Екологічна ніша. Екологічна ніша


Будь-який живий організм пристосований (адаптований) до певних умов довкілля. Зміна її параметрів, їх вихід за межі пригнічує життєдіяльність організмів і може спричинити їхню загибель. Вимоги того чи іншого організму до екологічних факторів середовища зумовлюють ареал (кордону поширення) того виду, до якого організм належить, а в межах ареалу – конкретні місцяпроживання.

Місце проживання– просторово обмежена сукупність умов середовища (абіотичної та біотичної), що забезпечує весь цикл розвитку та розмноження особин (або групи особин) одного виду. Це, наприклад, живоплот, ставок, гай, кам'янистий берег тощо. При цьому в межах місця проживання можуть виділятися місця з особливими умовами(наприклад, під корою гниючого стовбура дерева в гаю), у ряді випадків називається мікромісцепроживання.

Для сукупної характеристикифізичного простору, займаного організмами виду, їх функціональної ролі в біотичному середовищіпроживання, включаючи спосіб харчування (трофічний статус), спосіб життя та взаємини з іншими видами, американським вченим Дж. Гріннелл в 1928р. введено термін «екологічна ніша». Його сучасне визначеннятаке.

Екологічна ніша – це сукупність

· всіх вимог організму до умов довкілля (складу та режимів екологічних факторів) та місце, де ці вимоги задовольняються;

· Усього безлічі біологічних характеристикта фізичних параметрів середовища, що визначають умови існування того чи іншого виду, перетворення ним енергії, обмін інформацією із середовищем та собі подібними.

Отже, екологічна ніша характеризує ступінь біологічної спеціалізації виду. Можна стверджувати, що місце проживання організму – це його «адреса», тоді як екологічна ніша – його «рід занять», або «стиль життя», або «професія». Наприклад, місце проживання дрозда включає ліси, парки, луки, сади, городи і двори. Його ж екологічна ніша включає такі фактори, як гніздування та висиджування пташенят на деревах, харчування комахами, земляними хробаками та плодами, перенесення плодово-ягідного насіння зі своїми екскрементами.

Екологічна специфічність видів наголошується аксіомою екологічної адаптованості:кожен вид адаптований до строго певної, специфічної йому сукупності умов існування – екологічної ніші.

Оскільки види організмів екологічно індивідуальні, вони мають і специфічні екологічні ніші.

Отже, скільки Землі видів живих організмів – стільки ж і екологічних ніш.

Організми, що ведуть подібний спосіб життя, як правило, не живуть в тих самих місцях через міжвидову конкуренцію. Відповідно до встановленого 1934г. радянським біологом Г. Ф. Гаузе (1910-1986) принципом конкурентного взаємовиключення:два види не займають одну й ту саму екологічну нішу.

У природі також діє правило обов'язковості заповнення екологічних ніш:екологічна ніша, що пустує, завжди і обов'язково буде заповнена.

Народна мудрість сформулювала ці два постулати так: «В одному барлозі не можуть ужитися два ведмеді» і «Природа не терпить порожнечі».

Ці системні спостереженняреалізуються у формуванні біотичних співтовариств та біоценозів. Екологічні ніші завжди бувають заповнені, хоча на це часом потрібний значний час. Вираз «вільна екологічна ніша», що зустрічається, означає, що в певному місціслабка конкуренція за будь-який вид корму і є сума інших умов для певного виду, що входить в аналогічні природні системи, але відсутнього у аналізованої.

Особливо важливо враховувати природні закономірностіпри спробах втрутитися у існуючу (чи що склалася у певному місці) ситуацію з створення більш сприятливих умов людини. Так, біологами доведено таке: у містах у разі підвищення забрудненості території харчовими відходами зростає чисельність ворон. При спробі покращити ситуацію, наприклад, шляхом їхнього фізичного знищення населення може зіткнутися з тим, що екологічна ніша у міському середовищі, звільнена воронами, буде швидко зайнята видом, що має близьку екологічну нішу, а саме – щурами. Такий результат навряд чи можна буде визнати перемогою.

Кожен біологічний виглядвідіграє певну роль у своїй екосистемі. Екологи довели, що деякі види називаються ключовими видами, кардинально впливають на багато інших організмів в екосистемі Зникнення ключового виду з екосистеми може спровокувати цілий каскад різких падінь чисельності популяції і навіть вимирання тих видів, які від нього у тій чи іншій формі.

Прикладом ключового виду вважатимуться земляну черепаху. Земляна черепаха мешкає на піщаних пагорбах у Флориді та інших південних районах США. Це повільне, розміром з обідню тарілку, тварина вириває собі нору глибиною до 9 метрів. У спекотних, негостинних екосистемах півдня США такі нори стають притулком від спеки для майже 40 інших видів тварин, таких, як сіра лисиця, опосум, змія індиго та багатьох комах. У тих місцях, де земляна черепаха була винищена або доведена до межі вимирання численними мисливцями за її вишуканим м'ясом, багато видів, що залежать від черепахи, перестали існувати.

Екологічні ніші всіх живих організмів ділять на спеціалізовані та загальні. Цей поділ залежить від основних джерел живлення відповідних видів, розмірів місцеперебування, чутливості до абіотичних факторів середовища.

Спеціалізовані ніші.Більшість видів рослин та тварин пристосовані до існування лише у вузькому діапазоні кліматичних умов та інших характеристик довкілля, харчуються обмеженим набором рослин чи тварин. Такі види мають спеціалізовану нішу, що визначає їх місцеперебування в природному середовищі.

Так, гігантська панда має вузько спеціалізовану нішу, бо на 99% харчується листям та пагонами бамбука. Масове знищення деяких видів бамбука в районах Китаю, де мешкала панда, призвела ця тварина до вимирання.

Різноманітність видів та форм рослинного та тваринного світу, що існує у вологих тропічних лісах, пов'язані з наявністю ряду спеціалізованих екологічних ніш у кожному з чітко виражених ярусів лісової рослинності. Тому інтенсивна вирубка цих лісів спричинила вимирання мільйонів спеціалізованих видів рослин та тварин.

Спільні ніші.Видам із загальними нішами характерна легка пристосованість до змін екологічних факторів довкілля. Вони можуть успішно існувати у різноманітних місцях, харчуватися різною їжею та витримують різкі коливання природних умов. Загальні екологічні ніші є у мух, тарганів, мишей, щурів, людей тощо.

Для видів, що мають спільні екологічні ніші, існує значно менша загроза вимирання, ніж для спеціалізованих ніш.

Поки екосистема має достатню кількість ресурсів загального користування, різні видиспоживають їх спільно. Однак якщо два або більше видів в одній екосистемі почнуть споживати один і той же дефіцитний ресурс, вони опиняться у відносинах міжвидової конкуренції.

Вигляд отримує перевагу у міжвидовій конкуренції, якщо для нього характерні

Більш інтенсивне розмноження;

Адаптація до ширшого діапазону температури, освітленості, солоності води або

концентрації певних шкідливих речовин;

Позбавлення конкурента доступу ресурсу.

Способи зниження міжвидової конкуренції:

Переселення до іншого району;

Перехід на більш важкодоступну або важко засвоювану їжу;

Зміна часу та місця видобутку корму.

Найбільш характерною формоювзаємодії видів у харчових ланцюгах та мережах є хижацтво, при якому окрема особина одного виду (хижак) харчується організмами (або частинами організмів) іншого виду (жертви), причому хижак живе окремо від жертви. Ці два види організмів залучені до відносин типу хижак – жертва.

Види-жерти користуються цілим рядом захисних механізмівщоб не стати легкою здобиччю для хижаків:

Вміння швидко бігати чи літати;

Має товсту шкіру або панцир;

Володіння захисним забарвленням або способом змінювати колір;

Вміння виділяти хімічні речовиниіз запахом чи смаком, що відлякує хижака або навіть отруює його.

У хижаків також є кілька способів видобутку жертви:

Вміння швидко бігати (наприклад, гепард);

Полювання зграями (наприклад, плямисті гієни, леви, вовки);

Вилов як жертв переважно хворих, поранених та інших неповноцінних особин;

Четвертий шлях забезпечення себе тваринною їжею - це шлях, яким пішла людина розумна, шлях винаходу знарядь полювання і пасток, а також одомашнення тварин.

Нерідко трапляється, що два різні види організмів безпосередньо взаємодіють таким чином, що приносять один одному взаємну користь. Такі взаємовигідні міжвидові взаємодії називаються мутуалізмом. Наприклад, квіти та комахи-запилювачі.

Комменсалізм характеризується тим, що один із двох видів витягує з міжвидової взаємодії користь, тоді як на іншому це практично ніяк не відбивається (ні позитивно, ні негативно). Наприклад, рачки у щелепах кита.

З поняттям екологічної ніші тісно пов'язане уявлення про про насичених і ненасичених біоценозах. Перші є екосистеми, у яких життєві ресурси кожному етапі перетворення біомаси та енергії використовуються найповніше. Коли життєві ресурси частково утилізуються, біоценози можна називати ненасиченими. Їх характерно наявність вільних екологічних ніш. Однак це дуже умовно, оскільки екологічні ніші не можуть існувати самі по собі, незалежно від видів, що їх займають.

Невикористані резерви, нереалізовані можливості інтенсифікації потоку речовин та енергії є практично у будь-якому біогеоценозі (інакше не могло б здійснюватися їх постійний розвитоку часі та просторі!), всі біоценози умовно вважатимуться ненасиченими. Чим менша насиченість біоценозу, тим легше вводяться до його складу і вдалі акліматизуються нові види.

Дуже важливим властивістюбіогеоценозів, як біологічних систем, є їх саморегуляція – здатність витримувати високі навантаження несприятливих зовнішніх впливів, здатність повертатися в умовно вихідний стан після суттєвих порушень їхньої структури (принцип Ле-Шательє). Але вище за певний поріг впливу механізми самовідновлення не спрацьовують, і біогеоценоз незворотно руйнуються.

В ході еволюційного процесуСвітова екологічна ніша біосфери розширювалася. Коли будь-який вид вичерпував генетично обумовлений потенціал освоєння екологічної ніші, де він народився, він або витісняв інші види, завойовуючи їх екологічні ніші, або освоював раніше неживу нішу, перебудовуючись під неї генетично, можливо породжуючи у своїй новий видорганізмів.

На якомусь етапі розвитку біосфери виник вигляд Людина Розумна, представниками якої є все людство, незважаючи на всю різноманітність рас, народів, народностей, племен.

Потенціал розвитку дорослих особин кожного біологічного виду за всіма якостями особини генетично обумовлений, хоча він може і не розкритися, не наповнитися реальним змістом, якщо умови довкілля до цього не мають. По відношенню до популяції генетична зумовленість і потенціал її освоєння підпорядковані імовірнісним зумовленості, що відображені в статистичних закономірностях того, що відбулося. Це повною мірою стосується й людини - біологічного виду, що несе найбільший абсолютний і відносний обсяг (порівняно з іншими видами живих організмів біосфери Землі) позагенетично обумовленої поведінкової інформації, що забезпечує найбільшу гнучкість поведінки у мінливій обстановці.



Положення виду, яке він займає в загальній системі біоценозу, комплекс його біоценотичних зв'язків та вимог до абіотичних факторів середовища називають екологічною нішою виду.

Концепція екологічної ніші виявилася дуже плідною розуміння законів спільного життя видів. Над її розвитком працювало багато екологів: Дж. Гріннелл, Ч. Елтон, Г. Хатчінсон, Ю. Одум та ін.

Поняття «екологічна ніша» слід відрізняти від поняття «місцепроживання». В останньому випадку мається на увазі та частина простору, яка заселена видом і яка має необхідні абіотичні умови для його існування. Екологічна ніша виду залежить як від абіотичних умов середовища, а й у щонайменше від його біоценотичного оточення. Характер займаної екологічної ніші визначається як екологічними можливостями виду, і тим, наскільки ці можливості може бути реалізовані у конкретних біоценозах. Це характеристика того способу життя, який вигляд може вести в даному співтоваристві.

Г. Хатчинсон висунув поняття фундаментальної та реалізованої екологічної ніші. Під фундаментальної розуміється весь набір умов, за яких вид може успішно існувати та розмножуватися. У природних біоценозах, проте, види освоюють далеко ще не всі придатні їм ресурси внаслідок, передусім, конкурентних відносин. Реалізована екологічна ніша – це становище виду у конкретному співтоваристві, де його обмежують складні біоценотичні відносини. Інакше кажучи, фундаментальна екологічна ніша характеризує потенційні можливості виду, а реалізована – ту частину, яка може здійснитися у умовах, за даної доступності ресурсу. Таким чином, реалізована ніша завжди менша, ніж фундаментальна.

У екології широко обговорюється питання, скільки екологічних ніш може вмістити біоценоз і скільки видів будь-якої конкретної групи, мають близькі вимоги до середовища, можуть ужитися разом.

Спеціалізація виду харчування, використання простору, часу активності та інших умов характеризується як звуження його екологічної ніші, зворотні процеси – як його розширення. На розширення чи звуження екологічної ніші виду у суспільстві впливають конкуренти. Правило конкурентного виключення,сформульоване Г. Ф. Гаузе для близьких за екологією видів, може бути виражено таким чином, що два види не вживаються в одній екологічній ніші.

Експерименти та спостереження у природі показують, що у всіх випадках, коли види не можуть уникнути конкуренції за основні ресурси, слабші конкуренти поступово витісняються із спільноти. Однак у біоценозах виникає багато можливостей хоча б часткового розмежування екологічних ніш близьких до екології видів.

Вихід із конкуренції досягається завдяки розбіжності вимог до середовища, зміни способу життя, що, іншими словами, є розмежуванням екологічних ніш видів. У цьому випадку вони набувають здатності співіснувати в одному біоценозі. Кожен із живих разом видів без конкурента здатний на більш повне використанняресурсів. Це явище легко спостерігати у природі. Так, трав'янисті рослини ялинника здатні задовольнятися невеликою кількістю ґрунтового азоту, що залишається від перехоплення його корінням дерев. Однак якщо на обмеженому майданчику обрубати коріння цих ялин, умови азотного харчування трав покращуються і вони бурхливо йдуть у ріст, приймаючи густо-зелене забарвлення. Поліпшення умов життя та збільшення чисельності будь-якого виду внаслідок видалення з біоценозу іншого, близького за екологічними вимогами, називається конкурентним вивільненням.

Розподіл видами екологічних ніш, що спільно живуть, з частковим їх перекриванням – один з механізмів стійкості природних біоценозів. Якщо якийсь із видів різко знижує свою чисельність або випадає зі складу спільноти, його роль беруть на себе інші. Чим більше видів у складі біоценозу, тим нижча чисельність кожного з них, тим сильніше виражена їхня екологічна спеціалізація.У цьому випадку говорять про «більш щільну упаковку екологічних ніш у біоценозі».

У близьких родин, що живуть разом, зазвичай спостерігаються дуже тонкі розмежування екологічних ніш. Так, копитні, що пасуться в африканських саванах по-різному використовують пасовищний корм: зебри обривають в основному верхівки трав, антилопи гну годуються тим, що залишають їм зебри, вибираючи при цьому певні види рослин, газелі вищипують найнижчі трави, а антилопи багнюки задовольняються високими сухими. стеблами, що залишилися після інших травоїдних. Такий же «розподіл праці» у південноєвропейських степах здійснювали колись дикі коні, бабаки та ховрахи (рис. 92).

Мал. 92. Різні види травоїдних поїдають траву на різній висоті в африканських саванах (верхні ряди) і в степах Євразії (нижні ряди) (за Ф. Р. Фуент, 1972; Б. Д. Абатурова, Г. В. Кузнєцова, 1973)

В наших зимових лісахкомахоїдні птахи, що годуються на деревах, також уникають конкуренції один з одним за рахунок різного характеру пошуку. Наприклад, поповзні та пищухи збирають їжу на стовбурах. При цьому поповзні стрімко обстежують дерево, швидко схоплюючи комах, що трапляються на очі, або насіння, що опинилися у великих тріщинах кори, тоді як дрібні пищухи ретельно обшаривают на поверхні стовбура найменші щілини, в які проникає їх тонкий шилоподібний дзьоб. Взимку у змішаних зграйках великі синиці ведуть широкий пошук на деревах, у кущах, на пнях, а часто й на снігу; синиці-гаїчки обстежують переважно великі гілки; довгохвості синиці шукають корм на кінцях гілок; дрібні корольки ретельно обшаривают верхні частини хвойних крон.

Мурахи існують у природних умовах багатовидовими асоціаціями, члени яких різняться за способом життя. У лісах Підмосков'я найчастіше виявляється така асоціація видів: домінантний вид (Formica rufa, F. aquilonia або Lasius fuliginosus) займає кілька ярусів, у ґрунті активний L. flavus, у підстилці лісу – Myrmica rubra, грунтовий ярус освоюють L. niger та F. fusca, дерева – Camponotus herculeanus. Спеціалізація до життя у різних ярусах відбивається у життєвій формі видів. Крім поділу у просторі, мурахи відрізняються і характером добування їжі, за часом добової активності.

У пустелях найбільш розвинений комплекс мурах, що збирають їжу на поверхні ґрунту (Герпетобіонти).Серед них виділяються представники трьох трофічних груп: 1) денні зоонекрофаги – активні у найспекотніший час, харчуються трупами комах та активними днем ​​дрібними живими комахами; 2) нічні зоофаги - полюють на малорухливих комах з м'якими покривами, які з'являються на поверхні тільки вночі, і на членистоногих, що линяють; 3) карпофаги (денні та нічні) – поїдають насіння рослин.

Спільно можуть мешкати кілька видів з однієї трофічної групи. Механізми виходу з конкуренції та розмежування екологічних ніш при цьому такі.

1. Розмірна диференціація (Мал. 93). Наприклад, середні ваги робочих особин трьох найбільш звичайних у пісках Кизилкумів денних зоонекрофагів відносяться як 1:8:120. Приблизно таке ж співвідношення ваг у дрібної кішки, рисі та тигра.

Мал. 93. Порівняльні розміри чотирьох видів мурах із групи денних зоонекрофагів у піщаній пустелі Центральних Каракумів та розподіл видобутку трьох видів за ваговими класами (за Г. М. Длуським, 1981): 1 – середній та великий робітники Cataglyphis setipes; 2 - С. pallida; 3 - Acantholepis semenovi; 4 – Plagiolepis pallescens

2. Поведінкові відмінності полягають у різній стратегії фуражування. Мурахи, які створюють дороги та використовують мобілізацію носіїв для перенесення в гніздо виявленої їжі, харчуються переважно насінням рослин, що утворюють куртини. Мурахи, фуражири яких працюють як поодинокі збирачі, збирають в основному насіння рослин, розподілених дисперсно.

3. Просторова диференціація. У межах одного ярусу збір їжі різними видами може бути приурочений до різних ділянок, наприклад, на відкритих місцях або під кущами полину, на піщаних або глинистих майданчиках і т.д.

4. Відмінності у часі активності відносяться переважно до часу доби, але в деяких видів відзначені розбіжності активності та по сезонах року (переважно весняна чи осіння активність).

Екологічні ніші видів мінливі у просторі та у часі. Вони можуть бути різко розмежовані в індивідуальному розвитку залежно від стадії онтогенезу, як, наприклад, у гусениць та імаго лускокрилих, личинок та жуків травневого хруща, пуголовків та дорослих жаб. У цьому випадку змінюється і місце існування, і все біоценотичне оточення. В інших видів екологічні ніші, займані молодими і дорослими формами, ближчі, проте між ними завжди є відмінності. Так, дорослі окуні та їхні мальки, що живуть в тому самому озері, використовують для свого існування різні енергетичні джерела і входять до різні ланцюгиживлення. Мальки живуть за рахунок дрібного планктону, дорослі – типові хижаки.

Ослаблення міжвидової конкуренції призводить до розширення екологічної ніші виду. На океанічних островах з бідною фауною ряд птахів проти їх родичами на материку заселяє найрізноманітніші місцеперебування і розширює спектр кормів, оскільки зіштовхується у своїй з конкуруючими видами. У острівних жителів відзначається навіть підвищена мінливість форми дзьоба як показник розширення характеру кормових зв'язків.

Якщо міжвидова конкуренція звужує екологічну нішу виду, не даючи проявитися його потенціям, то внутрішньовидова конкуренція, навпаки, сприяє розширенню екологічних ніш. При збільшеної чисельності виду починається використання додаткових кормів, освоєння нових проживання, поява нових біоценотичних зв'язків.

У водоймах рослини, повністю занурені у воду (елодея, роголістник, уруть), виявляються в інших умовах температури, освітленості, газового режиму, ніж плаваючі на поверхні (тілоріз, водокрас, ряска) або укорінюються на дні і листя, що виносять на поверхню (латаття, сорочка, вікторія). Розрізняються вони та взаємозв'язками із середовищем. Епіфіти тропічних лісів займають подібні, але все ж таки не ідентичні ніші, так як відносяться до різних екологічних груп по відношенню до світла і води (геліофіти та сціофіти, гігрофіти, мезофіти та ксерофіти). Різні епіфітні орхідеї мають вузькоспеціалізовані запилювачі.

У зрілому широколистяному лісі дерева першого ярусу – дуб звичайний, в'яз гладкий, клен платановидний, липа серцелиста, ясен звичайний мають схожі життєві форми. Дерев'яний полог, утворений їх кронами, виявляється в одному горизонті, у подібних умовах середовища. Але уважний аналіз показує, що вони по-різному беруть участь у житті співтовариства і, отже, займають різні екологічні ніші. Ці дерева розрізняються за ступенем світлолюбності та тіневитривалості, термінами цвітіння та плодоношення, способами запилення та поширення плодів, складом консортів та ін. Дуб, в'яз і ясен – анемофільні рослини, але насичення середовища їх пилком відбувається в різні терміни. Клен і липа – ентомофіли, хороші медоноси, але цвітуть у різний час. У дуба – зоохорія, в інших широколистяних дерев – анемохорія. Склад консортів у всіх різний.

Якщо в широколистяному лісі крони дерев знаходяться в одному горизонті, активні кореневі закінчення розташовуються на різній глибині. Коріння дуба проникає найбільш глибоко, вище розташовуються корені клена і ще поверхово - ясеня. Опад різних видів дерев утилізується з різною швидкістю. Листя липи, клена, в'яза, ясеня до весни майже повністю розкладаються, а листя дуба і навесні ще утворюють пухку лісову підстилку.

Відповідно до уявлень Л. Г. Раменського про екологічну індивідуальність видів та з урахуванням того, що види рослин у співтоваристві по-різному беруть участь у освоєнні та перетворенні середовища та трансформації енергії, можна вважати, що в фітоценозах, що склалися, кожен вид рослини має свою екологічну нішу. .

В онтогенезі рослини, як і багато тварин, змінюють екологічну нішу. З віком вони інтенсивніше використовують і перетворюють середовище. Перехід рослини у генеративний період помітно розширює коло консортів, змінює розмір та напруженість фітогенного поля. Середоутворююча роль старіючих, сенільних рослин зменшується. Вони втрачають багато консортів, але збільшується роль пов'язаних з ними деструкторів. Продукційні процеси послаблюються.

У рослин має місце перекривання екологічних ніш. Воно посилюється в окремі періоди при обмеженні ресурсів середовища, але оскільки види використовують ресурси індивідуально, вибірково та з різною інтенсивністю, конкуренція у стійких фітоценозах послаблюється.

Мал. 94. Кореляція між різноманітністю листяних ярусів та видовим розмаїттям птахів (індекси Шеннона за Макартуром з Е. Піанка, 1981)

Список літератури

    Шилов І. А. Екологія. М.: вища школа, 1997.

    Христофорова Н.К. Основи екології. Владивосток: Дальнаука, 1999.

    Гіляров А. М. Популяційна екологія. М: Вид-во МДУ, 1990.

Докладне рішення параграфа § 76 з біології для учнів 10 класу, авторів Каменський А.А., Криксунов Є.А., Пасічник В.В. 2014

1. Що таке місцеперебування?

Відповідь. Місце проживання (місце проживання) - сукупність біотичних, абіотичних та антропогенних (за їх наявності) екологічних факторів на будь-якій певній території або акваторії, що формується на місці первинного комплексу. біотичних факторів- Екотоп. Місце проживання виду чи популяції - важливий компонентйого/її екологічної ніші. По відношенню до наземних тварин термін вважається синонімічним поняттям стація (місцепроживання виду) і біотоп (місцепроживання спільноти).

Місцепроживання, що характеризуються різною вираженістю екологічних факторів, але мають подібний рослинний покрив, називаються біологічно рівноцінними. Існування їх можливе завдяки частковій компенсації факторів один одному.

Т. Саутвуд (1977) запропонував класифікувати місцеперебування за характером зміни факторів у часі, виділивши такі:

постійні - умови середовища залишаються сприятливими нескінченно довго;

передбачувано сезонні - спостерігається регулярна зміна сприятливих та несприятливих періодів;

непередбачувані - сприятливі та несприятливі періоди мають різну тривалість;

ефемерні – з коротким сприятливим періодом.

2. Що таке харчовий ланцюг?

Відповідь. Харчовий (трофічний) ланцюг - ряди видів рослин, тварин, грибів та мікроорганізмів, які пов'язані один з одним відносинами: їжа - споживач (послідовність організмів, в якій відбувається поетапне перенесення речовини та енергії від джерела до споживача).

Організми наступної ланки поїдають організми попередньої ланки, і таким чином здійснюється ланцюгове перенесення енергії та речовини, що лежить в основі круговороту речовин у природі. При кожному перенесенні від ланки до ланки втрачається більша частина(До 80-90%) потенційної енергії, що розсіюється у вигляді тепла. З цієї причини кількість ланок (видів) у ланцюзі живлення обмежена і не перевищує зазвичай 4-5.

3. Що таке міжвидова боротьба?

Питання після § 76

1. Чим відрізняються поняття «місцепроживання» та «екологічна ніша»?

Відповідь. Положення виду, яке він займає в біогеоценозі, комплекс його зв'язків з іншими видами та вимог до абіотичних факторів середовища називається екологічною нішою. Поняття "екологічна ніша" слід відрізняти від поняття "місцепроживання". У останньому випадку мова йдепро частину простору, де вид живе та де є необхідні абіотичні умови для його існування. Екологічна ніша виду залежить як від абіотичних умов, вона характеризує весь спосіб життя, який вигляд може вести у цьому співтоваристві. за образного виразуеколога Ю. Одума, місцепроживання - це адреса виду, а екологічна ніша - його "професія". Розрізняють фундаментальну (або потенційну) та реалізовану ніші. Фундаментальна екологічна ніша – сукупність оптимальних умов, за яких даний видможе існувати та відтворюватися. Реалізована ніша - умови, де вигляд реально зустрічається у цій екосистемі, вона завжди становить деяку частину фундаментальної ніші.

Для відтворення та тривалого існування багатьох видів тварин велике значеннямає розмежування ніш на різних стадіях онтогенезу: гусениці та імаго лускокрилих, личинки та жуки травневого хруща, пуголовки та дорослі жаби не конкурують між собою, тому що розрізняються довкіллям і входять у різні ланцюги харчування.

Міжвидова конкуренція призводить до звуження екологічної ніші, не дає проявитись її потенціям. Внутрішньовидова конкуренція, навпаки, сприяє розширенню екологічної ніші. У зв'язку зі зростанням чисельності виду починається використання додаткових кормів, освоєння нових місць проживання, поява нових біоценотичних зв'язків.

2. Чи можуть різні види займати одну екологічну нішу?

Відповідь. Ні, не можуть. На одному місці проживання живе велика кількістьорганізмів різних видів. Наприклад, змішаний ліс - це місце проживання для сотень видів рослин та тварин, але у кожного з них своя і лише одна "професія" - екологічна ніша.

У лісі подібне житло мають лось і білка, але ніші їх зовсім різні: білка живе в основному в кронах дерев, харчується насінням і плодами, там же і розмножується. Весь життєвий цикл лося пов'язаний із підродовим простором: харчування зеленими рослинами або їх частинами, розмноження та укриття в чагарниках.

Елементи екологічної ніші:

їжа (види);

час та способи харчування;

місце розмноження;

місце укриття.

Екологічні ніші існують за певними правилами:

чим ширші вимоги (межі толерантності) виду до будь-якого або багатьох екологічних факторів, тим більше той простір, який він може займати в природі, а значить, тим ширше його поширення;

якщо режим будь-якого, хоча б одного екологічного фактора в місці проживання особин одного виду змінився таким чином, що його значення виходять за межі ніші, то це означає руйнування ніші, тобто обмеження або неможливість збереження виду даному місціпроживання. З поняттям «екологічна ніша» пов'язані й інші важливі закономірності- кожен вид має свою, тільки йому притаманну екологічну нішу, т. е. скільки Землі видів, стільки й екологічних ніш (2,2 млн видів живих організмів, їх 1,7 млн ​​видів тварин). Два різні види (навіть дуже близьких) не можуть займати одну екологічну нішу у просторі;

у кожній екосистемі є види, які претендують на ту саму нішу або її елементи (їжу, укриття). У разі неминуча конкуренція, боротьба за володіння нішою. Подібні відносини відображає правило Гаузе: якщо два види зі подібними вимогами до середовища (живленню, поведінці, місцям розмноження) вступають у конкурентні відносини, то один з них повинен загинути або змінити свій спосіб життя та зайняти нову екологічну нішу.

Екологічна ніша - це сукупність всіх вимог виду (популяції) до умов середовища (склад та режим екологічних факторів) та місце, де ці вимоги виконуються.

Екологічні ніші видів, що живуть спільно, можуть частково перекриватися, але повністю ніколи не збігаються, т.к. при цьому набирає чинності закон конкурентного виключення.

3. Чи може один вид займати різні екологічні ніші? Від чого це залежить?

4. Яке значення мають екологічні ніші у житті спільноти?

Відповідь. Поняття екологічної ніші є дуже корисним розуміння законів спільного існування видів. Наприклад, будь-яке зелена рослина, беручи те чи інше участь у формуванні біогеоценозу, забезпечує існування цілого ряду екологічних ніш. Серед них можуть бути ніші, що включають організми, що живляться тканинами коренів (корнєєди) або тканинами листя (листоїди та сокососи), квітками (квіткоїди), плодами (плодоїди), виділеннями коренів (еккрісотрофи) та ін. Всі разом вони складають цілісну системурізноманітного використання рослинної маси організму. При цьому всі гетеротрофи, які поїдають рослинну біомасу, майже конкурують між собою.

Кожна з цих ніш включає різнорідні по видовому складуГрупи організмів. Наприклад, в екологічну групуКорнеїдів входять і нематоди, і личинки деяких жуків (травневого хруща, луску), а в нішу соку, що смокчуть рослини - клопи, попелиці.

Екологічні ніші тварин, що харчуються рослинною біомасою

Групи видів у спільноті, що мають подібні функції та ніші однакової властивості, деякі автори називають гільдіями (гільдія корнєєдів, гільдія нічних хижаків, гільдія падальників та ін.).

Розгляньте малюнок 122. Одну чи різні ніші займають травоїдні тварини в африканській савані? Свою відповідь обґрунтуйте. Розгляньте малюнок 123. Одну чи різні ніші займають бабка та її личинка? Відповідь обґрунтуйте.

Відповідь. У савані тварини займають різні екологічні ніші. Екологічна ніша - місце, що займається видом у біоценозі, що включає комплекс його біоценотичних зв'язків та вимог до факторів середовища. Термін запроваджено 1914 року Дж. Гриннеллом і 1927 року Чарльзом Елтоном.

Екологічна ніша є сумою факторів існування даного виду, основним з яких є його місце в харчовому ланцюжку.

Екологічна ніша може бути:

фундаментальної - визначається поєднанням умов і ресурсів, що дозволяє виду підтримувати життєздатну популяцію;

реалізованої – властивості якої зумовлені конкуруючими видами.

Ця відмінність підкреслює, що міжвидова конкуренція призводить до зниження плодючості і життєздатності і що в фундаментальній екологічній ніші може бути така частина, займаючи яку вигляд у результаті міжвидової конкуренції не може більше жити і успішно розмножуватися.

Екологічна ніша може бути порожній. Якщо ніша порожніє внаслідок вимирання якогось виду, вона відразу заповнюється іншим видом.

Середовище проживання зазвичай складається з окремих ділянок («плям») зі сприятливими та несприятливими умовами; ці плями нерідко доступні лише тимчасово, і вони виникають непередбачено як у часі, і у просторі.

Вільні ділянки або «проломи» в місцеперебування виникають непередбачувано в багатьох біотопах. Пожежі або зсуви можуть призводити до утворення пусток у лісах; шторм може оголити відкрита ділянка морського берега, А ненажерливі хижаки будь-де можуть винищити потенційних жертв. Ці ділянки, що звільнилися, незмінно заселяються знову. Однак найпершими поселенцями не обов'язково будуть ті види, які протягом тривалого часу здатні успішно конкурувати з іншими видами та витісняти їх. Тому співіснування минущих і конкурентоспроможних видів можливе так довго, як із відповідною частотою з'являються незаселені ділянки. Минущий вигляд зазвичай першим заселяє вільну ділянку, освоює її і розмножується. Більш конкурентоспроможний вид заселяє ці ділянки повільно, але якщо заселення почалося, то згодом він перемагає минущий вигляд і розмножується.

Вчення про екологічні ніші має величезне практичне значення. При введенні до місцевої флори і фауни іноземних видів треба з'ясувати, яку екологічну нішу вони займають на батьківщині, чи будуть у них конкуренти в місцях застосування. Широке поширення ондатри в Європі та Азії пояснюється саме відсутністю в цих регіонах гризунів зі схожим способом життя.

У родинних видів, що живуть разом, відбувається дуже тонке розмежування екологічних ніш. Так, котрі пасуться в африканських саванах копитні по-різному використовують пасовищний корм: зебри в основному обривають верхівки трав, антилопи гну годуються тим, що залишають їм зебри, газелі вищипують найнижчі трави, а антилопи багна задовольняються сухими стеблами, що залишилися після інших трав. За рахунок поділу ніш росте сумарна біопродуктивність такого складного за видовим складом стада. Селянське стадо, що складається з корів, овець, кіз значно ефективніше, екологічної точкизору, використовує луки та пасовища, ніж одновидове стадо, монокультура - найменш ефективний спосібведення сільського господарства.

Якщо порівняти дорослу комаху та личинки бабки можна зробити висновки:

1) Личинки зазвичай є стадією, призначеної для розселення і забезпечує поширення виду.

2) Личинки відрізняються від дорослих особин і з біології харчування, і за своїм місцем проживання, і за способами пересування (літаюча бабка та її плаваюча личинка), особливостям поведінки. Завдяки цьому один вид може протягом усього життєвого циклукористуватись можливостями, наданими двома екологічними нішами. Це збільшує шанси виживання виду.

3)они можуть пристосуватися до різних умов, які чекають їх у другому житті, вони мають фізіологічну витривалість.

Вступ

У цій роботі я хочу Вас познайомити з такими поняттями, як екологічна ніша, фактори, що лімітують, докладніше розповісти про закон толерантності.

Екологічна ніша - місце, займане видом у біоценозі, що включає комплекс його біоценотичних зв'язків і вимог до факторів середовища.

Поняття екологічної ніші було запроваджено для позначення ролі, яку той чи інший вид грає у співтоваристві. Під еконішів слід розуміти спосіб життя і насамперед спосіб харчування організму.

Екологічна ніша - абстрактне поняття, це сукупність всіх чинників середовища, у яких можливо існування виду у природі. Цей термін запроваджено у 1927 році Чарльзом Елтоном. Вона включає хімічні, фізичні та біотичні фактори, необхідні організму для життя, і визначається його морфологічною пристосованістю, фізіологічними реакціями та поведінкою. У різних частинахсвітла і різних територіях зустрічаються види, неоднакові у систематичному відношенні, але подібні за екологією - їх називають екологічно еквівалентними.

Екологічна ніша є місце, займане видом (точніше - його населенням) у співтоваристві (біоценозі). Взаємодія даного виду (популяції) з партнерами по співтоваристві, в яке він входить як зчленована, визначає його місце в кругообігу речовин, обумовленому харчовими та конкурентними зв'язками в біоценозі. Термін "Екологічна ніша" запропонований американським ученим Дж. Грінелл (1917). Трактування екологічної ніші як положення виду в ланцюгах живлення одного або кількох біоценозів було дано англійським екологом Ч. Елтоном (1927). Подібне тлумачення поняття «екологічна ніша» дозволяє дати кількісну характеристикуекологічної ніші кожному за виду чи його окремих популяцій.

Лімітуючий фактор - фактор середовища, що виходить за межі витривалості організму. Лімітуючий фактор обмежує будь-який прояв життєдіяльності організму. За допомогою лімітуючих факторів регулюється стан організмів та екосистем.

Закон толерантності Шелфорда - в екології - закон, згідно з яким існування виду визначається лімітуючими факторами, що знаходяться не тільки в мінімумі, а й у максимумі. Закон толерантності розширює закон мінімуму Лібіха.

Закон мінімуму Ю.Лібіха – в екології – концепція, згідно з якою існування та витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб.

Відповідно до закону мінімуму життєві можливості організмів лімітують ті. екологічні фактори, кількість та якість яких близькі до необхідному організмучи екосистемі мінімуму.

Екологічна ніша

Будь-який вид організмів пристосований для певних умов існування і не може довільно змінювати місце існування, харчовий раціон, час харчування, місце розмноження, притулку і т.п. Весь комплекс відносин до подібних факторів визначає місце, яке природа виділила даному організму, та роль, яку він має відіграти у загальному життєвому процесі. Все це поєднується в понятті екологічної ніші

Під екологічною нішою розуміють місце організму в природі та весь образ його життєдіяльності, його життєвий статус, закріплений у його організації та адаптаціях.

У різні часи поняття екологічної ніші приписували різний сенс. Спочатку словом "ніша" позначалася основна одиниця розподілу виду в межах простору екосистеми, що диктується структурними та інстинктивними обмеженнями даного виду. Наприклад, білки живуть на деревах, лосі – на землі, одні види птахів гніздяться на гілках, інші у дуплах тощо. Тут поняття «екологічна ніша» трактується в основному як місцепроживання, або просторова ніша. Пізніше терміну “ніша” було надано сенс “функціонального статусу організму у суспільстві”. В основному це стосувалося місця цього виду в трофічній структурі екосистеми: вид їжі, час і місце харчування, хто є хижаком для даного організмуі т.д. Тепер це називають трофічною нішою. Потім було показано, що нішу можна розглядати як якийсь гіпероб'єм у багатовимірному просторі, побудованому на базі факторів довкілля. Цей гіпероб'єм обмежував діапазон факторів, у якому може існувати даний вид (гіперпросторова ніша).

Тобто в сучасному розумінніЕкологічної ніші можна виділити принаймні три аспекти: фізичний простір, що займається організмом в природі (місцепроживання), його ставлення до факторів середовища і до живих організмів (зв'язку), що сусідять з ним, а також його функціональну роль в екосистемі. Всі ці аспекти проявляються через будову організму, його адаптацію, інстинкти, життєві цикли, життєві “інтереси” тощо. Право організму вибирати свою екологічну нішу обмежено досить вузькими рамками, закріпленими його від народження. Проте його нащадки можуть претендувати інші екологічні ніші, якщо у них відбулися відповідні генетичні зміни.

З використанням концепції екологічної ніші правило конкурентного виключення Гаузе можна перефразувати наступним чином: два різні види не можуть довгий часзаймати одну екологічну нішу і навіть входити до однієї екосистеми; один із них повинен або загинути, або змінитись і зайняти нову екологічну нішу. До речі, внутрішньовидова конкуренція часто сильно зменшується саме тому, що на різних стадіях життєвого циклу багато організмів займають різні екологічні ніші. Наприклад, пуголовок - рослиноїдна тварина, а дорослі жаби, що мешкають у тому ж ставку, - хижаки. Інший приклад: комахи на стадії личинки та дорослої особини.

На одній території в екосистемі може жити велика кількість різних видів організмів. Це можуть бути близькі споріднені види, але кожен з них повинен зайняти свою унікальну екологічну нішу. І тут дані види вступають у конкурентні відносини й у певному сенсі стають нейтральними друг до друга. Однак найчастіше екологічні ніші різних видів можуть перекриватися принаймні по одному з аспектів, наприклад, місце проживання або харчування. Це призводить до міжвидової конкурентної боротьби, яка зазвичай не носить жорсткого характеру та сприяє чіткості розмежування екологічних ніш.

Таким чином, в екосистемах реалізується закон, аналогічний принципу заборони Паулі квантової фізики: в даній квантовій системі в тому самому квантовому стані не може знаходитися більше одного ферміону (часток з напівцілим спином, типу електронів, протонів, нейтронів і т.п.). В екосистемах також відбувається квантування екологічних ніш, які прагнуть чітко локалізуватися по відношенню до інших екологічних ніш. Усередині даної екологічної ніші, тобто усередині популяції, яка займає цю нішу, триває диференціація більш приватні ніші, які займає кожна конкретна особина, визначальна статус даної особини у житті даної популяції.

Чи відбувається подібна диференціація на більш низьких рівняхсистемної ієрархії, наприклад, лише на рівні багатоклітинного організму? Тут також можна виділити різні "види" клітин і дрібніших "телець", будова яких визначає їх функціональне призначення всередині організму. Деякі їх нерухомі, їх колонії утворюють органи, призначення яких має сенс лише щодо організму загалом. Є й рухливі найпростіші організми, які живуть, здавалося б, своїм “особистим” життям, проте цілком задовольняє потребам всього багатоклітинного організму. Так, наприклад, червоні кров'яні тільця роблять тільки те, що вони “вміють”: в одному місці зв'язують кисень, а в іншому місці його вивільняють. Це їхня “екологічна ніша”. Життєдіяльність кожної клітини організму побудована таким чином, що, живучи для себе, вона одночасно працює на благо всього організму. Подібна праця зовсім не втомлює, так само як нас не втомлює процес їди, або заняття улюбленою справою (якщо, звичайно, все це в міру). Клітини влаштовані так, що по-іншому вони жити просто не можуть, так само як бджола не може жити, не збираючи з квітів нектар і пилок (напевно, це приносить їй насолоду).

Таким чином, вся природа "знизу догори" схоже пронизана ідеєю диференціації, яка в екології оформилася в поняття екологічної ніші, яка в певному сенсі аналогічна до органу або підсистеми живого організму. Самі ці “органи” формуються під впливом зовнішнього середовища, тобто їх формування підпорядковане вимогам надсистеми, у разі - біосфери.

Кожен організм за час свого існування піддається впливу різних умовдовкілля. Це можуть бути фактори живої чи неживої природи. Під їх впливом шляхом адаптації кожен вид займає своє місце – свою екологічну нішу.

Загальна характеристика

Загальна характеристика осередку, яку займає тварина або рослина, складається з визначення та опису її моделі.

Екологічна ніша - це місце, яке набуває вигляду або окремий організму біоценозі. Воно визначається з урахуванням комплексу біоценотичних зв'язків, абіотичних та біотичних факторів довкілля. Існує багато трактувань цього терміна. За визначенням різних учених, екологічна ніша отримала ще й назву просторової чи трофічної. Це тому, що, обґрунтовуючись у своєму осередку, індивід займає потрібну йому територію та створює свої ланцюги харчування.

Створена Дж. Е. Хадченсом модель гіпероб'єму домінує нині. Вона є кубом, на його осях розташовані фактори середовища, які мають свій діапазон (валентність). Вчений розділив ніші на 2 групи:

Характеристика екологічних ніш

Характеристика екологічних ніш включає три основні складові:

  • Поведінкова характеристика – це спосіб реагування того чи іншого виду на подразники. А також те, яким чином він видобуває їжу, особливості його укриття від ворогів, пристосованість до абіотичних факторів (наприклад, вміння протистояти холоду чи спеці).
  • Просторова характеристика. Це координати місцезнаходження популяції. Наприклад, пінгвіни мешкають в Антарктиді, Новій Зеландії, Південній Америці.
  • Тимчасова. Вона визначає активність видів у певний період: добу, рік, сезон.

Принцип конкурентного виключення

Принцип конкурентного виключення свідчить, що існує стільки екологічних ніш, скільки є видів різних організмів. Його автор – відомий вчений Гаузе. Він відкрив закономірності під час роботи з інфузоріями різних видів. Вчений вирощував організми спочатку в монокультурі, досліджуючи їх щільність та спосіб харчування, а пізніше об'єднав види для розведення в одній ємності. Було помічено, кожен вид значно знизив чисельність, а результаті боротьби за їжу кожним організмом була зайнята своя екологічна ніша.

Не може бути, щоб два різні види займали один і той же осередок у біоценозі. Щоб стати переможцем у цій конкурентній боротьбі, один з видів повинен мати будь-яку перевагу в порівнянні з іншим, бути більш пристосованим до факторів навколишнього середовища, оскільки навіть дуже схожі види завжди мають деякі відмінності.

Закон константності

Закон константності обгрунтований теоретично, що біомаса всіх організмів планети має залишатися незмінною. Це твердження підтвердив В. І. Вернадський. Він - засновник вчення про біосферу та ноосферу - зміг довести, що при збільшенні чи зменшенні чисельність організмів в одній ніші обов'язково компенсується в іншій.

Це означає, що вид, що вимер, замінюється будь-яким іншим, який може легко і швидко пристосуватися до умов середовища і збільшити свою чисельність. Або, навпаки, за значного збільшення кількості одних організмів чисельність інших зменшується.

Правило обов'язкового заповнення

Правило обов'язкового заповненнякаже, що екологічна ніша не залишається порожньою ніколи. При вимиранні виду з якоїсь причини його місце одночасно займається іншим. Організм, що зайняв осередок, вступає у конкурентну боротьбу. Якщо він виявляється слабшим – він витісняється з території та змушений шукати інше місце для поселення.

Способи співіснування організмів

Способи співіснування організмів можна умовно поділити на позитивні - ті, що приносять користь усім організмам, і негативні, які вигідні лише одному виду. Перші одержали назву «симбіоз», другі – «мутуалізм».

Комменсалізм - взаємини, у якому організми не шкодять одне одному, а й допомагають. Може бути внутрішньовидовим та міжвидовим.

Аменсалізм - це міжвидовий спосіб співіснування, при якому один вид пригнічується іншим. При цьому один з них не отримує необхідної кількості поживні речовини, через що уповільнюються його зростання та розвиток.

Хижацтво - види-хижаки за такого способу співіснування харчуються організмом жертв.

Конкуренція може бути в межах одного виду чи між різними. З'являється вона за умови, коли організмам необхідна однакова їжа або територія з оптимальними кліматичними умовами.

Еволюція екологічних ніш людини

Еволюція екологічних ніш людини почалася з існування архантропів. Вони вели збірний спосіб життя, користувалися лише тими достатками природи, які були максимально доступними для них. Вживання тваринної їжі цьому відрізку існування зводилося до мінімуму. Для пошуків їжі архантропам доводилося освоювати велику кількість кормової території.

Після людиною було освоєно знаряддя праці, люди почали полювати, цим справляючи чималий вплив на навколишнє середовище. Як тільки людина видобула вогонь, вона здійснила перехід на наступний етапрозвитку. Після збільшення чисельності населення виникло землеробство - як один із способів адаптації до нестачі їжі в тих місцях, де інтенсивним полюванням та збиранням природні ресурсибули майже виснажені. У цей період виникає скотарство. Це призвело до осілого способу життя.

Далі виникло кочове скотарство. В результаті кочової діяльності людини величезна кількість пасовищ виснажується, це змушує кочівників переходити та освоювати все нові та нові землі.

Екологічна ніша людини

Екологічна ніша людини змінюється разом із змінами способу життя людей. Від інших живих організмів Homo sapiens відрізняється здатністю до членороздільного мовлення, абстрактним мисленням, високим рівнемрозвитку матеріальної та нематеріальної культури.

Людина як біологічний вид був поширений у тропіках та субтропіках, у місцях, де висота над рівнем моря була до 3—3,5 км. За рахунок певних особливостей, Якими наділена людина, середовище його проживання набагато збільшилося у розмірах. Але щодо фундаментальної екологічної ніші, вона залишилася практично незмінною. Існування людини ускладнюється за межами вихідного простору, йому доводиться протистояти різним несприятливим факторам. Це можливе не тільки за допомогою процесу адаптації, але і шляхом винаходу різних захисних механізмів та пристроїв. Так, наприклад, людина винайшла різні види опалювальних систем для боротьби з таким абіотичним фактором, як холод.

Таким чином, можна зробити висновок, що екологічна ніша займається кожним організмом після конкурентної боротьбиі дотримується певних правил. Вона повинна мати оптимальну площу території, що підходять кліматичні умовиі бути забезпечена живими організмами, які входять до харчовий ланцюжокдомінуючого виду. Усі живі істоти, що знаходяться в межах ніші, обов'язково взаємодіють.