Schimbare de nișă ontogenetică - Ontogenetic niche shift
Schimbarea ontogenetică de nișă (abreviat ONS ) este un fenomen ecologic în care un organism (de obicei un animal) își schimbă dieta sau habitatul în timpul ontogeniei (dezvoltarea sa). În timpul nișei ontogenetice, nișa ecologică schimbătoare a unui individ își schimbă amploarea și poziția. Cei mai cunoscuți reprezentanți ai taxonilor care prezintă un fel de schimbare de nișă ontogenetică sunt peștii (de exemplu, migrația așa-numitelor pești diadromoși între apă sărată și apă dulce în scopul reproducerii), insectele (de exemplu metamorfozăîntre diferite etape de viață; cum ar fi larva , pupa și imago ) și amfibieni (de exemplu, metamorfozarea de la mormoloc la broasca adultă). Se consideră că schimbarea de nișă este determinată genetic , fiind totodată ireversibilă. Un aspect important al ONS este faptul că indivizii din diferite etape ale unei populații (de exemplu, de diferite vârste sau mărimi) utilizează diferite tipuri de resurse și habitate. Termenul a fost introdus într-o lucrare din 1984 de către biologii Earl E. Werner și James F. Gilliam .
Caracteristici
Se consideră că schimbarea de nișă este determinată genetic , fiind totodată ireversibilă. În sistemele naturale complexe, ONS se întâmplă de mai multe ori în timpul vieții unui individ (în unele exemple, schimbarea nișei ontogenetice poate avea loc continuu). Schimbarea ontogenetică de nișă variază în funcție de specie; la unele este greu vizibilă și treptată (de exemplu schimbarea unei diete sau a dimensiunii la mamifere și reptile ), în timp ce la altele este evidentă și bruscă (metamorfozarea insectelor, care duce adesea la schimbarea habitatului, a dietei și a altor condiții ecologice) . Unul dintre studii sugerează că diferențele în ONS între specii ar putea fi (cel puțin într-o oarecare măsură) explicate prin diversitatea trăsăturilor și rolurile funcționale ale unei specii. În consecință, se consideră că diferențele de schimbare a nișei ontogenetice urmează unele tipare generale.
Importanţă
Pentru comunități
Se crede că aproape fiecare organism prezintă un fel de schimbare de nișă ontogenetică. ONS, care este responsabil pentru provocarea variațiilor fenotipice vizibile la indivizii aceleiași specii, joacă un rol important în structurarea comunităților și influențarea dinamicii lor interioare. În unele cazuri, indivizii supuși ONS, în care își schimbă habitatul, devin o legătură (mobilă) între două comunități diferite (de exemplu, prin fluxul de energie , materie și nutrienți ). Structura etapă a unei populații poate avea ca rezultat diferite etape care interacționează cu diferiți reprezentanți ai unei comunități sau chiar cu indivizi din alte comunități, având astfel un rol ecologic distinct față de alte etape ale istoriei vieții aceleiași populații. Modelele teoretice, în care comunitățile sunt structurate pe etape, propun schimbarea ontogenetică de nișă a organismelor studiate influențează întreaga comunitate (în special răspunsurile sale de rezistență și perturbare).
Pentru populație
Cea mai evidentă consecință a schimbării nișei ontogenetice este o reducere a concurenței între diferitele etape ale aceleiași populații. Din cauza ONS, indivizii de diferite vârste sau dimensiuni nu concurează pentru hrană, materiale și alte resurse de habitat. Diferite etape ale aceleiași populații au, de asemenea, efecte trofice diferite asupra rețelei alimentare a unei comunități. Împărțirea unei populații pe etape distincte ale istoriei vieții este utilă și evidentă, atunci când există o lipsă de resurse pentru o etapă (de exemplu, atunci când minorii nu obțin resurse suficiente pentru ei înșiși). În acest caz lipsa stadiului va avea o rată de mortalitate mai mare .
ONS are o mare importanță pentru supraviețuirea populației. Cercetătorii au observat că multe specii prezintă schimbări de nișă ontogenetică în momente diferite și într-o mulțime de exemple ONS au apărut ca răspuns la diferiți factori de mediu abiotici și biotici . Totuși, schimbarea de nișă ontogenetică ar putea fi un răspuns adaptiv la condițiile în schimbare din habitatul individului. Autorii teoriei istoriei vieții au prezis că organismele pot afecta timpul de schimbare a nișei lor ontogenetice. În timp ce indivizii care trăiesc în condiții favorabile și-ar întârzia de obicei ONS-urile către nișă ecologică succesivă, organismele care trăiesc în nișă cu condiții sărace avansează de obicei către o nișă suplimentară.
Înțelegerea schimbării nișei ontogenetice în diferite specii și impactul acesteia asupra întregii comunități este importantă atunci când se studiază biodiversitatea și funcționarea ecosistemului . Se crede că este util atunci când avem de-a face cu populații amenințate de perturbări antropice și schimbări de mediu .
Taxoni reprezentativi
Chiar dacă apariția schimbării nișei ontogenetice este considerată a fi distribuită pe scară largă, cei mai cunoscuți taxoni reprezentativi cu ONS studiat pe larg sunt insecte și câteva grupuri de vertebrate , în special pești și amfibieni, unde indivizii își schimbă adesea habitatul , precum și multe alte aspecte ale nișei lor în timpul dezvoltării. O schimbare de nișă ontogenetică mai puțin pronunțată poate fi observată la mulți alți taxoni, unde habitatul rămâne același. De obicei, ONS la acele specii este evidentă, atunci când se analizează resursele folosite de organismele din aceeași specie, dar diferite vârste sau clase de mărime (de exemplu, schimbarea dietei lor).
Nevertebrate
Schimbarea nișei ontogenetice, care este legată de schimbările extreme de habitat, poate fi văzută la insecte . Se știe că indivizii taxonului Insecta prezintă unul dintre diferitele tipuri de metamorfoză , cel mai bine studiat fiind hemimetabolismul (unde insectele trec trei etape ale vieții; ou , nimfă și imago ) și holometabolismul (caracterizat cu patru etape de viață ale unei insecte; ou, larvă , pupa și imago). Metamorfozarea insectelor este una dintre numeroasele schimbări cunoscute de nișă ontogenetică. Nișele nutriționale și deplasarea lor în timpul ontogeniei pot fi măsurate cu precizie utilizând semnătura izotopică stabilă a animalelor. O astfel de metodă a fost utilizată în studierea ONS la gastropode , cum ar fi melcii de câmp .
Vertebrate
ONS similar cu cel al insectelor se întâmplă la taxonii amfibieni, cei mai cunoscuți fiind broaștele , care încep ca un ou și apoi eclozează în stadiul larvelor numit mormol . Mormolile prezintă multe diferențe care le disting de stadiul adult al unei broaște; mormolocul majorității speciilor este acvatic , de obicei posedă branhii externe și se hrănesc în principal cu material vegetal (chiar dacă există unele excepții care consumă carne moartă de animal sau dietă mixtă). Un alt exemplu bine studiat de ONS apare la pești, care prezintă un comportament diadrom . Speciile de pești diadromoși își schimbă drastic habitatul, atunci când pleacă într-o călătorie de la mare (apă sărată) la râuri (apă dulce) și invers. O mulțime de specii de pești de apă dulce prezintă ONS în dieta lor, atunci când trec de la prădarea planctonului la bentonivor .
Este posibil ca ONS să nu fie atât de vizibile la reptile , chiar dacă aceste vertebrate îl folosesc. Schimbarea ontogenetică a nișei a fost studiată în aligatorul american ( Alligator mississippiensis ), care este ideal pentru studierea aspectelor ecologice ale ONS datorită multor etape de dimensiuni distincte dintr-o populație. Aligatorii își schimbau nișa de habitat între zonele umede sezoniere izolate hidrologic și sistemele fluviale. Studiul a arătat că sistemele fluviale au fost populate în principal cu adulți și subadulti de ambele sexe , care au folosit zona ca habitat care nu cuibărește. Pe de altă parte, tinerii și femelele adulte au fost găsite pe zonele umede sezoniere, care au servit drept pepiniere și , respectiv, locuri de cuibărit .
Un bun exemplu de ONS la păsări sunt păsările mari , cum ar fi albatrosii , care își petrec o parte din timpul lor ca păsări complet oceanice și când sunt maturi sexual, încep să viziteze locurile de reproducere . Minorii imaturi stau de obicei în apă subtropicală, unde ocupă niveluri trofice ridicate . Cercetătorii au observat că păsările tinere se îndreaptă progresiv către poziții trofice inferioare atunci când se apropie de maturitatea sexuală. După un timp, ei iau o nișă izotopică a unei păsări adulte.
Schimbarea de nișă ontogenetică este un concept larg studiat în paleontologie și paleozoologie . Se știe că marii dinozauri non-aviari au prezentat una dintre cele mai intense schimbări de nișă ontogenetică, deoarece au fost eclozați dintr-un ou și au trebuit să experimenteze schimbări de dimensiuni mari în timpul ontogeniei lor. Una dintre probleme, legată de înțelegerea faunei dinozaurilor mezozoice a fost lipsa așa-numitelor mezocarnivore . Se prezice că schimbarea ontogenetică de nișă este o soluție, deoarece dinozaurii carnivori au început ca niște puieti mici și au progresat spre dimensiunea adultului, ocupând în același timp nișe succesive diferite și limitând diversitatea speciilor trofice. Puiet de megatheropods sunt considerate a ocupa mesocarnivore de nișă.
Plantele
Schimbarea de nișă ontogenetică este studiată în primul rând la animale, dar există unele studii care tratează ONS la plante . Unul dintre ONS-urile studiate în plante este schimbarea nișei de regenerare. Autorii lucrării au observat că în timpul ontogeniei nișa de regenerare a Acer opalus s- a micșorat . Se crede că o astfel de schimbare de nișă ontogenetică a fost în principal o consecință a erbivorului , a adâncimii stratului de așternut și a prezenței altor plante (în special a copacilor și arbuștilor adulți).