Ecologia è lo studio delle interazioni tra gli organismi e i loro ambienti, che compongono un ecosistema. I luoghi in cui vivono gli organismi sono chiamati habitat.
Un nicchia ecologica, al contrario, è il ruolo ecologico che un organismo svolge all'interno del suo habitat.
Definizione di nicchia ecologica
Diversi rami dell'ecologia hanno adottato il concetto di nicchia ecologica.
La nicchia ecologica descrive come una specie interagisce all'interno di un ecosistema. La nicchia di una specie dipende da fattori sia biotici che abiotici, che influenzano la capacità di una specie di sopravvivere e resistere.
Fattori biotici che influenzano la nicchia di una specie includono la disponibilità di cibo e i predatori. Fattori abiotici che influenzano la nicchia ecologica includono la temperatura, le caratteristiche del paesaggio, i nutrienti del suolo, la luce e altri fattori non viventi.
Un esempio di nicchia ecologica è quello dello scarabeo stercorario. Lo scarabeo stercorario, come suggerisce il nome, consuma sterco sia in forma larvale che adulta. Gli scarabei stercorari immagazzinano le palle di sterco nelle tane e le femmine depongono le uova al loro interno.
Ciò consente alle larve schiuse l'accesso immediato al cibo. Lo scarabeo stercorario a sua volta influenza l'ambiente circostante aerando il terreno e rilasciando nutrienti benefici. Pertanto, lo scarabeo stercorario svolge un ruolo unico nel suo ambiente.
La definizione di nicchia è cambiata da quando è stata introdotta per la prima volta. Un biologo sul campo di nome Joseph Grinnell ha preso il concetto di base della nicchia e lo ha ulteriormente sviluppato, affermando che una nicchia distingueva tra specie diverse che occupavano lo stesso spazio. In altre parole, solo una specie potrebbe avere una nicchia particolare. Era influenzato dalla distribuzione delle specie.
Tipi di nicchie ecologiche
La definizione di nicchia dell'ecologo Charles Elton si concentrava sul ruolo di una specie, come il suo ruolo trofico. I suoi principi enfatizzavano maggiormente la somiglianza della comunità e meno la concorrenza.
Nel 1957, lo zoologo G. Evelyn Hutchinson ha fornito una sorta di compromesso di queste linee di pensiero. Hutchinson ha descritto due forme di nicchia. Il nicchia fondamentale focalizzato sulle condizioni in cui una specie potrebbe esistere senza interazioni ecologiche. Il nicchia realizzata, al contrario, considerava l'esistenza della popolazione in presenza di interazioni, o concorrenza.
L'adozione del concetto di nicchia ecologica ha permesso agli ecologi di comprendere i ruoli delle specie in ecosistemi.
Importanza delle nicchie ecologiche
Gli ecologi usano il concetto di nicchia ecologica per aiutare a capire come le comunità si relazionano alle condizioni ambientali, all'idoneità, all'evoluzione dei tratti e alle interazioni predatore-preda nelle comunità. Questo diventa sempre più importante man mano che i cambiamenti climatici influenzano ecologia della comunità.
Le nicchie ecologiche consentono alle specie di esistere nel loro ambiente. Nelle giuste condizioni, la specie prospererà e svolgerà un ruolo unico. Senza le nicchie ecologiche ci sarebbe meno biodiversità e l'ecosistema non sarebbe in equilibrio.
Competizione interspecie: Gli ecologisti si riferiscono a coesistenza quando si descrivono nicchie ecologiche. Due specie in competizione non possono esistere in una nicchia ecologica. Ciò è dovuto alle risorse limitate.
concorrenza influenza l'idoneità delle specie e può portare a cambiamenti evolutivi. Un esempio di competizione interspecie è un animale che si nutre di polline o nettare da una specifica specie vegetale, in competizione con altri animali simili.
Nel caso di alcune specie di formiche, gli insetti si contenderanno nidi e prede, nonché acqua e cibo.
Principio di esclusione competitiva: Gli ecologi utilizzano il principio di esclusione competitiva per aiutare a capire come le specie coesistono. Il principio di esclusione competitiva impone che due specie non possano esistere nella stessa nicchia ecologica. Ciò è dovuto alla competizione per le risorse in un habitat.
I primi campioni del principio di esclusione competitiva furono Joseph Grinnell, T. IO. Storer, Georgy Gause e Garrett Hardin all'inizio e alla metà del XX secolo.
La competizione in una nicchia o porta ciascuna specie a specializzarsi in modo diverso, in modo da non utilizzare le stesse risorse, o porta all'estinzione una delle specie concorrenti. Questo è un altro modo di considerare la selezione naturale. Ci sono due teorie utilizzate per affrontare l'esclusione competitiva.
Nel R* Teoria, più specie non possono esistere con le stesse risorse a meno che non differenziano le loro nicchie. Quando la densità delle risorse è al minimo, le popolazioni di specie più limitate dalla risorsa saranno escluse in modo competitivo.
Nel P* Teoria, i consumatori possono esistere ad alta densità a causa della condivisione di nemici.
La competizione si gioca anche a livello microbico. Ad esempio, se Paramecio aurelia e Paramecio caudatum sono cresciuti insieme, si contenderanno le risorse. p. aurelia alla fine sorpasserà p. caudatum e farlo estinguere.
Nicchie sovrapposte/partizionamento delle risorse
Dato che gli organismi non possono esistere in una bolla e devono quindi interagire naturalmente con altre specie, occasionalmente le nicchie possono sovrapporsi. Per evitare l'esclusione competitiva, specie simili possono cambiare nel tempo per utilizzare risorse diverse.
In altri casi, possono esistere nella stessa area ma utilizzare risorse in momenti diversi. Questo scenario si chiama partizionamento delle risorse.
Partizionamento delle risorse: Partizionare significa separare. In poche parole, le specie possono utilizzare le proprie risorse in modi che riducono l'esaurimento. Ciò consente alla specie di coesistere e persino di evolversi.
Un esempio di ripartizione delle risorse è quello delle lucertole come le anole, che usavano parti diverse dei loro habitat sovrapposti in modi diversi. Alcuni degli anoli potrebbero vivere sul suolo della foresta; altri potrebbero vivere in alto nella chioma o lungo il tronco e i rami. Altri ancora potrebbero allontanarsi dagli ambienti vegetali e vivere nei deserti o vicino agli oceani.
Un altro esempio potrebbero essere i delfini e le foche, che mangiano specie simili di pesci. Tuttavia, i loro home range differiscono, consentendo un partizionamento delle risorse.
Un altro esempio sarebbero i fringuelli di Darwin, che nel tempo hanno specializzato la forma del becco nella loro evoluzione. In questo modo, sono stati in grado di utilizzare le loro risorse in modi diversi.
Esempi di nicchie ecologiche
Parecchi esempi di nicchie ecologiche esistono in diversi ecosistemi.
Ad esempio, nel jack pineta del Michigan, la silvia di Kirtland occupa un'area ideale per l'uccello. Gli uccelli preferiscono nidificare a terra tra gli alberi, non in essi, tra piccoli sottoboschi.
Ma il jack pine deve avere solo fino a otto anni e un'altezza di circa 5 piedi. Una volta che l'albero invecchia o diventa più alto, la silvia del Kirtland non prospererà. Questi tipi di nicchie altamente specializzati possono essere messi a grande rischio a causa dello sviluppo umano.
Piante del deserto come le piante grasse adattate ad aride nicchie ecologiche immagazzinando acqua nelle foglie e sviluppando lunghe radici. A differenza della maggior parte delle piante, le piante grasse aprono i loro stomi solo di notte in modo da ridurre la perdita d'acqua dovuta al caldo torrido diurno.
I termofili sono organismi che prosperano in nicchie ecologiche estreme come prese d'aria termiche con alte temperature.
Ecosistema delle Isole del Canale
Nel sud della California, a poche miglia di distanza da una delle aree più popolose di insediamento umano negli Stati Uniti Uniti, la catena di isole conosciute come Isole del Canale offre un affascinante ecosistema per lo studio ecologico nicchie.
Soprannominato le "Galapagos del Nord America", questo delicato ecosistema ospita numerose piante e animali. Le isole variano per dimensioni e forma e forniscono habitat unici per vari animali e piante.
Uccelli: Diversi uccelli chiamano casa le Isole del Canale e, nonostante la loro sovrapposizione, sono riusciti a occupare nicchie ecologiche speciali sulle isole. Ad esempio, il pellicano bruno della California nidifica a migliaia sull'isola di Anacapa. La ghiandaia dell'isola è unica delle Isole del Canale.
Pesce: Oltre 2.000 specie di pesci vivono nelle acque intorno a queste isole. I letti di alghe sotto l'oceano forniscono l'habitat sia per i pesci che per i mammiferi.
Le Isole del Canale hanno sofferto dell'introduzione di specie invasive da parte dei coloni europei, nonché di inquinanti come il DDT. Le aquile calve scomparvero e, prendendo il loro posto, le aquile reali si stabilirono. Tuttavia, le aquile calve sono state reintrodotte nelle isole. I falchi pellegrini hanno subito una crisi simile e stanno tornando alla ribalta.
Mammiferi nativi: Quattro mammiferi nativi risiedono nelle Isole del Canale: la volpe dell'isola, il topo del raccolto, il topo cervo dell'isola e la puzzola maculata. La volpe e il topo cervo hanno a loro volta sottospecie su isole separate; ogni isola ospita quindi nicchie separate.
La puzzola maculata dell'isola preferisce habitat di diverso tipo a seconda dell'isola in cui vive. Sull'isola di Santa Rosa, la puzzola predilige canyon, aree ripariali e boschi aperti. Al contrario, sull'isola di Santa Cruz, le puzzole maculate preferiscono le praterie aperte miste al chaparral. Svolgono il ruolo di predatore su entrambe le isole.
La puzzola maculata dell'isola e la volpe dell'isola sono concorrenti per le risorse sulle isole. Tuttavia, le puzzole maculate sono più carnivore e sono notturne. Quindi, in questo modo, sono in grado di coesistere in nicchie sovrapposte. Questo è un altro esempio di partizionamento delle risorse.
La volpe dell'isola si è quasi estinta. Gli sforzi di recupero hanno riportato in vita la specie.
Rettili e Anfibi: Le nicchie altamente specializzate si estendono a rettili e anfibi. C'è una specie di salamandra, una specie di rana, due specie di serpenti non velenosi e quattro specie di lucertole. Eppure non si trovano su tutte le isole. Ad esempio, solo tre isole ospitano la lucertola notturna dell'isola.
I pipistrelli occupano nicchie anche sulle isole di Santa Cruz e Santa Rosa, lavorando sia come impollinatori che come consumatori di insetti. L'isola di Santa Cruz è la casa dei pipistrelli dalle grandi orecchie di Townsend.
Oggi le isole si stanno riprendendo. Ora comprendono il Parco Nazionale delle Isole del Canale e il Santuario Nazionale Marino delle Isole del Canale, e gli ecologi continuano a monitorare le numerose creature che chiamano casa le isole.
Teoria della costruzione di nicchia
Gli ecologi più recentemente si sono concentrati su teoria della costruzione di nicchia, che descrive come gli organismi modificano i loro ambienti per renderli più adatti come nicchie. Esempi di questo includono la creazione di tane, la costruzione di nidi, la creazione di ombra, la costruzione di dighe di castori e altri metodi in cui gli organismi modificano l'ambiente circostante in base alle proprie esigenze.
La costruzione di nicchia è nata dal biologo John Odling-Smee. Odling-Smee ha sostenuto che la costruzione di una nicchia dovrebbe essere considerata un processo di evoluzione, una forma di "eredità ecologica" trasmessa ai discendenti piuttosto che un'eredità genetica.
Ci sono quattro principi fondamentali alla base della teoria della costruzione di nicchia:
- Uno coinvolge modifica non casuale dell'ambiente da una specie, aiutando a favorire la loro evoluzione.
- In secondo luogo, l'eredità "ecologica" altera l'evoluzione a causa di genitori che trasmettono le abilità di alterazione alla loro prole.
- Terzo, nuove caratteristiche che sono that adottato diventare evolutivamente significativo. Gli ambienti sono interessati sistematicamente.
- In quarto luogo, ciò che è stato considerato adattamento è essenzialmente il risultato di organismi che rendono i loro ambienti più complementari tramite costruzione di nicchia.
Un esempio potrebbero essere le feci di un uccello marino che portano alla fertilizzazione delle piante e al passaggio dalla macchia alla prateria. Questo non è un adattamento intenzionale, ma ha portato implicazioni per l'evoluzione. L'uccello marino avrebbe quindi modificato significativamente l'ambiente.
Altre modifiche all'ambiente devono influenzare le pressioni selettive su un organismo. Il feedback selettivo non è correlato ai geni.
Esempi di costruzione di nicchia
Altri esempi di costruzione di nicchie includono animali che nidificano e scavano, lieviti che si modificano per attirare più moscerini della frutta e la modifica dei gusci da parte dei paguri. Anche spostandosi, gli organismi possono influenzare l'ambiente, influenzando a loro volta il flusso genico in una popolazione.
Questo è visto su larga scala con gli umani, che hanno talmente alterato l'ambiente per soddisfare le loro esigenze che ha portato a conseguenze in tutto il mondo. Ciò è certamente testimoniato dal passaggio da culture di cacciatori-raccoglitori a culture agrarie, che hanno alterato il paesaggio al fine di raccogliere fonti di cibo. A loro volta, gli esseri umani hanno alterato gli animali per l'addomesticamento.
Le nicchie ecologiche offrono una ricca conoscenza potenziale per comprendere come le specie interagiscono con le variabili ambientali. Gli ecologi possono utilizzare queste informazioni per saperne di più su come gestire le specie e conservarle, nonché su come pianificare lo sviluppo futuro.
