Введение

Термин в экологии

Реализованная ширина экологической ниши – это понятие в экологии, определяемое как фактическое пространство, занимаемое организмом, и ресурсы, к которым он имеет доступ, учитывая ограничивающее воздействие со стороны других видов (например, более сильных конкурентов). Экологическая ниша организма определяется биотическими и абиотическими факторами конкретной экосистемы, обеспечивающими его выживание в ней. Ширина ниши организма определяется диапазоном условий, в которых данный вид способен выживать в конкретной среде обитания.

Определение

Фундаментальная ширина экологической ниши организма относится к теоретическому диапазону условий, в которых организм мог бы выжить и размножаться, без учета межвидовых взаимодействий. Фундаментальная ниша рассматривает исключительно ограничивающие биотические и абиотические факторы, такие как подходящие источники пищи и благоприятный климат. Ширина фундаментальной ниши часто отличается от ширины реализованной ниши (территорий, фактически занимаемых данным видом). Это различие обусловлено межвидовой конкуренцией с другими видами в их экосистеме, при этом по-прежнему учитываются ограничивающие биотические и абиотические факторы. Реализованная ниша вида обычно значительно уже его фундаментальной ниши, поскольку он вынужден адаптировать свою нишу к условиям, создаваемым более успешными конкурентами. Физическая область, где обитает вид, – это его среда обитания. Совокупность экологических факторов, необходимых для выживания данного вида, – это его экологическая ниша. (Экология. Бегон, Харпер, Таунсенд)

Важность

Разница между реализованной и фундаментальной нишей важна для понимания того, как взаимодействие с различными видами в одной среде влияет на приспособленность другого вида. Это важно не только для понимания функционирования вида в экосистеме, но и для определения потенциального и фактического успеха инвазивных видов. Инвазивные виды могут процветать или вымирать в среде, где они теоретически могли бы существовать, в зависимости от наличия или отсутствия других видов. Чтобы выжить, инвазивный вид должен сначала успешно пережить путешествие в новую область, а затем – адаптироваться к этой среде обитания. После этого он должен успешно конкурировать и размножаться с другими видами, уже обитающими в новой, захваченной среде. Учитывая эти факторы, не все инвазивные виды оказывают разрушительное воздействие на новую среду обитания, поскольку им сначала необходимо преодолеть эти другие трудности, прежде чем они смогут негативно повлиять на окружающую среду. В нише организма абиотические и биотические факторы определяют способность вида выживать; однако, как абиотические, так и биотические факторы этой среды могут изменяться под воздействием существования этого вида. Влияние вида на свою биотическую среду в пределах своей ниши влияет не только на его собственную способность выживать, но и на другие виды, с которыми он сосуществует. Эти изменения важны для понимания последствий инвазивных видов в новой среде обитания. Способность нового вида изменять абиотические и биотические факторы среды может сделать ранее пригодную для жизни среду непригодной для других видов. Исчезновение этих видов может еще больше изменить биотические факторы среды. Инвазивные виды влияют на биотическую среду не только напрямую, но и косвенно, воздействуя на виды, способные выжить в этой среде обитания. Теория ниши утверждает, что ареал вида ограничен его физиологической толерантностью (фундаментальная ниша) и биотическими ограничениями (реализованная ниша). Уровень выживаемости организмов, сталкивающихся с быстрыми сдвигами ниши, помогает ученым прогнозировать будущие последствия изменения климата и инвазивных видов для существующих экологических сообществ. Способность организмов изменять нишу также помогает ученым понять формирование сообществ и видообразование. Сдвиги ниши для инвазивных видов в их родной среде отличаются от тех, которые происходят в новой, захваченной среде. После внедрения инвазивного вида в новую среду он должен приспособиться к новым биотическим факторам, экологическим ограничениям и климатическим различиям. Эти переменные играют роль в определении того, как будет эволюционировать ниша организма. Биофизические модели используют взаимосвязь между предпочтительным климатом организма и его функциональными признаками для определения того, где организм может выжить, не учитывая биотические факторы.

Барнаки

Феномен фундаментальной и реализованной ниш был задокументирован экологом Джозефом Коннеллом в его исследовании перекрытия ареалов между раками-отшельниками на межприливных скалах. Он обнаружил, что Chthamalus stellatus и Balanus balanoides населяют соответственно верхние и нижние ярусы межприливных скал, однако только раки Chthamalus stellatus способны выживать как в верхнем, так и в нижнем ярусах без высыхания. Удаление раков Balanus balanoides из нижнего яруса привело к тому, что раки Chthamalus stellatus заняли свою фундаментальную нишу (оба яруса), которая значительно больше их реализованной ниши в верхнем ярусе. Этот эксперимент был проведен на скалистом приливном побережье из-за его доступности и большого объема предшествующих исследований видов, обитающих там. Многие из этих видов также ведут сидячий или малоподвижный образ жизни, что облегчает их изучение. Различные виды также легче подвергать воздействию, создавая экспериментальные и контрольные группы, которые можно более эффективно изучать благодаря их неподвижности или низкой подвижности. Целью эксперимента Коннелла было определить, в какой степени физическая и биологическая конкуренция влияют на структуру сообщества в скалистой приливной экосистеме. Вертикальная зональность также играет роль в определении размещения различных видов в скалистой приливной экосистеме, что ранее объяснялось влиянием приливов.

Биология инвазии

Исследование Тингли и др. посвящено инвазии тростниковой жабы (Rhinella marina, ранее Bufo marinus) в Австралию. Благодаря термической акклиматизации и развитию улучшенных функций передвижения, эта жаба значительно расширила свой ареал. Результаты этого исследования показали, что существует различие между экологической нишей жабы в её естественном ареале и в инвазированной среде. Обзор 180 казусов показал, что лишь 50% инвазивных видов претерпевают сдвиг ниши; однако, поскольку изменения ниши определяются различными методами, сложно оценить достоверность этого исследования. Также было доказано, что расширение ареала жабы наблюдалось только в Австралии, а не в её родной среде обитания, несмотря на схожие физические условия в обоих случаях. Это указывает на то, что биотические факторы и/или барьеры расселения ограничивают распространение жабы в её естественном ареале. Отсутствие этих ограничений в инвазированной среде позволяет жабе реализовать свою фундаментальную нишу. Определение реализованных ниш помогает в разработке средств биологического контроля инвазивных видов, а определение фундаментальной ниши организма позволяет ученым оценить способность вида выживать и адаптироваться к изменению климата.