Ökológiai fülke - biológia

A kifejezés Ökológiai tároló leírja a faj túléléséhez szükséges biotikus és abiotikus környezeti tényezők összegét.

A kifejezés fejlődése

A „fülke” kifejezést ökológiai kontextusban Joseph Grinnell természettudós írta először 1917-ben [1] (korábban szétszórt dokumentumok vannak rezonancia nélkül). A Grinnells fülke kifejezés lényegében a környezettel függ össze: A földfelszín egy olyan területét írja le, amelynek sajátos ökológiai tulajdonságai és területi tulajdonságai hozzájárulnak a vizsgált faj túléléséhez. Ettől függetlenül Charles Elton angol ökológus 1927-ben ismét hasonló értelemben mutatta be [2]. Elton nagyobb hangsúlyt fektet a biológiai kölcsönhatásokra; fülkefogalma jobban megfelel egy faj szerepének vagy funkciójának a közösségükben, különösen az ellenségekhez és az élelmiszerforrásokhoz való viszonyukhoz.

A ma használt kifejezés George Evelyn Hutchinson zoológus befolyásos cikkére [3] vezet vissza, amely Grinnell és Elton munkájára épít. Hutchinson legfontosabb újítása az volt, hogy a fülkét nem a környezet tulajdonságának tekintik - amelybe egy faj "belefér" vagy "nem illik", amely szintén "üres" maradhat, hanem mint maga a faj tulajdonsága [4]. .

A Hutchinson koncepció

Hutchinson koncepciója azon közismert tényen alapszik, hogy egy faj csak akkor élhet, ha a környezeti tényezők egy bizonyos tartományon belül vannak; ide tartozik a hőmérséklet, a páratartalom, a talaj minősége, az élelmiszerellátás, a ragadozó nyomás és mások. Egy tényező értéktartománya, pl. B. a hőmérséklet, úgy lehet elképzelni, mint egy útvonalat (ennek az útnak az előtt túl hideg, mögötte túl meleg). Egy másik tényező, pl. B. Páratartalom, majd meghatároz egy területet, azaz a hőmérséklet és a páratartalom kombinációját, amelyben a faj élhet (alkalmazási példa a vízibolha fülkéjére) Daphnia magna ajánlatok [5]). Egy harmadik tényező (például a talaj pH-ja) meghatározza a térfogatot. További tényezők hozzáadásával az eredmény egy olyan szerkezet, amely már nem egyértelmű, de könnyen érthető: n-dimenziós hipertér.

Ez a hipertér az összes olyan környezeti tényező összességéből áll, mint a hőmérséklet, az élelmiszer, a talaj nedvességtartalma, az élőhely stb., Amelyek ökológiai rést okoznak, és ún. Niche space. Az egyes tényezők grafikusan ábrázolhatók dimenzióként. Az egyes környezeti tényezők egy dimenziót képviselnek.Az ökológiai rést azok a határok határozzák meg, amelyeken belül egy faj élhet és szaporodhat, amelyet területként lehet bemutatni az egyes grafikonokon. Ebben a tartományban van egy optimális minden olyan tényező számára, amelynél a faj a legjobban fejlődik. A gyakorlatban azonban nagyon sok dimenzió létezik az élet bonyolultsága miatt. Ezért egy reális, sokdimenziós fülke diagramját nehéz elképzelni, és nem rajzolható meg. A környezeti tényezők n-dimenziós hipertere ezért az egyértelműség érdekében két-háromdimenziós niche diagramokra bontható.

A kifejezés modern alkalmazásai a hutchinsoni koncepció levezetésével és módosításával merültek fel. A hiánypótló kifejezés elsősorban a szinkológiába került. Itt a niche kifejezéssel kapcsolatos kifejezések réssé váltak, A fülke átfedésben van vagy hiánypótló bizonyított [6] .

A fülke átfedésben van azt jelenti, hogy két fajnak ugyanaz az ökológiai rése van. A fülkefedések elkerülhetetlenül versenyhez vezetnek pl. B. az erőforrások, például az űr vagy az élelmiszer, vagy a növényekben lévő fény és víz csökkentésével. Ez az érintett faj (ok) túlélhetőségének, növekedésének és szaporodásának csökkenését eredményezi. A kapcsolódó stressznövekedés - különösen egy túl kicsi élőhely miatt - e faj (ok) kihalásához vezethet.

Az ökológiai fülke kifejezést néha félreértik, mert a „fülke” kifejezés köznyelven általában egy térrel vagy egy helyhez kapcsolódik. Az ökológiai fülke nem térbeli leírás, ellentétben az élőhely (vagy hely) és a biotóp fogalmakkal, amelyek fizikai helyet jelölnek. Valójában az ökológiai fülke egy funkcionális kifejezés, amely leírja a faj „ökológiai szerepét” a vizsgált ökoszisztémában. Ezért leírja, hogy mely biotikus és abiotikus körülmények, környezeti tényezők és evolúciós tényezők fontosak e faj életének és túlélésének az ökoszisztémában. Ebből következik, hogy az így meghatározott fülkéket nem lehet „elfoglalni”. Inkább egy faj élőlényei és környezetük közötti kölcsönhatás révén „alakulnak ki”.

Niche elmélet és a fajok közötti verseny

Az ökológiai rés fajfüggő meghatározása természetesen minden faj esetében függetlenül elvégezhető. Más fajok közvetetten szerepelnek a résdefinícióban (környezeti tényezőként, pl. Ragadozóként vagy táplálékként), de nem játszanak közvetlen szerepet. Ha összehasonlítjuk a különféle fajok ilyen módon talált ökológiai fülkeit, akkor teljesen elkülönülhetnek egymástól, ha a fajok nem osztoznak az élőhely egyetlen területén sem. Gyakrabban azonban az így kialakított fülkék kisebb-nagyobb mértékben átfedik egymást. Ez azt jelenti, hogy a fülke tér egyes részeit mindkét típus felhasználhatja. Az egyik fajnak a fülkéje más fajok jelenlétében tehát különbözik a nélkülük lévőtől. Lehet nagyobb (szimbiotikus vagy kölcsönös kapcsolatokban), de gyakrabban kisebb a verseny vagy más ellentétek miatt.

Alapvető és megvalósult fülke

Ezért megkülönböztetnek egy ökológiai rést két alapfogalom között:

mikor alapvető rés vagy. Alapvető rés egy faj egy résterület része, ahol ez a faj kizárólag ökológiai potenciája, azaz genetikai variabilitása és reakciónormája, valamint a hozzá kapcsolódó alkalmazkodóképesség alapján élhetne. A gyakorlatban ezt csak laboratóriumi körülmények között lehet meghatározni. Bizonyos értelemben ez a kérdéses faj általános ökológiai leírása.
mikor megvalósult fülke vagy. Igazi fülke az a rész, amelyet a szóban forgó faj ténylegesen elfoglal, az adott ökoszisztéma jelenlegi aktuális elhelyezkedési tényezőinek figyelembevételével használt kifejezés. Itt minden egyén kapcsolatba lép idegennel vagy fajtalannal, és verseng velük az erőforrásokért, vagy lehetőségei más módon korlátozottak. A megvalósult fülke az alapvető fülke része. Ez azt jelenti, hogy a megvalósult rés nemcsak a biotikus tényezőktől, hanem az abiotikus tényezőktől is függ.

A versenytényező jelentősége

Mivel sok ökológus véleménye szerint a fajok közötti verseny az egyik alapvető tényező, amely meghatározza a természetes közösségeket, a réselmélet alapvető alkalmazási területe ennek a versenynek a figyelembevételében rejlik. A kiindulópont a verseny kizárásának elve: Eszerint két, azonos életigényű faj nem létezhet együtt egy élőhelyen. A versenytípus kiszorítja az alsóbbrendűeket. Ha ez az elv érvényesül a természetes közösségeknél, akkor meg kell magyarázni, hogy miért tud ennyi faj nyilvánvalóan kijönni egymással anélkül, hogy a legtöbbjüket magasabb rendű versenytársak szorítanák el. Hutchinson maga beszélt z. B. a tavak fitoplanktonjáért, amely egy maroknyi alapvető erőforrásért verseng egy látszólag homogén élőhelyen (lényegében: fény, foszfor, nitrogén), és mégis nagyon fajgazdag, a "plankton paradoxonától" [7].

A réselmélet nyelvére lefordítva a verseny kizárása azt jelenti, hogy két faj rései teljesen átfedik e fajok legalább egyikét (nem szükséges, hogy azonosak legyenek: az egyik rést teljesen bezárhatja egy másik). Ha az egyik faj rendelkezik a fülke egy részével, amelyet a felsőbb szintű versenyző nem telepíthet meg, akkor ott menedékhelye van. Ez biztosítja a faj fennmaradását, de: a közös előfordulás még mindig lehetetlen.

Különböző megoldások létezhetnek erre a problémára a réselméletben.

Semleges elméletek

A fenti lehetőség alternatívájaként az ökológusok egy csoportja tagadja a verseny kiemelkedő fontosságát. Ebben az esetben az átfedő fülkék már nem jelentenek megoldandó problémát. Ezekben az elméletekben a rések és a rések elveszítik központi szerepüket a közösségek strukturálásában. A lokális összetételt véletlenszerű ("sztochasztikus") tényezők alakítják: különösen a bevándorlás és a kihalási ráta, a gyarmatosítási arány, a bejövő fajok sorrendjében történő véletlenszerű változások (és az evolúciós időszakokban: a fajok új megjelenése). Ezt a "semleges elméletet" különösen Stephen P. Hubbell ökológus munkájával dolgozták ki [10] [11]. Modern áttekintést ad a [12]. A semleges elméletben is implicit módon figyelembe veszik a versenytényezőt, mert az egyén számára rendelkezésre álló hely korlátozott. Új egyén létrehozása csak abban a szakadékban lehetséges, amely akkor válik szabaddá, amikor egy idősebb ember meghal. A mészkő gyepek biológiai sokféleségének megmagyarázására már javasoltak egy ilyen "réslottót" a telepítési fülkék számára. P. J. Grubb ökológus találta ki a "regenerációs fülke" kifejezést [13]

Modern szintézisek

A semleges elmélet új verziója heves vitákat váltott ki az ökológiában. Noha az elméletet tiszta formában az ökológusok többsége elutasítja, hozzájárult a réselmélet módosításához. A modern változatok többségében sztochasztikus elemek kerülnek be a (lényegében teljesen determinisztikus) fülkeelméletbe. A fajgazdagság lehetséges magyarázatát mindkét tényező kombinációja adja (pl. [14]). Egyéb lehetőségek kínálnak pl. Pl. Több egyensúly (pl. [15]). A réselmélet modern áttekintése felajánlja a z-t. B. [16] .

A fülkék adaptálása

A legújabb eredmények szerint az állatfajok ökológiai rése rugalmasabb, mint azt a korábbi elméletek feltételezik. Egy 2011-es tanulmány kimutatta, hogy a búvárkodó tengeri madarak vadászati szokásai nagymértékben különböznek fajonként és fajon belül is. Az ökológiai fülkék nincsenek mereven rögzítve: A különböző élőhelyek, a szomszédokkal való verseny elkerülése vagy a ragadozók elkerülése még a fajon belül is eltérő viselkedéshez vezet. Az MPI Radolfzell tudósai a tengeri madarakat választották vizsgálati objektumnak, mert tenyésztésükhöz kötődnek a földhöz, és főleg ebben az időben sok állatnak osztoznia kell a térben és az élelemben. Mivel egy szigeten több hasonló állítású faj tenyészik együtt, az volt a kérdés, hogy miben különböznek ökológiai fülkeikben. Az adatok azt mutatták, hogy a madarak térbeli és időbeli eloszlása is nagyon eltérhet egy fajon belül. A fajon belüli szűkítés specializációk révén enyhíti a versenyt. Az állatok különféle mélységekben és hőmérsékleteken merülnek táplálékért a földrajzilag egymástól távol eső tengeri területeken. [17]

A fülkeelmélet alkalmazása a fajterületek előrejelzésére

A réselméletet egyre inkább használják a biogeográfiai kutatásokban. Itt egy faj ismert előfordulása korrelál a mért környezeti tényezőkkel (különösen az éghajlattal) annak érdekében, hogy a faj ökológiai réséből megjósolhassuk annak potenciális területét azáltal, hogy az eredményeket átadjuk olyan környezeti tényezőkkel rendelkező területeknek, ahol a faj még nem volt kimutatható. . Ezeket a modelleket élőhely-modellezésnek nevezik. Ez a megközelítés különösen elterjedt a klímaváltozás hatásainak előrejelzésében. Ebből a célból elkészítik a megváltozott éghajlati viszonyok közötti terület modelljét a meglévő éghajlati modellek alapján. A feldolgozás alapja az a megfigyelés, hogy egy faj ökológiai rése rövid idő alatt alig változik. Ezért valószínűbb, hogy a faj migrációs mozgásokkal elmozdítja területét, mint hogy a helyszínen alkalmazkodjon az új körülményekhez. Az egyik világosan beszél a faj "éghajlati borítékáról" [18]. Néhány amerikai ökológus felhívja a figyelmet a lehetséges veszélyekre és hamis következtetésekre ezzel a módszerrel, akik felhasználhatják a Yeti területének kialakítására [19] .

A fülke kifejezés alkalmazása az ökológián kívül

Az ökológiai fülke kifejezés az ökológián kívül széles körben elterjedt. Az általa körülírt népszerű fogalom azonban többnyire nagymértékben eltér a tudományos felhasználástól. A köznyelvben szereplő "ökológiai fülke" inkább hasonlít egy csendes helyre a verseny zord szelein kívül, ahol korlátozott, de ésszerűen biztosított lét vezethet. Günter Gaus politikus az egykori NDK társadalmát "réstársadalomként" jellemezhette. A kifejezésnek különös közgazdasági karrierje volt, különösen a piacpszichológiában, amelybe Bert Spiegel pszichológus vezetett be (mint az ökológiai rés tudatos átadását a gazdasági térségbe). Az olyan általános kifejezések, mint a "piaci rés" vagy a "réstermék", egy ökológiai koncepció gazdaságra való átadására vezethetők vissza. Ezt az ambivalenciát az üzleti újságírók életben tartják, különösen az úgynevezett "ökotermékek" kapcsán, akik szívesen vezetnek olyan címszavakat, mint a "biodízel - menj ki a résből".