علم البيئة هي دراسة التفاعلات بين الكائنات الحية وبيئاتها ، والتي تشكل نظامًا بيئيًا. تسمى الأماكن التي تعيش فيها الكائنات الحية الموائل.
ان مكانة بيئية، في المقابل ، هو الدور البيئي الذي يلعبه الكائن الحي داخل موطنه.
تعريف مكانة بيئية
تبنت العديد من فروع علم البيئة مفهوم مكانة بيئية.
يصف المكانة البيئية كيفية تفاعل الأنواع داخل نظام بيئي. يعتمد مكانة النوع على كل من العوامل الحيوية وغير الحيوية ، والتي تؤثر على قدرة النوع على البقاء والتحمل.
العوامل الحيوية التي تؤثر على مكانة الأنواع تشمل توافر الغذاء والحيوانات المفترسة. العوامل غير الحيوية تشمل العوامل البيئية المؤثرة درجة الحرارة وخصائص المناظر الطبيعية ومغذيات التربة والضوء والعوامل غير الحية الأخرى.
مثال على مكانة بيئية هو خنفساء الروث. تستهلك خنفساء الروث ، كما يوحي اسمها ، الروث في شكل اليرقات والبالغ. تخزن خنافس الروث كرات الروث في الجحور ، وتضع الإناث البيض بداخلها.
هذا يسمح لليرقات المفرغة بالوصول الفوري إلى الطعام. تؤثر خنفساء الروث بدورها على البيئة المحيطة عن طريق تهوية التربة وإعادة إطلاق العناصر الغذائية المفيدة. لذلك ، تلعب خنفساء الروث دورًا فريدًا في بيئتها.
لقد تغير تعريف المكانة منذ تقديمه لأول مرة. أخذ عالم أحياء ميداني يُدعى جوزيف غرينيل المفهوم الأساسي للموضع وطوره ، مدعياً أن مكانة مميزة بين الأنواع المختلفة التي تشغل نفس المساحة. بعبارة أخرى ، يمكن لنوع واحد فقط أن يكون له مكانة معينة. تأثر بتوزيع الأنواع.
أنواع المنافذ البيئية
يركز تعريف عالم البيئة تشارلز إلتون على دور الأنواع ، مثل دورها الغذائي. أكدت مبادئه أكثر على تشابه المجتمع وأقل على المنافسة.
في عام 1957 ، عالم الحيوان ج. قدمت إيفلين هاتشينسون نوعًا من التنازل عن مسارات التفكير هذه. وصف هاتشينسون شكلين من الموضع المناسب. ال مكانة أساسية تركز على الظروف التي يمكن أن توجد فيها الأنواع دون تفاعلات بيئية. ال مكانة أدركت، بالمقابل ، يعتبر وجود السكان في وجود تفاعلات أو منافسة.
سمح اعتماد مفهوم المكانة البيئية لعلماء البيئة بفهم أدوار الأنواع فيها النظم البيئية.
أهمية المنافذ البيئية
يستخدم علماء البيئة مفهوم المكانة البيئية للمساعدة في فهم كيفية ارتباط المجتمعات بالظروف البيئية واللياقة البدنية وتطور السمات والتفاعلات بين المفترس والفريسة في المجتمعات. يصبح هذا أكثر أهمية من أي وقت مضى حيث يؤثر تغير المناخ بيئة المجتمع.
تسمح المنافذ البيئية للأنواع بالوجود في بيئتها. في ظل الظروف المناسبة ، سوف تزدهر الأنواع وتلعب دورًا فريدًا. بدون المنافذ البيئية ، سيكون هناك تنوع بيولوجي أقل ، ولن يكون النظام البيئي في حالة توازن.
مسابقة بين الأنواع: يشير علماء البيئة إلى التعايش عند وصف المنافذ البيئية. لا يمكن أن يوجد نوعان متنافسان في مكان إيكولوجي واحد. هذا بسبب محدودية الموارد.
مسابقة يؤثر على ملاءمة الأنواع ، ويمكن أن يؤدي إلى تغييرات تطورية. مثال على المنافسة بين الأنواع هو حيوان يتغذى على حبوب اللقاح أو الرحيق من نوع نباتي معين ، ويتنافس مع حيوانات أخرى من هذا القبيل.
في حالة بعض أنواع النمل ، تتنافس الحشرات على الأعشاش والفريسة بالإضافة إلى الماء والغذاء.
مبدأ الاستبعاد التنافسي: يستخدم علماء البيئة مبدأ الاستبعاد التنافسي للمساعدة في فهم كيفية تعايش الأنواع. يفرض مبدأ الاستبعاد التنافسي عدم وجود نوعين في نفس المكانة البيئية. هذا بسبب التنافس على الموارد في الموائل.
كان الأبطال الأوائل لمبدأ الاستبعاد التنافسي جوزيف غرينيل ، ت. أنا. Storer و Georgy Gause و Garrett Hardin في أوائل ومنتصف القرن العشرين.
تؤدي المنافسة في مكانة معينة إما إلى أن يتخصص كل نوع بطريقة مختلفة ، حتى لا يستخدم نفس الموارد ، أو يؤدي إلى انقراض أحد الأنواع المنافسة. هذه طريقة أخرى للنظر إلى الانتقاء الطبيعي. هناك نوعان من النظريات المستخدمة لمعالجة الاستبعاد التنافسي.
في ص * نظرية، لا يمكن أن توجد أنواع متعددة بنفس الموارد ما لم تفرق بين منافذها. عندما تكون كثافة الموارد في أدنى مستوياتها ، سيتم استبعاد مجموعات الأنواع الأكثر تقييدًا بالمورد بشكل تنافسي.
في ف * نظرية، يمكن أن يتواجد المستهلكون بكثافة عالية بسبب وجود أعداء مشتركين.
المنافسة تلعب حتى على المستوى الميكروبي. على سبيل المثال ، إذا Paramecium aurelia و Paramecium caudatum تنمو معًا ، سوف تتنافس على الموارد. ص. أوريليا سوف تتفوق في نهاية المطاف ص. caudatum وتسبب في انقراضها.
منافذ متداخلة / تقسيم الموارد
بالنظر إلى حقيقة أن الكائنات الحية لا يمكن أن توجد في فقاعة وبالتالي يجب أن تتفاعل بشكل طبيعي مع الأنواع الأخرى ، يمكن أن تتداخل المنافذ في بعض الأحيان. لتجنب الاستبعاد التنافسي ، يمكن أن تتغير الأنواع المتشابهة بمرور الوقت لاستخدام موارد مختلفة.
في حالات أخرى ، يمكن أن يتواجدوا في نفس المنطقة لكنهم يستخدمون الموارد في أوقات مختلفة. هذا السيناريو يسمى تقسيم الموارد.
تقسيم الموارد: التقسيم يعني الفصل. ببساطة ، يمكن للأنواع استخدام مواردها بطرق تقلل من النضوب. هذا يسمح للأنواع بالتعايش والتطور.
مثال على تقسيم الموارد هو مثال السحالي مثل أنول ، والتي تستخدم أجزاء مختلفة من موائلها المتداخلة بطرق مختلفة. قد تعيش بعض أسماك أنول في أرض الغابة ؛ قد يعيش الآخرون عالياً في المظلة أو على طول الجذع والأغصان. لا تزال أنولات أخرى قد تبتعد عن البيئات النباتية وتعيش في الصحاري أو بالقرب من المحيطات.
مثال آخر هو الدلافين والفقمات ، التي تأكل أنواعًا مماثلة من الأسماك. ومع ذلك ، تختلف نطاقاتها الرئيسية ، مما يسمح بتقسيم الموارد.
مثال آخر هو عصافير داروين ، التي تخصصت أشكال منقارها بمرور الوقت في تطورها. بهذه الطريقة ، تمكنوا من استخدام مواردهم بطرق مختلفة.
أمثلة على المنافذ البيئية
العديد أمثلة على المنافذ البيئية موجودة في أنظمة بيئية مختلفة.
على سبيل المثال ، في جاك غابة الصنوبر ميتشيجان ، طائر الدخلة في Kirtland يحتل منطقة مناسبة بشكل مثالي للطيور. تفضل الطيور التعشيش على الأرض بين الأشجار ، وليس بينها ، بين الشجيرات الصغيرة.
لكن يجب أن يصل عمر شجرة الصنوبر إلى ثماني سنوات وأن يبلغ ارتفاعها حوالي 5 أقدام. بمجرد أن تشيخ الشجرة أو تنمو أطول ، لن يزدهر طائر Kirtland. يمكن أن تتعرض هذه الأنواع المتخصصة للغاية من المنافذ لخطر كبير بسبب التنمية البشرية.
نباتات الصحراء مثل النباتات النضرة التي تكيفت مع المنافذ البيئية القاحلة عن طريق تخزين المياه في أوراقها وتنمية جذورها الطويلة. على عكس معظم النباتات ، فإن العصارة تفتح ثغورها فقط في الليل لتقليل فقد الماء من حرارة النهار الحارقة.
المحبة للحرارة هي كائنات حية تزدهر في منافذ بيئية متطرفة مثل الفتحات الحرارية ذات درجات الحرارة المرتفعة.
النظام البيئي لجزر القنال
في جنوب كاليفورنيا ، على بعد أميال فقط من واحدة من أكثر مناطق المستوطنات البشرية اكتظاظًا بالسكان في الولايات المتحدة الدول ، سلسلة الجزر المعروفة باسم جزر القنال توفر نظامًا بيئيًا رائعًا لدراسة البيئة منافذ.
يستضيف هذا النظام البيئي الدقيق ، الملقب بـ "غالاباغوس أمريكا الشمالية" ، العديد من النباتات والحيوانات. تتنوع الجزر من حيث الحجم والشكل ، وتوفر موائل فريدة لمختلف الحيوانات والنباتات.
الطيور: تستدعي العديد من الطيور جزر القنال ، وعلى الرغم من تداخلها ، تمكنت كل واحدة من احتلال منافذ بيئية خاصة على الجزر. على سبيل المثال ، أعشاش البجع البني في كاليفورنيا بالآلاف في جزيرة أناكابا. جزيرة فرك جاي فريدة من نوعها لجزر القنال.
سمكة: يعيش أكثر من 2000 نوع من الأسماك في المياه المحيطة بهذه الجزر. توفر أسرة عشب البحر تحت المحيط موطنًا لكل من الأسماك والثدييات.
عانت جزر القنال من إدخال الأنواع الغازية من قبل المستوطنين الأوروبيين ، وكذلك من الملوثات مثل الـ دي.دي.تي. اختفت النسور الصلعاء وأخذت مكانها ، وجعلت النسور الذهبية منزلًا لها. ومع ذلك ، تم إعادة النسور الصلعاء إلى الجزر. خضعت صقور الشاهين لأزمة مماثلة وبدأت في العودة.
الثدييات الأصلية: توجد أربع ثدييات أصلية في جزر القنال: ثعلب الجزيرة وفأر الحصاد وفأر غزال الجزيرة والظربان المرقط. الثعلب والفأر الغزال بدوره لهما نوع فرعي في جزر منفصلة ؛ لذلك فإن كل جزيرة تستضيف منافذ منفصلة.
تفضل جزيرة الظربان المرقطة موطنًا لأنواع مختلفة اعتمادًا على الجزيرة التي تعيش عليها. في جزيرة سانتا روزا ، يفضل الظربان الأخاديد ومناطق النهر والغابات المفتوحة. في المقابل ، في جزيرة سانتا كروز ، تفضل الظربان المرقطة الأراضي العشبية المفتوحة الممزوجة بالشابارال. يلعبون دور المفترس في كلا الجزيرتين.
يتنافس الظربان المرقط بالجزيرة وثعلب الجزيرة على الموارد الموجودة على الجزر. ومع ذلك ، فإن الظربان المرقطة هي أكثر لاحمًا ، وهي ليلية. وبهذه الطريقة ، فإنهم قادرون على التعايش منافذ متداخلة. هذا مثال آخر على تقسيم الموارد.
ثعلب الجزيرة كاد ينقرض. جهود الاسترداد أعادت الأنواع إلى الوراء.
الزواحف والبرمائيات: تمتد المنافذ المتخصصة للغاية إلى الزواحف والبرمائيات. هناك نوع واحد من السمندل ونوع واحد من الضفادع ونوعين من الثعابين غير السامة وأربعة أنواع من السحالي. ومع ذلك فهي غير موجودة في كل جزيرة. على سبيل المثال ، تستضيف ثلاث جزر فقط سحلية الجزيرة الليلية.
تحتل الخفافيش أيضًا منافذ في جزيرتي سانتا كروز وسانتا روزا ، حيث تعمل كملقحات ومستهلكات للحشرات. جزيرة سانتا كروز هي موطن لخفافيش تاونسند كبيرة الأذنين.
اليوم الجزر تتعافى. وهي تتألف الآن من منتزه جزر القنال الوطني والمحمية البحرية الوطنية لجزر القنال ، ويستمر علماء البيئة في مراقبة العديد من المخلوقات التي تعتبر موطنًا للجزر.
نظرية البناء المتخصصة
ركز علماء البيئة في الآونة الأخيرة على نظرية البناء المتخصصة، والذي يصف كيفية تعديل الكائنات الحية لبيئاتها لجعلها مناسبة بشكل أفضل كمنافذ. تشمل الأمثلة على ذلك صنع الجحور ، وبناء الأعشاش ، وخلق الظل ، وبناء سدود القندس ، وغيرها من الطرق التي تغير فيها الكائنات محيطها لتناسب احتياجاتها.
نشأ بناء المتخصصة من عالم الأحياء جون أودلينج سمي. جادل Odling-Smee بأن البناء المتخصص يجب اعتباره عملية تطور ، شكل من "الوراثة البيئية" تنتقل إلى المتحدرين بدلاً من الميراث الجيني.
هناك أربعة مبادئ أساسية وراء نظرية البناء المتخصصة:
- واحد يشمل تعديل غير عشوائي من البيئة من قبل الأنواع ، مما يساعد على تطورها.
- ثانيًا ، الميراث "الإيكولوجي" يغير التطور بسبب الآباء الذين ينقلون مهارات التغيير لنسلهم.
- ثالثًا ، الخصائص الجديدة التي هي متبنى تصبح ذات أهمية تطورية. تتأثر البيئات بشكل منهجي.
- رابعًا ، ما كان يعتبر تكيفًا هو في الأساس نتيجة جعل الكائنات الحية بيئاتها أكثر تكاملاً عن طريق مكانة البناء.
ومن الأمثلة على ذلك براز الطيور البحرية الذي يؤدي إلى تخصيب النبات والانتقال من الأراضي العشبية إلى الأراضي العشبية. هذا ليس تكيفًا مقصودًا ، لكنه جلب آثارًا على التطور. لذلك كان من الممكن أن يكون الطائر البحري قد عدل البيئة بشكل كبير.
يجب أن تؤثر التعديلات الأخرى على البيئة على ضغوط الاختيار على الكائن الحي. ردود الفعل الانتقائية لا علاقة لها بالجينات.
أمثلة على البناء المتخصص
تشمل المزيد من الأمثلة على إنشاء مكانة التعشيش الحيوانات التي تختبئ ، والخميرة التي تعدل نفسها لجذب المزيد من ذباب الفاكهة وتعديل الأصداف بواسطة سرطان البحر الناسك. حتى من خلال التنقل ، يمكن أن تؤثر الكائنات الحية على البيئة ، مما يؤثر بدوره على تدفق الجينات في السكان.
يظهر هذا على نطاق واسع مع البشر ، الذين غيّروا البيئة لتناسب احتياجاتهم لدرجة أنه أدى إلى عواقب عالمية. يمكن إثبات هذا بالتأكيد من خلال الانتقال من الصيادين إلى الثقافات الزراعية ، مما أدى إلى تغيير المشهد من أجل زيادة مصادر الغذاء. في المقابل ، قام البشر بتغيير الحيوانات من أجل التدجين.
تقدم المنافذ البيئية معرفة غنية محتملة لفهم كيفية تفاعل الأنواع مع المتغيرات البيئية. يمكن لعلماء البيئة استخدام هذه المعلومات لمعرفة المزيد حول كيفية إدارة الأنواع والحفاظ عليها ، وكيفية التخطيط للتنمية المستقبلية أيضًا.