Местообитание организмов. Экологические ниши

Сегодня мы поговорим о том месте, которое занимают живые организмы в своей среде обитания.
Вы уже знаете, что живое на планете Земля обитает в четырёх средах – водной (пожалуй, самой комфортной), наземно-воздушной (где часто и резко изменяется действие экологических факторов), почвенной (с очень ограниченным жизненным пространством) и внутри живых организмов (единственное место, где всё всегда идеально, пока квартиранта не убили за незаконное вторжение).

Но если присмотреться повнимательнее, то внутри сред жизни мы найдём закоулки, которые сильно различаются по своим условиям существования. С погружением в воду изменяется количество света, поэтому в неглубокой прибрежной зоне водоёмов обитателей-гидробионтов больше всего. В лесу летом всегда прохладнее, чем на лугу или в степи, да и шансы прокормиться гораздо выше за счёт большего количества автотрофов. Если же возьмём почву, то в её верхних слоях также создаются более комфортные условия местообитания, чем на глубине. Значительно более комфортные.
Но, несмотря на это, далеко не все водные организмы плескаются вблизи от поверхности... Далеко не все живут в лесу... А некоторые умудряются и вовсе спрятаться подальше от глаз человеческих и нечеловеческих.
Естественно, возникает вопрос – загнал ли их кто туда или они отправились осваивать экстремальные условия обитания по своей воле? Наверняка вы знаете ответ на этот вопрос. Но он настолько важен для понимания законов природы и существования, что вспомнить о нём пойдёт только на пользу.
Никто никуда их не загонял. Просто чем меньше у вас конкурентов, тем больше шансов выжить и оставить после себя потомство. То есть выполнить своё биологическое предназначение. Поэтому и бежали друг от друга живые существа как можно дальше. Как когда-то Колумб открывал Америку, так дикая природа – новые места обитания.

Чем же отличается местообитание от среды? Конкретным адресом. Например, местообитание водяного клопа-гладыша — это мелководные, заросшие растительностью участки (литоральная зона) прудов и озёр, а вот грозная щука предпочитает заросли растений с корягами на глубине.
Итак, местообитание – это территория или акватория, занимаемая видом, с комплексом присущих ей экологических факторов.
Но в живой природе не получается просто занимать какую-то территорию. На которую, кроме тебя, претендуют ещё сотни других видов и популяций. Хочешь не хочешь, приходится взаимодействовать с соседями и уживаться с ними. А тем самым выполнять свою роль, которая сформировалась в результате жизни в сообществе среди других организмов.
Таким образом, любой организм занимает определённое положение в пространстве, приспособлен к характерным для этого пространства экологическим факторам – всё это мы назвали местообитанием, плюс выполняет определённую функциональную роль в сообществе (в первую очередь, речь идёт о его положении в пищевой цепи).
А это значит – занимает определённую экологическую нишу. Которую часто называют «профессией» организма. Именно эта профессия позволяет дать подробную характеристику изучаемому виду. Ведь когда в человеческом обществе мы хотим с кем-то познакомиться поближе, нам недостаточно сведений о том, где этот человек живёт или работает. Было бы желательно знать род его занятий, интересы, знакомых.
Поэтому, чтобы определить положение организма в природном сообществе, необходимо располагать сведениями о его питании, скорости метаболизма и роста, о его влиянии на другие организмы. То есть знать его экологическую нишу — совокупность факторов среды, в пределах которых обитает тот или иной вид организмов, его роль и место в природе, в пределах которого данный вид может существовать неограниченно долго.
Перейдём к примерам.
Систематически далёкие друг от друга бизон, зебра и кенгуру обитают на разных континентах (разные местообитания), но занимают сходные экологические ниши – степи.
При выборе профессии (экологической ниши) живому организму нужно заботиться о том, чтобы она не повторяла профессии своих соседей по местообитанию. Травоядные животные, пасущиеся в африканских саваннах, поедают траву на разной высоте. Те же зебры обрывают верхушки трав, антилопам гну достаётся то, что не съели зебры, при этом они выбирают определённые виды растений. Газели выщипывают самые низкие травы, а антилопы топи кормятся высокими стеблями, оставшимися после других сородичей. Занимая одно местообитание, но разные экологические ниши, эти животные избегают прямой конкуренции за пищевые ресурсы.
И обратите внимание, они не договаривались об этом между собой.

Вот вы, скорее всего, уже определились с выбором своей будущей профессии. При этом чем руководствовались? Тем, какое место на рынке труда она занимает, популярна ли она сегодня и востребована ли будет завтра, какой может приносить доход. Опирались, конечно же, на личные предпочтения, основанные на ваших интересах и способностях.
Для того, чтобы получить желаемую специальность, нужно поступить в учебное заведение, которое набирает определённое количество абитуриентов строго по плану. Это количество счастливчиков определяет и регулирует Министерство образования, основываясь, наверное, на запросах рынка труда, возможностях вузов и на Бог знает, чём ещё.
Так вот эта вся сложная круговерть работает только тогда, когда каждое её звено прикладывает для этого определённые усилия. А при выпадении любого звена останавливается весь механизм и требуется оперативное вмешательство. То есть система создана искусственно и работает под неустанным контролем самих участников процесса и множества проверяющих органов. А в примере с зебрами, газелями и антилопами не менее сложная система функционирует сама по себе. Соотношение специальностей в ней практически идеально и взаимовыгодно для всех заинтересованных сторон, а регулируется система борьбой за существование и естественным отбором. То есть самой жизнью – без инструкций, бюрократов и неустанного контроля. Хотя, справедливости ради, нужно отметить, что человек на планете появился... вы знаете когда... Каких-то 5 миллионов лет назад. А борьба за существование и естественный отбор примерно в 1000 раз... да-да в 1000, не в 10... древнее. Так что, возможно, у «человека разумного» всё впереди.

Вернёмся к примерам взаимодействия организмов в сходных экологических нишах.
Если для существования гетеротрофов необходимы зачастую труднодоступные органические вещества, то, например, фототрофам достаточно воды, углекислого газа и света. Но и за эти, казалось бы, общедоступные ресурсы идёт напряжённая борьба. Результат этой борьбы можно наблюдать в виде ярусности дубравы. Где одни растения - профессионалы в добыче света вверху, а другие – пониже – стали в разной степени теневыносливыми и довольствуются тем светом, который остался от соседей-великанов.
Но это видимая сторона вопроса. Светлая. На тёмной стороне идёт борьба за воду и минеральные вещества. И что мы наблюдаем? Ту же ярусность. Только подземную. Она позволяет корневым системам растений поглощать ресурсы с разной глубины.
Всё это приводит к рациональному использованию света, воды, минеральных веществ и существованию богатого по видовому составу растительного сообщества на одной территории, в одном местообитании.
Расхождение, или смещение, экологических ниш родственных видов можно проиллюстрировать примером с двумя бакланами – большим и хохлатым, которого ещё называют длинноносым. Эти морские птицы питаются рыбой, кормятся в одних и тех же водах и гнездятся по соседству. Но состав пищи этих птиц существенно различается: большой баклан охотится за рыбой, плавающей в верхних слоях воды на глубине до 4 метров, а хохлатый добывает пищу в основном у дна, ныряя при этом на глубину до 40 метров. Поэтому среди добычи последнего в основном встречаются придонные и прибрежные бычки, песчанка, смарида и барабуля.
Кстати, будучи отличным ныряльщиком и пловцом, в некоторых азиатских странах большой баклан используется человеком для ловли рыбы. Для этого на шею птице надевают кольцо, которое не даёт проглотить крупную пойманную добычу.
Таким образом экологические ниши совместно живущих видов обычно перекрываются, но полностью никогда не совпадают, так как при этом вступает в действие закон, или принцип конкурентного исключения. Он гласит: два вида, занимающие одну экологическую нишу, не могут сосуществовать в одном месте неограниченно долго. В такой ситуации наблюдаем два варианта исхода: либо один вид вытесняет другой и обрекает его на вымирание, либо второй вид изменяется и занимает немного другую экологическую нишу.
Примером вытеснения одного вида другим, правда, с участием человека является акклиматизация американской норки – представителя семейства куньих. В 1933 году в СССР она была выпущена из звероводческих ферм в дикую природу с целью получения большего количества ценного меха. И с течением времени практически полностью вытеснила коренной, но более слабый близкородственный вид – европейскую норку.

Их экологические ниши совпали, а более мелкие европейские зверьки (550—800 грамм против 2-х килограммов у американских) не смогли приспособиться и уступили в конкурентной борьбе за схожие природные ресурсы.
Но если отвлечься от примера с норками, то нельзя не заметить, что принцип конкурентного исключения противоречит наблюдаемому многообразию живой природы. Например, в поверхностном слое воды живут вместе десятки видов микроскопических водорослей и цианобактерий, конкурирующих за крайне ограниченный набор ресурсов – свет, несколько элементов минерального питания и углекислый газ. Такую же картину можно наблюдать в отношении огромного разнообразия тропических лесов и коралловых рифов. Описание многочисленных случаев сосуществования в одном местообитании видов со сходными потребностями привело к формированию в начале 80-х годов XX века представления о том, что принцип конкурентного вытеснения видов – это не правило, а, скорее, исключение из правил. Вместо него в природе действует «принцип сосуществования». Причём последний является эмпирическим обобщением многочисленных наблюдений, в то время как принцип конкурентного исключения – теоретическое следствие простой математической модели и лабораторных экспериментов, условия которых далеки от того, что реально происходит в природе. Помните опыты Гаузе с инфузориями?
Исследования последних лет подтверждают возможность широкого перекрывания ниш разных видов. Так, практически полное перекрывание ниш обнаружено у травяной и остромордой лягушек в разных частях их ареала. Широкое перекрывание ниш выявлено и для инвазийных видов. Например, среди элодей, проникших в Европу, есть два вида с очень сходными экологическими требованиями и широким перекрыванием ниш в течение вегетационного периода.

Но, как вы понимаете, организму гораздо выгоднее, чтобы его экологическая ниша минимально перекрывалась с нишами видов-конкурентов, а то и не перекрывалась вообще. И такое неперекрывание можно наблюдать не только среди разных видов, но и внутри одного. Например, головастики питаются растительной пищей, а, вырастая в лягушек, становятся исключительно хищниками. Личинки стрекоз обитают и питаются в воде, а взрослые особи ловят мух уже на лету, освоив наземно-воздушное пространство.
Подведём итоги.
Мы с вами разделили два понятия – «местообитание» и «экологическая ниша». Отметили, что местообитание можно сравнить с адресом, а экологическую нишу – с профессией организма.
Уяснили, что одно и то же местообитание содержит множество ниш.
Выявили суть принципа конкурентного исключения, а также то, что в природе, скорее всего, работает принцип сосуществования.
Сделали вывод о том, что специализация организмов позволяет им наиболее полно использовать пригодное для жизни пространство и источники пищи.
И заключили, что в случае исчезновения вида его экологическую нишу рано или поздно займёт другой вид, выполняющий те же функции или, как мы сказали, с той же «профессией» в природном сообществе.