Экологические ниши видов в сообществах

Ниша описывает, каким образом экологические объекты приспосабливаются друг к другу, образуя устойчиво функционирующее целое и позволяя понять, как даже весьма различные по своей организации сообщества могут быть похожи друг на друга.

Термин «ниша» введен Дж. Гриннеллом с целью обозначения самой мелкой единицы распространения вида. Уточненное формальное и потенциально количественное определение ниши дано Г. Хатчинсоном (1958), считавшим, что нишу следует определять с учетном всего диапазона физических, химических и биотических переменных среды, к которым должен быть адаптирован данный вид и под действием которых видовая популяция живет и возобновляется бесконечно долгое время.

Теоретически такую переменную можно рассматривать как некий градиент, на котором у каждого вида имеется свой диапазон активности или устойчивости. Примером служит освещенность в лесу, которая убывает логарифмически от вершины деревьев к почве.

Далее Г. Хатчинсон подразделил видовую нишу на:

• фундаментальную — охватывает все множество оптимальных условий, в которых данный вид может обитать в отсутствие врагов;

• реализованную — фактический комплекс условий, в которых вид обычно существует.

Большинство организмов не обитает в своей потенциальной фундаментальной нише, а вследствие взаимодействий с другими организмами занимает меньшую по размерам реализованную нишу. Главными взаимодействиями обычно считают хищничество и конкуренцию.

Конкуренция связана с теорией ниши через концепцию перекрывания ниш. (перекрывание ниш происходит тогда, когда две организменные единицы используют одни и те же ресурсы или другие переменные среды.) По терминологии Г. Хатчинсона, «гиперпространства» ниш одних видов включают в себя также части «гиперпространств» других видов, т. е. перекрываются с ними.

Чем обильнее ресурс, тем менее вероятно, что его совместное использование приведет к конкуренции.

Анализ перекрывания ниш привел к другому аспекту теории ниш —диффузной конкуренции. Обычно ниша данного вида перекрывается только с ограниченным количеством соседних ниш вдоль градиента одного ресурса, однако по мере изучения факторов среды перечень потенциальных соседей возрастает. Поэтому суммарный эффект такой диффузной конкуренции может сильно сократить величину реализованной ниши —иногда даже до столь малых размеров, что она становится непригодна для поддержания жизнеспособной популяции (рис. ). В результате вид может быть ≪ выдавлен≫ группой других видов.

П. Джиллет (1984) сделал вывод, что сообщество представляет собой обширное G-мерное гиперпространство, в пределах которого каждая видовая популяция эволюционирует в таком направлении, чтобы соответствовать своей собственной части этого пространства. Ниша данного вида определяется его положением и реакцией на факторы гиперпространства данного сообщества. В результате каждый вид занимает неясно очерченное диффузное пространство, которое отличается от пространств, занимаемых другими видами сообщества, но может перекрываться с ними.

Закономерности саморегуляции биоценозов, экологическое дублирование.

Правило взаимоприспособленности организмов в биоценозе — виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутреннее противоречивое, но единое и взаимно увязанное системное целое.

Правило «метаболизм и размеры особей» - при неизменном энергетическом потоке в пищевой сети или цепи более мелкие наземные организмы с высоким удельным метаболизмом создают относительно меньшую биомассу, чем крупные. Значительная часть энергии уходит на поддержание обмена веществ. (Юджин Одум).

Правило (принцип) экологического дублирования: исчезающий или уничтожаемый вид живого в рамках одного уровня экологической пирамиды заменяет другой функционально-биоценотически аналогичный. Замена происходит по схеме: мелкий сменяет крупного, эволюционно нижеорганизованный — более высокоорганизованного, более генетически лабильный и мутабельный — менее генетически изменчивого.

Принцип эколого-географического максимума (стабильности числа) видов: число видов в составе географических зон и их биоценозов — относительно постоянно и регулируется вещественно-энергетическими процессами; это число всегда стремится к необходимому и достаточному максимуму.

Дублирование — один из природных механизмов поддержания надежности биоценозов. Это наиболее мобильный способ их адаптации. При этом возможны и генетические изменения в популяциях. Также возможно межвидовое и внутривидовое дублирование. Общий «смысл» дублирования остается тем же: максимально полно провести и использовать поток энергии, стабилизировать биоценоз в меняющихся условиях существования.

Принцип подвижного равновесия: биотическое сообщество сохраняется как единое целое вопреки регулярным колебаниям среды его существования, но при воздействии необычных факторов структурно изменяется с переносом «точки опоры» на другие растительные компоненты (группы растений).

Принцип продукционной оптимизации: отношение между первичной и вторичной продукцией соответствует принципу оптимизации — «рентабельности» биопродукции.

Как правило, растения и другие продуценты дают биомассу достаточную, но не излишнюю для потребления всем биотическим сообществом. При относительном «перепроизводстве» органического вещества биоценоз становится «нерентабельным» и возникают предпосылки для массового размножения отдельных видов. После периода автоколебаний соотношение ≪ популяция—потребление≫ уравновешивается, биоценоз стабилизируется, балансируются отношения между трофическими уровнями.

Именно как результат экологического дублирования, сдвига в подвижном равновесии и снижения «рентабельности» биоценоза возникают явления массового размножения нежелательных для хозяйства организмов.

Правило монокультуры: эксплуатируемые для нужд человека экосистемы (биоценозы), представленные одним видом, равно как и системы монокультур, неустойчивы по своей природе.

Теории сопряженной эволюции, называемой также принципом коэволюции: случайное функциональное изменение жертв (потребляемого растения) ведет к закономерному изменению свойств хищников (потребителей), что в свою очередь стимулирует разнообразие как первых, так и вторых.

Принципа стабильности: любая относительно замкнутая биосистема с проходящим через нее потоком энергии в ходе саморегуляции развивается в сторону устойчивого состояния.

Правило биоценотической надежности: надежность биоценоза зависит от его энергетической эффективности в данных условиях среды и возможностей структурно-функциональной перестройки в ответ на изменение внешних воздействий.

Биоразнообразие

Многообразие биологических видов соответствует разнообразию условий обитания на Земле. Одна из главных особенностей живого состоит в заселении не только зон наиболее благоприятного климата, но и всех уголков планеты: высокогорных, глубоководных, подземных ареалов. Многочисленность и разнообразие обитателей планеты соответствует разнообразию экологических ниш в биогеоценозах.

Миллионы биологических видов — основной ресурс и базис устойчивости (гомеостаза) биосферы. Техногенные воздействия на природные экосистемы приводят к вымиранию многих видов, этот процесс катастрофически ускорился в XX в., он ведет к потере устойчивости отдельных экосистем и биосферы в целом.

Биологическая наука — систематика — подразделяет все живое на таксоны — группы организмов, имеющие общие черты морфологической организации и физиологических процессов и в то же время достаточно обособленные в природе, т. е. не имеющие гибридов с представителями других таксонов. Наиболее естественным природным таксоном является вид — классификационная единица низшего ранга. Современная систематика насчитывает в живой природе пять высших таксонов:

Бактерии. — микроорганизмы с прокариотным типом строения клетки. Их клетки не имеют отделенного от цитоплазмы ядра. Однако генетическая программа, как и у всех живых организмов, закодирована в виде последовательности нуклеотидов в ДНК и несет информацию о структуре белков. Бактериальные клетки не содержат хлоропласты и митохондрии (специализированных для клеточного дыхания и синтеза АТФ). Эти биохимические процессы происходят у бактерий в цитоплазме.

Роли бактерий в природе очень разнообразны, что связано с различными источниками энергии, используемыми разными группами бактерий.

Простейшие.— одноклеточные эукариотические организмы со сложно организованной цитоплазмой и истинным ядром. Клетка простейших выполняет все жизненно важные функции с помощью специализированных внутриклеточных структур — органелл. Многие простейшие участвуют в очистке сточных вод, в почвенных экосистемах — в почвообразовании.

Грибы. — это одна из самых больших и процветающих групп организмов. Разнообразие грибов охватывает такие организмы, как одноклеточные дрожжи, плесневые грибы, возбудители болезней и, наконец, высшие грибы, имеющие зачастую крупные размеры и употребляемые в пищу человеком.

Растения. Это автотрофные фотосинтезирующие эукариотические организмы, в клетках которых в специализированных для фотосинтеза органеллах — хлоропластах — содержится зеленый пигмент — хлорофилл. Среди растений выделяют группы обитателей воды и суши. Ведущее место в водных экосистемах занимают водоросли, играющие роль продуцентов органического вещества и источников кислорода.

Животные. Эта группа животных включает многоклеточные эукариотические гетеротрофные организмы, большинство которых способно к активному движению. В экосистемах животные представляют трофические уровни консументов (травоядные животные, мелкие и крупные хищники, некрофаги). Среди животных биологическая систематика выделяет десятки различных типов строения тела, с чем связаны и особенности выполнения основных жизненных функций.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: