El nicho ecológico es uno de los conceptos teóricos de la ecología . Se traduce al mismo tiempo:
La descripción de tal "nicho" (o " envoltura ecológica ") se basa en dos tipos de parámetros:
El nicho ecológico corresponde al papel de la especie en el funcionamiento del ecosistema. El hábitat de una especie designa su dirección, mientras que el nicho corresponde a su comercio. Se dice que dos especies que explotan el mismo recurso de la misma manera tienen el mismo nicho y no pueden coexistir de manera sostenible.
El gremio es un conjunto de especies pertenecientes a un mismo grupo taxonómico o funcional que comparten el mismo nicho ecológico.
Le terme de niche écologique apparaît pour la première fois sous la plume du naturaliste Roswell Hill Johnson mais Joseph Grinnell a sans doute été le premier, dans son article de 1917 « The niche relationships of the California Thrasher », à employer le terme dans un programme de investigación. El concepto de nicho de Grinnell significa todo lo que condiciona la existencia de una especie en un lugar determinado, que incluye factores abióticos (temperatura, humedad, precipitación) así como factores bióticos (presencia de alimento, competidores, depredadores, refugio, etc.). Las especies evolucionan y se excluyen según sus nichos, en virtud de un principio de exclusión competitiva muchas veces atribuido a Gause , pero ya muy presente en Darwin.
El nicho de Elton se define principalmente por el lugar que ocupa una especie en las cadenas alimentarias (carnívoras, herbívoras, etc.), aunque también pueden incluirse otros factores como el microhábitat. Elton da muchos ejemplos de nichos similares, en diferentes ecosistemas, que están ocupados por diferentes especies. Por ejemplo, el zorro ártico se alimenta de huevos de araos y restos de focas matadas por osos polares; mientras que la hiena manchada se alimenta de huevos de avestruz y restos de cebras asesinados por leones.
La caseta del perro de Elton a menudo se ha llamado una "caseta del perro funcional" y se ha distinguido de la de Grinnell, llamada "caseta del perro del hábitat". En realidad, los dos conceptos son muy similares: para Grinnell como para Elton, el nicho ecológico es un lugar que preexiste en el ecosistema independientemente de su ocupante, la comida es un aspecto importante, pero el nicho también está definido por los factores. De micro -Hábitat y relación con los depredadores.
GE Hutchinson (1957) define un nicho ecológico como un hipervolumen (una "envoltura") donde cada dimensión del espacio representa un recurso (alimento, materiales, espacio, suministro oculto, sustratos o perchas, etc.) o una condición (temperatura, precipitación, acidez, etc.) del medio ambiente. La cantidad de recursos varía en el espacio y el tiempo dependiendo de la actividad de la especie. Las condiciones y los recursos son condiciones limitantes que se pueden priorizar para estudiar la vulnerabilidad de las especies en el medio ambiente.
Hutchinson distingue dos tipos de nichos:
El conjunto de condiciones biofísicas que permiten la existencia de un organismo se ubica en el " nicho fundamental ". Mediante la competencia, la interacción con otros organismos y los fenómenos físicos, el nicho fundamental del organismo se reduce al espacio más apropiado. En diferentes casos de especies adaptadas, el espacio se convierte en el nicho realizado. Una “ zona de adaptación ”, por ejemplo el ecotono, es una gama de nichos ecológicos que pueden ser ocupados por un grupo de especies que explotan los mismos recursos por medios similares.
Según el principio de Gause, dos especies (excepto en el caso de las especies simbiontes ) no pueden ocupar el mismo nicho ecológico a largo plazo. De hecho, esto da como resultado la competencia y las leyes de la selección natural tienden a favorecer al que mejor se adapta al nicho (es decir, al que en estas condiciones se puede reproducir de manera más eficiente).
Diferentes especies pueden ocupar nichos funcionalmente idénticos pero geográficamente separados. Dos especies pueden ocupar el mismo territorio, pero en diferentes nichos ecológicos.
Dos especies también pueden ocupar nichos ecológicos superpuestos en el espacio y / o el tiempo, es decir, solo una parte de las dimensiones del hipervolumen de Hutchinson están ocupadas simultáneamente. Entonces hablamos de recuperación, y si no es demasiado importante, las dos especies pueden coexistir. Esto da como resultado una competencia interespecífica que puede reducir el número de cada una de las dos poblaciones en comparación con el que tendrían al ocupar todas las dimensiones por sí solas. Los recursos disponibles son un factor limitante a considerar en evaluaciones de este tipo.
Para que haya convivencia (de al menos dos especies), es necesario:
El ecotono que delimita dos hábitats puede ser un nicho ecológico para especies típicas de estos ambientes, mientras que ocasionalmente alberga especies típicas de hábitats adyacentes. Sin embargo, estos últimos generalmente ven reducida su aptitud (posibilidades de supervivencia).
La existencia de nichos ecológicos se ha verificado en particular desde un punto de vista trófico mediante el estudio de la circulación de isótopos estables ( Carbono 13 por ejemplo) que permite identificar con certeza ciertos vínculos depredador-presa, tipo de desechos metabólicos. etc. El estudio de las raciones de isótopos estables (las de carbono y nitrógeno son las más utilizadas) puede, por tanto, proporcionar una representación de la posición de un organismo en un nicho trófico y, como tal, se utilizan cada vez más. de la cadena alimentaria . Recientemente, también se han utilizado isótopos estables para caracterizar cuantitativamente las escalas y tamaños de los elementos de la estructura trófica en una comunidad ecológica, a veces inspirándose en enfoques ecomorfológicos . Este enfoque dual debería permitir comprender mejor el funcionamiento de las cadenas alimentarias en sus estructuras, funciones y dinámicas, lo que es importante, por ejemplo, para medir mejor (y luego anticipar, si se pueden deducir modelos de esta investigación) los impactos de cierta contaminación ( incluida la contaminación lumínica), la fragmentación ecológica , la sobreexplotación de un medio ( sobrepesca por ejemplo), la adaptación de un ecosistema a las perturbaciones climáticas , etc.
Este tipo de trazado isotópico en una red alimentaria, por ejemplo, ya ha permitido confirmar otros estudios que muestran la importancia de los corredores biológicos a escalas centimétricas para organismos muy pequeños (invertebrados que viven en musgos, por ejemplo). También mostró que los depredadores aparentemente insensibles a la fragmentación de su ecosistema podrían, sin embargo, desaparecer eventualmente.
Un organismo puede ocupar sucesivamente lo que parecen ser diferentes nichos ecológicos, según su etapa de desarrollo o la evolución de su entorno (por ejemplo, ciertos organismos saproxilófagos viven en comunidades que se mueven en un tronco a la velocidad de su descomposición , de las cuales son parte de los agentes). También podemos considerar que se trata de un nicho ecológico único que puede subdividirse según su posición en el espacio y / o en el tiempo de vida de la especie.
Las especies pioneras pueden ocupar nichos ecológicos que sean y que les sean apropiados, o más a menudo, participan activamente en su construcción y mantenimiento. Muchas especies están " construyendo " activamente su nicho ecológico; así, los musgos sphagnum , al almacenar iones de calcio , acidifican el ambiente en beneficio de ellos y en detrimento de otras especies, excepto aquellas que pueden desarrollarse en un ambiente ácido y oligotrófico .
El tracto digestivo de un animal es el nicho ecológico de la microbiota (la comunidad de microorganismos neutros, simbiontes o parásitos ) con respecto a su huésped .
Las especies muy especializadas son más dependientes de un nicho ecológico reducido, pero que explotan mejor a priori .
Regla evolutiva dentro de una convergencia en evolución:
La teoría de la construcción de nichos es una rama de la biología evolutiva.
La construcción de nichos es el proceso por el cual los organismos, a través de sus metabolismos y actividades, modifican las presiones de la selección natural en su entorno y afectan su propia evolución y la de otras especies. Un ejemplo paradigmático es el castor, que construye presas y modifica profundamente su entorno y el de las generaciones futuras.
El concepto de nicho (un conjunto de presiones evolutivas) en la expresión "construcción de nicho" es muy diferente de los significados originales de nicho ecológico, y más bien debe compararse con el concepto de fenotipo extendido . La ingeniería de ecosistemas , donde los organismos modifican su entorno físico, es un concepto cercano, adaptado a la ecología.
Si queremos preservar la biodiversidad, cabe señalar que la conservación de una especie implica necesariamente la conservación de su nicho ecológico. De hecho, este último reúne todos los factores ecológicos necesarios para la supervivencia de una especie.
El modelado de nichos ecológicos (ENM) es una herramienta importante para la evaluación de la conservación de especies. Hay dos tipos de modelos, los que se basan en la fisiología de la especie y los que se basan en las relaciones empíricas entre las distribuciones observadas de una especie y las variables ambientales (modelos correlativos). Los modelos fisiológicos identifican los mecanismos limitantes fisiológicos de la especie y se obtienen mediante experimentos de laboratorio. Este tipo de modelo permite estimar el nicho fundamental de una especie. Los modelos correlativos, los más utilizados hasta la fecha, establecen un vínculo entre la distribución geográfica de una especie y las características del hábitat. Los más comunes son el algoritmo genético para la predicción de conjuntos de reglas (GARP), BIOCLIM, BIOMAPPER, entropía máxima (Maxent) y el índice medio periférico (OMI). Las aplicaciones potenciales de estos modelos a la biología de la conservación son numerosas y aquí hay algunos ejemplos:
Además, estos modelos son herramientas prometedoras en otros campos como la biogeografía, la autoecología o el estudio de los cambios globales.
Sin embargo, existen límites para el modelado de nichos ecológicos y existen restricciones a tener en cuenta. En primer lugar, este modelo puede enfrentarse a problemas relacionados con las limitaciones ecológicas de la especie. Las especies poco conocidas o poco descritas son a menudo las que se estudian en cuestiones de conservación y el hecho de que estén mal representadas desafía la eficacia de los ENM. Por otro lado, cada factor de un nicho ecológico afecta significativamente la distribución de la especie solo en una escala determinada, de ahí la importancia de considerar estas escalas en los problemas de conservación. Finalmente, se ha demostrado que GARP sobreestima la distribución de la especie más que los otros modelos y la falta de información ambiental podría afectar estos resultados. Por tanto, estos modelos siguen siendo en gran medida optimizables (por ejemplo, integrando procesos de migración, interacciones bióticas o utilizando nuevas fuentes de información como imágenes de satélite).
Muchos métodos de selección de reservas se basan en los resultados de estos modelos y buscan maximizar la cantidad de biodiversidad que se puede representar en las redes de áreas de conservación. El cambio climático plantea un nuevo desafío para estos métodos de selección, desafío relacionado con el problema de las especies persistentes a largo plazo en estas reservas y relacionado con la capacidad migratoria de estas especies. De hecho, el cambio climático podría estar “expulsando” a las especies de sus reservas designadas. Por lo tanto, es hora de pensar en métodos de selección de reservas de “nueva generación” que tengan en cuenta las necesidades de dispersión de las especies debido al cambio climático.