată

Prin urmare, se face distincția între două concepte de bază ale unei nișe ecologice:

cand nișă fundamentală sau. Nișă fundamentală o specie face parte dintr-o zonă de nișă în care această specie ar putea trăi numai pe baza potenței sale ecologice, adică variabilitatea genetică și norma de reacție și adaptabilitatea asociată. În practică, acest lucru poate fi determinat numai în condiții de laborator. Într-un sens, aceasta este descrierea ecologică generală a speciei în cauză.
cand nișă realizată sau. Nișă adevărată este termenul folosit pentru partea care este de fapt ocupată de specia în cauză, luând în considerare factorii specifici de localizare curentă într-un anumit ecosistem. Aici fiecare individ intră într-o relație cu străini sau conștienți și concurează cu ei pentru resurse sau este limitat în posibilitățile sale în alt mod. Nișa realizată face parte din nișa fundamentală. Aceasta înseamnă că nișa realizată nu depinde doar de factorii biotici, ci și de factorii abiotici.

Importanța factorului concurențial

Deoarece, în opinia multor ecologiști, competiția dintre specii este unul dintre factorii esențiali care determină comunitățile naturale, un domeniu esențial de aplicare a teoriei de nișă stă în luarea în considerare a acestei competiții. Punctul de plecare este principiul excluderii concurenței: Conform acestui fapt, două specii cu aceleași cerințe de viață nu pot coexista într-un singur habitat. Tipul competitiv îl va înlocui pe cel inferior. Dacă principiul se aplică în comunitățile naturale, trebuie explicat de ce atât de multe specii se pot înțelege între ele acolo, fără ca majoritatea dintre ele să fie deplasate de concurenți superiori. Hutchinson însuși a vorbit z. B. pentru fitoplanctonul lacurilor, care concurează pentru o mână de resurse esențiale într-un habitat aparent omogen (în esență: lumină, fosfor, azot) și totuși este foarte bogat în specii, din „paradoxul planctonului” [7]

Tradusă în limbajul teoriei nișei, excluderea concurenței înseamnă că nișele a două specii se suprapun complet pentru cel puțin una dintre aceste specii (nu trebuie să fie identice: o nișă poate fi complet închisă de alta). Dacă una dintre specii are o porțiune din spațiul de nișă pe care concurentul superior nu o poate coloniza, are un refugiu acolo. Acest lucru asigură supraviețuirea speciei, dar: un eveniment comun ar fi totuși imposibil.

Există diverse soluții posibile la această problemă în cadrul teoriei nișei.

Teorii neutre

Ca alternativă la opțiunea de mai sus, un grup de ecologi neagă importanța supremă a concurenței. În acest caz, nișele suprapuse nu mai sunt o problemă de rezolvat. În aceste teorii, nișele și nișele își pierd rolul central în structurarea comunităților. Compoziția locală este modelată de factori aleatori („stochastici”): v.a. Ratele de imigrare și dispariție, viteza de colonizare, modificări aleatorii în ordinea speciilor primite (și în perioadele evolutive: noua apariție a speciilor). Această „teorie neutră” a fost elaborată în special prin lucrarea ecologului Stephen P. Hubbell [10] [11]. O prezentare modernă este prezentată în [12]. Și în teoria neutră, factorul concurenței este implicit luat în considerare, deoarece spațiul disponibil pentru fiecare individ este limitat. Stabilirea unui nou individ este posibilă numai într-un decalaj care devine liber atunci când un om mai în vârstă moare. O astfel de „loterie de lacune” pentru nișele de înființare fusese deja propusă pentru a explica biodiversitatea pajiștilor de calcar. Ecologul P. J. Grubb a inventat termenul „nișă de regenerare” [13]

Sinteze moderne

Noua versiune a teoriei neutre a stârnit controverse aprinse în ecologie. Deși teoria în forma sa pură este respinsă de majoritatea ecologiștilor, ea a contribuit la o modificare a teoriei de nișă. În majoritatea versiunilor moderne, elementele stochastice sunt introduse în teoria de nișă (în esență complet deterministă). Posibile modele explicative pentru bogăția speciilor sunt date de o combinație a ambilor factori (de exemplu [14]). Alte posibilități oferă de ex. De exemplu, echilibre multiple (de exemplu [15]). O prezentare modernă a teoriei nișei oferă z. B. [16] .

Adaptarea nișelor

Conform unor descoperiri mai recente, nișa ecologică a speciilor de animale este mai flexibilă decât se presupunea în teoriile anterioare. Un studiu din 2011 a arătat că obiceiurile de vânătoare ale păsărilor marine scufundate diferă foarte mult atât între specii, cât și în cadrul unei specii. Nișele ecologice nu sunt fixate rigid: diferite habitate, evitarea concurenței cu vecinii sau evitarea prădătorilor duc la comportamente diferite chiar și în cadrul unei specii. Oamenii de știință de la MPI Radolfzell au ales păsările marine ca obiect de studiu deoarece sunt legate de pământ pentru a se înmulți și, mai ales în acest moment, multe animale trebuie să împartă spațiu și hrană. Deoarece mai multe specii cu afirmații similare se reproduc împreună pe o insulă, întrebarea a fost cum diferă în nișele ecologice. Datele au arătat că distribuția spațială și temporală a păsărilor poate diferi foarte mult în cadrul unei specii. Reducerea în cadrul unei specii prin specializări atenuează concurența. Animalele se scufundă pentru hrană la diferite adâncimi și temperaturi diferite în zone marine situate geografic. [17]

Aplicarea teoriei nișei pentru a prezice zonele speciilor

Teoria de nișă este utilizată din ce în ce mai mult în cercetarea biogeografică. Aici, aparițiile cunoscute ale unei specii sunt corelate cu factorii de mediu măsurați (în special clima) pentru a putea prezice aria potențială a acesteia de la nișa ecologică a speciei prin transferarea rezultatelor în zone cu factori de mediu similari în care specia nu a fost încă detectată . Aceste modele sunt cunoscute sub numele de modelare a habitatelor. Această abordare este deosebit de răspândită pentru prezicerea efectelor schimbărilor climatice. În acest scop, un model al zonei în condițiile climatice modificate este construit pe baza modelelor climatice existente. Baza procesării este constatarea că nișa ecologică a unei specii se schimbă cu greu într-o perioadă scurtă de timp. Prin urmare, este mai probabil ca specia să-și schimbe zona prin mișcări migratoare decât să se adapteze noilor condiții la fața locului. Se vorbește clar despre „anvelopa climatică” a speciei [18]. Unii ecologi americani atrag atenția asupra posibilelor pericole și concluzii false cu această metodă, care o pot folosi pentru a construi o zonă pentru Yeti [19]. .

Aplicarea termenului de nișă în afara ecologiei

Termenul de nișă ecologică a găsit o largă utilizare în afara ecologiei. Cu toate acestea, conceptul popular care este circumscris de acesta diferă în mare parte de utilizarea științifică. O „nișă ecologică” în limbajul comun seamănă mai degrabă cu un loc liniștit în afara vântului dur al concurenței, în care se poate duce o existență limitată, dar rezonabil de sigură. Politicianul Günter Gaus a reușit să caracterizeze societatea fostei RDG drept „societate de nișă”. Termenul a avut o carieră specială în economie, în special în psihologia pieței, în care a fost introdus de psihologul Bert Spiegel (ca un transfer conștient al nișei ecologice în zona economică). Termenii obișnuiți, cum ar fi „nișă de piață” sau „produs de nișă”, pot fi urmăriți de la transferul unui concept ecologic către economie. Această ambivalență este menținută în viață de jurnaliștii de afaceri, în special în legătură cu așa-numitele „produse ecologice”, cărora le place să introducă titluri cu jocuri de cuvinte precum „Biodiesel - în afara nișei”.