Введение

Вопрос о том, что именно определяет вакантную нишу, также известную как пустая ниша, и существуют ли они в экосистемах, является спорным. Этот вопрос тесно связан с гораздо более широкой дискуссией о том, могут ли экосистемы достичь равновесия, когда они теоретически могут стать максимально насыщенными видами. Учитывая, что насыщенность является мерой количества видов на одну ось ресурсов в экосистеме, возникает вопрос: полезно ли определять неиспользуемые кластеры ресурсов как нишевые "вакансии"?

История концепции

Допустимо ли пустующие ниши, было подтверждено и опровергнуто, поскольку определение ниши со временем менялось. В рамках до-Хатчинсоновских нишевых рамок Гриннелла (1917) и Элтона (1927) пустующие ниши были допустимы. В рамках Гриннелла ниша вида в значительной степени эквивалентна его среде обитания, так что вакансия ниши может рассматриваться как вакансия среды обитания. В рамках Эльтона ниша считалась эквивалентной позиции вида в трофической сети или пищевой цепи, и в этом отношении всегда будет свободная ниша на верхнем уровне хищника. Однако, заполнение этой должности зависит от экологической эффективности видов, которые ее заполняют. С другой стороны, нишевая структура Хатчинсона прямо исключает возможность наличия вакантных нишей. Хатчинсон определил нишу как n-мерный гиперобъем, чьи размеры соответствуют градиентам ресурсов, по которым виды распределены одномодально. В этом мы видим, что оперативное определение его ниши основывается на том факте, что для рационального определения ниши в первую очередь необходим вид. Этот факт не помешал Хатчинсону делать утверждения, несовместимые с этим, такие как: "Вопрос, поднятый такими случаями, заключается в том, заполняют ли три Нилгири Кориксины все доступные ниши или действительно есть пустые ниши. Быстрое распространение введенных видов часто дает свидетельство пустых нишей, но такое быстрое распространение во многих случаях имело место в нарушенных районах. Hutchinson (1957). Понятие "пустое" или "пустая ниша" регулярно используется в научной литературе. Некоторые из многих примеров - Элтон (1958, с. 135136), Род (1977, 1979, 1980) Лоутон (1984), Прайс (1984), Комптон и др. (1989), Бегон и др. (1990) и Корнелл (1999). Дополнительные примеры, некоторые из них очень подробно, обсуждаются в Rohde (2005).

Определения

Несмотря на то, что термин получил широкое распространение в научной литературе, было предпринято удивительно мало усилий, чтобы придумать согласованное определение. Наиболее заметной попыткой является попытка эколога К. Родде, который предположил, что вакантную нишу можно определить как возможность того, что в экосистемах или местах обитания может существовать больше видов, чем присутствует в определенный момент времени, потому что многие возможности не используются потенциально существующими видами (Rohde 2005b).

Потенциальные причины пустующих нишей

Пустующие ниши могут иметь несколько причин. • радикальные изменения среды обитания: например, засуха или лесные пожары могут частично или полностью уничтожить флору и фауну. Однако в таких случаях виды, подходящие для среды обитания, обычно выживают в окрестностях и колонизируют освобожденные ниши, что приводит к относительно быстрому восстановлению первоначальных условий. • радикальные и долгосрочные изменения в окружающей среде, такие как ледниковые периоды. • Эволюционные непредвиденные обстоятельства: подходящие виды не эволюционировали по обычно неизвестным причинам, или разделение нишей между ранее существовавшими видами создало новую нишу.

Демонстрация свободных нишей

Пустующие ниши лучше всего продемонстрировать, рассмотрев пространственную составляющую нишей в простых местах обитания. Например, Лоутон и его коллеги сравнили фауну насекомых браконьерского птеридия аквилинума, широко распространенного вида, в разных местах обитания и географических регионах, и обнаружили значительно различающееся количество видов насекомых. Они пришли к выводу, что многие ниши остаются вакантными (например, Lawton 1984). Роде и его коллеги показали, что количество эктопаразитов на жабрах различных видов морских рыб варьируется от 0 до примерно 30, даже если сравнивать рыбу сходного размера и из схожих мест обитания. Если предположить, что у вида-хозяина с наибольшим количеством видов паразитов наибольшее количество видов паразитов, то только около 16% всех нишей заняты. Однако максимальный показатель может быть выше, поскольку не исключено, что даже на рыбах с богатой фауной паразитов может быть размещено больше видов (недавний обзор в Rohde 2005b). По оценкам, 54% нишей для морских беспозвоночных пусты. Новые теоретические исследования Кауффмана (1993) и Вольфрама (2002) также предполагают существование огромного количества пустующих нишей. Используя разные подходы, оба показали, что виды редко достигают глобальной адаптивной оптимальности. Скорее, они попадают в ловушку местных оптималов, из которых они не могут выбраться, т.е. они не идеально адаптированы. Поскольку количество потенциальных локальных оптималов почти бесконечно, нишевое пространство в значительной степени ненасыщено, и у видов мало возможностей для межвидовой конкуренции. Кауфман (с. 19) пишет: многие возможные полезные фенотипы не существуют и: (с. 218) ландшафты являются неровными и многогранными. Адаптирующиеся процессы обычно оказываются в ловушке на таких оптимумах. Правила упаковки Ritchie and Olff (1999) могут использоваться в качестве меры заполнения нишевого пространства. Они относятся к саванным растениям и крупным травоядным млекопитающим, но не ко всем видам паразитов, изученным до сих пор. Вероятно, они не относятся к большинству групп животных. Другими словами, большинство видов не наполнены плотно: многие ниши остаются пустыми (Rohde 2001). Это нишевое пространство может быть не насыщено, что также показано введенными видами вредителей. Такие виды почти без исключения теряют всех или большую часть своих паразитов (Torchin and Kuris 2005). Виды, которые могли бы занять свободные ниши, либо не существуют, либо, если они существуют, не могут адаптироваться к этим нишам. Разнообразие морских бентосов, т.е. организмов, живущих вблизи морского дна, хотя и прерывается некоторыми обвалами и плато, увеличилось с кембрийского до недавнего времени. Кроме того, нет никаких доказательств того, что насыщение достигнуто (Jablonski 1999).

Последствия ненасыщения нишевого пространства

Широко распространено мнение, что нишевое пространство в значительной степени или полностью насыщено видами. Считается, что новые виды размещаются в основном путем подразделения нишей, занимаемых ранее существовавшими видами, хотя также происходит увеличение разнообразия путем колонизации больших пустых жилых пространств (таких как земля в геологическом прошлом) или формирования новых бауплянов. Также известно, что многие популяции никогда полностью не достигают состояния кульминации (т.е. они могут приблизиться к равновесию, но никогда не достигают его). Однако в целом преобладает мнение, что индивиды и виды плотно сгущены и что межвидовая конкуренция имеет первостепенное значение. Согласно этой точке зрения, дисбалансы обычно вызваны нарушениями окружающей среды. Однако многие недавние исследования (выше и Rohde 2005a,b) подтверждают точку зрения, что нишевое пространство в значительной степени ненасыщено, т.е. существует много свободных нишей. В результате конкуренция между видами не так важна, как обычно полагают. Неравновесие вызвано не только нарушениями окружающей среды, но и широко распространено из-за ненасыщения нишевого пространства. Новые виды поглощаются в пустое нишевое пространство, то есть ниши, занятые существующими видами, не обязательно должны сокращаться.

Относительная частота пустующих нишей в различных группах животных и растений

Доступные данные свидетельствуют о том, что в некоторых группах более распространены пустующие ниши, чем в других. Используя значения SES (стандартизированные размеры эффекта) для различных групп, которые могут быть использованы в качестве приблизительных предикторов заполнения нишевого пространства, Gotelli и Rohde (2002) показали, что значения SES высоки для крупных и вагильных видов или для тех, которые встречаются в больших плотности популяции, и что они низки для видов животных, которые встречаются в небольших плотности популяции и / или имеют небольшой размер тела и имеют небольшую неравномерность. Другими словами, можно ожидать больше свободных нишей для последнего.

Критика концепции

Не все исследователи согласны с концепцией пустых нишей. Если нишу определять как свойство вида, то ниши не существует, если нет вида. Другими словами, термин кажется "нелогичным". Однако некоторые авторы, которые внесли наибольший вклад в формулирование современной концепции ниши (Хатчинсон, Элтон), по-видимому, не видели никаких трудностей в использовании этого термина. Если ниша определяется как взаимосвязь вида со всеми биотическими и абиотическими факторами, влияющими на него, нет причин не допускать возможности дополнительных потенциальных взаимосвязей. Поэтому логично ссылаться на пустующие ниши. (См. также экологическую нишу.) Кроме того, кажется, что авторы, наиболее критически относящиеся к концепции "пустой ниши", действительно критически относятся к мнению, что нишевое пространство в значительной степени пусто и может легко поглощать дополнительные виды. Вместо этого они придерживаются мнения, что сообщества обычно находятся в равновесии (или, по крайней мере, близки к ней), что приводит к постоянной сильной конкуренции за ресурсы. Но многие недавние исследования, некоторые эмпирические, некоторые теоретические, предоставили поддержку альтернативному мнению о том, что условия неравновесия широко распространены (см. выше и недавний обзор в Rohde 2005b). Было доказано, что эта концептуализация имеет недостаток в том, что она не передает сразу и легко то, что подразумевается, кроме того, концепция не соответствует точно термину "пустая ниша". Полезность термина должна оцениваться на основе его понятности и способности содействовать будущим исследованиям. Термин "пустая ниша" кажется отвечающим этим требованиям.