Nisza ekologiczna

Nisza ekologiczna to zespół wszystkich czynników ekologicznych (biotycznych i abiotycznych), które muszą zostać spełnione, aby zaspokoić wymagania niezbędne dla życia, umożliwiające wzrost, rozmnażanie się oraz pełnienie roli przez organizm w biocenozie. Nie jest ona trwała; może się zmieniać w ciągu życia osobnika w zależności od sezonu, rozwoju ontogenetycznego czy konkurencji. Często jest mylona z biotopem lub siedliskiem (przestrzeń fizyczna, w której żyje dany organizm) (U. Poziomek 2014, s. 158). Nisza ekologiczna obejmuje szerszy zakres od siedliska:

• Warunki środowiska - warunki, w których żyje organizm takie jak wilgotność powietrza, temperatura, nasłonecznienie
• Zasoby środowiska - bogactwo środowiska w pokarm, wodę, sole mineralne, dwutlenek węgla oraz energię słoneczną
• Oddziaływania między organizmami (konkurencja, pasożytnictwo, drapieżnictwo, amensalizm, mutualizm, protokooperacja, komensalizm, neutralizm)

TL;DR

Nisza ekologiczna to zbiór warunków, zasobów i oddziaływań między organizmami niezbędnych do życia i pełnienia roli w ekosystemie. Istnieje wiele definicji niszy, ale wszystkie opisują jej rolę w dostępie do zasobów i konkurencji. Organizmy dostosowują się do panujących warunków i mogą dzielić zasoby lub zmieniać swoje nisze. Różnicowanie nisz umożliwia współistnienie różnych gatunków w biocenozie.

Sposoby rozumienia niszy ekologicznej

Na przestrzeni lat definicja niszy była rozumiana w odmienny sposób w zależności od autora:

• Joseph Grinnell w 1904r. użył pojęcia "nisza" po raz pierwszy w swoich publikacjach. Paul Colinvaux określił ją w rozumowaniu Grinnella, jako "zbiór cech gatunku, pozwalający na pobieranie zasobów, uniknięcie niebezpieczeństw i skuteczną konkurencję, wraz z odpowiadającym mu zbiorem potrzeb" (J. Weiner 2005, s. 429). Czyli inaczej mówiąc, wg Grinnella na podstawie niszy możemy przyporządkować cechy gatunku, zamieszkującego tę niszę.
• Charles Sutherland Elton w 1927r. opublikował nową definicję niszy, dzięki czemu zyskała ona na popularności. Opisał on niszę, jako miejsce gatunku w środowisku biotycznym, wyznaczaną przez interakcje tego gatunku z tymi, które są zarówno jego pokarmem jak i wrogami (J. Weiner 2005, s. 429). Według Eltona nisza to zbiór realizowanych w biocenozie funkcji, przypisywanym gatunkom do realizacji. Możemy to rozumieć w taki sposób, że pokarm wytwarzany przez jeden organizm, jest spożywany przez inny.
• George Evelyn Hutchinson w 1957r. zdefiniował niszę rozwijając koncepcję Macfadyena mówiącą, że "nisza stanowi zbiór warunków ekologicznych, w zakresie których gatunek może eksploatować zasoby na tyle skutecznie, aby móc się rozmnażać i kolonizować podobne środowiska" (J. Weiner 2005, s. 429). Hutchinson uważał niszę, jako "wielowymiarową bryłę w hiperprzestrzeni wyznaczonej przez osie zasobów środowiska. Zbiór punktów w abstrakcyjnej przestrzeni n-wymiarowej, gdzie każdy punkt odpowiada stanowi środowiska, który pozwalałby przeżyć organizmowi" (G. Hutchinson, 1957). Rozumiemy to w ten sposób, że środowisko można opisać za pomocą dowolnie dużej liczbie zmiennych (temperatura, nasłonecznienie, pH itp.). Każdą zmienną można przedstawić na osi liczbowej (ma określony zbiór wartości). Przyjmując dwa parametry, będzie to dwuwymiarowy układ współrzędnych, trzy parametry - trzywymiarowy, cztery parametry - czterowymiarowy, n parametrów - n-wymiarowa bryła. Zaznaczając obszar, który jest ograniczany przez zmienne, otrzymujemy na wykresie pewien zakres. Aby gatunek mógł żyć i rozmnażać się, musi znaleźć się we wnętrzu tego obszaru, czyli jego niszy ekologicznej. Na wykres można nanosić zmienne wielu gatunków. Jeśli w którymś miejscu zacieniowane obszary będą się pokrywały to znaczy, że nisze tych gatunków się pokrywają. Nie da się określić wszystkich wymiarów niszy. Jeśli założymy, że mamy dwa gatunki, których preferencje egzystencjalne są znane dla k wymiarów, to zawsze zakładamy, że istnieje wymiar k+1, który różni nisze tych gatunków pomiędzy sobą.
• MacArthur i Levins w 1967 przekształcili równanie Lotki-Volterry w celu określenia, jaki musi być rozkład parametrów niszowych różnych gatunków, aby mogły te gatunki ze sobą koegzystować, przy określonej pojemności siedliska.

${\dfrac {dNi}{dt}}=rNi{\dfrac {Ki-\sum _{i=j}^{S}\alpha i,jNj}{Ki}}$

gdzie:

α i, j - współczynnik interakcji między gatunkami i i j

S - wszystkie gatunki zespołów

K - górna granica liczby gatunków

Nisza ekologiczna a konkurencja

Często dochodzi do sytuacji, że z jednych zasobów korzystają różne organizmy (ich nisze nakładają się na siebie). Dochodzi wtedy pomiędzy nimi do konkurencji w wyniku czego muszą się dostosowywać do panujących warunków, zmieniając swoje nisze.

• Nisza podstawowa (fundamentalna) - wszystkie czynniki środowiskowe wymagane przez dany gatunek do wzrostu i rozmnażania się, gdy nie ma konkurentów.
• Nisza rzeczywista (realizowana) - nisza faktycznie zajmowana; nisza podstawowa jest pomniejszona przez realnie panujące warunki: ograniczone zasoby, konkurencja. Gatunek nie może przez to w pełni korzystać ze wszystkich zmiennych.

Nie jest możliwe, aby dwa gatunki o identycznych niszach ekologicznych zamieszkiwały tą samą biocenozę. Dochodzi wtedy na drodze ewolucji do zmiany z korzystanych zasobów lub wykorzystaniu ich, ale w innych porach. Zjawisko różnicowania nisz, które umożliwia gatunkom współistnienie w biocenozie nazywane jest podziałem zasobów, a różnicowanie się cech gatunków - rozsunięciem cech (M. Turner 2016, s. 1209).

Zjawisko różnicowania nisz jest widoczne w przypadku kolcomyszy. Kolcomysz skalna i kolcomysz złotawa mają podobne wymagania pokarmowe i środowiskowe, z tym że kolcomysz skalna wykazuje aktywność nocą, a kolcomysz złotawa wykazuje aktywność dzienną. W wyniku przeprowadzonego badania, które polegało na usunięciu kolcomyszy skalnej z ich naturalnego środowiska, naukowcy zauważyli, że kolcomysz złotawa żyjąca w tym samym miejscu przeszła na nocny tryb życia.

Zauważamy więc zależność: aby kolcomysz skalna i kolcomysz złotawa mogły koegzystować na tym samym terenie, jedna z nich musiała stać się aktywna w ciągu dnia (M. Turner 2016, s. 1210).

Podział nisz również może mieć również miejsce tylko dla jednego gatunku. Ma to miejsce wtedy, gdy młode osobniki żywią się osobnym pokarmem niż dorosłe, a nawet gdy całe środowisko życia się zmienia (owady z przeobrażeniem zupełnym, płazy) (J. Weiner 2005, s. 472).

Nisza ekologiczna — artykuły polecane

Fuzzy logic — Parametr — Styl życia — Indukcja eliminacyjna — Krzywa wzorcowa — Potrzeby fizjologiczne — Złoty środek — Poziom istotności — Polarymetria

Bibliografia

• Dobrzanski A. (2013), Nisza ekologiczna chwastów w odmianach zbóż jarych uprawianych po rzepaku ozimym "Postępy w ochronie roślin", nr 53, s. 106-109
• Nahotko M. (2016), Ekologia gatunków informacji, Ekologia informacji a kultura informacyjna społeczeństwa
• Poziomek U. (red.) (2014), Biologia na czasie, Wydawnictwo: Nowa Era, Warszawa
• Turner M. (red.) (2016), Biologia Campbella, Dom Wydawniczy Rebis, Poznań
• Weiner J. (2005), Życie i ewolucja biosfery. Podręcznik ekologii ogólnej, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa

Autor: Gabriela Kuźnar