Онтогенетический сдвиг ниши - Ontogenetic niche shift
Онтогенетический сдвиг ниши (сокращенно ONS ) - это экологическое явление, при котором организм (обычно животное) меняет свой рацион или среду обитания в онтогенезе (своем развитии). Во время смещения онтогенетической ниши экологическая ниша человека меняет свою широту и положение. Наиболее известными представителями таксонов, которые демонстрируют своего рода онтогенетический сдвиг ниши, являются рыбы (например, миграция так называемых диадромных рыб между соленой и пресной водой с целью размножения), насекомые (например, метаморфозы).между разными этапами жизни; таких как личинка , куколка и имаго ) и земноводных (например, метаморфоз от головастика до взрослой лягушки). Считается, что смещение ниши определяется генетически , но при этом необратимо. Важным аспектом ONS является тот факт, что люди разных стадий популяции (например, разного возраста или размера) используют разные виды ресурсов и среды обитания. Этот термин был введен в 1984 году биологами Эрлом Э. Вернером и Джеймсом Ф. Гиллиамом .
Характеристики
Считается, что смещение ниши определяется генетически , но при этом необратимо. В сложных природных системах ONS происходит несколько раз в течение жизни человека (в некоторых примерах смещение онтогенетической ниши может происходить непрерывно). Онтогенетический сдвиг ниши варьируется в зависимости от вида; в одних он едва заметен и постепенен (например, изменение диеты или размера у млекопитающих и рептилий ), в то время как у других он очевиден и резок (метаморфоза насекомых, которая часто приводит к изменению среды обитания, диеты и других экологических условий) . Одно из исследований предполагает, что различия в ONS у разных видов могут быть (по крайней мере, до некоторой степени) объяснены разнообразием признаков и функциональных ролей вида. Как следствие, считается, что различия в онтогенетическом смещении ниши следуют некоторым общим закономерностям.
Важность
Для сообществ
Считается, что почти у каждого организма происходит какое-то изменение онтогенетической ниши. ONS, который вызывает заметные фенотипические вариации среди особей одного и того же вида, играет важную роль в структурировании сообществ и влиянии на их внутреннюю динамику. В некоторых случаях люди, перенесшие ONS, при которых они меняют среду обитания, становятся (мобильным) связующим звеном между двумя разными сообществами (например, через поток энергии , вещества и питательных веществ ). Поэтапная структура популяции может приводить к различным стадиям взаимодействия с разными представителями сообщества или даже с индивидами других сообществ, таким образом играя экологическую роль, отличную от других стадий жизненного цикла той же популяции. Теоретические модели, в которых сообщества структурированы по стадиям, предполагают, что изменение онтогенетической ниши изучаемых организмов влияет на все сообщество (особенно на его устойчивость и реакции на нарушения).
Для населения
Наиболее очевидным следствием смены онтогенетической ниши является уменьшение конкуренции между разными стадиями одной и той же популяции. Из-за УНС люди разного возраста и размера не соревнуются за еду, материалы и другие ресурсы среды обитания. Различные стадии одной и той же популяции также оказывают различное трофическое воздействие на пищевую сеть сообщества. Разделение популяции на отдельные этапы жизненного цикла полезно и очевидно, когда не хватает ресурсов для одного этапа (например, когда молодь не получает достаточно ресурсов для себя). В этом случае недостающая стадия будет иметь более высокий уровень смертности .
УНС имеет большое значение для выживания населения. Исследователи заметили, что многие виды демонстрируют онтогенетический сдвиг ниши в разное время, и во многих примерах ONS возникали как реакция на различные абиотические и биотические факторы окружающей среды . Однако онтогенетический сдвиг ниши может быть адаптивной реакцией на изменение условий в среде обитания человека. Авторы теории жизненного цикла предсказали, что организмы могут влиять на время смены своей онтогенетической ниши. В то время как люди, живущие в благоприятных условиях, обычно откладывают свои ONS в последовательную экологическую нишу, организмы, живущие в нише с плохими условиями, обычно продвигаются к дальнейшей нише.
Понимание онтогенетического смещения ниши у разных видов и его влияния на все сообщество важно при изучении биоразнообразия и функционирования экосистем . Считается, что это полезно при работе с популяциями, которым угрожают антропогенные нарушения и изменения окружающей среды .
Репрезентативные таксоны
Несмотря на то, что онтогенетический сдвиг ниши считается широко распространенным, наиболее известными репрезентативными таксонами с широко изученными ONS являются насекомые и несколько групп позвоночных , особенно рыбы и земноводные, у которых особи часто меняют среду обитания, а также многие другие. аспекты своей ниши в процессе разработки. Менее выраженное смещение онтогенетической ниши наблюдается у многих других таксонов, где среда обитания остается прежней. Обычно ONS у этих видов очевиден, если посмотреть на ресурсы, используемые организмами одного и того же вида, но разного возраста или классов размеров (например, изменение их рациона).
Беспозвоночные
Онтогенетическое смещение ниши, связанное с экстремальными изменениями среды обитания, наблюдается среди насекомых . Известно, что особи таксона Insecta демонстрируют один из различных типов метаморфоза , наиболее изученным из которых является гемиметаболизм (когда насекомое проходит три стадии жизни; яйцо , нимфа и имаго ) и голометаболизм (характеризующийся четырьмя стадиями жизни насекомого; яйцо, личинка и т. Д.). куколка и имаго). Метаморфоз насекомых - один из многих известных сдвигов онтогенетической ниши. Пищевые ниши и их изменение в онтогенезе можно точно измерить, используя стабильные изотопные сигнатуры животных. Такой метод был использован при изучении ONS у брюхоногих моллюсков , таких как полевые слизни .
Позвоночные
ONS, подобное тому, что происходит у насекомых, встречается у таксонов земноводных, наиболее известными из которых являются лягушки , которые начинают с яйца, а затем вылупляются в личиночную стадию, называемую головастиком . У головастиков есть много отличий, которые отличают их от взрослой стадии лягушки; головастики большинства видов водные , у них обычно есть наружные жабры и они питаются в основном растительным материалом (хотя есть некоторые исключения, которые потребляют мясо мертвых животных или смешанный рацион). Другой хорошо изученный пример ONS встречается у рыб, которые проявляют диадромное поведение . Диадромные виды рыб резко меняют среду обитания, когда они отправляются в путешествие из моря (соленая вода) в реки (пресная вода) и наоборот. Многие виды пресноводных рыб обнаруживают ONS в своем рационе, когда они переключаются с добычи планктона на бентофагию .
ONS может быть не так заметен у рептилий , даже несмотря на то, что эти позвоночные используют его. Онтогенетическое смещение ниши было изучено на американском аллигаторе ( Alligator mississippiensis ), который идеально подходит для изучения экологических аспектов ONS из-за множества различных стадий размера в популяции. Аллигаторы меняли свою нишу обитания между гидрологически изолированными сезонными водно-болотными угодьями и речными системами. Исследование показало, что речные системы были заселены в основном взрослыми и второстепенными взрослыми обоего пола , которые использовали территорию как среду обитания, где не гнездятся. С другой стороны, молодые и взрослые самки были обнаружены на сезонных заболоченных территориях, которые служили питомниками и местами гнездования соответственно.
Хорошим примером ONS у птиц являются крупные морские птицы , такие как альбатросы , которые проводят часть своего времени в качестве полностью океанических птиц и, достигнув половой зрелости, начинают посещать места размножения . Неполовозрелая молодь обычно держится в субтропической воде, где она занимает высокий трофический уровень . Исследователи заметили, что молодые птицы постепенно переходят к более низким трофическим позициям по мере приближения к половой зрелости. Со временем они занимают изотопную нишу взрослой птицы.
Онтогенетическое смещение ниши - концепция, широко изучаемая в палеонтологии и палеозоологии . Известно, что у крупных нептичьих динозавров произошел один из наиболее интенсивных онтогенетических сдвигов ниш, поскольку они вылупились из яйца и в течение своего онтогенеза должны были претерпеть большие сдвиги в размерах. Одной из проблем, связанных с пониманием фауны мезозойских динозавров , было отсутствие так называемых мезокароядных . Прогнозируется, что онтогенетический сдвиг ниши является решением, потому что динозавры- хищники начинали как маленькие вылупившиеся птенцы и прогрессировали к размеру взрослых, занимая при этом различные последовательные ниши и ограничивая разнообразие трофических видов. Малолетние особи megatheropods , как полагают, занимают mesocarnivore нишу.
Растения
Онтогенетическое смещение ниши в основном изучается на животных, но есть некоторые исследования, посвященные ONS у растений . Одним из изучаемых ОНС растений является изменение ниши регенерации. Авторы статьи заметили, что в процессе регенерации онтогенеза ниша Acer opalus сократилась . Считается, что такой онтогенетический сдвиг ниши был главным образом следствием травоядности , глубины подстилки и присутствия других растений (особенно взрослых деревьев и кустарников).