Ekologická nika - Ecological niche

The Nelétaví brouka zaujímá ekologický výklenek: využití živočišné trus jako zdroj potravy.

V ekologii je nika shoda druhu s konkrétním stavem prostředí. Popisuje, jak organismus nebo populace reaguje na distribuci zdrojů a konkurentů (například růstem, když je zdrojů dostatek a kdy jsou predátoři , paraziti a patogeny vzácní) a jak to zase mění tytéž faktory (například omezení přístup ke zdrojům jiným organismům, které působí jako zdroj potravy pro predátory a konzument kořisti). „Typ a počet proměnných zahrnujících rozměry mezery v životním prostředí se liší od druhu k druhému [a] relativní důležitost konkrétních environmentálních proměnných pro daný druh se může lišit v závislosti na geografickém a biotickém kontextu“.

Grinnellianský výklenek je určen stanovištěm, ve kterém druh žije, a jeho doprovodnými adaptacemi chování . Eltonský výklenek zdůrazňuje, že druh nejen roste a reaguje na prostředí, ale může také měnit prostředí a své chování, jak roste. Hutchinsonský výklenek se pomocí matematiky a statistik snaží vysvětlit, jak druhy v dané komunitě koexistují.

Koncept ekologické niky je ústředním bodem ekologické biogeografie , která se zaměřuje na prostorové vzorce ekologických komunit. „Distribuce druhů a jejich dynamika v průběhu času vyplývá z vlastností druhu, environmentálních variací ... a interakcí mezi nimi - zejména schopností některých druhů, zejména našich, upravovat prostředí a měnit dynamiku dosahu mnoha druhů. jiné druhy. " Změna ekologického výklenku jeho obyvateli je tématem výklenkové stavby .

Většina druhů existuje ve standardním ekologickém výklenku, sdílí chování, adaptace a funkční rysy podobné ostatním blízce příbuzným druhům ve stejné široké taxonomické třídě, ale existují výjimky. Prvotním příkladem nestandardního druhu výplně do mezer je nelétavý, přízemní kiwi pták Nového Zélandu, který se živí červy a dalšími pozemskými tvory a žije svůj život ve výklenku podobném savcům. Ostrovní biogeografie může pomoci vysvětlit druhy ostrovů a související nevyplněné výklenky.

Grinnellianova nika

Ekologický význam výklenku pochází z významu výklenku jako výklenku ve zdi pro sochy, který sám je pravděpodobně odvozen od Middle francouzské slovo nicher , což znamená hnízdo . Termín vymyslel přírodovědec Roswell Hill Johnson, ale Joseph Grinnell byl pravděpodobně prvním, kdo jej použil ve výzkumném programu v roce 1917, ve svém příspěvku „The Niche Relations of the California Thrasher“.

Grinnellian nika koncept ztělesňuje myšlenku, že výklenek druhu je určen stanovištěm, ve kterém žije, a jeho doprovodnými adaptacemi chování . Jinými slovy, mezera je souhrnem požadavků na stanoviště a chování, které druhům umožňuje přetrvávat a plodit potomstvo. Chování kalifornského mlátiče je například v souladu s chaparrálním stanovištěm, ve kterém žije - množí se a živí se podrostem a před dravci uniká šoupáním z podrostu do podrostu. Jeho „mezera“ je definována šťastným doplňováním chování a fyzických vlastností mlátičky (maskovací barva, krátká křídla, silné nohy) s tímto stanovištěm.

Grinnellianský výklenek lze popsat jako výklenek „potřeb“ nebo oblast, která splňuje environmentální požadavky na přežití organismu. Většina sukulentů pochází z suchých a suchých oblastí, jako jsou pouště, a vyžadují velké množství slunečního záření.

Grinnellianské výklenky lze definovat neinteraktivními (abiotickými) proměnnými a podmínkami prostředí v širokém měřítku. Mezi zajímavé proměnné v této specializované třídě patří průměrná teplota, srážky, sluneční záření a terénní aspekty, které jsou stále více dostupné v prostorových měřítcích. Většina literatury se zaměřila na Ginnellianovy výklenkové konstrukce, často z klimatického hlediska, aby vysvětlila distribuci a hojnost. Současné předpovědi reakcí druhů na změnu klimatu silně spoléhají na projektování změněných podmínek prostředí na distribuci druhů. Stále více se však uznává, že změna klimatu také ovlivňuje interakce druhů a že při vysvětlování těchto procesů může být výhodná eltonská perspektiva.

Tato perspektiva výklenku umožňuje existenci jak ekologických ekvivalentů, tak prázdných výklenků. Ekologickým ekvivalentem organismu je organismus z jiné taxonomické skupiny vykazující podobné úpravy v podobném prostředí, příkladem jsou různé sukulenty nacházející se v amerických a afrických pouštích, kaktusech a euphorbiích . Jako další příklad jsou anolové ještěrky Velkých Antil vzácným příkladem konvergentní evoluce , adaptivního záření a existence ekologických ekvivalentů: anoloví ještěři se vyvinuli v podobných mikrohabitatech nezávisle na sobě a vedli ke stejným ekomorfům na všech čtyřech ostrovech .

Eltonská nika

V roce 1927 Charles Sutherland Elton , britský ekolog , definoval výklenek takto: „‚ Nika ‘zvířete znamená jeho místo v biotickém prostředí, jeho vztah k jídlu a nepřátelům .“

Elton klasifikoval výklenky podle činností při hledání potravy („stravovacích návyků“):

Například je zde výklenek vyplněný dravými ptáky, kteří jedí malá zvířata, jako jsou rejsci a myši. V dubovém lese tento výklenek vyplňují puštíci , zatímco na otevřeném trávníku ho zabírají poštolky . Existence tohoto výklenku masožravců závisí na dalším faktu, že myši tvoří určitý výklenek býložravce v mnoha různých asociacích, i když skutečné druhy myší mohou být zcela odlišné.

Bobří přehrada v Hesensku, Německo. Vytěžováním zdrojů dostupného dřeva bobři ovlivňují biotické podmínky pro jiné druhy, které žijí v jejich přirozeném prostředí.

Koncepčně se Eltonian výklenek zavádí myšlenku určitého druhu jako odpověď na a vlivu na životní prostředí. Na rozdíl od jiných specializovaných konceptů zdůrazňuje, že druh nejen roste a reaguje na prostředí založené na dostupných zdrojích, predátorech a klimatických podmínkách, ale také mění dostupnost a chování těchto faktorů, jak roste. V extrémním případě bobři vyžadují určité zdroje, aby přežili a rozmnožovali se, ale také staví přehrady, které mění tok vody v řece, kde bobr žije. Bobr tedy ovlivňuje biotické a abiotické podmínky jiných druhů, které žijí v povodí a v jeho blízkosti. V subtilnějším případě mohou konkurenti, kteří spotřebovávají zdroje různou rychlostí, vést k cyklům hustoty zdrojů, které se mezi druhy liší. Druhy nejen rostou odlišně, pokud jde o hustotu zdrojů, ale růst jejich vlastní populace může v průběhu času ovlivnit hustotu zdrojů .

Eltonovské výklenky se zaměřují na biotické interakce a dynamiku spotřebitelských zdrojů (biotické proměnné) v lokálních měřítcích. Vzhledem k úzkému rozsahu zaměření jsou datové soubory charakterizující eltonské výklenky obvykle ve formě podrobných terénních studií konkrétních individuálních jevů, protože dynamiku této třídy niky je obtížné měřit v širokém geografickém měřítku. Eltonský výklenek však může být užitečný při vysvětlování odolnosti druhu vůči globálním změnám. Protože úpravy v biotických interakcích nevyhnutelně mění abiotické faktory, mohou být eltonské výklenky užitečné při popisu celkové reakce druhu na nová prostředí.

Hutchinsonova nika

Tvar zákona tohoto purpurově hrdelním Carib je komplementární k tvaru květu a coevolved s ním, což mu umožňuje využívat nektar jako zdroj.

Hutchinsonský výklenek je „ n-dimenzionální hypervolume“, kde dimenze jsou podmínky prostředí a zdroje , které definují požadavky jednotlivce nebo druhu na praktikování jeho způsobu života, zejména na to, aby jeho populace přetrvávala. „Hypervolum“ definuje vícerozměrný prostor zdrojů (např. Světlo, živiny, struktura atd.), Které jsou k dispozici (a které konkrétně používají) organismy, a „všechny druhy, jiné než uvažované, jsou považovány za součást souřadnic Systém."

Nika koncept byl propagován zoologem G. Evelyn Hutchinsonem v roce 1957. Hutchinson zkoumal otázku, proč existuje tolik druhů organismů v jednom stanovišti. Jeho práce inspirovala mnoho dalších k vývoji modelů vysvětlujících, kolik a jak podobných koexistujících druhů by mohlo být v rámci dané komunity, a vedlo k pojmům „úzká šířka“ (rozmanitost zdrojů nebo stanovišť používaných daným druhem), „mezera“ rozdělování “ (diferenciace zdrojů podle koexistujících druhů) a„ mezera mezi nimi “(překrývání využívání zdrojů různými druhy).

Tam, kde tři druhy jedí nějakou stejnou kořist, statistický obrázek každého výklenku ukazuje překrývání využívání zdrojů mezi třemi druhy, což ukazuje, kde je konkurence nejsilnější.

Statistiky byly zavedeny do výklenku Hutchinsona Robertem MacArthurem a Richardem Levinsem pomocí výklenku „využití zdrojů“ využívající histogramy k popisu „frekvence výskytu“ jako funkce Hutchinsonovy souřadnice. Gaussian by tedy například mohl popsat frekvenci, s jakou druh jedl kořist určité velikosti, což by poskytlo podrobnější popis výklenku, než pouhé určení určité střední nebo průměrné velikosti kořisti. U takového zvonovitého rozložení odpovídá poloha , šířka a forma výklenku průměru , směrodatné odchylce a samotnému skutečnému rozložení. Jedna výhoda při používání statistik je znázorněna na obrázku, kde je zřejmé, že u užších distribucí (nahoře) neexistuje soutěž o kořist mezi extrémně levými a extrémně pravými druhy, zatímco pro širší distribuci (dole) naznačuje překrývání mezer mezi všemi druhy může docházet ke konkurenci. Přístup zdrojů využití spočívá v tom, postulovat, že nejen hospodářské soutěže může dojít, ale také to, že se vyskytují, a že překrývají využití zdrojů přímo umožňuje odhad koeficientů soutěže. Tento postulát však může být mylný, protože ignoruje dopady, které zdroje každé kategorie mají na organismus, a dopady, které organismus má na zdroje každé kategorie. Například zdroj v oblasti překrytí může být neomezující, v takovém případě neexistuje konkurence pro tento zdroj navzdory překrývání mezer.

Jako půl parazitické rostliny se jmelí v této větvi využívá svého hostitele o živiny a jako místo k růstu.

Organismus bez interference od jiných druhů by mohl využít celou škálu podmínek (biotických a abiotických) a zdrojů, ve kterých by mohl přežít a reprodukovat, což se nazývá jeho základní mezera . V důsledku tlaku a interakcí s jinými organismy (tj. Inter-specifickou konkurencí) jsou však druhy obvykle nuceny obsadit výklenek, který je užší než tento a kterému jsou většinou vysoce přizpůsobeni ; toto se nazývá realizovaná nika . Hutchinson použil myšlenku soutěže o zdroje jako primární mechanismus pohánějící ekologii, ale přílišný důraz na toto zaměření se ukázal být handicapem pro úzce specializovaný koncept. Zejména přílišný důraz na závislost druhu na zdrojích vedl k příliš malému důrazu na účinky organismů na jejich prostředí, například na kolonizaci a invaze.

Pojem „adaptivní zóna“ vytvořil paleontolog George Gaylord Simpson, aby vysvětlil, jak může populace přeskakovat z jednoho výklenku do druhého, který mu vyhovuje, skočit do „adaptivní zóny“, která je k dispozici na základě nějaké úpravy nebo případně změny v potravinovém řetězci , který mu přizpůsobivou zónu zpřístupnil bez přerušení jejího způsobu života, protože skupina byla „předem přizpůsobena“ nové ekologické příležitosti.

Hutchinsonův „výklenek“ (popis ekologického prostoru obsazeného druhem) se jemně liší od „výklenku“, jak jej definoval Grinnell (ekologická role, která může, ale nemusí být ve skutečnosti vyplněna druhem - viz prázdné výklenky ).

Nika je velmi specifický segment ekoprostoru obsazený jediným druhem. Za předpokladu, že žádné dva druhy nejsou ve všech ohledech totožné (tzv. Hardinův „axiom nerovnosti“) a principu konkurenčního vyloučení , poskytne určitý zdrojový nebo adaptivní rozměr mezeru specifickou pro každý druh. Druhy však mohou sdílet „způsob života“ nebo „autekologickou strategii“, což jsou širší definice ekoprostoru. Například australské druhy travních porostů, přestože se liší od druhů z pastvin Great Plains , vykazují podobné způsoby života.

Jakmile je výklenek prázdný, mohou tuto pozici zaplnit jiné organismy. Například výklenek, který byl ponechán prázdný vyhynutím tarpana , byl vyplněn jinými zvířaty (zejména malým koněm, konik ). Když jsou rostliny a zvířata zavedeny do nového prostředí, mají potenciál obsadit nebo napadnout výklenek nebo výklenky původních organismů, což často překonává původní druhy. Zavedení nepůvodních druhů na nepůvodní stanoviště lidmi často vede k biologickému znečištění exotickými nebo invazními druhy .

Matematická reprezentace zásadního výklenku druhu v ekologickém prostoru a jeho následná projekce zpět do geografického prostoru je doménou modelování mezer .

Nika a geografický rozsah

Schéma znázornění účinků konkurenčního vyloučení na barnacle Chthamalus stellatus v přílivové zóně. Základní a realizované geografické rozsahy C. stellatus jsou reprezentovány tmavě modrými a světle modrými pruhy.

Na geografický rozsah druhu lze pohlížet jako na prostorový odraz jeho výklenku spolu s charakteristikami geografické šablony a druhů, které ovlivňují jeho potenciál kolonizovat. Základní geografický rozsah daného druhu je oblast zaujímá v němž okolní podmínky jsou příznivé, a to bez omezení od překážek, aby se rozešli či kolonizovat. Druh bude omezen na svůj realizovaný geografický rozsah, když bude čelit biotickým interakcím nebo abiotickým bariérám, které omezují rozptýlení, což je užší podmnožina jeho většího základního geografického rozsahu.

Časná studie o ekologických výklencích, kterou provedl Joseph H. Connell, analyzovala faktory prostředí, které omezují dosah barnacle ( Chthamalus stellatus ) na skotském ostrově Cumbrae. Connell ve svých experimentech popsal dominantní rysy výklenků C. stellatus a poskytl vysvětlení pro jejich distribuci v přílivové zóně skalnatého pobřeží ostrova. Connell popsal, že horní část rozsahu C. stellatus je omezena schopností barnacle odolat dehydrataci během období odlivu. Spodní část rozsahu byla omezena mezidruhovými interakcemi, konkrétně konkurencí se souběžným druhem barnacle a predací šnekem. Odstraněním konkurenčních B. balanoides Connell ukázal, že C. stellatus byl schopen rozšířit spodní okraj svého realizovaného výklenku bez konkurenčního vyloučení . Tyto experimenty demonstrují, jak biotické a abiotické faktory omezují distribuci organismu.

Parametry

Různé rozměry nebo osy výklenku výklenku představují různé biotické a abiotické proměnné. Tyto faktory mohou zahrnovat popisy životní historie organismu , stanoviště , trofické polohy (místo v potravinovém řetězci ) a geografického rozsahu. Podle principu konkurenčního vyloučení nemohou žádné dva druhy dlouhodobě zaujímat stejnou mezeru ve stejném prostředí. Parametry realizovaného výklenku jsou popsány realizovanou šířkou výklenku tohoto druhu. Některé rostliny a živočichové, zvaní specialisté , potřebují ke svému přežití specifická stanoviště a okolí, například sova skvrnitá , která žije specificky ve starých pralesích. Jiné rostliny a zvířata, nazývané generálové, nejsou tak zvláštní a mohou přežít v řadě podmínek, například pampeliška .

Viz také

Reference

externí odkazy