Przeczytaj
Każdy gatunekgatunek zajmuje w strukturze swojej biocenozybiocenozy określone miejsce, które nosi nazwę niszy ekologicznejniszy ekologicznej.
Pomimo różnych definicji niszy, w ekologii powszechnie uważa się, że odnosi się ona do reakcji organizmu lub populacji na zmianę, rozdział zasobów i konkurencjękonkurencję. W szczególności nisza opisuje relacyjną pozycję organizmu lub populacjipopulacji w określonym ekosystemieekosystemie.
Na niszę wpływają czynniki biotyczne i abiotyczne ekosystemu. Czynniki abiotyczne - nieożywione elementy środowiska - to: tlen, dwutlenek węgla, woda, sole mineralne, nasłonecznienie, temperatura, wilgotność powietrza, ukształtowanie terenu. Czynniki biotyczne - ożywione elementy środowiska - to organizmy tego samego lub innego gatunku konkurujące o zasoby środowiska.
Komponentami niszy ekologicznej są:
siedliskosiedlisko, w którym żyje organizm;
stan aktywności organizmu (okresy, podczas których jest aktywny);
zasoby, z których organizm korzysta (źródło żywności, granice terytorialne);
wzajemne oddziaływania, które pojawiają się między osobnikami tego samego i innych gatunków (konkurencja, także drapieżnictwo).
Konkurencja
KonkurencjaKonkurencja, inaczej współzawodnictwo jest oddziaływaniem antagonistycznym. Zachodzi pomiędzy osobnikami tego samego lub różnych gatunków korzystających z tych samych, ograniczonych zasobów środowiska naturalnego.
Intensywność konkurencji zależy od stopnia nakładania się nisz ekologicznych konkurujących ze sobą osobników.
Wyróżnia się:
konkurencję wewnątrzgatunkową;
konkurencję międzygatunkową.
Konkurencja wewnątrzgatunkowa
Konkurencja wewnątrzgatunkowa występuje między osobnikami tego samego gatunku, żyjącymi w jednej populacjipopulacji.
Zależność ta nasila się wraz ze wzrostem liczebności osobników w populacji. Im większe zagęszczeniezagęszczenie populacji, tym mniej zasobów środowiska przypada na jednego osobnika.
Konkurencja wewnątrzgatunkowa u roślin prowadzi do:
samoprzerzedzania sięsamoprzerzedzania się - część osobników ginie i zwiększa się dostępność zasobów dla pozostałych osobników.
Osobniki niektórych gatunków roślin do walki o zasoby używają substancji chemicznych. Wydzielają do środowiska substancje allelopatycznesubstancje allelopatyczne, blokujące wzrost i rozwój innych osobników. Zjawisko to nosi nazwę allelopatii ujemnejallelopatii ujemnej.
Konkurencja wewnątrzgatunkowa u roślin i zwierząt prowadzi do:
migracjimigracji w poszukiwaniu nowych miejsc nadających się do zasiedlenia, w których zagęszczenie osobników nie jest tak duże. Migrują przede wszystkim osobniki młode, a u roślin – formy specjalnie wytwarzane w celu migracji.
Przykłady konkurencji wewnątrzgatunkowej
Przykład - żółtlica owłosiona (Galinsoga quadriradiata)
Żółtlica owłosiona (Galinsoga quadriradiata) została sprowadzona z Ameryki Południowej do Europy w XIX w. przez ogrody botaniczne, z których samorzutnie rozprzestrzeniła się w środowisku naturalnym. Produkuje dwa rodzaje nasion. Z większych rozwijają się rośliny silniejsze, które lokalnie konkurują o zasoby środowiska. Nasiona mniejsze, lżejsze, zaopatrzone w mniejszą ilość substancji zapasowych, są przystosowane do rozprzestrzeniania się na duże odległości.
Przykład - mszyce z rodziny (Aphidoidea)
U wielu gatunków mszyc z rodziny (Aphidoidea) żerujących na kilku gatunkach roślin, w sytuacji zbyt dużego zagęszczenia populacji pojawiają się skrzydła. Umożliwia to migrację osobników uskrzydlonych na inne rośliny żywicielskie. W ten sposób liczebność populacji utrzymuje się w stanie równowagi.
Wynikiem konkurencji wewnątrzgatunkowej u zwierząt jest:
samoregulacjasamoregulacja – wraz ze wzrostem liczebności osobników rośnie śmiertelnośćśmiertelność, a maleje rozrodczośćrozrodczość, dlatego zostaje zachowana równowaga w populacji;
terytorializmterytorializm, w wyniku którego teren zajmowany przez populację gatunku podzielony zostaje na mniejsze obszary - terytoria zajmowane przez pojedyncze osobniki lub grupy np. grupy rodzinne. Granice terytoriumterytorium są oznaczane i bronione przed innymi osobnikami tego samego gatunku;
hierarchiahierarchia społeczna, która sprzyja utrwalaniu grupy i ustala kolejność korzystania z zasobów. Osobniki zajmujące wysokie miejsce w hierarchii mają lepszy dostęp do pożywienia, w związku z czym są większe i silniejsze niż pozostałe.
Samce walczą o ustalenie hierarchii. Osobniki zajmujące wysokie miejsca w stadzie mają pierwszeństwo w doborze partnera do rozrodu. Ich geny przekazywane będą następnym pokoleniom.
Konkurencja międzygatunkowa
Gatunki o zbliżonych wymaganiach życiowych i korzystające z tych samych zasobów środowiska mają zbliżone nisze ekologiczne, które mogą się w dużym stopniu pokrywać. Między osobnikami tych gatunków pojawia się rywalizacja o przetrwanie – konkurencja międzygatunkowa.
Konkurencja międzygatunkowa prowadzi do:
ograniczenia niszy ekologicznej jednego z konkurentów;
konkurencyjnego wyparcia gatunku z zajmowanego terenu.
Do wyparcia jednej z populacji konkurujących gatunków z niszy ekologicznej nie zawsze dochodzi w wyniku bezpośredniego ataku konkurentów lub wydzielania do środowiska toksycznych substancji - substancji allelopatycznych. Zwycięstwo odnoszą również osobniki, które skuteczniej wykorzystują zasoby pokarmu i szybciej się rozmnażają.
Przykłady konkurencji międzygatunkowej
Przykład allelopatii ujemnej:
Bożodrzew gruczołowaty (Ailanthus altissima) wytwarza allelopatyczną substancję chemiczną. Ekstrakt chemiczny z tej substancji, którym testowano pieprzycę siewną (Lepidium sativum), szarłat szorstki (Amaranthus retroflexus), włośnicę siną (Setaria pumila), groch zwyczajny (Pisum sativum), kukurydzę zwyczajną (Zea may) i chwastnicę jednostronną (Echinochloa crusgalli) okazał się zdolny do zabicia prawie 100% sadzonek.
Inny eksperyment wykazał, że wodny ekstrakt chemiczny substancji allelopatycznej bożydrzewa gruczołowatego był śmiertelny lub wysoce szkodliwy dla jedenastu gatunków północnoamerykańskich drzew liściastych i trzydziestu czterech gatunków drzew iglastych.
Zgodnie z zasadą konkurencyjnego wypierania - zasadą Gausegozasadą Gausego, dwa gatunki rywalizujące o te same zasoby nie występują na danym terenie jednocześnie. Jeden gatunek wypiera drugi.
Przykład konkurencyjnego wyparcia gatunku
Jednoczesna hodowla mieszana Paramecium aurelia i Paramecium caudatum, których nisze ekologiczne pokrywają się doprowadza do wyparcia gatunku Paramecium caudatum.
Konkurencja międzygatunkowa może też przebiegać łagodnie i doprowadzić do ograniczenia niszy ekologicznej jednego z konkurujących gatunków. Gatunek słabszy zmienia wówczas miejsce zdobywania pokarmu lub schronienia.
Dwa gatunki unikające konkurencji bezpośredniej mogą ze sobą współistnieć, jeśli ich nisze nie nakładają się całkowicie.
Przykład ograniczenia niszy ekologicznej
Dwa gatunki kormoranów gnieżdżących się na wybrzeżach Wysp Brytyjskich – kormoran czarny (Phalacrocorax carbo) i kormoran czubaty (Phalacrocorax aristotelis) współistnieją na tym samym terenie. Ich nisze ekologiczne są podobne, ale nie identyczne. Kormoran czarny zjada ryby i bezkręgowce z dna zbiornika wodnego, a kormoran czubaty łowi pokarm tuż przy powierzchni wody.
Konkurencja międzygatunkowa silnie wpływa na rozmieszczenie konkurujących gatunków w przestrzeni.
Przykład wpływu konkurencji międzygatunkowej na rozmieszczenie przestrzenne gatunków
Jaszczurki należące do rodzaju Anolis z wyspy Puerto Rico w wyniku konkurencji międzygatunkowej podzieliły zasoby. W wyniku podziału zasobów na jednym terenie koegzystuje 11 gatunków jaszczurek z tego samego rodzaju. Każdy gatunek ma własną niszę ekologiczną - preferuje inną wysokość roślin (drzew, krzewów, kaktusów, itd.), nasłonecznienie i wilgotność.
Bytując w podobnym środowisku, odżywiają się drobnymi bezkręgowcami, ale polują na nie na różnych wysokościach drzew, krzewów i krzewinek.
Przykład wpływu konkurencji międzygatunkowej na powstawanie ewolucyjnych zmian morfologicznych
Na obszarach Florydy, zajmowanych przez anolisy zielone (Anolis carolinensis) pojawił się gatunek anolisów brązowych z Kuby (Anolis sagrei). W wyniku konkurencji międzygatunkowej gatunek rodzimy zmienił zachowanie.
Anolisy zielone zaczęły wspinać się wyżej na drzewa. Z pokolenia na pokolenie ich stopy zmieniały kształt tak, żeby zapewniać lepszą przyczepność podczas wspinania się na coraz wyższe i cieńsze gałęzie. Zmiana nastąpiła w bardzo krótkim czasie. Jaszczurki z Florydy opanowały wyższe partie drzew w kilka miesięcy. Kształt stóp zmienił się wyraźnie w czasie życia 20 pokoleń (około 15 lat). Przylgi na końcach palców powiększyły się, przybyło również na nich krótkich wyrostków zwiększających przyczepność.
Znaczenie biologiczne konkurencji wewnątrzgatunkowej i międzygatunkowej
Konkurencja wewnątrzgatunkowa i konkurencja międzygatunkowa może mieć charakter:
eksploatacji, która jest oddziaływaniem pośrednim, w którym osobniki wzajemnie wyczerpują zasoby, o które konkurują;
interferencji, która jest oddziaływaniem bezpośrednim, w którym zwierzęta walczą o terytorium lub samicę, a rośliny stosują walkę chemiczną.
Niezależnie od charakteru konkurencji, jej wynikiem jest wyparcie, osłabienie lub nawet uśmiercenie przeciwnika.
Konkurencja wewnątrzgatunkowa powoduje:
samoregulację liczebności;
ustalanie terytoriów;
ustalanie hierarchii.
Konkurencja międzygatunkowa powoduje:
dopasowanie się do siebie konkurujących ze sobą gatunków;
wyparcie jednego z gatunków;
zmiany morfologiczne i fizjologiczne w ewoluujących zespołach jednego lub obu gatunków;
dywergencjędywergencję w wyniku której dwa gatunki, o bardzo zbliżonych niszach ekologicznych, muszą się zmienić tak, aby nie korzystać z tych samych zasobów;
dobór rozrywającydobór rozrywający prowadzący do wyeliminowania osobników o średniej wartości danej cechy i promowaniu osobników o cechach skrajnych, przez co utrzymuje się zróżnicowanie genetyczne i prowadzi do specjacji.
Konkurencja międzygatunkowa jest jednym z podstawowych czynników doboru naturalnego, który jest mechanizmem specjacji i ewolucji biologicznej.
Słownik
(z gr. allelon – wzajemny i pathos –cierpienie) pozbywanie się przez rośliny konkurentów przy pomocy substancji chemicznych, wydzielanych do środowiska, hamujących ich wzrost i rozwój
(gr. bíos – życie, koinós – wspólny) populacje wszystkich gatunków roślin, zwierząt i mikroorganizmów związanych z określonym typem ekosystemu; zespół organizmów zależnych od siebie, przystosowanych do określonych warunków środowiska (biotopu), wchodzących w skład ekosystemu
mechanizm ewolucji biologicznej polegający na eliminowaniu osobników o średniej wartości danej cechy; premiuje osobniki o skrajnych cechach; zachodzi w środowisku niejednorodnym i utrzymuje zróżnicowanie genetyczne, prowadzi do specjacji
(łac. dis˜ – roz˜, vergo – dążę) przemiany ewolucyjne prowadzące do zwiększania się różnic między blisko spokrewnionymi gatunkami, które żyją w różnych warunkach
jednostka ekologiczna złożona z biocenozy i biotopu, które wzajemnie na siebie oddziałują
proces stopniowych, kierunkowych i nieodwracalnych przekształceń organizmów
grupa podobnych do siebie organizmów, zdolnych do krzyżowania się i wydawania płodnego potomstwa
fizyczne i psychiczne dominowanie jednych osobników nad innymi w określonej grupie zwierząt, np. grupie rodzinnej, stadzie
(łac. concurrentia – współzawodnictwo) relacja między współwystępującymi organizmami korzystającymi równocześnie z tych samych zasobów środowiska: pokarmu, partnerów, przestrzeni, światła, wody, soli mineralnych itp.
pośrednie oddziaływanie polegające na wyczerpywaniu przez konkurujące osobniki zasobów środowiska występujących w niedomiarze; jeden z biologicznych skutków konkurencji
bezpośrednie oddziaływanie (np. walka o terytorium, dominację w stadzie lub samicę), które skutkuje wyparciem jednego z konkurentów; walka chemiczna polega na wydzielaniu toksycznych substancji, które osłabiają lub uśmiercają konkurenta; jeden z biologicznych skutków konkurencji
przemieszczanie się osobników w celu poszukiwania nowych obszarów nadających się do zasiedlenia
przestrzeń fizyczna zajmowana przez organizm w środowisku opisana przez warunki w jakich występuje, zasoby, jakie wykorzystuje i czas, w jakim jest tam obecny
(łac. populus – lud) grupa osobników należąca do jednego gatunku, zamieszkująca określony teren w tym samym czasie
zjawisko, którego efektem jest zależność między zagęszczeniem populacji a średnią masą osobników
konkurencja między osobnikami jest główną przyczyną samoprzerzedzania się zbiorowisk roślinnych, według reguły: przy wzroście liczebności populacji przyrost biomasy niektórych osobników jest szybszy niż tempo wymierania innych
przestrzeń fizyczna, w której występuje dany organizm
wielkość przyrostu populacji w wyniku przychodzenia na świat osobników potomnych w tej populacji
wynik konkurencji wewnątrzgatunkowej; ze wzrostem liczebności osobników rośnie śmiertelność i maleje rozrodczość, co pozwala na zachowanie równowagi w populacji
proces powstawania nowych gatunków
substancje wydzielane przez rośliny, hamujące wzrost i rozwój innych
wskaźnik śmiertelności; liczba osobników umierających w określonym przedziale czasu podzielona przez średnią liczebność populacji w tym czasie
teren zamieszkiwany i broniony przez osobnika danego gatunku przed osobnikami innego lub tego samego gatunku
podział zajmowanego obszaru na terytoria zajmowane przez poszczególne osobniki lub grupy; osobniki przejawiają agresję wobec przedstawicieli własnego lub obcego gatunku
wskaźnik wyrażający liczbę osobników przypadających na jednostkę powierzchni środowiska nadającego się do rozwoju danej populacji
zasada konkurencyjnego wypierania (hipoteza Gausego): jeżeli dwa gatunki (populacje) mają identyczne nisze ekologiczne, nie mogą współistnieć i w konsekwencji jeden wypiera drugi