ДОП.) § 27. Фундаментальная и реализованная экологические ниши
У организмов каждого вида различаются две экологические ниши – фундаментальная и реализованная. Познакомимся с их особенностями.
В лесной зоне европейской части России на лугах преобладают невысокие злаки с узкими листьями – полевица тонкая, душистый колосок, овсяница красная. Эти растения хорошо приспособлены к произрастанию на бедных элементами питания подзолистых почвах. Если собрать их семена, высеять на грядки и удобрить минеральными азотными удобрениями или навозом, то урожайность этих невысоких растений может возрасти в 3–4 раза. Если же удобрить естественные луга с преобладанием мелких злаков, то эти злаки могут вообще исчезнуть из травостоя. Основными растениями (доминантами) в нем станут злаки с широкими листьями – ежа сборная, овсяница луговая и особенно пырей ползучий, которых до этого в травостое было немного.
Объяснить, почему душистый колосок или полевица тонкая в искусственном посеве и естественной экосистеме по-разному реагирует на удобрение, помогает концепция двух ниш.
Фундаментальная ниша – это те условия среды, в которых вид может существовать и даже процветать при отсутствии конкуренции, а реализованная ниша – это часть фундаментальной ниши, которую он способен отстоять от конкурентов при их наличии.
В условиях бедных почв пырей или ежа сборная, требовательные к элементам минерального питания, растут плохо, а узколистные мелкие злаки за счет «верблюжьего характера» (особенностей корневой системы и «умения» экономить питательные вещества) – хорошо. И потому они побеждают в конкуренции с широколистными злаками.
Широколистные злаки, напротив, хорошо растут на богатых почвах, на которых душистый колосок и другие виды бедных почв не способны конкурировать с ними. Таким образом, у душистого колоска и других луговых злаков лесной зоны фундаментальная ниша охватывает и бедные, и богатые почвы, а реализованная – только бедные.
Аналогичен пример со степными злаками, приспособленными к сухим почвам, – ковылями и типчаком. При выращивании на грядке продуктивность будет выше, если их поливать. Если же на грядке появятся те луговые виды, которые вытеснили на удобренном лугу душистый колосок, то ковыль и другие степные злаки в конкуренции с ними также проиграют. Фундаментальная ниша этих степных злаков охватывает и степные, и луговые почвы, а реализованная – только степные, где они нормально растут благодаря мощной корневой системе и узким листьям, экономно испаряющим воду. Поэтому экологи образно называют ковыли не сухолюбами, а сухотерпцами.
Чтобы растение могло освоить всю фундаментальную нишу, его нужно защитить от конкуренции. Вот почему в ботанических садах растут растения из разных районов и чувствуют себя неплохо, пока их охраняет человек. Практически в условиях фундаментальной ниши оказываются все культурные растения, которые человек защищает от сорняков.
Контрольные вопросы
1. Чем отличается реализованная ниша от фундаментальной?
2. Какие ниши занимают организмы в природных экосистемах?
З. Почему в условиях ботанических садов или зоопарков организмы разных видов могут существовать в таких условиях, в которых они не выжили бы в природных экосистемах?
Заключение
Живое население экосистемы (ее биота) – это не простая сумма организмов разных видов, а сложно взаимодействующее единство. В состав экосистемы входят лишь те виды организмов, которые могут жить в формирующих ее условиях среды – абиотических и биотических. В естественных экосистемах нет «полезных» и «вредных» видов.
Все взаимоотношения в экосистеме разделяются на горизонтальные – между организмами одного трофического уровня и одного типа питания (между растениями, фитофагами, зоофагами, детритофагами, паразитами) и вертикальные – между организмами разных трофических уровней.
При горизонтальных взаимоотношениях организмы конкурируют за ограниченные ресурсы среды и помогают друг другу (но лишь на определенных этапах жизни). Имеются специальные «механизмы» для снижения конкуренции: уменьшение плотности популяций конкурирующих видов, специализация разных популяций для потребления разных ресурсов.
При вертикальных взаимоотношениях консументам и редуцентам передаются вещество и энергия, запасенные продуцентами (пищевые отношения), и, кроме того, возможно взаимовыгодное сотрудничество организмов – мутуализм. Мутуализм распространен в природе не менее широко, чем конкуренция или пищевые отношения. Мутуализм способствует устойчивому сосуществованию видов в экосистемах.
У организмов, связанных пищевыми взаимоотношениями в естественной экосистеме (фитофагия, хищничество, паразитизм), есть специальные приспособления для того, чтобы не произошло полное уничтожение популяции-ресурса: снижающие поедаемость растений фитофагами; защищающие жертвы от хищников; повышающие устойчивость хозяев к заражению паразитами. Пары видов, связанные пищевыми взаимоотношениями, особенно успешно сосуществуют, если в экосистеме есть третий вид, который контролирует плотность популяций «обидчика» сверху (хищник более высоко порядка или паразит).
Между организмами преобладают материальные взаимоотношениях, в ходе которых они либо делят ресурсы (конкуренция), либо используют друг друга в одностороннем порядке (пищевые отношения), либо сотрудничают в потреблении ресурсов (мутуализм). Однако большую роль играют сигнальные (информационные) взаимоотношения – влияние организмов друг на друга с помощью выделения химических веществ, звуковых или зрительных сигналов. Эти сигналы смягчают остроту пищевых отношений или конкуренции. Кроме того, сигнальные взаимоотношения помогают выживанию популяций тем, что облегчают встречу половых партнеров, информируют популяцию об опасности и т.д.
Разнообразные взаимоотношения организмов друг с другом и с условиями среды привели к тому, что разные виды экосистемы разделили пространство, ресурсы и «графики работы» – заняли разные экологические ниши. Различия экологических ниш снижают уровень конкуренции и увеличивают биологическое разнообразие и продуктивность экосистемы.
Индивидуальное задание
Тема реферата: «Почему в естественных экосистемах нет «полезных» и «вредных» видов?
Задача исследования – по данным литературы изложить проблему сосуществования видов в естественных экосистемах. Сравните взаимоотношения организмов в естественных и сельскохозяйственных экосистемах.
Для выполнения работы следует использовать двухтомник М. Бигона с соавторами и книгу А.М. Гилярова по популяционной экологии.