Лекции для студентов

Курс лекций по “Общей экологии”. Часть 2

Экологическая ниша

Экологическая ниша — это совокупность территориальных и функциональных характеристик среды обитания соответствующих требованиям данного вида пищи, условий размножения, отношений с конкурентами и т.д.

Близкородственные организмы, имеющие сходные требования к среде обитания не живут, как правило, в одних и тех же условиях. Если они и живут в одном месте, то либо используют разные ресурсы, либо имеют различия в функциях. Например, разные виды дятлов. Хотя все они одинаково питаются насекомыми и гнездятся в дуплах деревьев, но имеют разную специализацию. Большой пестрый дятел добывает пищу в стволах деревьев, средний пестрый — в крупных верхних ветвях, малый пестрый — в тонких веточках, зеленый дятел охотится на муравьев на земле, а трехпалый выискивает мертвые и обгоревшие стволы деревьев, т. е. разные виды дятлов имеют разные экологические ниши.

Некоторые авторы вместо термина «экологическая ниша» используют термины «местообитание» или «среда обитания». Оба термина включают лишь пространство обитания, а экологическая ниша, кроме того, определяет функцию, которую выполняет вид. П. Агесс (1982) приводит такие определения ниши и среды: среда — адрес, по которому проживает организм, а ниша -его профессия.

Наблюдения показывают, что два вида, сосуществующие на одной территории, не могут иметь совершенно одинаковые требования к условиям жизни. Иначе один из них обязательно вытеснит другой.

Теоретически эта закономерность может быть описана уравнениями Лотки- Вольтерры, которые предложили их независимо друг от друга:

где N₁ и N₂ — численности двух конкурирующих видов 1 и 2;

r₁ и r₂ — скорости их роста;

К₁ и К₂ — предельные плотности численностей;

₁ — коэффициент конкуренции характеризующий подавляющее действие вида 2 на вид 1;

₂ — коэффициент конкуренции, характеризующий воздействие вида 1 на вид 2.

₁ + ₂ =1.

В отсутствие убежищ или других возможностей распределения функций вид, который сильнее подавляет своего партнера, рано или поздно обязательно его вытеснит, независимо от значений коэффициентов конкуренции. Эта закономерность экспериментально была подтверждена российским ученым Г. Ф. Гаузе (1934), который проводил опыты с родственными видами инфузорий — Paramecium aurelia и Paramecium caudatum, поместив их культуры вместе в богатую пищей среду (в одну экологическую нишу). Результаты опытов представлены на рис. 5.10.

Через 18 сут. в среде обнаружили практически только один вид инфузории Paramecium aurelia. При этом ни один из организмов не нападал на другой и не выделял токсичных веществ. Просто Paramecium aurelia отличается более высокой скоростью естественного роста и побеждает второй вид. Эта закономерность получила название правила (теоремы) Гаузе, которое гласит: два вида, обитающие на одной и той же территории, не могут иметь совершенно одинаковую экологическую нишу.

Если два близких вида обитают в одном месте, то они избегают конкуренции каким-либо способом: имеют различия в суточной или сезонной активности или в пище. Близкородоственные виды со сходными потребностями обитают часто в разных географических областях. Вероятно, действие естественного отбора в процессе эволюции направлено на предотвращение конфронтации видов со сходным образом жизни. Организмы влияют друг на друга и косвенно: бактерии формируют химический состав почв, воды; растений влияют на микроклимат и прочие физические факторы.

3. Антропогенные факторы — это совокупность различных воздействий человека на неживую и живую природу. По мере исторического развития человечества природа обогатилась качественно новыми явлениями. Своим физическим существованием люди оказывают заметное влияние на среду обитания: в процессе дыхания они ежегодно выделяют в атмосферу 1 10¹² кг СО₂, а с пищей потребляют около 5.10¹⁵ ккал. В значительно большей степени на биосферу влияет производственная деятельность людей. В результате изменяются рельеф и состав земной поверхности, химический состав атмосферы, климат, происходит перераспределение пресной воды, исчезают естественные экосистемы и создаются искусственные агро- и техноэкосистемы, возделываются культурные растения, одомашниваются животные и т. д.

Воздействие человека может быть прямым и косвенным. Стремительная урбанизация — рост городов в последние полвека — изменила лик Земли сильнее, чем многие другие виды деятельности за всю историю человечества. Это наиболее очевидное проявление антропогенного влияния на биосферу — загрязнение окружающей среды. Приведенное разделение экологических факторов на три группы условно. Оно не может охватить всю сложность взаимоотношений организмов с окружающей средой. При анализе экологических факторов следует учитывать их значимость, изменчивость и адаптации организмов к ним.