Экологическая ниша вида. Многомерная модель экологической ниши Дж. Хатчинсона

Организмы как среда обитания.

 

Преимущества внутренней среды обитания:

1. большое количество доступных пищевых ресурсов для гетеротрофных организмов,

2. защищенность обитателей организмов, стабильность водного режима, температурного режима, водно-солевого режима (сходство с водной средой обитания).

Внутренняя среда обитания вызывает:

1. дегенерацию тела (яркий пример – постепенная редукция систем органов у сосальщиков и ленточных червей);

2. гигантизм – эндосимбионтные формы значительно крупнее, чем родственные им свободноживущие.

Отрицательные стороны внутренней среды:

-  ограниченность жизненного пространства, недостаток кислорода, трудности с распространением от одной особи хозяев к другой, защитные реакции организма хозяина, недостаток света для фотоавтотрофных организмов.

Лимитирующий фактор обитателей внутренней среды - возможность потери хозяина.

По этой причине паразиты, как правило, не убивают своего хозяина («разумный паразитизм») и имеют приспособления, увеличивающие вероятность выживания в случае потери хозяина.

 («закон большого числа яиц») в виде долго сохраняющихся цист, спор и т. п.

Паразитам присуща громадная плодовитость по сравнению со свободно живущими формами. Такая особенность этих организмов получила название «закон большого числа яиц». Например, человеческая аскарида продуцирует в среднем 250 тыс. яиц за сутки, а за всю жизнь - свыше 50 млн. Масса яиц, отложенных одной самкой аскариды за год, в 1700 раз превышает ее собственную массу.

С точки зрения эволюции, комменсализм и мутуализм – предпочтительнее паразитизма.

 

Сходство организма как среды обитания с водной средой обитания позволяет многим видам совершить переход из водной среды обитания в организм как среду обитания без существенных морфологических и физиологических изменений.

 

Недостаток кислорода в тканях и особенно в желудочно‑кишечном тракте организмов‑хозяев приводит к тому, что у многоклеточных обитателей внутриорганизменной среды вырабатывается преимущественно анаэробный тип обмена (за счет разных видов брожения).

 

У человеческой аскариды утрачены все ферменты дыхательного цикла, и кислород действует на червей как яд, что используется в медицинской практике.

Однако целый ряд паразитов не утрачивает полностью способности к дыханию и может переключаться с анаэробного типа обмена на аэробный, например жгутиковые Trichomonas, эхинококк и др.

 

Виды биотических взаимодействий

Конкуренция - э то взаимоотношения между особями од­ного вида (внутривидовая конкуренция) или разных (межвидовая конкуренция) видов организмов за оди­наковые ресурсы среды, отрицательно сказывающиеся на обеих сторонах. Внутривидовая конку­ренция носит более острый характер, чем межвидовая, так как у особей одного вида экологические потребнос­ти одинаковы.

Хищничество - это способ добывания пищи и питания, при котором одни организмы (хищ­ники) умерщвляют и поедают других (жертвы). Различают истинное, соби­рательное и пастбищное (поедание растений) хищничества.

Паразитизм - это взаимоотношения организмов, когда один из них (паразит) использует другого (хозяина) в качестве среды обитания и источника пищи. Различают обязательный, необя­зательный, временный, постоянный, внутренний и на­ружный паразитизмы.

Мутуализм - это взаимовыгодное сожительство организмов, построенное на пищевых и пространственных связях: от временных контактов (сотрудничество, или протокооперация) до такого состояния, когда присутс­твие партнера становится обязательным условием жиз­ни каждого из них (симбиоз).

Комменсализм - это взаимоотношения, когда один организм (комменсал) односторонне использует другого (хозяина), без причинения ему вреда. Коммен­сализм, основанный на потреблении остатков пищи хо­зяев, - нахлебничество, а на предоставлении комменса­лам убежища – квартиранство.

Аменсализм - это взаимоотношения, когда деятельность одного организма приводит к угнетению другого. При этом угнетающий организм не получает от этого взаи­модействия ни пользы, ни вреда. Так, плесневый гриб - пеницилл выделяет в среду антибиотики, подавляю­щие жизнь бактерий.

Нейтрализм - отсутствие вза­имного влияния организмов, живущих в одном природ­ном сообществе. Так, белки и лоси, живущие в одном смешанном лесу, практически не контактируют между собой, но вместе зависят от растительности.

Экологическая ниша вида. Многомерная модель экологической ниши Дж. Хатчинсона.

Экологическая ниша - это место, занимаемое видом (популяцией) в природном сообществе (биоценозе).

Экологическая ниша - сово­купность всех абиотических и биотических факторов, в пределах которых возможно существование вида.

Например, в саваннах Африки жирафы объедают листву деревьев на высоте 5-6 м. Зебры обры­вают преимущественно верхушки высоких трав. Анти­лопы гну поедают среднюю часть злаков и их семена. Газели выщипывают самые низкие растения. Антило­пы дик-дики едят листву с небольших кустарников, т.е. занимают разные экологические ниши.

Модель экологической ниши Хатчинсона:

на одной оси откладываем диапазон толерантности вида по одному фактору (температура). На второй оси - диапазон толерантности по другому фактору (влажность). Добавляем третий, четвертый фактор - столько, сколько нужно, чтобы охарактеризовать основные запросы данного вида.

Например, для существования наземного растения достаточно определенного сочетания температуры и влажности, и в этом случае можно говорить о двумерной нише.

Для морского животного уже необходимо кроме температуры еще как минимум два фактора - соленость и концентрация кислорода - тогда уже следует говорить о трехмерной нише, и т. д. На самом деле этих факторов множество и ниша многомерна.

В результате мы получаем многомерный объем в пространстве факторов – экологическую нишу по Хатчинсону. Двумерную нишу можно было бы представить себе как прямоугольник на плоскости двух признаков, а трехмерную — как параллелепипед.

Самые благоприятные условия для организма складываются где-то внутри ниши, а неблагоприятные — по краям.

 

Экологическая ниша - это область комбинаций таких значений факторов среды, в пределах которой данный вид может существовать неограниченно долго.

 

В частности, если человек одновременно испытывает и холод, и недостаток пищи, ему будет намного труднее бороться с каждым из этих факторов. Значит, реакции организма на эти два фактора влияют друг на друга - наблюдается взаимодействие двух факторов. Неблагоприятные значения одного фактора сужают диапазоны толерантности к другим факторам.

 

Экологическую нишу, определяемую только физиологическими особенностями организмов, называют фундаментальной, а ту, в пределах которой вид реально встречается в природе, - реализованной.

Реализованная ниша - это та часть фундаментальной ниши, которую данный вид, популяция в состоянии «отстоять» в конкурентной борьбе.

Межвидовая конкуренция - это любое взаимодействие между популяциями, которое вредно сказывается на их росте и выживании. Конкуренция проявляется в виде борьбы видов за экологические ниши.

Не существует двух различных видов, занимающих одинаковые экологические ниши, но есть близкородственные виды, часто настолько сходные, что им требуется, по существу, одна и та же ниша. В случае, когда ниши частично перекрываются, возникает особо жесткая конкуренция, но в конечном итоге нишу занимает один вид.

Явление экологического разобщения близкородственных (или сходных по иным признакам) видов получило название принципа конкурентного исключения, или принципа Гаузе, в честь ученого, доказавшего его существование экспериментально в 1934 г.

 

Принцип исключения Гаузе (закон конкурентного исключения): два вида не могут существовать в одной и той же местности, если они занимают одну и ту же экологическую нишу.Один из видов вырабатывает новую экологическую нишу или исчезает.

Га́узе Георгий Францевич (1910-1986), российский микробиолог, один из основателей теоретической и экспериментальной экологии, академик АМН СССР (1971).

Перекрывание экологических ниш друг с другом по ограниченному ресурсу (например, пище) приводит к конкуренции, приводящей к вытеснению одного вида другим, более приспособленным.

Повторяем: " Вид – это совокупность особей, сходных по основным признакам, кариотипу, поведенческим реакциям; имеющих общее происхождение, заселяющих определенную территорию, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство".

Ареал - область, в пределах которой популяции вида существуют постоянно (от лат. area — площадь, пространство).

Чем больше ареал, тем многообразнее местообитания. Там, условия наиболее благоприятны, популяции вида занимают все почти все пригодные участки, а ближе к краям ареала популяции режены и часто отстоят друг от друга на большие расстояния.