Nisza ekologiczna jest jednym z teoretycznych koncepcji ekologii . Tłumaczy jednocześnie:
Opis takiej „niszy” (lub „ koperty ekologicznej ”) opiera się na dwóch rodzajach parametrów:
Nisza ekologiczna odpowiada roli gatunku w funkcjonowaniu ekosystemu. Siedlisko z gatunku wyznacza swój adres natomiast nisza odpowiada jego handlu. Mówi się, że dwa gatunki, które eksploatują ten sam zasób w ten sam sposób, mają tę samą niszę i nie mogą współistnieć w sposób zrównoważony.
Gildii to zestaw gatunków należących do tej samej grupy taksonomicznej lub funkcjonalnego, które dzielą tę samą niszę ekologiczną.
Termin „nisza ekologiczna” pojawił się po raz pierwszy w piórze przyrodnika Roswella Hilla Johnsona, ale Joseph Grinnell był niewątpliwie pierwszym, w swoim artykule „Niszowe relacje kalifornijskiego Thrashera” z 1917 roku, który użył tego terminu w programie badań. Pojęcie niszy Grinnella oznacza wszystko, co warunkuje istnienie gatunku w danym miejscu, w tym czynniki abiotyczne (temperatura, wilgotność, opady) oraz biotyczne (obecność pokarmu, konkurentów, drapieżników, schronienia itp.). Gatunki ewoluują i wykluczają się wzajemnie zgodnie ze swoimi niszami, na mocy zasady wykluczenia konkurencyjnego, często przypisywanej Gause , ale już bardzo obecnej w Darwinie.
Niszę Eltona definiuje przede wszystkim miejsce zajmowane przez gatunek w łańcuchach pokarmowych (mięsożerne, roślinożerne itp.), Chociaż można również uwzględnić inne czynniki, takie jak mikrosiedlisko. Elton podaje wiele przykładów podobnych nisz w różnych ekosystemach, które są wypełnione przez różne gatunki. Na przykład lis polarny żywi się jajami morderców i szczątkami fok zabitych przez niedźwiedzie polarne; podczas gdy hiena cętkowana żeruje na jajach strusich i szczątkach zebr zabitych przez lwy.
Buda Eltona była często nazywana „budą funkcjonalną” i różniła się od budy Grinnella, nazywanej „budą siedliskową”. W rzeczywistości te dwie koncepcje są bardzo podobne: dla Grinnella, podobnie jak dla Eltona, nisza ekologiczna to miejsce, które preegzystuje w ekosystemie niezależnie od jego mieszkańca, żywność jest głównym aspektem, ale niszę definiują również czynniki. Mikro -siedlisko i związek z drapieżnikami.
GE Hutchinson (1957) definiuje niszę ekologiczną jako hiperobjętość („otoczka”), w której każdy wymiar przestrzeni reprezentuje zasób (żywność, materiały, przestrzeń, ukryte zasoby, podłoża lub grzędy itp.) Lub stan (temperatura, opady atmosferyczne, kwasowość itp.) środowiska. Ilość zasobów jest zróżnicowana przestrzennie i czasowo w zależności od aktywności gatunku. Warunki i zasoby to warunki ograniczające, którym można nadać priorytet w celu zbadania wrażliwości gatunku na środowisko.
Hutchinson wyróżnia dwa rodzaje nisz:
Zbiór warunków biofizycznych umożliwiających istnienie organizmu znajduje się w „ fundamentalnej niszy ”. Poprzez konkurencję, interakcje z innymi organizmami i zjawiska fizyczne podstawowa nisza organizmu zostaje zredukowana do najbardziej odpowiedniej przestrzeni. W różnych przypadkach adaptowanych gatunków przestrzeń staje się zrealizowaną niszą. „ Strefa adaptacyjna ”, na przykład ekoton, to szereg nisz ekologicznych, które mogą być zajęte przez grupę gatunków wykorzystujących te same zasoby w podobny sposób.
Zgodnie z zasadą Gause'a dwa gatunki (poza gatunkami symbiontów ) nie mogą w dłuższej perspektywie zajmować tej samej niszy ekologicznej. W rzeczywistości prowadzi to do konkurencji, a prawa doboru naturalnego mają tendencję do faworyzowania tego, który najlepiej pasuje do niszy (to znaczy tego, który w tych warunkach może się rozmnażać najbardziej efektywnie).
Różne gatunki mogą zajmować identyczne funkcjonalnie, ale odrębne geograficznie nisze. Dwa gatunki mogą zajmować to samo terytorium, ale w różnych niszach ekologicznych.
Dwa gatunki mogą również zajmować zachodzące na siebie nisze ekologiczne w przestrzeni i / lub czasie, tj. Tylko część wymiarów hiperobjętości Hutchinsona jest zajęta jednocześnie. Mówimy wtedy o wyzdrowieniu, a jeśli nie jest to zbyt ważne, oba gatunki mogą współistnieć. Skutkuje to międzygatunkową konkurencją, która może zmniejszyć liczbę każdej z dwóch populacji w porównaniu z tą, którą mieliby zajmując same wszystkie wymiary. Dostępne zasoby są czynnikiem ograniczającym, który należy uwzględnić w tego rodzaju ocenach.
Aby zaistniało współistnienie (co najmniej dwóch gatunków), konieczne jest:
Ekotonowej wyznaczające dwie siedliska mogą być niszę ekologiczną dla gatunków charakterystycznych dla tych warunkach, a czasami gospodarzem gatunków charakterystycznych dla sąsiednich środowisku. Jednak ci drudzy na ogół widzą zmniejszoną sprawność (szanse na przeżycie).
Istnienie nisz ekologicznych zweryfikowano w szczególności z troficznego punktu widzenia , badając cyrkulację stabilnych izotopów ( na przykład węgla 13 ), co pozwala z pewnością zidentyfikować pewne powiązania typu drapieżnik-ofiara z odpadami metabolicznymi. - rozkładające się, itp. Badanie stabilnych proporcji izotopów (najczęściej stosowane są związki węgla i azotu) może zatem zapewnić reprezentację pozycji organizmu w niszy troficznej i jako takie są one coraz częściej wykorzystywane. Do badania pewnych (jakościowych) aspektów struktury w łańcuchu żywnościowym . W ostatnim czasie stabilne izotopy są również wykorzystywane do ilościowego określania skali i rozmiarów elementów struktury troficznej w społeczności ekologicznej, czasami czerpiąc inspirację z podejść ekomorfologicznych . To podwójne podejście powinno pozwolić na lepsze zrozumienie funkcjonowania łańcuchów pokarmowych w ich strukturze, funkcjach i dynamice, co jest ważne np. Dla lepszego pomiaru (a następnie przewidywania, jeśli modele można wywnioskować z tych badań) wpływu niektórych zanieczyszczeń ( w tym zanieczyszczenie światłem), fragmentacja ekologiczna , nadmierna eksploatacja środowiska ( na przykład przełowienie ), przystosowanie ekosystemu do zaburzeń klimatycznych itp.
Ten rodzaj śledzenia izotopowego w sieci pokarmowej umożliwił już na przykład potwierdzenie innych badań wskazujących na znaczenie korytarzy biologicznych w skali centymetrowej dla bardzo małych organizmów (na przykład bezkręgowców żyjących w mchach). Pokazał również, że drapieżniki pozornie niewrażliwe na fragmentację ich ekosystemu mogą jednak ostatecznie zniknąć.
Organizm może sukcesywnie zajmować coś, co wydaje się być różnymi niszami ekologicznymi, w zależności od etapu rozwoju lub ewolucji środowiska (np. Niektóre organizmy saproksylofagiczne żyją w zbiorowiskach poruszających się w pniu w tempie jego rozkładu , z których są częścią agentów). Można również uznać, że jest to pojedyncza nisza ekologiczna, którą można podzielić w zależności od ich pozycji w przestrzeni i / lub czasu życia gatunku.
W gatunkiem pionierskim może zajmować nisze ekologiczne, które są i które są odpowiednie do nich, lub częściej, są aktywnie zaangażowane w ich budowie i konserwacji. Wiele gatunków aktywnie „ buduje ” swoją niszę ekologiczną; w ten sposób mchy torfowe , magazynując jony wapnia , zakwaszają środowisko ze szkodą dla siebie i innych gatunków, z wyjątkiem tych, które mogą rozwijać się w środowisku kwaśnym i oligotroficznym .
Przewodu pokarmowego o zwierzęcia jest niszę ekologiczną w mikroflory (Wspólnota obojętnych mikroorganizmów , symbiontach lub pasożyty ), w odniesieniu do ich gospodarza .
Gatunki bardzo wyspecjalizowane są bardziej zależne od ograniczonej niszy ekologicznej, ale lepiej ją wykorzystują a priori .
Ewolucyjna reguła w ramach ewoluującej konwergencji:
Teoria budowy nisz jest gałęzią biologii ewolucyjnej.
Budowa niszy to proces, w którym organizmy, poprzez swój metabolizm i działania, modyfikują presję doboru naturalnego w swoim środowisku i wpływają na ewolucję własną, jak i innych gatunków. Paradygmatycznym przykładem jest bóbr, który buduje tamy i gruntownie modyfikuje swoje środowisko oraz przyszłe pokolenia.
Pojęcie niszy (zespół presji ewolucyjnych) w wyrażeniu „konstrukcja niszowa” bardzo różni się od pierwotnego znaczenia niszy ekologicznej i należy je raczej porównywać z koncepcją rozszerzonego fenotypu . Inżynieria ekosystemów , w których organizmy modyfikować ich fizycznego środowiska, jest blisko pojęcie, dostosowany do ekologii.
Jeśli chcemy zachować różnorodność biologiczną, należy zauważyć, że ochrona gatunku wiąże się z koniecznością zachowania jego niszy ekologicznej. Rzeczywiście, ta ostatnia łączy wszystkie czynniki ekologiczne niezbędne do przetrwania gatunku.
Modelowanie niszy ekologicznej (ENM) jest ważnym narzędziem oceny ochrony gatunków. Istnieją dwa typy modeli, oparte na fizjologii gatunku i oparte na empirycznych związkach między obserwowanymi dystrybucjami gatunku a zmiennymi środowiskowymi (modele korelacyjne). Modele fizjologiczne identyfikują fizjologiczne mechanizmy ograniczające gatunek i są uzyskiwane w drodze eksperymentów laboratoryjnych. Ten typ modelu umożliwia w pewnym sensie oszacowanie fundamentalnej niszy gatunku. Modele korelacyjne, najczęściej stosowane do tej pory, ustanawiają związek między geograficznym rozmieszczeniem gatunku a charakterystyką siedliska. Najpopularniejsze z nich to Algorytm Genetyczny do Przewidywania Zestawu Reguł (GARP), BIOCLIM, BIOMAPPER, Maksymalna entropia (Maxent) i Outlying Mean Index (OMI). Potencjalne zastosowania tych modeli w biologii konserwatorskiej są liczne, a oto kilka przykładów:
Ponadto modele te są obiecującymi narzędziami w innych dziedzinach, takich jak biogeografia, autoekologia czy badanie zmian globalnych.
Istnieją jednak ograniczenia w modelowaniu nisz ekologicznych i istnieją ograniczenia, które należy wziąć pod uwagę. Przede wszystkim modelowanie to może napotkać problemy związane z ograniczeniami ekologicznymi gatunku. Gatunki mało znane lub mało opisane to często te, które są badane pod kątem ochrony, a fakt, że są one słabo reprezentowane, stanowi wyzwanie dla skuteczności ENM. Z drugiej strony każdy czynnik niszy ekologicznej ma istotny wpływ na rozmieszczenie gatunku tylko w danej skali, stąd tak ważne jest uwzględnienie tych skal w problemach konserwatorskich. Wreszcie wykazano, że GARP przeszacowuje rozmieszczenie gatunków bardziej niż inne modele, a brak informacji o środowisku może wpłynąć na te wyniki. Modele te można zatem nadal w dużym stopniu optymalizować (na przykład poprzez integrację procesów migracji, interakcji biotycznych lub wykorzystanie nowych źródeł informacji, takich jak zdjęcia satelitarne).
Wiele metod wyboru rezerwatów opiera się na wynikach tych modeli i ma na celu maksymalizację ilości różnorodności biologicznej, która może być reprezentowana w sieciach obszarów chronionych. Zmiany klimatyczne stanowią nowe wyzwanie dla tych metod selekcji, związane z problemem gatunków utrzymujących się przez długi czas w tych rezerwatach oraz z możliwościami migracyjnymi tych gatunków. Rzeczywiście może się zdarzyć, że zmiana klimatu „wypycha” gatunki z rezerwatów im przeznaczonych. Dlatego nadszedł czas, aby pomyśleć o metodach selekcji rezerwatów „nowej generacji”, które uwzględnią potrzeby rozprzestrzeniania się gatunków w związku ze zmianami klimatycznymi.