Поняття екологічна ніша

Міністерство  освіти і науки, молоді та спорту України

Львівський  інститут економіки і туризму 

 

 

 

 

 

 

Індивідуальна робота

 на тему:

«Поняття  екологічна ніша»

 

 

 

 

 

Виконала:

ст.гр.БОФ/09

Мачишин Зоряна

 

 

Львів 2012

Зміст

Вступ

1. Історія поняття про екологічну нішу
2. Поняття багатовимірної ніші
3. Екологічна ніша з позицій системного підходу
4. Роль екологічної ніші в житті людини

Висновок

Список використаної літератури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Однією із задач теоретичної  екології є вдосконалення методологічних підходів, зокрема за рахунок уніфікації понять, термінів, прийомів. Сучасний етап розвитку екології як науки і практики характеризується взаємовпливом її складових частин, які нещодавно представляли традиційні науки: біологію, географію, соціологію, технічні науки тощо. В кожній з цих наук багаторічним досвідом закріпилися специфічні методологічні підходи. Характерним для екології є системний підхід – методична основа вивчення комплексних, неоднозначних, складних явищ і утворень. Органічна відповідність системного підходу меті і задачам екології безперечна. Разом з тим також не може викликати сумніву корисність удосконалення методологічного апарату екології за рахунок обґрунтованого запозичення методів, які позитивно себе зарекомендували в класичних науках. Зокрема, зараз йде мова про давно відомий в біології термін «екологічна ніша». Воно є найбільш повною характеристикою місця і ролі конкретної біосистеми (популяції, геміпопуляції тощо) в екосистемі. Поняття «екологічна ніша» біологічного об’єкта є класичним [1, 2, 3,]. Воно вживається біологами майже сто років (Гринел – 1914 р., Елтон – 1927 р., Хатчінсон – 1957 р., Шенер – 1974 р. та інші) при вивченні поведінки популяцій чи особин. Формулювання поняття різними авторами різняться не принципово, а лише деталями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Історія поняття про екологічну нішу

Екологічна ніша — комплекс чинників, необхідних для існування виду. Поняття екологічної ніші включає чинники живої та неживої природи, зокрема зв’язки виду з іншими видами групи. Ніша, яку займає вид, визначає його поширення і роль в екосистемі. Ніші можуть перекриватися, якщо на один і той же ресурс одночасно претендують популяції двох або більше видів. Перекриття ніш призводить до конкуренції між видами, яка обмежує кількість особин у популяціях. Згідно з концепцією екологічної ніші два види, що потребують ідентичних ресурсів, не можуть існувати в одному й тому ж місці в один і той же час. У процесі еволюції види пристосувалися до розподілу екологічних ніш у просторі, у часі, за ресурсами.

Вперше термін «ніша» в  екологічній літературі використав Р. Джонсон(Johnson, 1910) у зв’язку з характеристикою залежності поширення видів. Однак широке використання терміну «ніша» в екологічній літературі почалося після виходу у світ оригінальної роботи Джозефа Грінелла, присвяченій опису ніші, що зайнята каліфорнійським (пересмешником) (Toxostoma redivivum) (Joseph Grinell, 1917) в асоціації чапараллю. За Грінеллом, ніша пересмешника характеризується комплексом умов (абіотичні фактори, їжа, укриття тощо), які притаманні густим заростям кущів чапаралля, де тільки і можливе існування даного виду. І хоч сам Грінел чітко не сформулював визначення екологічної ніші, його розуміння ЕН охоплювало як абіотичні умови, так і біотичні фактори існування виду. Подальший розвиток поняття ЕН знайшла у працях Чарльза Елтона “Екологія тварин” (Ch. Elton, 1927), та інших його публікаціях. Елтон одним з перших надав ніші сенсу “фунціонального статусу виду в угрупованні”, розвиваючи уявлення Ч.Дарвіна про спосіб життя виду, ролі, “професії” і його місці в економії природи. Так, за Елтоном, під нішею тварини

розуміють спосіб життя і  зокрема спосіб харчування в тому ж розумінні, в якому говорять про професію в людському суспільстві. При цьому підкреслюється, що ідея ніші має суто екологічний, а не таксономічний характер. [1]Американський еколог Е.Піанка (1981) визначає екологічну нішу як загальну суму адаптації організмової одиниці до певного середовища. Як у випадку терміна «середовище», ми можемо говорити  про нішу особини,популяції або виду. Різниця між оточуючим середовищем і нішою організму полягає в тому, що цей термін відбиває здатність організму засвоювати своє середовище і вказує шляхи його фактичного використання. [6] Реймерс М.Ф. [7] вважає, що екологічна ніша – це сукупність умов життя всередині екосистеми, що відповідають вимогам до середовища видом чи його популяцією. Він вважає, що екологічна ніша – це не місцеперебування організму, а його «професія», його функціональне місце в екосистемі, що визначається прямими й зворотними зв’язками виду з іншими видами в системі та з абіотичними факторами середовища. Некос В.Ю. [5] пише, що «екологічна ніша являє собою сукупність усіх факторів (умов) і ресурсів середовища, в межах якого може існувати вид у природі». В обох визначеннях під умовами життя розуміється сукупність природних біотичних і абіотичних та антропогенних факторів. Оскільки Некос В.Ю. не пов’язує екологічну нішу з розташуванням усередині екологічної системи, як це робить Реймерс М.Ф., то в його визначенні ніші присутнє поняття «ресурси середовища». Ресурси (запаси, засоби, можливості, джерела будь-чого) – це енергія, речовина, інформація, що виробляються зовні і використовуються як первинний матеріал для існування і розвитку [7].

2.Поняття багатовимірної ніші

Сучасне тлумачення екологічної  ніші пов’язане з підходом, запропонованим  Дж.Хатчинсоном 1957р. Ніша за Хатчінсоном – це “ввесь діапазон умов, за яких живе і відтворює себе особина (або популяція)”,тобто система з багатьма координатами екологічного простору в екосистемі, де проживає і відтворює себе популяція. (цит. за Піанка, 1981, с. 260)[4-ст.188]. З одного боку, такий підхід позбавив нішу її класично екологічного змісту, коли вона використовувалась для характеристики тваринних видів та специфіки їхнього харчування і поведінки, а з іншого – надав такі переваги, а саме:

• з нішею тепер реальним стало математичне оперування;
• акцент зі специфіки харчування було перенесено на “підмножину координат екологічного простору, що характеризує різноманітні ресурси, необхідні виду” (цит. за Федоров, Гільманов, 1980, с. 114), що в свою чергу дало змогу застосовувати поняття ніші до рослин.

Отже, екологічну нішу можна описати, як увесь набір умов зовнішнього середовища, за яких можливе існування певного біологічного виду. Графічно вона являє собою n-мірний паралелепіпед, сторонами якого є максимальні зони толерантності виду за відповідними екологічними чинниками [7]. Ще більш спрощуючи розуміння ніші, можна сказати, що вона є багатовимірним варіантом концепції зон толерантності (амплітуд) В. Шелфорда (рис. 1).

У межах екологічної ніші всі  необхідні умови існування виду задоволено, а поза ними – навпаки  – будь-який з чинників може набути значень, за яких воно неможливе. Слід також звернути увагу на те, що оптимальність  умов у самій ніші розподілена  нерівномірно. Крайові частини зон  толерантності самі є малосприятливими для існування, а в разі комбінації таких значень за декількома чинниками вразливість виду (до хвороб, хижацтва, конкуренції тощо) зростає.

З огляду на це Хатчинсон пропонував розрізняти поняття фундаментальної та реалізованої екологічної ніші.

 

 

Рис. 1. Фундаментальна ніша N_f  як паралелепіпед, побудований на інтервалах толерантності [a₁,a₂], [b₁,b₂] та [c₁,c₂] відповідно для кожного з чинників а, b, c (за Федоров, Гильманов, 1980)

 Фундаментальна ніша – певний об’єм у багатовимірному просторі численних екологічних чинників у межах якого цей біологічний вид існує та розмножується.

Реалізована ніша – певний об’єм у багатовимірному просторі екологічних чинників в межах  якого існування біологічного виду є гарантованим і враховує обмежуючі  чинники (хижацтво, конкуренція).

Реалізована ніша менша за фундаментальну і графічно вписується в неї (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Реалізована ніша N_r як еліпсоїд, який цілком лежить всередині фундаментальної ніші N_f та торкається її граней. N_a,b, N_b,c та N_a,c – двовимірні ніші в просторі чинників a,b, b,c та a,c відповідно (за Фёдоров, Гильманов, 1980)

За  Хатчинсоном, вимірність ніші (тобто число осей, за якими її будують) має охоплювати всі змінні, які визначають існування організму. До того ж, вони мають бути незалежними одна від одної. З цього випливають такі основні складності практичної побудови та аналізу ніші:

1. Її вимірність виявляється надто великою і, крім того, не завжди можна знати про усі чинники, що впливають на існування виду;
2. Значна частина змінних середовища знаходиться у певній залежності між собою або така залежність може бути невідомою;
3. Серед змінних ніші чимало мають якісний характер (наприклад, тип жертви), тому впорядкувати їх у вісь неможливо;
4. І, нарешті, серед чинників існування виду існують такі, зона толерантності яких обмежена лише з одного боку (наприклад, для більшості видів рослин не існує верхньої межі вмісту гумусу для їхнього росту).

Є два можливих способи  обійти ці складності.

Перший, запропонований    Дж. Хатчинсоном, полягає в використанні теорії множин. Разом з тим втрачається наочність показу ніші, проте можна врахувати будь-яке велике число змінних без такого важливого параметра, як ступінь пристосованості популяції.

Другий спосіб подолання практичних складностей концепції ніші Хатчинсона пов’язаний з побудовою та аналізом не повної ніші (вісі якої охоплюють усі змінні), а часткових – двох, чи тривимірних, які можна зобразити графічно. Водночас вісі обирають, щоб змінні, які їм відповідають, були незалежними (не корелювали між собою) разом з тим у своїй сукупності давали деяку фізично-змістовну характеристику виду.

       Розрахунок багатомірної ніші вимагає великої кількості даних, які в природних умовах, враховуючи їх взаємозалежність, полікоординатність, нелегко одержати. Тому в екології часто використовують часткові ніші, в яких беруть до уваги лише окремі фактори середовища(наприклад, у відомій едафічній сітці П.С.Погребняка родючість ґрунту і його вологість). Розрізняють трофічні, едафічні, гідрологічні, математичні та інші види ніш. В одних організмів(стеноеків)вони вузькі(вільха чорна вимагає не лише більш родючих і зволожених грунтів, але й проточної води), в інших (евріектів) — широкі(сосна, яка трапляється як піонерний вид на бідних дюнних пісках і в багатих едафічних умов судібров).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Екологічна ніша з позицій системного підходу

Розуміючи багатовимірну екологічну нішу як повну характеристику місця і функціональної ролі даної біосистеми в угрупованні чи екосистемі, треба мати на увазі кілька обставин. Перш за все необхідно з’ясувати, для біосистем якого рівня зазвичай слід використовувати саме поняття екологічної ніші. Найчастіше воно використовується для популяції. Саме поняття популяції в екології найчастіше використовується в розумінні самовідтворної одновидової системи в рамках даної екосистеми. Проте в безлічі випадків ми не можемо говорити, що популяція займає певну екологічну нішу. Личинки хірономід, куліцид, бабок, як і багатьох інших комах, є невід’ємними складовими (тобто елементами) різноманітних водних екосистем. Але імаго притаманне наземне середовище. Личинки безхвостих амфібій також займають зовсім іншу екологічну нішу, ніж дорослі форми. Так, ропухи мешкають на суходолі, в той час як їхні личинки ведуть виключно водяний спосіб життя. За спектром живлення дорослі ропухи - хижаки, що живляться наземними комахами, червами і навіть хребетними тваринами – пташенятами тощо. Личинки ж за характером живлення не мають з дорослими нічого спільного. Медузи і поліпи також істотно відрізняються за умовами свого існування і входять до складу різних біоценозів – планктону (медузи) та бентосу чи перифітону (поліпи). Досить істотно відрізняються ніші спорофіту та гаметофіту рослин. І таких прикладів можна навести безліч. Таким чином, у багатьох випадках для характеристики структурованості екосистем чи біоценозів за нішевим простором доцільно (а у багатьох випадках – необхідно) використовувати поняття геміпопуляції як розмірно-вікової групи певного виду, або конкретного етапу розвитку, що займає певну екологічну нішу. Таким чином, одна популяція може займати кілька екологічних ніш, значно розширюючи свою представленість в різноманітних екосистемах, що, безперечно, сприяє лише процвітанню даної популяції та й виду в цілому. Таким чином, розуміючи екологічну нішу як місце і роль даного об’єкта в системі, ми можемо застосовувати це поняття для біосистем різного рівня організації – геміпопуляцій, популяцій, гільдій тощо. Варто розрізняти фундаментальну (потенційну) та реалізовану ЕН. ПЕН окреслює можливий спектр мешкання певної спільноти, в той час як РЕН є характеристикою реалій стану біосистеми в даній екосистемі. Багатомірна (n – мірна) екологічна ніша складається з n окремих ніш. Так, говорять про трофічну нішу, топічну нішу (яка в свою чергу значною мірою пов’язана з факторіальними нішами - термальною тощо) та інші. Так, при створені концентуальної моделі трофічної структури даної екосистеми її елементами будуть популяції, геміпопуляції або гільдії (в залежності від мети конкретного дослідження). Структура цієї системи буде визначатися особливостями трофічних зв’язків між її елементами. Часто постає питання: що є елементом трофічної структури біоценозу ? Вочевидь, не популяція. Так, личинки хірономід і дорослі форми, пуголовки і жаби і таких прикладів маса. Аналогічно щодо топічної структури. Розглянемо, які біотопи займають різні вікові стадії вже згаданих істот. І у цьому випадку “популяцією” оперувати досить незручно. Як і у попередньому прикладі, без поняття “геміпопуляція” тут не обійтися. Врешті решт, аналізуючи схожі блоки проблем дійдемо зуючи схожі блоки проблем дійдемо висновку, що для характеристики структурованості угруповань і екосистем одним з найзручніших понять є “геміпопуляція”. Саме вона задовольняє вимогам до елемента системи і, з іншого боку, згідно концепції рівнів ієрірхії системи елемент її розглядається за принципом “чорної скриньки”.