Czym jest budowa niszy?

Konstrukcja niszowa to termin odnoszący się do procesu, w którym określony organizm modyfikuje swoje środowisko. Te modyfikacje mogą być albo fizyczną zmianą środowiska, albo zmianami, które narastają, gdy organizm porzuca swoje siedlisko. Takie zmiany obejmują tworzenie cienia i budowę gniazd i nor. Ewolucja poprzez konstrukcję niszową może wystąpić, jeśli modyfikacje wpływają na naturalne presje selekcyjne. Antropolodzy i biolodzy od dawna przyznają, że zwierzęta w znacznym stopniu zmieniają swoje siedliska i że proces ten jest stosowany w skrajnym stopniu przez ludzi. Sam termin został ukuty w 1988 r. Przez Johna Odlinga-Smee, biologa z Oksfordu, który starał się włączyć to zdarzenie jako proces ewolucyjny.

Opis

Modyfikując otoczenie, organizmy zmieniają presję selekcyjną, działając zarówno na obecne, jak i przyszłe pokolenia danego organizmu. Zmiany powodują szereg korzyści dla konstruktora, chociaż szanse na przeżycie mogą się nie zwiększyć. Proces będzie uważany za konstrukcję niszową, jeśli spełnia trzy kryteria. Po pierwsze, organizm musi znacząco zmienić siedliska środowiskowe. Po drugie, modyfikacje muszą wywierać wpływ na presję selekcyjną na konkretny organizm biorcy. Po trzecie, ewolucyjna odpowiedź powinna również istnieć u co najmniej jednego odbiorcy wywołanego modyfikacją środowiskową. Część biologów twierdziła ostatnio, że proces ten jest tak samo ważny dla ewolucji, jak dobór naturalny, proponując, że gdy organizm zmienia swoje środowisko, modyfikacja ta powoduje zmianę postaci, która jest poszukiwana na dobór naturalny. Następstwa budowy niszowej są szczególnie widoczne w sytuacjach, w których modyfikacje środowiskowe utrzymują się przez kilka pokoleń. Sytuacja ta nazywana jest dziedziczeniem ekologicznym, w którym organizmy nie tylko dziedziczą geny od swoich przodków, ale także zmodyfikowane środowisko. Konstruktor niszowy może, ale nie musi, być inżynierem ekosystemu.

Budowa niszy przez bobry

Bobry są powszechnie uznawane za inżynierów ekosystemów i fascynują ludzi budową tam, kanałów i domków. Zwierzę jest gryzoniem półwodnym i drugim co do wielkości gryzoniem na świecie. Obecność gryzonia jest poważnie ograniczona w Ameryce Północnej. Bobry budują tamy na strumieniach i rzekach, po czym wznoszą swoje domy zwane lożami w powstałym stawie. Bobry dodatkowo tworzą kanały, aby unosić te materiały budowlane, które są trudne do transportu po lądzie. Pionowe słupy bobrów najpierw umieszczają gałęzie poziomo w poprzek. Szczeliny między gałęziami są wypełnione błotem i chwastami, aż zapora dostarczy odpowiednią ilość wody do otaczania loży. Tamy bobrów są skonstruowane jako ochrona przed drapieżnikami takimi jak niedźwiedzie, kojoty i wilki, a także umożliwiają łatwy dostęp do żywności zimą. Bobry są znane jako płodni budowniczowie i pracują w nocy. Zwierzęta mogą zbudować szereg zapór w całej rzece. W procesie budowy zapór bobry usuwają zanieczyszczenia i osady w zbiornikach wodnych. Zwierzęta ułatwiają jednak wylesianie i wpływają na strukturę korzeni i gleby oraz przydział wody.

Inne przykłady konstruktorów niszowych

Mrówki cytrynowe reprezentują kolejny ciekawy przypadek budowy niszowej. Gatunki te ustanawiają swój dom w ciałach amazońskich drzew Duroia hirsuta. Te drzewa znajdują się szczególnie w Peru. Mrówki następnie zabijają okoliczne drzewa za pomocą kwasu mrówkowego, aby zachować drzewa Duroia. Mrówki są jedynymi owadami, o których wiadomo, że stosują kwas mrówkowy jako herbicyd. Mrówki mogą żyć na dużych polanach, nazywanych diabelskimi ogrodami, których różnorodność biologiczna jest ograniczona w porównaniu z otaczającym obszarem. Działania mrówek modyfikują więc ekosystem leśny. Dżdżownice są kolejnym przykładem niszowych konstruktorów. Stworzenia zamieszkują ziemię, a gdy się poruszają, wymuszają przepływ powietrza przez tunele, które tworzą. Ta aktywność miesza i napowietrza glebę oraz umożliwia mineralizację składników odżywczych i ich późniejsze pobieranie przez roślinność. Niektóre gatunki dżdżownic przemieszczają się na powierzchnię w celu wypasu, ponieważ materia organiczna znajduje się w bogatszych, a tym samym mieszają glebę powierzchniową z glebą mineralną. Ta mieszanka jest bardzo płodna, a rolnicy cieszą się w obecności dżdżownic. Działania dżdżownic dodatkowo przekształcają duże kawałki materii organicznej w bogate humusy. Stworzenia dalej wpływają na skład chemiczny gleby, ponieważ ich odlewy zawierają minerały, takie jak azot, potas i fosforany. Ta zmiana w chemii gleby ułatwia zwiększenie sprawności w populacji organizmu. Nowa chemiczna struktura gleby spowodowana działaniem istoty jest również korzystna dla wzrostu bliższych gatunków roślin.

Wpływ na organizmy

Organizmy mogą wywierać znaczący wpływ na otaczające obszary. Konstrukcja niszowa może wpływać na presję doboru naturalnego wywieraną na konstruktora niszowego. Dobrym przykładem tego scenariusza jest zwykły ptak z kukułką. Ptaki te nauczyły się pasożytować inne ptaki, kładąc swoje jaja w gniazdach innych gatunków. Ptak przystosował się do tej aktywności przez krótki czas inkubacji swoich jaj. Konieczne jest, aby jaja wykluły się szybko, aby pisklę wypchnęło jaja należące do innych gatunków, eliminując w ten sposób konkurencję o uwagę rodziców. Pisklę naśladuje wezwanie kilku młodych piskląt, aby rodzice wrócili z jedzeniem wystarczającym na całe potomstwo. Konstrukcja niszowa może być również wykorzystana do opisania, w jaki sposób zmiany wprowadzone przez pojedynczą osobę mogą wpływać na ewolucyjną ścieżkę kolejnych pokoleń. Sytuacja ta może również oznaczać, że na ewolucję innych gatunków w kontekście zmodyfikowanej niszy wpłynie również. Proces ten dotyczyłby również tych organizmów, które bezpośrednio wchodzą w interakcje z konstruktorami niszowymi, czyli wzajemnością. Badania wykazały, że stworzenia przechodzące przez niszowe konstrukcje mogą zastąpić zewnętrzne źródła selekcji, aby stworzyć inne ścieżki ewolucyjne. Te ścieżki mogą powodować niezamierzone konsekwencje. Populacje, które odziedziczą zmienione siedliska, mogą albo ewoluować, albo dostosowywać się w podobny sposób do swoich przodków, brak jakiejkolwiek możliwej do zidentyfikowania ewolucyjnej odpowiedzi na dobór naturalny przez kilka pokoleń lub przejawiać nagłą reakcję na nową zmianę.

Aktualny stan

Koncepcja budowy niszowej jest nadal kontrowersyjna. Sceptycy twierdzą, że aspekty niszowej teorii konstrukcji (NCT) zostały zbadane przez wiele dziesięcioleci przed pojawieniem się tego terminu i że te same przewidywania można uzyskać przy użyciu standardowej teorii ewolucji. Sceptycy twierdzą ponadto, że zdarzenie to nie jest odrębną teorią ewolucyjną. Zwolennicy NCT ​​proponują rozszerzoną syntezę ewolucyjną. Laubichler i Jürgen, 2015 twierdzą, że NCT zapewnia badanie szerszego zakresu zjawisk ewolucyjnych.