Ökologische Nische

Der Begriff Ökologische Nische bezeichnet die Rolle einer Art innerhalb eines Ökosystems. Hierbei werden Merkmale und Bedürfnisse der Art sowie Umweltfaktoren in ihrer Wechselwirkung betrachtet.

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Erläuterung

Der Begriff ist eine sprachliche Abstraktion, die dazu dient, komplexe Zusammenhänge in Ökosystemen zu verstehen. Die Beschreibung von Nischen ist wesentlich für den Vergleich verschiedener Ökosysteme (z. B. zum Verständnis der Konvergenz von Arten) sowie zum Funktionsvergleich verschiedener Populationen im gleichen Ökosystem. Hierdurch ist es möglich, Aussagen über Konkurrenz und Koexistenz von Arten zu treffen.

Der Begriff Ökologische Nische wird von biologischen Laien häufig missverstanden, da sie mit dem Begriff „Nische“ umgangssprachlich eine Räumlichkeit oder einen Ort verbinden. Die Ökologische Nische ist aber keine räumliche Beschreibung, im Gegensatz zu den Begriffen Habitat (bzw. Standort) und Biotop, die einen physischen Ort bezeichnen. Tatsächlich ist die Ökologische Nische ein funktioneller Begriff, der die „Ökologische Rolle“ bezeichnet, welche die Art in dem betrachteten Ökosystem spielt. Er beschreibt also, welche biotischen und abiotischen Bedingungen, Umweltfaktoren und evolutionäre Faktoren für das Leben bzw. Überleben dieser Art im Ökosystem von Bedeutung sind.

Eugene P. Odum, ein Pionier der Synökologie, erklärt dies mit folgender Analogie:

„Das Habitat ist sozusagen die 'Adresse' (sie gibt an, wo ein Organismus lebt), und die Nische ist der 'Beruf' (sie gibt an, wie er lebt und in welcher Beziehung er zu anderen Organismen steht).“ (E. P. Odum: Prinzipien der Ökologie, Verlag Spektrum der Wissenschaft, 1991, S. 63)

Artbezogene Darstellung des Nischenbegriffs

Zur Beschreibung einer konkreten Nische gehören neben den Organisationseigentümlichkeiten einer Art, also ihren Bedürfnissen und Verhaltensweisen gegenüber der Umwelt, auch die für die Art relevanten Umweltfaktoren des Ökosystems sowie die Wechselwirkungen zwischen den Faktoren der Art und diesen Umweltfaktoren. Hieraus folgt, dass so definierte Nischen nicht „besetzt“ werden können. Sie werden vielmehr „gebildet“, und zwar durch Interaktion zwischen den Organismen einer Art mit ihrer Umwelt.

Aus dieser Definition der Ökologischen Nische folgt auch, dass eine Art in einem bestimmten Ökosystem jeweils nur eine Nische bildet und umgekehrt kann diese Nische zur gleichen Zeit jeweils nur von einer Art gebildet werden. Zwei Arten mit der gleichen Nische hätten komplett gleiche Eigenschaften und wären daher identisch.

Umweltbezogene Darstellung des Nischenbegriffs

Eine auf das Ökosystem bezogene Definition sieht durch abiotische wie biotische Faktoren einen Spielraum von Lebensmöglichkeiten gebildet, der von entsprechend passenden Arten genutzt werden kann. Die Art, die diese Möglichkeiten am effizientesten nutzt und zu ihrem Nutzen zu beeinflussen versteht, wird in der Konkurrenz zu anderen Arten diese Nische letztlich alleine innehaben. So kommt es zu einem Ausschlussprinzip am konkreten Standort. Eine entsprechende, d. h. in vielen Hinsichten sehr ähnliche Nische kann aber in einem anderen Ökosystem eine andere Art innehaben, weil entweder an diesem Ort die Konkurrenz der anderen Art den Vorzug gibt oder weil (bis dahin) nur diese andere Art zur Besiedelung anwesend war.

Entwicklung des Begriffs

Geprägt wurde der Begriff durch den Naturforscher Joseph Grinnell. Er tauchte erstmals im Jahr 1917 auf in dessen Schrift „The niche relationships of the California Thrasher“. Seine gegenwärtige Bedeutung erhielt der Begriff durch Charles Elton im Jahr 1933, der als Nische eines Organismus dessen Lebensweise verstand "im gleichen Sinne, wie wir in der menschlichen Gesellschaft sprechen von Gewerbe, Arbeit oder Beruf".

Seitdem vollzog der Begriff einen mehrfachen Bedeutungswandel. Elton wollte die Nische als Wesensmerkmal der Art verstanden wissen, um die Rolle einer Art in einem biotischen Beziehungsgefüge darzustellen. Nach seiner Auffassung bleibt auch bei Einbeziehung abiotischer Faktoren die Nische eine Eigenschaft der Art, jede Art „bildet“ eine ökologische Nische. Von anderen wurde die ökologische Nische eher als eine Art „Planstelle“ angesehen, also als Teil der Umwelt, die von einer Art besetzt wird. Lange Zeit wurde die Frage der Art- oder Umweltbezogenheit des Nischenbegriffs kontrovers diskutiert und man überlegte sogar, den missverständlichen Begriff gänzlich fallen zu lassen.

Aufbauend auf dem Werk von Hutchinson entwickelt sich ein praxisorientierter Kompromiss. Die ökologische Nische beschreibt die spezifische Lebensweise einer Art indem sie alle von der Art genutzten Ressourcen darstellt. Die Betonung der Umweltnutzung durch eine Art macht den Begriff operational anwendbar.

Besonders in die Synökologie fand der Nischenbegriff Eingang. Hier haben sich die mit dem Nischenbegriff zusammenhängende Termini Nischenbreite, Nischenüberlappung oder Einnischung bewährt (Munk 2000, S. 14-24).

Das Konzept von Hutchinson

Die Basis eines modernen Nischenkonzepts wurde durch den Zoologen George Evelyn Hutchinson im Jahr 1957 geschaffen. Hutchinson erforschte die Frage der Koexistenz vieler verschiedener Arten von Organismen in einem Lebensraum und deren Beziehung zueinander.

Hutchinsons Konzept beschreibt die Wechselwirkung von Toleranzbereichen und Bedürfnissen bei der Bestimmung derjenigen Umweltfaktoren und Ressourcen, die ein Individuum oder eine Art in ihrer Lebensweise benötigt. Jede Art stellt gewisse Anforderungen, um überleben und sich reproduzieren zu können. Hierzu zählen Temperatur, Feuchtigkeit, Nahrung, Bodenbeschaffenheit u. a. Arten unterscheiden sich in ihren Anforderungen. Zur möglichst differenzierten Beschreibung der ökologischen Nische einer Art prägte Hutchinson den Begriff des n-dimensionalen Hyperraums.

Dieser Hyperraum setzt sich aus der Gesamtheit aller Umweltfaktoren wie Temperatur, Nahrung, Bodenfeuchte, Lebensraum usw. zusammen, welche eine ökologische Nische bedingen und formt einen so genannten Nischenraum. Die einzelnen Faktoren lassen sich als Dimensionen graphisch darstellen. Ein Umweltfaktor stellt jeweils eine Dimension dar. Die ökologische Nische wird durch die Grenzen definiert, in denen eine Art leben und sich reproduzieren kann, was sich als Bereich auf jedem Graph abbilden lässt. Es gibt innerhalb dieses Bereiches für jeden Faktor ein Optimum, bei dem die Art am besten gedeiht. In der Praxis gibt es jedoch aufgrund der Komplexität des Lebens sehr viele Dimensionen. Ein Diagramm einer realistischen mehrdimensionalen Nische kann man sich daher nur schwer vorstellen und nicht zeichnen. Daher wird dieser n-dimensionale Hyperraum der Umweltfaktoren aus Gründen der Anschaulichkeit in zwei- bis dreidimensionale Nischendiagramme zerlegt. Auch eine vereinfachte Form der Darstellung kann die Idee der ökologischen Nische schon recht gut darstellen. Je mehr Dimensionen in die ökologische Nische mit einbezogen werden, desto besser ist die Differenzierung zwischen unterschiedlichen Nischen (Townsend, Harper, Begon 2003, S. 134-136).

Fundamentale- und realisierte Nische

Man unterscheidet zwei grundlegende Konzeptionen einer ökologischen Nische:

1. als fundamentale Nische bzw. Fundamentalnische einer Art bezeichnet man den Teil eines Nischenraums, in dem diese Art alleine aufgrund ihrer ökologischen Potenz, also ihrer genetische Variabilität und Reaktionsnorm und der damit verbundene Anpassungsfähigkeit leben könnte. Praktisch ist dies nur unter Laborbedingungen möglich. Dies ist gewissermaßen die ökologische Gesamtbeschreibung der betreffenden Art. Darin enthalten ist die Idealnische, die für die betreffende Art in allen Parametern optimale Bedingungen bereitstellen würde.
2. als realisierte Nische bzw. Realnische bezeichnet man den Teil der Fundamentalnische, der unter Berücksichtigung der konkreten aktuellen Standortfaktoren in einem bestimmten Ökosystem tatsächlich von der betreffenden Art belegt wird. Hierbei tritt jedes Individuum in Wechselbeziehung zu Artfremden oder Artgenossen und konkurriert mit ihnen um Ressourcen bzw. wird in sonstiger Weise in seinen Möglichkeiten beschränkt.

Sonstiges

Nach besonderen Eigenschaften und Umweltfaktoren kann man auch weitere Aspekte von Nischen definieren:

• Trophische Nische: Eine Nische in Bezug nur auf die Nahrungssituation.
• Minimalumwelt: Die Minimalbedingungen die einer Art das Überleben im betreffenden Ökosystem ermöglichen.

In geographisch getrennten, jedoch mit ähnlichen abiotischen Bedingungen versehenen Gebieten lebende Arten, besetzen oft ähnliche Nischen (Stellenäquivalenz). Dies führt dann zum Phänomen der Konvergenz/Analogie, da beide Arten unabhängig voneinander in Anpassung an ihre Lebensweise einen ähnlichen Körperbau entwickeln, obwohl sie nicht miteinander verwandt sind. So nehmen die Pinguine der Antarktis als fischfressende und flugunfähige Vögel eine ähnliche Ökologische Nische ein wie vor ihrem Aussterben die Riesenalken Europas. Beutelmulle in Australien und Maulwürfe in Europa besetzen die Ökologische Nische des kleinen Raubtiers, das durch intensives Graben von Gängen mit zu Grabschaufeln umgestalteten Vorderbeinen an unterirdische Kleinsttiere als Nahrung gelangt.

Konkurrenz, zum Beispiel durch eingeführte allochthone Arten mit ähnlicher, überlappender Ökologischer Nische, führt zu einer Verkleinerung des Existenzbereichs der ursprünglich vorhandenen Art. Wird der realisierte Existenzbereich dabei zu klein, so kann dies zum Aussterben einer Art führen, was man als Konkurrenzausschlussprinzip bezeichnet.

Generell führt die Evolution tendenziell dazu, dass zwei verschiedene verwandte Arten unterschiedliche Ökologische Nischen besetzen (Einnischung), da sie sonst einem erhöhten Konkurrenzdruck ausgesetzt wären. Ein Beispiel dafür stellt die Spezialisierung (adaptive Radiation) der Darwinfinken auf den Galápagos-Inseln dar, die Charles Darwin zu seinen ersten Überlegungen zur Artbildung und zur Evolutionstheorie führte.

Die Anzahl möglicher Ökologischer Nischen eines Ökosystems hängt von den klimatischen oder geographischen Bedingungen, sowie von der übrigen Lebensgemeinschaft, der Biozönose, ab. Dementsprechend ist die Artenzahl sehr unterschiedlich. Extreme Lebensräume, wie die Gletscher Grönlands, der Antarktis oder der Hochgebirge bieten weniger Ökologische Nischen als Urwälder in den Tropen oder Korallenriffe.

Siehe auch:

• Existenzbereich
• Konzept der leeren ökologischen Nische
• Zeigerwerte nach Ellenberg

Literatur

• Collier, B.D.; G.W.Cox; A.W.Johnson; P.C.Miller: "Dynamic Ecology" London 1974 ISBN 0-13-221309-5
• Townsend, Harper, Begon: Ökologie, 1. Aufl., Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003, ISBN 3540006745
• Hrsg.: Munk, Dr. Katharina: Grundstudium Biologie, Spektrum Akad, Verl. Heidelberg 2000; ISBN 3827409101
• Dtv-Atlas Biologie Bd. 2, 10. Aufl. 2002, ISBN 3423032227