Зарегистрироваться

Экологическая ниша

Категории Экология | Под редакцией сообщества: Биология

Экологическая ниша – понятие современной экологии, используемое для характеристики места, занимаемого в сообществе каким-либо конкретным видом организмов относительно других видов. Экологическая ниша – это также область значений всех факторов среды, определяющих возможность успешного существования определенного вида организмов.

 

История употребления

Термин «экологическая ниша» впервые встречается в опубликованной в 1914 г. статье американского зоолога-натуралиста Джозефа Гринелла при описании млекопитающих и птиц Колорадской долины. В частности Гринелл пишет в этой работе: «нет двух видов птиц или млекопитающих, которые, обитая в одном районе, занимали бы в точности одну и ту же экологическую нишу» (Grinnell J. An account of the mammals and birds of the Lower Colorado Valley // Univ. Calif.Publ. Zool., 1914. V. 12. P. 51-294.). А через три года в статье, озаглавленной «Нишевые взаимоотношения калифорнийского пересмешника», Гринелл снова подчеркивает, что «не может быть в одной фауне (т.е. населении животных одного района – А.Г.) двух видов, занимающих точно одну и ту же нишу».

В 1927 г. выходит получившая в дальнейшем огромную популярность книга британского исследователя Чарльза Элтона «Экология животных». В главе, посвященной сообществам животных, есть специальный раздел «Ниши». Под «нишей» Элтон понимает место, занимаемое определенным видом в сообществе, прежде всего в пищевых цепях, т.е. включает в себя как то, что служит пищей данному животному, так и то, для коого он сам является жертвой. Надо сказать, что и Гринелл и Элтон не давали специального определения понятию «экологическая ниша» и использовали это выражение просто как образную метафору.

Для дальнейшего развития представлений об экологической нише важное значение имели экспериментальные и теоретические работы молодого исследователя из Московского университета Георгия Францевича Гаузе. В своей книге «Борьба за существование» («The Struggle for Existence»), изданной в США в 1934 г., он сформулировал положение, согласно которому два вида, занимающие одну экологическую нишу, не могут устойчиво сосуществовать. Это правило, позднее называемое иногда «законом Гаузе», было выведено автором на основании математических моделей конкуренции, предложенных Вольтеррой и Лоткой, а также собственных лабораторных экспериментов с простейшими. Важны были также беседы Гаузе с выдающимся зоологом-натуралистом Александром Николаевичем Формозовым (1893 – 1973), который рассказывал о разных видах крачек, гнездящихся вместе, но добывающих корм для себя и птенцов в разных местах. Хотя «закон Гаузе» порой и критиковали как проявление тавтологии, он тем не менее длительное время был важным организующим началом многих полевых исследований, гипотезой, которая в принципе могла быть опровергнута.

Современные исследования

 

Современная концепция экологической ниши началась с классической работы выдающегося американского эколога Дж. Эвелина Хатчинсона, предложившего в 1957 г. многомерную модель экологической ниши. Суть модели достаточна проста: если в прямоугольной системе координат отложить на осях значения интенсивности отдельных факторов среды, а из точек, соответствующих нижней и верхней границам диапазона, в пределах которых существует данный вид организмов, восстановить перпендикуляры, то пространство, ограниченное этими линиями, и будет отвечать экологической нише рассматриваемого вида (см. рисунок). Иными словами, экологическая ниша вида – это просто область тех значений факторов, в пределах которых он может успешно существовать.

На осях могут быть отложены, к примеру, величины температуры и влажности (если речь идет о каком-то наземном растении) или же величины температуры и солёности (если речь идет о каком-то морском животном). Подобную двумерную модель ниши легко превратить в трёхмерную, проведя третью перпендикулярную ось и отложив на ней значения еще одного фактора, например, pH (кислотно-щелочной реакции) среды. Поскольку на самом деле жизненно важных условий, видимо, гораздо больше, то полное представление об экологической нише можно получить, только перейдя к гиперобъему, построенному в многомерном пространстве факторов. Мы не можем изобразить такую нишу графически, но разработанные математиками методы многомерной статистики позволяют легко оперировать с подобными данными. В частности, можно, к примеру, уменьшить число значимых переменных и выявить те из них, которые позволят объяснить закономерности распространения отдельных видов или совместного существования разных видов несмотря на наличие между ними конкуренции.

Экологическую нишу, определяемую только физиологическими особенностями организмов, Хатчинсон назвал фундаментальной, а ту, в границах которой вид реально встречается в природе, - реализованной. Реализованная ниша всегда меньше фундаментальной – она в нее как бы вложена. Ведь в природе есть места, где особи данного вида могли бы жить, поскольку физические условия среды соответствуют их физиологическим возможностям, но они там не живут, так как вытесняются более успешными конкурентами или же истребляются хищниками.

Предложенная многомерная модель содержит ряд допущений, которые, впрочем, изначально были оговорены ее автором.

Во-первых, предполагается, что реакция популяции на один фактор не зависит от воздействия других. Это обстоятельство отражено прямыми углами пересечения линий, ограничивающих экологическую нишу. В действительности же, реакция организмов на какой-либо отдельный фактор всегда в той или иной мере зависит от благоприятности (или неблагоприятности) остальных условий. Поэтому углы прямоугольника, изображающего двумерную нишу, строго говоря, должны быть заменены закруглениями. Правильнее вместо прямоугольника нарисовать овал, а в случае трёхмерной ниши – не параллелепипед, а эллипсоид.

Во-вторых, предполагается, что пространство внутри ниши однородное, т.е. в любой его точке популяция характеризуется одной и той же скоростью роста или выживаемостью. Очевидно, что на самом деле это не так: ближе к центру условия обычно благоприятнее, чем на периферии.

В-третьих, предполагается, что факторы воздействуют независимо друг от друга, что и отображается перпендикулярностью осей нишевого пространства. На самом деле различные факторы среды между собой часто коррелируют. Например, в горах по мере подъёма вверх понижается температура, но одновременно может снижаться и влажность. Склоны, обращенные на юг, характеризуются более высокой температурой и одновременно пониженной влажностью. В таких случаях анализ ниши может быть упрощен, поскольку некоторые переменные могут не рассматриваться.

В самое последнее время интерес к проблеме нишевой организации сообществ возрос в связи с растущей популярностью концепции нейтрализма. Данная концепция исходит из предположения о том, что многие экологически близкие виды, конкурирующие за общие ресурсы, могут очень долго сосуществовать благодаря тому, что занимают фактически одну, а не разные ниши. В частности такой подход с успехом применяется для объяснения парадоксально высокого разнообразия деревьев в тропическом лесу.

 

Литература

Гиляров А.М. Современное состояние концепции экологической ниши // Успехи современной биологию 1978. Т. 85, № 3. С. 431-446.

Grinnell J. The niche-relationships of the California thrasher // Auk. 1917. V.34. P. 427-433.

Elton C. Animal Ecology. London: Sidgwick and Jackson. 1927

Gause G.F. The Struggle for Existence. Baltimore, 1934

Гаузе Г.Ф. Борьба за существование / Электронная версия. 1999. http://www.ggause.com/titpagru.htm

Leibold M. A. The niche concept revisited: mechanistic models and community context // Ecology. 1995. V. 76. P. 1371-1382.

Chase J.M. and Leibold M.A. Ecological Niches: Linking classical and contemporary approaches. Chicago: University of Chicago Press, 2003.

Эта статья еще не написана, но вы можете сделать это.