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生态位是什么?关于生态位的科普介绍

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在生态学中,生态位是物种与特定环境条件的匹配。它描述了一个生物或群体如何对资源和竞争者的分布做出反应(例如,当资源丰富时,当捕食者、寄生虫和病原体稀缺时,通过生长),以及它如何反过来改变这些相同的因素(例如,通过限制其他生物对资源的获取,作为捕食者和猎物消费者的食物来源)。“构成环境生态位维度的变量的类型和数量因物种而异,特定环境变量对物种的相对重要性可能因地理和生物环境而异。”

格林尼拉的生态位是由物种生活的栖息地和随之而来的行为适应决定的。埃尔顿生态位强调,一个物种不仅在其环境中生长并对其做出反应,而且在生长过程中还可能改变其环境和行为。哈钦森生态位利用数学和统计学来解释物种如何在给定的群落中共存。

生态位是生态生物地理学的核心概念,研究的是生态群落的空间格局。“物种分布及其随时间的动态是由物种特征、环境变化……以及两者之间的相互作用——特别是一些物种,尤其是我们自己的物种,改变环境和改变许多其他物种的范围动态的能力。”居民生态位变化的主题是生态位建设。

大多数物种存在于标准的生态位中,并且与同一大分类中的其他密切相关的物种相似,具有共同的行为,适应和功能特征,但也有例外。非标准生态位填充物种的一个主要例子是新西兰的不会飞的地面栖息的几维鸟,它们以蠕虫和其他地面栖息的生物为食,生活在一个类似哺乳动物的生态位中。岛屿生物地理学可以帮助解释岛屿物种和相关的未填满的生态位。

格林内利生态位

壁龛的生态学意义来自于壁龛作为雕像墙壁上的凹槽的意义,它本身可能源于中古法语单词nicher,意思是筑巢。这个词是由博物学家罗斯威尔希尔约翰逊创造的,但约瑟夫格林内尔在他1917年的论文《加州付令超的生态位关系》中,可能是第一个在研究项目中使用它的人。

Grinilla生态位概念体现了一个物种的生态位是由它生活的栖息地和随之而来的行为适应所决定的。换句话说,生态位是栖息地需求和行为的总和,这些需求和行为允许一个物种持续存在并产生后代。例如,加利福尼亚长尾鲨的行为与它生活的Shaparal栖息地是一致的——它在灌木丛中繁殖和觅食,并通过将其从灌木丛拖到灌木丛中来躲避捕食者。它的“生态位”是由行为和身体特征(伪装的颜色,短翅膀,强壮的腿)来定义的,这个栖息地与之相辅相成。

这种生态位的观点允许生态等价物和空生态位的存在。生态等效物种是指来自不同分类群的生物,它们在相似的栖息地表现出相似的适应能力,例如在美国和非洲的沙漠中发现的不同的多肉植物、仙人掌和大戟。另一个例子是,大安的列斯群岛的变色龙蜥蜴是一个罕见的趋同进化、适应性辐射和生态等效物存在的例子:变色龙在相似的微栖息地中进化,这些微栖息地彼此独立,在所有四个岛屿上产生相同的生态变异。

1927年,英国生态学家查尔斯萨瑟兰埃尔顿(Charles Sutherland Elton)这样定义生态位:“动物的‘生态位’是指它在生物环境中的位置,它与食物和敌人的关系。”

Elton根据觅食活动(“饮食习惯”)对生态位进行了分类:

例如,有一个生态位是由猛禽填补的,它们吃小动物,如鼩鼱和老鼠。在橡树林中,这个壁龛被茶色猫头鹰占据,而在开阔的草原上,它被红隼占据。这种食肉动物生态位的存在进一步依赖于这样一个事实,即老鼠在许多不同的群体中形成了一个明确的食草动物生态位,尽管老鼠的实际种类可能大不相同。

从概念上讲,埃尔顿生态位引入了物种对……的响应和反应的概念。环境的影响。与其他生态位概念不同,它强调物种不仅在可用资源、捕食者和气候条件的基础上生长并对环境做出反应,而且在生长过程中还会改变这些因素的可用性和行为。在一个极端的例子中,海狸需要一定的资源来生存和繁殖,但也需要建造水坝来改变海狸生活的河流的水流。因此,海狸影响了生活在流域内和附近的其他物种的生物和非生物条件。在更微妙的情况下,竞争对手以不同的速度消耗资源可能导致不同物种之间的资源密度循环。不仅物种在资源密度方面生长不同,而且它们自身的人口增长也会随着时间的推移影响资源密度。

[00:10 . 10]哈钦森生态位是一个“n维超体积”,其维度是环境条件和资源,这些条件和资源定义了个体或物种实践“其”生活方式的要求,更具体地说,是其种群持续存在的要求。“Supervolume”定义了资源(如光、营养、结构等)的多维空间。可用于生物体(并被生物体专门使用),并且“除了那些被考虑的物种外,所有物种都被认为是坐标系统的一部分”。

1957年,动物学家乔治伊夫林哈钦森推广了这个概念。哈钦森探讨了为什么在一个栖息地会有这么多物种的问题。他的工作启发了许多人开发模型来解释给定群落中共存物种的数量和相似程度,并导致了“生态位宽度”(给定物种使用的资源或栖息地的多样性),“生态位划分”(共存物种的资源分化)和“生态位重叠”(不同物种使用的资源重叠)的概念。

罗伯特麦克阿瑟和理查德莱文斯通过使用“资源利用”生态位将统计学引入哈钦森生态位,该生态位使用直方图来描述“发生频率”作为哈钦森坐标的函数。因此,例如,高斯可以描述一个物种吃特定大小猎物的频率,比简单地指定猎物的中值或平均大小给出更详细的生态位描述。对于这种钟形分布位置,宽度和形式的壁龛对应于中间、标准差和实际分布本身。图中显示了使用统计数据的一个优势,很明显,对于较窄的分布(上),极左和极右物种之间没有争夺猎物的竞争,而对于较宽的分布(下),生态位重叠表明所有物种之间都可能发生竞争。资源利用法不仅假定竞争可能发生,而且假定竞争确实发生并在资源利用上直接重叠,从而使竞争系数的估计成为可能。然而,这种假设可能会产生误导,因为它忽略了每一类资源对生物体的影响,以及生物体对每一类资源的影响。例如,重叠区域中的资源可以是非限制性的,在这种情况下,尽管存在重叠的生态位,但对该资源没有竞争。

一个不受其他物种干扰的生物可以利用它能够生存和繁殖的一切条件(生物和非生物)和资源,这被称为它的基础生态位。然而,由于来自其他生物的压力和与其他生物的相互作用(即相互特异性竞争),物种通常被迫占据一个比这更窄的生态位,它们大多高度依赖于这个生态位适合什么;这被称为实际利基。Hutchinson使用资源竞争的概念作为驱动生态的主要机制,但过分强调这一焦点已被证明是生态位概念的障碍。特别是,过分强调物种对资源的依赖导致对生物对其环境的影响(如殖民化和入侵)的重视过少。

“适应区”一词是古生物学家乔治盖洛德辛普森创造的,用来解释一个种群如何从一个生态位跳到另一个适合它的生态位,再跳到一个“适应区”,这个“适应区”是通过一些修改,或者可能是食物链的变化来实现的,这使得适应区对它来说是可用的,它的生活方式是不间断的,因为这个群体“预适应”新的生态机会。

哈钦森的“生态位”(一个物种所占据的生态空间的描述)与格林内尔的“生态位”(一个物种可能或不可能实际占据的生态角色——参见空白生态位)的定义略有不同。

生态位是由单一物种占据的生态空间的一个非常特定的部分。假设没有两个物种在所有方面都是相同的(被称为哈丁的“不平等公理”)和竞争排斥原则,一些资源或适应维度将为每个物种提供一个特定的生态位。然而,物种可以共享“生活方式”或“生态策略”,这是对生态空间的更广泛定义。例如,澳大利亚草原物种虽然与大平原草原不同,但表现出相似的生活方式。

一旦生态位空缺,其他生物就可以填补。例如,托盘灭绝留下的生态位被其他动物填补,特别是小马品种Konik。此外,当植物和动物被引入新环境时,它们有可能占据或入侵本地生物的生态位,往往超过本地物种。人类将非本地物种引入非本地栖息地往往会导致外来或入侵物种的生物污染。

一个物种在生态空间中的基本生态位的数学表示及其在地理空间中的后续投影,是生态位建模的领域。

[01:10 . 10]不同的维度,或图轴,表示不同的生物和非生物变量。这些因素可能包括生物体的生活史、栖息地、营养位置(位于食物链中)以及对其地理范围的描述。根据竞争排斥原理,没有两个物种可以在同一环境中长期占据同一生态位。实际生态位的参数由物种的实际生态位宽度来描述。一些植物和动物,被称为专家,需要特定的栖息地和环境才能生存,比如斑点猫头鹰,专门在古老的森林里生存。其他被称为多面手的植物和动物并不特殊,它们可以在一系列条件下生存,比如蒲公英。

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