§ 53. Экологическая ниша вида

Вопрос. Вспомните, что означает экологический критерий вида. Чем отличаются местообитания разных видов организмов?

Ответ. Экологический критерий – это совокупность характерных факторов среды, необходимых для существования вида. Каждый вид может обитать в той среде, где климатические условия, особенности почвы, характер рельефа и источники пищи соответствуют его пределам толерантности.

Местообитание (место обитания) – совокупность биотических, абиотических и антропогенных (при их наличии) экологических факторов на любой определённой территории или акватории, формирующаяся на месте первичного комплекса абиотических факторов – экотопа.

Места обитания разных видов организмов отличаются площадью, комплексом абиотических факторов, комплексом биотических факторов, временем действия полезного фактора, временем проживания на данной территории или акватории и пр.

Вопрос 1. Что такое экологическая ниша вида? В чём её отличие от местообитания? Приведите примеры экологических ниш разных видов.

Ответ. В сложной системе взаимоотношений с экологическими факторами среды каждый вид занимает строго определённое место – экологическую нишу. Согласно современным представлениям экологическая ниша – совокупность всех абиотических и биотических факторов, в пределах которых возможно существование вида. По образному выражению американского учёного Юджина Одума, экологическую нишу можно представить как «профессию» вида, тогда как местообитание – «адрес» его местожительства.

Например, в саваннах Африки встречается несколько видов травоядных копытных млекопитающих. Местообитание у них общее, но они по-разному используют имеющиеся кормовые ресурсы. Жирафы объедают листву деревьев на высоте 5–6 м, зебры обрывают верхушки высоких трав, антилопы гну питаются средней частью злаков и их семенами, газели выщипывают самые низкие растения, а антилопы дик-дики едят молодую листву с небольших кустарников. Таким образом, в одном местообитании разные виды копытных млекопитающих специализируются на питании растениями, произрастающими в разных ярусах, т. е. занимают разные экологические ниши.

Другой пример – в разных сообществах одну и ту же «профессию» могут иметь разные виды. Так, экологическую нишу крупных растительноядных млекопитающих в саваннах Африки занимают антилопы, в Австралии – кенгуру, а в Евразии – лоси, благородные олени и косули.

Вопрос 2. Охарактеризуйте многомерную модель экологической ниши. Какие параметры в ней учитываются? Постройте такую модель для конкретного вида.

Ответ. Многомерная модель экологической ниши. Экологическая ниша может быть охарактеризована по множеству параметров (температура, влажность, солёность, кислотность и т. п.), определяющих возможность существования того или иного вида в конкретных условиях среды. Более полное представление об экологической нише даёт её многомерная модель, разработанная в 1957 г. американским учёным Джорджем Хатчинсоном. Согласно ей под экологической нишей следует понимать весь диапазон экологических факторов среды, в пределах которых данный вид живёт и размножается.

Предположим, что известны верхние и нижние пределы температуры среды, приемлемые для культивирования хлореллы. Схематически их можно представить в одном измерении (например, на числовой прямой, буква Т). Дополним температурный фактор другим – концентрацией углекислого газа, буква V, тогда описание экологической ниши вида будет представлено в двух измерениях (координатная плоскость) – по оси абцисс показывают пределы температуры среды, а по оси ординат – концентрацию углекислого газа. Если к этой схеме добавить ещё какой-нибудь параметр абиотической среды, например кислотность воды, буква Р, то осей станет три, а экологическая ниша на графике примет форму объёмной фигуры – параллелепипеда (трехмерное измерение). Например, для хлореллы, культивируемой в искусственных условиях) ограничивающие факторы (температура от 15 градусов тепла до 37), кислотность (5,5 – 6,5), концентрация углекислого газа от 2 до 5 %..

Вопрос 3. С чем связаны различия в размерах экологической ниши у разных видов? Какие виды имеют преимущества в эволюции – с широкой или узкой экологической нишей? Ответ обоснуйте и проиллюстрируйте примерами.

Ответ. Существуют виды с широкими и узкими экологическими нишами. Например, сумчатое млекопитающее коала питается только листьями пяти видов эвкалиптов, произрастающих в Австралии. О таком виде говорят, что он имеет пищевую специализацию, т. е. узкую пищевую нишу. Другой вид, серая крыса, наоборот, всеядна, питается разнообразными кормами как растительного, так и животного происхождения. Экологическая пластичность крыс в питании, т. е. их пищевая ниша, проявляется и в запасании корма. Там, где он находится в достатке, запасов не делается, но при малейших «перебоях в снабжении» крысы запасают корм впрок. В их норах находили до 6 ведёр картофеля, до 25 кг моркови, до 38 куриных яиц и даже около 3 кг пельменей.

Следует подчеркнуть, что вид, имеющий широкую экологическую нишу, и вид, широко распространённый на нашей планете – не одно и то же. Например, бактерия кишечная палочка (Escherichia coli) встречается на всех континентах, во всех климатических зонах, населённых людьми. Однако этот микроорганизм имеет узкую экологическую нишу, определяемую условиями существования в кишечнике человека.

Вопрос 4. Предположите, что произойдёт с видами, если их экологические ниши совпадут. Почему реально в природе такое совпадение происходит крайне редко?

Ответ. Согласно принципу конкурентного исключения (принципу Гаузе) организмы двух видов не могут занимать абсолютно одинаковые экологические ниши, так как в этом случае они вступают в конкурентные взаимоотношения, приводящие к вытеснению одного вида другим, более приспособленным, или к приобретению им другой экологической ниши.

В природе это происходит крайне редко, потому что формирование ниши определённого вида в процессе происходит в условиях борьбы за существование, сопровождаемой вытеснением одних видов другими.

Вопрос 5. Опишите, что может произойти с экологической нишей вида, если он исчезнет по естественным причинам в процессе эволюции.

Ответ. Экологическая ниша возникает в процессе эволюции вместе с приобретением конкретным видом приспособлений к совокупности абиотических и биотических факторов среды. С исчезновением вида исчезает и его экологическая ниша. Примером тому может служить следующий факт. В 30-х годах XX в. из фауны Австралии исчез крупный хищник – сумчатый волк, или тилацин, полностью истреблённый в результате охоты. Вместе с его исчезновением исчезла и образованная им экологическая ниша: ночной образ жизни и одиночная охота на более мелких по размеру животных. Сейчас возникла новая экологическая ниша, похожая на прежнюю, но образованная другим видом – дикой собакой динго, предки которой проникли в Австралию вместе с первыми поселенцами и впоследствии одичали. Динго – стайные животные, ведут в основном дневной образ жизни и охотятся сообща на различных млекопитающих, в том числе и на более превосходящих их по размерам кенгуру и домашних овец.