Ekologia to badanie interakcji między organizmami i ich środowiskami, które składają się na ekosystem. Miejsca, w których żyją organizmy, nazywane są siedliskami.
Na nisza ekologicznanatomiast jest rolą ekologiczną, jaką organizm odgrywa w swoim środowisku.
Definicja niszy ekologicznej
Kilka gałęzi ekologii przyjęło koncepcję nisza ekologiczna.
Nisza ekologiczna opisuje, w jaki sposób gatunek oddziałuje w ekosystemie. Nisza gatunku zależy zarówno od czynników biotycznych, jak i abiotycznych, które wpływają na zdolność gatunku do przetrwania i przetrwania.
Czynniki biotyczne wpływ na niszę gatunku obejmuje dostępność pożywienia i drapieżniki. Czynniki abiotyczne wpływ na niszę ekologiczną to temperatura, cechy krajobrazu, składniki odżywcze gleby, światło i inne czynniki nieożywione.
Przykładem niszy ekologicznej jest chrząszcz gnojowy. Chrząszcz gnojowy, jak sama nazwa wskazuje, zjada łajno zarówno w postaci larwalnej, jak i dorosłej. Chrząszcze gnojowe przechowują kulki gnojowe w norach, a samice składają w nich jaja.
Dzięki temu wyklute larwy mają natychmiastowy dostęp do pożywienia. Z kolei chrząszcz gnojowy oddziałuje na otaczające środowisko, napowietrzając glebę i ponownie uwalniając korzystne składniki odżywcze. Dlatego chrząszcz gnojowy odgrywa wyjątkową rolę w swoim środowisku.
Definicja niszy zmieniła się od czasu jej wprowadzenia. Biolog terenowy Joseph Grinnell przyjął podstawową koncepcję niszy i rozwinął ją dalej, twierdząc, że nisza odróżnia różne gatunki zajmujące tę samą przestrzeń. Innymi słowy, tylko jeden gatunek może mieć określoną niszę. Był pod wpływem rozmieszczenia gatunków.
Rodzaje nisz ekologicznych
Definicja niszy opracowana przez ekologa Charlesa Eltona koncentrowała się na roli gatunku, na przykład jego roli w trofach. Jego założenia kładły większy nacisk na podobieństwo społeczności, a mniej na konkurencja.
W 1957 r. zoolog G. Evelyn Hutchinson przedstawiła rodzaj kompromisu tych toków myślowych. Hutchinson opisał dwie formy niszy. podstawowa nisza skupił się na warunkach, w których gatunek mógłby istnieć bez interakcji ekologicznych. zrealizowana nisza, w przeciwieństwie do tego, uważał istnienie populacji w obecności interakcji lub konkurencji.
Przyjęcie koncepcji niszy ekologicznej pozwoliło ekologom zrozumieć role gatunków w ekosystemy.
Znaczenie nisz ekologicznych
Ekolodzy wykorzystują koncepcję niszy ekologicznej, aby pomóc zrozumieć, w jaki sposób społeczności odnoszą się do warunków środowiskowych, przystosowania, ewolucji cech i interakcji drapieżnik-ofiara w społecznościach. Staje się to coraz ważniejsze, gdy zmiany klimatyczne wpływają na ekologia społeczności.
Nisze ekologiczne pozwalają gatunkom egzystować w ich środowisku. W odpowiednich warunkach gatunek będzie się dobrze rozwijał i odgrywał wyjątkową rolę. Bez nisz ekologicznych bioróżnorodność byłaby mniejsza, a ekosystem nie byłby w równowadze.
Konkurs międzygatunkowy: Ekolodzy odnoszą się do współistnienie przy opisie nisz ekologicznych. Dwa konkurujące ze sobą gatunki nie mogą istnieć w jednej niszy ekologicznej. Wynika to z ograniczonych zasobów.
Konkurencja wpływa na przystosowanie gatunków i może prowadzić do zmian ewolucyjnych. Przykładem konkurencji międzygatunkowej jest zwierzę, które żeruje o pyłek lub nektar z określonego gatunku roślin, konkurując z innymi tego typu zwierzętami.
W przypadku niektórych gatunków mrówek owady będą konkurować o gniazda i zdobycz oraz o wodę i pokarm.
Zasada wykluczenia konkurencyjnego: Ekolodzy wykorzystują zasadę wykluczenia konkurencyjnego, aby pomóc zrozumieć współistnienie gatunków. Zasada wykluczenia konkurencyjnego mówi, że dwa gatunki nie mogą istnieć w tej samej niszy ekologicznej. Wynika to z rywalizacji o zasoby w siedlisku.
Pierwszymi orędownikami zasady wykluczenia konkurencyjnego byli Joseph Grinnell, T. JA. Storer, Georgy Gause i Garrett Hardin na początku i w połowie XX wieku.
Konkurencja w niszy albo prowadzi każdy gatunek do specjalizacji w inny sposób, aby nie wykorzystywać tych samych zasobów, albo prowadzi do wyginięcia jednego z konkurujących gatunków. To inny sposób patrzenia na dobór naturalny. Istnieją dwie teorie stosowane do rozwiązania problemu wykluczenia konkurencyjnego.
W R* Teoria, wiele gatunków nie może istnieć z tymi samymi zasobami, chyba że zróżnicują swoje nisze. Gdy gęstość zasobów jest najniższa, populacje gatunków najbardziej ograniczone zasobami zostaną wykluczone w sposób konkurencyjny.
W P* Teoria, konsumenci mogą istnieć w dużym zagęszczeniu ze względu na posiadanie wspólnych wrogów.
Konkurencja rozgrywa się nawet na poziomie mikrobiologicznym. Na przykład, jeśli Pantofelek aurelia i Paramecium caudatum uprawiane razem, będą konkurować o zasoby. str. aurelia w końcu wyprzedzi str. caudatum i doprowadzić do jego wyginięcia. .
Nakładające się nisze/partycjonowanie zasobów
Biorąc pod uwagę fakt, że organizmy nie mogą istnieć w bańce i dlatego muszą naturalnie wchodzić w interakcje z innymi gatunkami, czasami nisze mogą się nakładać. Aby uniknąć wykluczenia konkurencyjnego, podobne gatunki mogą z czasem zmieniać się, aby korzystać z różnych zasobów.
W innych przypadkach mogą istnieć na tym samym obszarze, ale korzystać z zasobów w różnym czasie. Ten scenariusz nazywa się partycjonowanie zasobów.
Partycjonowanie zasobów: Partycjonowanie oznacza oddzielenie. Mówiąc najprościej, gatunki mogą wykorzystywać swoje zasoby w sposób, który ogranicza wyczerpywanie. To pozwala gatunkom współistnieć, a nawet ewoluować.
Przykładem podziału zasobów są jaszczurki, takie jak anole, które w różny sposób wykorzystywały różne części nakładających się siedlisk. Niektóre z anoli mogą żyć na dnie lasu; inni mogą żyć wysoko w koronie lub wzdłuż pnia i gałęzi. Jeszcze inne anole mogą odejść od środowiska roślinnego i żyć na pustyniach lub w pobliżu oceanów.
Innym przykładem mogą być delfiny i foki, które jedzą podobne gatunki ryb. Jednak ich zakresy macierzyste różnią się, co pozwala na partycjonowanie zasobów.
Innym przykładem mogą być zięby Darwina, które z biegiem czasu specjalizowały się w swoich kształtach dzioba w swojej ewolucji. W ten sposób mogli na różne sposoby korzystać ze swoich zasobów.
Przykłady nisz ekologicznych
Kilka przykłady nisz ekologicznych istnieją w różnych ekosystemach.
Na przykład w podnośniku Las sosnowy z Michigan, pokrzewka Kirtland zajmuje obszar idealnie przystosowany dla tego ptaka. Ptaki wolą gnieździć się na ziemi między drzewami, a nie w nich, w małym runie.
Ale sosna jack musi mieć tylko osiem lat i około 5 stóp wysokości. Gdy drzewo się zestarzeje lub stanie się wyższe, gajówka Kirtland nie będzie się rozwijać. Te wysoce wyspecjalizowane rodzaje nisz mogą być narażone na duże ryzyko ze względu na rozwój człowieka.
Rośliny pustynne takie jak sukulenty przystosowane do suchych nisz ekologicznych poprzez gromadzenie wody w liściach i wypuszczanie długich korzeni. W przeciwieństwie do większości roślin, sukulenty otwierają aparaty szparkowe tylko w nocy, aby ograniczyć utratę wody z upału w ciągu dnia.
Termofile to organizmy, które rozwijają się w ekstremalnych niszach ekologicznych, takich jak kominy termiczne z wysokimi temperaturami.
Ekosystem Wysp Normandzkich
W południowej Kalifornii, zaledwie kilka kilometrów od jednego z najbardziej zaludnionych obszarów ludzkich osiedli w Stanach Zjednoczonych Stany, łańcuch wysp znany jako Wyspy Normandzkie zapewnia fascynujący ekosystem do studiowania ekologii nisze.
Nazywany „Galapagos Ameryki Północnej”, ten delikatny ekosystem jest domem dla wielu roślin i zwierząt. Wyspy różnią się wielkością i kształtem oraz zapewniają wyjątkowe siedliska dla różnych zwierząt i roślin.
Ptaki: Kilka ptaków nazywa Wyspy Normandzkie domem i pomimo ich nakładania się, każdemu z nich udało się zająć specjalne nisze ekologiczne na wyspach. Na przykład kalifornijski pelikan brunatny gnieździ się tysiącami na wyspie Anacapa. Sójka zaroślowa na wyspie jest unikalna dla Wysp Normandzkich.
Ryba: W wodach wokół tych wysp żyje ponad 2000 gatunków ryb. Łóżka wodorostów pod oceanem stanowią siedlisko zarówno dla ryb, jak i ssaków.
Wyspy Normandzkie ucierpiały z powodu wprowadzenia gatunków inwazyjnych przez europejskich osadników, a także z powodu zanieczyszczeń, takich jak DDT. Łyse orły zniknęły, a na ich miejscu zamieszkały orły przednie. Jednak łyse orły zostały ponownie wprowadzone na wyspy. Podobny kryzys przeszły sokoły wędrowne i powracają.
Ssaki rodzime: Na Wyspach Normandzkich zamieszkują cztery rodzime ssaki: lis wyspowy, mysz żniwna, jeleń wyspowy i skunks cętkowany. Z kolei lis i mysz jelenie mają podgatunki na osobnych wyspach; dlatego każda wyspa ma oddzielne nisze.
Skunks plamisty preferuje siedliska różnych typów w zależności od wyspy, na której żyje. Na wyspie Santa Rosa skunks preferuje kaniony, obszary nadbrzeżne i otwarte lasy. Z kolei na wyspie Santa Cruz skunksy cętkowane preferują otwarte łąki zmieszane z chaparralem. Na obu wyspach pełnią rolę drapieżników.
Skunks plamisty i lis wyspowy są konkurentami o zasoby na wyspach. Jednak skunksy cętkowane są bardziej mięsożerne i prowadzą nocny tryb życia. W ten sposób są w stanie współistnieć w nakładające się nisze. To kolejny przykład partycjonowania zasobów.
Lis wyspowy prawie wyginął. Wysiłki odbudowy przywróciły gatunek.
Gady i płazy: Wysoce wyspecjalizowane nisze obejmują gady i płazy. Istnieje jeden gatunek salamandry, jeden gatunek żab, dwa niejadowite gatunki węży i cztery gatunki jaszczurek. A jednak nie można ich znaleźć na każdej wyspie. Na przykład tylko trzy wyspy są gospodarzem dla nocnej jaszczurki.
Nietoperze zajmują również nisze na wyspach Santa Cruz i Santa Rosa, pracując zarówno jako zapylacze, jak i konsumenci owadów. Wyspa Santa Cruz jest domem dla nietoperzy wielkousznych z Townsend.
Dziś wyspy odradzają się. Obecnie obejmują one Park Narodowy Wysp Normandzkich i Narodowe Sanktuarium Morskie Wysp Normandzkich, a ekolodzy nadal monitorują wiele stworzeń, które nazywają wyspy domem.
Teoria budowy nisz
Ekolodzy ostatnio skupili się na teoria konstrukcji niszowych, który opisuje, w jaki sposób organizmy modyfikują swoje środowisko, aby lepiej nadawały się jako nisze. Przykładami tego są tworzenie nor, budowanie gniazd, tworzenie cienia, budowanie tam bobrów i inne metody, w których organizmy zmieniają otoczenie, aby dopasować je do swoich potrzeb.
Konstrukcja niszowa powstała od biologa Johna Odling-Smee. Odling-Smee argumentował, że budowę nisz należy uważać za proces ewolucji, formę „dziedzictwa ekologicznego” przekazywanego potomkom, a nie dziedziczenia genetycznego.
Istnieją cztery podstawowe zasady stojące za teorią budowy nisz:
- Jeden obejmuje: nielosowa modyfikacja środowiska przez gatunek, pomagając w ich ewolucji..
- Po drugie, dziedzictwo „ekologiczne” zmienia ewolucję z powodu: rodzice przekazujący umiejętności przerabiania ich potomstwu.
- Po trzecie, nowe cechy, które są przyjęty nabierają znaczenia ewolucyjnego. Środowiska są systematycznie zagrożone..
- Po czwarte, to, co uznano za adaptację, jest zasadniczo wynikiem tego, że organizmy czynią swoje środowiska bardziej komplementarnymi poprzez: konstrukcja niszy.
Przykładem mogą być odchody ptaków morskich, które prowadzą do nawożenia roślin i przejścia od zarośli do użytków zielonych. Nie jest to zamierzona adaptacja, ale ma wpływ na ewolucję. Ptak morski znacząco zmodyfikowałby zatem środowisko.
Inne modyfikacje środowiska muszą wpływać na presję selekcyjną na organizm. Selektywne sprzężenie zwrotne nie jest związane z genami.
Przykłady konstrukcji niszowych
Więcej przykładów budowy nisz obejmuje zwierzęta gnieżdżące się i kopiące nory, drożdże, które modyfikują się, aby przyciągnąć więcej muszek owocowych oraz modyfikację muszli przez kraby pustelników. Nawet poruszając się, organizmy mogą wpływać na środowisko, wpływając z kolei na przepływ genów w populacji.
Widać to na wielką skalę w przypadku ludzi, którzy tak zmienili środowisko, aby odpowiadało ich potrzebom, że doprowadziło to do ogólnoświatowych konsekwencji. Świadczy o tym z pewnością przejście od łowiecko-zbierackich do kultur agrarnych, które zmieniły krajobraz w celu pozyskania źródeł pożywienia. Z kolei ludzie przerabiali zwierzęta w celu udomowienia.
Nisze ekologiczne oferują bogatą potencjalną wiedzę umożliwiającą zrozumienie interakcji gatunków ze zmiennymi środowiskowymi. Ekolodzy mogą wykorzystać te informacje, aby dowiedzieć się więcej o zarządzaniu gatunkami i ich ochronie, a także o planowaniu przyszłego rozwoju.