Ekologická nika - biológia

Termín Ekologická nika popisuje súhrn biotických a abiotických faktorov prostredia, ktoré druh potrebuje na prežitie.

Vývoj pojmu

Pojem „nika“ v ekologickom kontexte bol prvýkrát spomenutý v práci prírodovedca Josepha Grinnella v roku 1917 [1] (existujú roztrúsené staršie dokumenty bez akejkoľvek reakcie). Výraz „Grinnells“, ktorý sa týka nich, v zásade súvisí so životným prostredím: popisuje oblasť zemského povrchu so svojimi špecifickými ekologickými vlastnosťami a vlastnosťami, ktorá prispieva k prežitiu uvažovaného druhu. Nezávisle od toho anglický ekológ Charles Elton zaviedol v roku 1927 opäť v podobnom zmysle [2]. Elton kladie väčší dôraz na biologické interakcie; jeho koncept výklenku zodpovedá skôr úlohe alebo funkcii druhu v jeho spoločenstve, najmä vzťahu k nepriateľom a potravinovým zdrojom.

Tento termín sa v súčasnej dobe vracia k vplyvnému článku zoológa Georgea Evelyn Hutchinsona [3], ktorý vychádza z práce Grinnella a Eltona. Najdôležitejšou Hutchinsonovou inováciou bolo, že výklenok sa nepovažuje za vlastnosť prostredia - do ktorej sa druh môže „zmestiť“ alebo „nezapadnúť“, čo môže tiež zostať „prázdnym“ - ale za vlastnosť samotného druhu [4]. .

Hutchinsonov koncept

Hutchinsonova koncepcia je založená na známej skutočnosti, že druh môže žiť iba vtedy, ak sú environmentálne faktory v určitom rozmedzí; to zahŕňa teplotu, vlhkosť, kvalitu pôdy, zásobu potravy, predačný tlak a iné. Rozsah hodnôt faktora, napr. B. teplotu, možno si predstaviť ako trasu (pred touto cestou je príliš chladno, za ňou príliš horúco). Ďalším faktorom, napr. B. Vlhkosť potom definuje oblasť, t. J. Kombináciu teploty a vlhkosti, v ktorej môže daný druh žiť (príklad aplikácie pre niku vodnej blchy). Daphnia magna ponuky [5]). Tretí faktor (napr. PH pôdy) definuje objem. Výsledkom pridania ďalších faktorov je štruktúra, ktorá už nie je jasná, ale je ľahko pochopiteľná: n-dimenzionálny hyperpriestor.

Tento hyperpriestor je tvorený súhrnom všetkých environmentálnych faktorov, ako sú teplota, jedlo, vlhkosť pôdy, biotop atď., Ktoré spôsobujú ekologický výklenok a vytvárajú tzv. Výklenkový priestor. Jednotlivé faktory je možné graficky znázorniť ako dimenzie. Každý environmentálny faktor predstavuje jednu dimenziu. Ekologická nika je definovaná hranicami, v ktorých môže druh žiť a množiť sa, čo sa dá v každom grafe zobraziť ako plocha. V tomto rozmedzí existuje optimum pre každý faktor, pri ktorom sa druhu najlepšie darí. V praxi však existuje veľmi veľa dimenzií kvôli zložitosti života. Schéma realistického viacrozmerného výklenku je preto ťažko predstaviteľná a nemožno ju nakresliť. N-dimenzionálny hyperpriestor environmentálnych faktorov je preto možné z dôvodu jasnosti rozdeliť na dvoj- až trojrozmerné výklenkové diagramy.

Moderné aplikácie tohto výrazu vznikli odvodením a úpravou hutchinsonovského konceptu. Pojem „nika“ si našiel cestu najmä do synekológie. Tu sa výrazy súvisiace s výrazom nika stali výklenkom, Prekrytie niky alebo overený výklenok [6] .

Prekrytie niky znamená, že dva druhy majú rovnaký ekologický výklenok. Prekrytie niky nevyhnutne vedie ku konkurencii napr. B. znížením zdrojov, ako je priestor alebo jedlo, alebo svetlo a voda v rastlinách. To má za následok zníženie prežitia, rastu a reprodukcie postihnutých druhov. S tým spojené zvýšenie stresu - najmä kvôli príliš malému biotopu - môže viesť k vyhynutiu tohto druhu (druhov).

Termín ekologická nika je niekedy nepochopený, pretože termín „nika“ je hovorovo všeobecne spojený s priestorom alebo polohou. Ekologická nika však nie je priestorovým popisom, na rozdiel od pojmov biotop (alebo poloha) a biotop, ktoré označujú fyzické miesto. Ekologická nika je v skutočnosti funkčný pojem, ktorý popisuje „ekologickú úlohu“, ktorú tento druh hrá v posudzovanom ekosystéme. Preto popisuje, ktoré biotické a abiotické podmienky, environmentálne faktory a vývojové faktory sú dôležité pre život a prežitie tohto druhu v ekosystéme. Z toho vyplýva, že takto definované výklenky nemožno „obsadiť“. Skôr sa „formujú“ interakciou medzi organizmami druhov a ich prostredím.

Teória výklenku a konkurencia medzi druhmi

Druhové vymedzenie ekologickej niky sa môže pre každý druh prirodzene uskutočniť nezávisle. Ostatné druhy sú do definície niky zahrnuté nepriamo (ako faktory prostredia, napr. Ako predátori alebo ako potrava), ale nehrajú priamu úlohu. Ak porovnáme ekologické niky rôznych druhov nájdených týmto spôsobom, môžu byť navzájom úplne oddelené, ak tieto druhy nezdieľajú žiadnu oblasť biotopu. Častejšie sa však takto vytvorené výklenky vo väčšej či menšej miere prekrývajú. To znamená, že časti výklenkového priestoru môžu využívať obidva typy. Priestor niky jedného druhu za prítomnosti iných druhov sa tak bude líšiť od priestoru bez nich. Môže byť väčší (v symbiotických alebo vzájomných vzťahoch), ale častejšie bude menší kvôli konkurencii alebo iným antagonizmom.

Zásadný a realizovaný výklenok

Preto sa rozlišuje medzi dvoma základnými konceptmi ekologického výklenku:

kedy zásadný výklenok alebo. Zásadná nika druh je časť výklenkovej oblasti, v ktorej by tento druh mohol žiť iba na základe svojej ekologickej sily, t. j. svojej genetickej variability a reakčnej normy a súvisiacej adaptability. V praxi sa to dá určiť iba za laboratórnych podmienok. V istom zmysle ide o celkový ekologický opis príslušného druhu.
kedy realizovaný výklenok alebo. Skutočný výklenok je termín používaný pre časť, ktorú skutočne zaujímajú príslušné druhy, berúc do úvahy súčasné špecifické faktory umiestnenia v konkrétnom ekosystéme. Tu každý jednotlivec vstupuje do vzájomného vzťahu s cudzincami alebo konkrétnymi osobami a súťaží s nimi o zdroje alebo je obmedzený vo svojich možnostiach iným spôsobom. Realizovaná nika je súčasťou základnej niky. To znamená, že realizovaná nika nezávisí iba od biotických faktorov, ale aj od abiotických faktorov.

Dôležitosť konkurenčného faktora

Pretože podľa názoru mnohých ekológov je konkurencia medzi druhmi jedným zo základných faktorov, ktoré určujú prirodzené spoločenstvá, spočíva podstatná oblasť použitia teórie výklenku v úvahách o tejto konkurencii. Východiskom je princíp vylúčenia konkurencie: Podľa toho nemôžu dva druhy s rovnakými životnými požiadavkami koexistovať na jednom stanovišti. Konkurenčný typ vytlačí podradných. Ak sa zásada uplatňuje v prírodných spoločenstvách, je potrebné vysvetliť, prečo sa tam toľko druhov samozrejme dá dokopy, bez toho, aby väčšinu z nich vytlačili nadradení konkurenti. Sám Hutchinson hovoril z. B. o fytoplanktón jazier, ktorý súťaží o niekoľko základných zdrojov na zdanlivo homogénnom stanovišti (v podstate: svetlo, fosfor, dusík) a je napriek tomu veľmi druhovo bohatý, z „paradoxu planktónu“ [7]

Preložené do jazyka teórie výklenkov znamená vylúčenie konkurencie to, že výklenky dvoch druhov sa úplne prekrývajú aspoň s jedným z týchto druhov (nemusia byť totožné: jeden výklenok môže byť úplne uzavretý druhým). Ak má jeden z druhov časť niky, ktorú nemôže nadradený konkurent kolonizovať, má tam útočisko. To zaisťuje prežitie druhu, ale: bežný výskyt by bol stále nemožný.

V rámci teórie výklenkov existujú rôzne možné riešenia tohto problému.

Neutrálne teórie

Ako alternatívu k vyššie uvedenej možnosti popiera skupina ekológov prvoradý význam konkurencie. V takom prípade už prekrývajúce sa výklenky nie sú problémom, ktorý je potrebné vyriešiť. V týchto teóriách výklenky a výklenky strácajú svoju ústrednú úlohu pri štruktúrovaní spoločenstiev. Miestne zloženie je formované náhodnými („stochastickými“) faktormi: najmä mierou prisťahovalectva a vyhynutia, mierou kolonizácie, náhodnými zmenami v poradí prichádzajúcich druhov (a v evolučných obdobiach: novým výskytom druhov). Túto „neutrálnu teóriu“ vypracovala najmä práca ekológa Stephena P. Hubbella [10] [11]. Moderný prehľad je uvedený v [12]. Aj v neutrálnej teórii sa implicitne berie do úvahy faktor konkurencie, pretože priestor dostupný pre každého jednotlivca je obmedzený. Založenie nového jednotlivca je možné iba v medzere, ktorá sa stane voľnou, keď starší zomrie. Na vysvetlenie biodiverzity vápencových trávnatých porastov už bola navrhnutá takáto „priepasťová lotéria“ pre prevádzkové výklenky. Ekológ P.J.Grubb vytvoril termín „nika regenerácie“ [13]

Moderné syntézy

Nová verzia neutrálnej teórie vyvolala v ekológii horúce kontroverzie. Aj keď väčšina ekológov teóriu v čistej podobe odmieta, prispela k zmene teórie výklenku. Vo väčšine moderných verzií sú stochastické prvky zavedené do (v podstate úplne deterministickej) teórie výklenkov. Možné vysvetľujúce vzory druhovej bohatosti sú dané kombináciou oboch faktorov (napr. [14]). Ďalšie možnosti ponúkajú napr. Napríklad viacnásobné rovnováhy (napr. [15]). Moderný prehľad teórie výklenkov ponúka z. B. [16] .

Prispôsobenie výklenkov

Podľa posledných zistení je ekologická nika živočíšnych druhov flexibilnejšia, ako sa predpokladalo v predchádzajúcich teóriách. Štúdia z roku 2011 ukázala, že lovecké návyky potápačských morských vtákov sa veľmi líšia medzi jednotlivými druhmi aj medzi nimi. Ekologické niky nie sú pevne dané: Rôzne biotopy, vyhýbanie sa konkurencii so susedmi alebo vyhýbanie sa predátorom vedú k odlišnému správaniu aj v rámci druhu. Vedci z MPI Radolfzell si za predmet vyšetrovania vybrali morské vtáky, pretože sú pripútané k pôde, aby mohli množiť, a najmä v tejto dobe musí veľa zvierat zdieľať priestor a jedlo. Keďže sa na jednom ostrove chová niekoľko druhov s podobnými požiadavkami, otázkou bolo, ako sa líšia v ekologických výklenkoch. Údaje ukázali, že priestorové a časové rozdelenie vtákov sa môže tiež veľmi líšiť v rámci druhu. Zúženie v rámci druhu prostredníctvom špecializácií zmierňuje konkurenciu. Zvieratá sa potápajú za potravou v rôznych hĺbkach a teplotách v geograficky vzdialených morských oblastiach. [17]

Aplikácia teórie výklenku na predpovedanie druhových oblastí

Teória výklenku sa čoraz viac využíva v biogeografickom výskume. Známe výskyty druhov tu korelujú s nameranými environmentálnymi faktormi (najmä podnebím), aby bolo možné predpovedať jeho potenciálnu oblasť z ekologickej niky druhu prenosom výsledkov do oblastí s podobnými environmentálnymi faktormi, v ktorých druh ešte nebol zistený. . Tieto modely sú známe ako modelovanie biotopov. Tento prístup je obzvlášť rozšírený na predpovedanie účinkov zmeny podnebia. Za týmto účelom sa na základe existujúcich klimatických modelov zostavuje model oblasti so zmenenými klimatickými podmienkami. Základom spracovania je pozorovanie, že ekologická nika druhu sa v krátkych časových obdobiach takmer nemení. Je preto pravdepodobnejšie, že druh presunie svoju oblasť migračnými pohybmi, ako sa prispôsobí novým podmienkam na mieste. Jeden hovorí jasne o „klimatickom obale“ druhu [18]. Niektorí americkí ekológovia touto metódou upozorňujú na možné nebezpečenstvá a falošné závery, ktorí ju môžu použiť na vytvorenie oblasti pre Yeti [19]. .

Aplikácia medzery mimo ekológie

Termín ekologická nika si našiel široké využitie mimo ekológie. Populárny koncept, ktorý je ním opísaný, sa však väčšinou výrazne líši od vedeckého použitia. „Ekologický výklenok“ sa v bežnom jazyku skôr podobá pokojnému miestu mimo tvrdého konkurenčného vetra, v ktorom možno viesť obmedzenú, ale primerane bezpečnú existenciu. Politik Günter Gaus bol schopný charakterizovať spoločnosť bývalej NDR ako „výklenkovú spoločnosť“. Tento pojem mal osobitnú dráhu v ekonómii, najmä v psychológii trhu, do ktorej ho zaviedol psychológ Bert Spiegel (ako vedomý prenos ekologického výklenku do ekonomickej oblasti). Bežné pojmy ako „medzera na trhu“ alebo „produkt medzi nimi“ sa vracajú k prenosu ekologického konceptu do ekonomiky. Túto nejednoznačnosť udržiavajú pri živote obchodní novinári, najmä v súvislosti s takzvanými „ekologickými výrobkami“, ktoré radi zavádzajú titulky s výrazmi ako „bionafta - vypadnite z výklenku“.