생태적 틈새

Ecological niche
날지 못하는 쇠똥구리는 동물의 배설물을 먹이로 삼는 생태학적 틈새를 차지하고 있다.

생태학에서 틈새란 특정한 환경조건에 [1][2]대한 종의 일치이다.생물이나 개체수가 자원과 경쟁자의 분포에 어떻게 반응하는지(예를 들어, 자원이 풍부할 때, 포식자, 기생충, 병원균이 부족할 때) 그리고 동일한 요소(예를 들어, 다른 유기체의 자원 접근을 제한하고, PR의 식량원으로서의 역할을 함)를 설명한다.먹잇감의 소비자로 간주됩니다)."환경적 틈새의 치수를 구성하는 변수의 종류와 수는 종마다 다르고, 한 종에 대한 특정 환경 변수의 상대적 중요성은 지리적 및 생물적 맥락에 따라 달라질 수 있다."[3]

그리넬의 틈새는 종이 사는 서식지와 그에 따른 행동 적응에 의해 결정된다.엘튼의 틈새는 종이 환경에서 자라고 환경에 반응할 뿐만 아니라 자라면서 환경과 행동을 바꿀 수도 있다는 것을 강조한다.허친슨식 틈새는 수학과 통계를 이용하여 주어진 공동체 내에서 종이 어떻게 공존하는지 설명하려고 한다.

생태적 틈새의 개념은 생태 [4]공동체의 공간적 패턴에 초점을 맞춘 생태 생물 지리학의 중심이다."종 분포와 시간의 경과에 따른 그 역학관계는 종의 특성, 환경 변화, 그리고 특히 우리 종 자신의 몇몇 종들의 환경을 수정하고 많은 다른 [5]종의 역학관계를 바꾸는 능력에서 비롯됩니다."거주자에 의한 생태적 틈새의 변화는 틈새 [6]건설의 주제이다.

대부분의 종은 동일한 광범위한 분류학 클래스 내에서 다른 밀접하게 관련된 종과 유사한 행동, 적응 및 기능적 특성을 공유하며 표준 생태학적 틈새에 존재한다. 하지만 예외는 있다.비표준 틈새채움종의 대표적인 예는 뉴질랜드의 날지 못하는 땅에 사는 키위새로, 벌레와 다른 땅속 생물들을 먹고 살며 포유류 같은 틈새에서 살고 있다.섬 생물지리학은 섬 종과 채워지지 않은 틈새를 설명하는데 도움을 줄 수 있다.

그리넬의 틈새

틈새의 생태학적 의미는 조각상 [7]벽의 움푹 패인 곳으로서의 틈새의 의미로부터 유래했는데, 그 자체가 둥지를 [8][7]튼다는 뜻의 중세 프랑스 단어 nicher에서 유래했을 것이다.이 용어는 자연학자 로스웰 힐[9] 존슨이 만든 것이지만, 1917년 연구 프로그램에서 조셉 그리넬이 그의 논문 "캘리포니아 트라셔의 틈새 관계"[10][1]에서 처음으로 사용한 용어일 것이다.

그리넬의 틈새 개념은 종의 틈새라는 개념은 종의 서식지와 그에 따른 행동 적응에 의해 결정된다는 생각을 구체화한다.다른 말로 하자면, 그 틈새는 한 종이 지속하고 자손을 낳을 수 있도록 하는 서식 조건과 행동의 합이다.예를 들어, 캘리포니아 황새치의 행동은 자신이 사는 채파랄 서식지와 일치한다. 즉, 덤불 속에서 번식하고 먹이를 먹으며 덤불에서 덤불 사이로 뒤섞여 포식자로부터 도망친다.그것의 '니체'는 이 [10]서식지와 함께 검투사의 행동과 신체적 특징(위장된 색깔, 짧은 날개, 강한 다리)을 적절히 보완함으로써 정의된다.

그리넬의 틈새는 "요구" 틈새, 즉 유기체의 생존을 위한 환경적 요건을 충족하는 분야로 묘사될 수 있다.대부분의 다육식물은 사막과 같이 건조하고 건조한 지역에서 자생하며 많은 양의 햇볕을 쬐어야 한다.

그리넬식 틈새는 비대화적(비생물학적) 변수와 광범위한 [11]환경 조건으로 정의할 수 있다.이 틈새 등급의 관심 변수에는 평균 온도, 강수량, 태양 복사 및 공간 척도에 걸쳐 점점 더 접근하기 쉬워지는 지형 측면이 포함된다.대부분의 문헌은 분포와 풍부함을 설명하기 위해 종종 기후적 관점에서 긴넬의 틈새 구조에 초점을 맞추고 있다.기후 변화에 대한 종들의 반응에 대한 현재의 예측은 종 [12]분포에 변화된 환경 조건을 예상하는 것에 크게 의존한다.그러나 기후 변화가 종의 상호작용에도 영향을 미친다는 것이 점점 더 인정되고 있으며, 엘튼의 관점이 이러한 과정을 설명하는데 유리할 수 있다.

틈새의 이러한 관점은 생태학적 등가물과 빈 틈새의 존재를 허용한다.생물에 상당하는 생태는, 같은 서식지에서 유사한 적응을 보이는 다른 분류군의 유기체로, 예를 들면,[13] 각각 미국과 아프리카의 사막, 선인장, 행복감증에서 볼 수 있는 다른 다육식물이다.또 다른 예로, 대앤틸리스 제도의 아놀 도마뱀은 수렴 진화, 적응 방사선, 그리고 생태학적 등가물의 존재에 대한 드문 예입니다: 아놀 도마뱀은 서로 독립적으로 유사한 미세 서식지에서 진화했고 4개의 섬 전체에 걸쳐 동일한 에코몰프를 생성했습니다.

엘튼 틈새

1927년 영국의 생태학자 찰스 서덜랜드 엘튼은 틈새를 다음과 같이 정의했다: "동물의 '니체'는 생물 환경에서의 위치, 음식, [14]적과의 관계를 의미한다."

엘튼은 먹이찾기 활동에 따라 틈새를 분류했다("음식 습관"):[15]

예를 들어, 랫드류나 쥐와 같은 작은 동물을 잡아먹는 맹금류들로 채워진 틈새가 있다.참나무 숲에서는 황갈색 올빼미가, 탁 트인 초원에서는 케스트렐이 이 틈새를 차지하고 있다.이 육식동물 틈새의 존재는 생쥐의 실제 종은 상당히 [14]다를 수 있지만, 생쥐가 많은 다른 연관성에서 확실한 초식동물 틈새를 형성한다는 사실에 달려있다.

독일 헤세의 비버 댐.이용 가능한 목재의 자원을 이용함으로써, 비버는 그들의 서식지에 사는 다른 종들의 생물 조건에 영향을 미치고 있다.

개념적으로, 엘튼의 틈새는 환경에 대한 종의 반응과 영향에 대한 아이디어를 도입합니다.다른 틈새 개념과는 달리, 그것은 한 종이 이용 가능한 자원, 포식자, 그리고 기후 조건에 기반하여 환경에서 자라고 환경에 반응할 뿐만 아니라,[16] 성장함에 따라 그러한 요소들의 가용성과 행동도 변화시킨다는 것을 강조한다.극단적인 예로, 비버는 살아남고 번식하기 위해 특정한 자원을 필요로 하지만, 또한 비버가 살고 있는 강에 물의 흐름을 바꾸는 댐을 건설하기도 한다.따라서,[17] 비버는 분수령과 그 근처에 사는 다른 종들의 생물과 비생물 조건에 영향을 미친다.좀 더 미묘한 경우로, 자원을 다른 속도로 소비하는 경쟁업체는 자원 밀도의 사이클을 [18]종마다 다르게 만들 수 있습니다.자원 밀도와 관련하여 종이 다르게 자랄 뿐만 아니라, 개체 수 증가는 시간이 지남에 따라 자원 밀도에 영향을 미칠 수 있습니다.

엘토니아적 틈새시장에서는 생물적 상호작용과 소비자-자원 역학([11]생물학적 변수)에 초점을 맞추고 있다.초점 범위가 좁기 때문에, 엘튼의 틈새를 특징짓는 데이터 세트는 일반적으로 특정 개별 현상에 대한 상세한 현장 연구 형태이다. 이러한 종류의 틈새의 역학은 넓은 지리적 규모로 측정하기 어렵기 때문이다.하지만, 엘튼의 틈새는 지구 [16]변화에 대한 종의 인내력을 설명하는데 유용할 수 있다.생물 상호작용의 조절은 불가피하게 비생물적 요소를 변화시키기 때문에, 엘튼의 틈새들은 새로운 환경에 대한 종의 전반적인 반응을 묘사하는데 유용할 수 있다.

허친슨식 틈새

이 보라색 목 순록의 부리 모양은 꽃의 모양과 보완적이며 꽃과 함께 진화하여 꿀을 자원으로 활용할 수 있다.

허친슨식 틈새는 "n차원 하이퍼볼륨"으로, 차원이 환경 조건과 자원이며, 개체 또는 종의 삶의 방식을 실천하기 위한 요구 사항을 정의하며, 특히 개체 수가 [2]지속되도록 한다.하이퍼볼륨(hypervolume)은 유기체가 이용할 수 있는(그리고 특히 사용되는) 자원의 다차원 공간(예를 들어 빛, 영양소, 구조 등)을 정의하며, "고려되는 것 이외의 모든 종은 좌표계의 일부로 간주된다."[19]

틈새개념은 동물학자 G에 의해 대중화 되었다. 에블린 [19]허친슨 1957년허친슨은 왜 어느 하나의 서식지에 그렇게 많은 종류의 유기체가 있는지에 대한 질문을 했다.그의 연구는 많은 다른 사람들이 주어진 공동체 내에서 얼마나 많은 종의 공존이 비슷할 수 있는지를 설명하는 모델을 개발하도록 영감을 주었고, '니체 폭', '니체 분할', '니체 겹침'의 개념을 이끌어냈다.다른 [20]종에 의한 에소스 사용).

세 종이 같은 먹이를 먹는 경우, 각 틈새의 통계적 그림은 세 종 사이의 자원 사용에서 겹치는 것을 보여주며, 경쟁이 가장 치열한 곳을 나타냅니다.

통계는 로버트 맥아더와 리처드 레빈스에 의해 허친슨 좌표의 [2][21]함수로 '발생 빈도'를 설명하기 위해 히스토그램을 사용하는 '자원 활용' 틈새를 사용하여 허친슨 틈새에 도입되었다.예를 들어, 가우스에서는 특정 크기의 먹이를 먹는 빈도를 기술할 수 있으며, 단순히 중앙값이나 평균 먹잇감의 크기를 지정하는 것보다 더 상세한 틈새 기술을 제공할 수 있습니다.이러한 종 모양 분포의 경우 틈새의 위치, 폭 및 형태는 평균, 표준 편차 및 실제 분포 [22]자체에 대응합니다.통계 사용의 한 가지 장점은 그림에 나타나 있다. 그림에서는 분포가 좁을 경우(위) 극좌와 극우 종 사이에 먹이 경쟁이 없는 반면, 분포가 넓을 경우(아래) 틈새 겹침은 모든 종 간에 경쟁이 일어날 수 있음을 나타낸다.자원 이용 어프로치는 경쟁이 일어날 수 있을 뿐만 아니라 실제로 일어날 수도 있다고 가정하고 자원 이용률이 중복되면 경쟁 [23]계수를 직접 추정할 수 있다고 가정합니다.그러나 이 가설은 각 범주의 자원이 유기체에 미치는 영향과 유기체가 각 범주의 자원에 미치는 영향을 무시하기 때문에 잘못 해석될 수 있다.예를 들어, 오버랩 영역의 리소스는 제한되지 않을 수 있습니다.이 경우 틈새 [1][20][23]오버랩에도 불구하고 이 자원에 대한 경쟁은 없습니다.

반기생식물로, 이 나무의 겨우살이들은 숙주를 이용하여 영양분을 공급하고 생육을 한다.

다른 종들의 간섭이 없는 유기체는 생존하고 번식할 수 있는 모든 범위의 조건과 자원을 사용할 수 있는데, 이것은 그것의 근본적인 [24]틈새라고 불립니다.그러나, 다른 유기체(즉, 종간 경쟁) 종들의 압력과 상호작용의 결과로, 보통 이것보다 좁고 대부분 고도로 적응된 틈새를 차지하게 된다. 이를 실현된 [24]틈새라고 한다.허친슨은 생태학을 주도하는 주요 메커니즘으로 자원 경쟁의 개념을 사용했지만, 이 초점을 지나치게 강조하는 것은 틈새 개념의 [20]핸디캡으로 판명되었다.특히, 한 종의 자원에 대한 의존도를 지나치게 강조하는 것은 생물들이 그들의 환경에 미치는 영향, 예를 들어 식민지화와 [20]침략에 대한 강조를 너무 적게 만들었다.

"적응 구역"이라는 용어는 고생물학자인 조지 게일로드 심슨이 어떻게 개체군이 그것에 적합한 틈새에서 다른 틈새로 점프할 수 있는지 설명하기 위해 만들어졌으며, 먹이 사슬의 변화 또는 약간의 수정으로 인해 사용 가능하게 된 "적응 구역"으로 점프할 수 있는지를 설명하기 위해 만들어졌다.그 그룹이 새로운 [25]생태학적 기회를 '사전'하고 있었기 때문에 삶의 방식.

허친슨의 "니체"는 그리넬이 정의한 "니체"와는 미묘하게 다르다.

틈새란 단일 종족이 차지하는 생태계의 매우 특정한 부분을 말한다.어떤 두 종도 모든 면에서 동일하지 않다는 가정([26]하딘의 '불평등 축'이라 불린다)과 경쟁 배제 원칙에서, 어떤 자원이나 적응적 차원은 각 [24]종에 특정한 틈새를 제공할 것이다.그러나 종들은 생태공간의 [27]더 넓은 정의인 '생명의 양식'이나 '자생학적 전략'을 공유할 수 있다.예를 들어, 호주의 초원 종들은 그레이트 플레인즈 초원과는 다르지만 비슷한 [28]생활 양식을 보인다.

일단 틈새가 비어있으면, 다른 유기체들이 그 자리를 채울 수 있다.예를 들어, 타르판의 멸종으로 인해 빈 공간이 다른 동물들에 의해 채워지고 있다(특히 작은 말 품종인 코닉).또한, 식물과 동물이 새로운 환경에 도입될 때, 그들은 종종 토착 생물들의 틈새나 틈새를 차지하거나 침범할 가능성이 있고, 종종 토착 생물 종들을 능가합니다.인간에 의한 비토종 종들의 비토종 서식지로의 유입은 종종 외래종이나 침입종에 의한 생물학적 오염을 초래한다.

생태학적 공간에서의 종의 기본적인 틈새와 그에 따른 지리적 공간으로의 투영에 대한 수학적인 표현은 틈새 [29]모델링의 영역이다.

현대 틈새 이론

현대 틈새 이론(일부 맥락에서 "고전적 틈새 이론"이라고도 함)은 원래 틈새의 다른 정의를 조화시키고(위의 그리넬, 엘튼, 허친슨식 정의 참조), 생태계 내에서 로카-볼테라 관계에 영향을 미치는 근본적인 과정을 설명하기 위해 고안된 프레임워크입니다.이 프레임워크는 주어진 생태계를 자원(예: 태양빛 또는 토양에서 이용 가능한 물)과 소비자(예: 식물과 동물을 포함한 모든 생물)로 크게 분할하는 "소비자-자원 모델"을 중심으로 하며, 두 [30]그룹 사이에 존재할 수 있는 가능한 관계의 범위를 정의하려고 시도한다.

현대 틈새 이론에서 "영향 틈새"는 주어진 소비자가 양쪽 a)에 미치는 영향의 조합으로 정의된다.사용하는 자원 및 b)를 지정합니다.다른 소비자들입니다.따라서, 두 개념 모두 환경에 [30]대한 특정 종의 영향에 의해 정의되기 때문에 영향 틈새는 엘튼어 틈새와 동등하다.

한 종이 성공적으로 생존하고 번식할 수 있는 환경 조건의 범위(즉, 실현된 틈새의 허친슨식 정의)는 또한 "요구 틈새"라고 불리는 현대 틈새 이론에 포함된다.요구사항 틈새 시장은 자원의 가용성뿐만 아니라 공존하고 있는 소비자(예: 경쟁업체와 포식자)[30]의 영향에 의해 제한된다.

현대 틈새 이론 하에서의 공존

현대 틈새 이론은 두 종(소비자)이 [30]공존하기 위해 충족해야 하는 세 가지 요건을 제공합니다.

  1. 두 소비자의 요구사항은 서로 겹쳐야 합니다.
  2. 각 소비자는 자신이 가장 필요로 하는 자원에 대해 다른 소비자를 능가해야 합니다.예를 들어, 만약 두 식물(P1과 P2)이 주어진 생태계에서 질소와 인을 위해 경쟁하고 있다면, 그것들은 다른 자원에 의해 제한될 때에만 공존할 것이고, 각 종은 자원을 얻기 위해 다른 종들보다 경쟁해야 한다.Rogen과 P2는 인을 더 잘 얻을 필요가 있다.)직감적으로, 이것은 반대되는 관점에서 말이 됩니다: 만약 두 소비자가 같은 자원에 의해 제한된다면, 종들 중 하나가 더 나은 경쟁자가 될 것이고, 그 종들만이 살아남을 것입니다.게다가, 만약 P1이 질소(가장 필요한 자원)에 대해 경쟁한다면, 그것은 살아남지 못할 것이다.마찬가지로, 만약 P2가 인을 얻기 위해 경쟁한다면, 그것은 살아남지 못할 것이다.
  3. 환경에서의 제한 자원(위의 예에서는 질소와 인)의 가용성은 동등합니다.

이러한 요건은 특정 환경을 공유하는 두 종(중복되는 요건 틈새)을 필요로 하지만 그 환경을 사용하는(또는 "영향"하는) 방식이 근본적으로 다르기 때문에 흥미롭고 논란의 여지가 있다.이러한 요건은 비토종(즉, 도입 및 침습) 종에 의해 반복적으로 위반되고 있으며, 비토종 범위에서 새로운 종과 공존하지만 이러한 요건은 제한되지 않는 것으로 보인다.다시 말해, 현대의 틈새 이론은 종들이 그들의 요구(즉, 실현된) 틈새 밖에서 새로운 환경을 침범할 수 없을 것이라고 예측하지만, 이것의 많은 예는 [31][32]잘 문서화되어 있다.게다가, 현대의 틈새 이론은 다른 종들이 이미 들어오는 종들과 같은 방식으로 자원을 소비하는 환경에서는 종들이 정착할 수 없을 것이라고 예측하지만, 이것의 예 또한 [33][32]많다.

틈새 및 지리적 범위

조간대(tidal zone)의 따나클 치타말루스 스텔라투스(Chthamalus stellatus)에 대한 경쟁 배제 효과의 도표.C. Stellatus의 기본 및 실현된 지리적 범위는 각각 진한 파란색과 연한 파란색 막대로 표시됩니다.

종의 지리적 범위는 지리적 템플릿의 특징과 함께 그 틈새의 공간적 반영으로 볼 수 있으며, 서식지의 잠재력에 영향을 미치는 종의 특성으로 볼 수 있다.한 종의 기본적인 지리적 범위는 분산이나 서식지에 [4]대한 장벽이 없는, 환경 조건이 좋은 지역을 차지하는 것이다.생물적 상호작용이나 비생물학적 장벽에 직면했을 때 생물은 실현된 지리적 범위로 제한될 것이며, 이는 더 큰 기본 지리적 범위의 더 좁은 부분집합이다.

조지프 H. 코넬이 실시한 생태학적 틈새에 대한 초기 연구는 스코틀랜드의 컴브레이 [34]섬에 있는 바나클(Chthamalus stellatus)의 범위를 제한하는 환경적 요인을 분석했다.그의 실험에서, 코넬은 C. stellatus nice의 지배적인 특징을 설명하고 섬의 암석 해안의 조간대에서의 분포에 대한 설명을 제공했습니다.코넬은 C. stellatus의 분포 범위의 상부는 썰물 기간 동안 탈수에 견디는 바나클의 능력에 의해 제한된다고 설명했다.분포 범위의 하위 부분은 동거하는 따개비 종과의 경쟁과 [34]달팽이에 의한 포식 등 종간 상호작용에 의해 제한되었다.경쟁하는 B. 발라노이드를 제거함으로써, 코넬은 C. 스텔라투스가 경쟁 배제 없이 실현된 틈새의 하단 모서리를 확장할 수 있음을 보여주었다.이 실험들은 생물과 비생물학적 요인이 유기체의 분포를 어떻게 제한하는지 보여준다.

파라미터

틈새의 서로 다른 차원 또는 플롯 축은 서로 다른 생물 변수와 비생물 변수를 나타냅니다.이러한 요소들은 유기체의 생활 역사, 서식지, 영양학적 위치, 그리고 지리적 범위에 대한 설명을 포함할 수 있습니다.경쟁 배제 원칙에 따르면, 어떤 두 종도 같은 환경에서 오랫동안 같은 틈새를 점유할 수 없다.실현된 틈새의 파라미터는 그 [26]종의 실현된 틈새폭으로 설명된다.전문가라고 불리는 몇몇 식물과 동물들은 생존하기 위해 특정한 서식지와 환경이 필요하다. 예를 들어, 얼룩부엉이는 특히 오래된 성장 숲에서 산다.일반론자라고 불리는 다른 식물과 동물들은 그렇게 특별하지 않고 [35]민들레와 같은 다양한 조건에서 생존할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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