В начало

Конкурентные взаимодействия (Лекция)

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Конкурентные взаимодействия

2. Хищничество

3. Паразитизм

4. Пищевые цепи и трофические уровни

 

1. Конкурентные взаимодействия

Конкурентное взаимодействие может касаться:

  пространства;

  пищи;

  света;

  зависимости от хищников и других врагов;

  подверженности болезням и других экологических ресурсов.

Для популяции, испытывающей конкурентное давление, пора­жение во взаимодействиях означает, что ее плотность, а также ее роль в сообществе снизятся или будут регулироваться дейст­вием конкуренции. Конкуренцию подразделяют на  внутривидовую и межвидовую. Как внутренняя, так и межвидовая конкуренция могут иметь большое значение в формировании разнообразия видов и чис­ленности организмов.

Внутривидовая конкуренция – это борьба за одни и те же ресур­сы, происходящая между особями одного и того же вида. Это важный фактор саморегуляции популяций.

У некоторых организмов под влиянием внутривидовой конку­ренции за пространство сформировался интересный тип пове­дения. Его называют территориальностью. Территориальность свойственна многим видам птиц, некоторым рыбам, другим животным.

Таким образом, территориальное поведение можно считать эколо­гическим регулятором, поскольку оно одинаково позволяет из­бегать как перенаселения, так и недостаточной заселенности территории.

Конкуренция между видами чрезвычайно широко распростране­на в природе и касается практически всех, поскольку редко ка­кой вид не испытывает хоть небольшого давления со стороны других. Формы проявления межвидовой конкуренции могут быть раз­личными: от жесткой борьбы до почти мирного сосуществова­ния. Но, как правило, из двух видов с одинаковыми экологиче­скими потребностями один обязательно вытесняет другой. В Европе в поселениях человека серая крыса совершенно вы­теснила другой вид того же рода – черную крысу, которая те­перь живет в лесных и пустынных районах.

Основным ресурсом, представляющим собой предмет конку­ренции у растительных организмов, является свет. Из двух сход­ных видов растений, сосуществующих в одной и той же среде, преимущества достигает тот вид, который способен раньше выйти в верхний, лучше освещенный ярус. Этому могут способствовать:

  с одной стороны, быстрый рост и раннее появление листвы;  

  с другой – наличие более длинных черенков и выше посажен­ных листьев.

Быстрый рост и раннее появление листвы дают преимущества в начальный период вегетации, длинные черенки и высоко посаженные листья – на стадии взрослого растения.

В результате конкуренции в сообществе совместно уживаются только те виды, которые сумели хотя бы немного разойтись в экологических требованиях.

Межвидовая конкуренция может иметь два итога:

  либо вытеснение одного из двух видов из сообщества,

  либо расхождение обоих видов по экологическим нишам.

Конкурентные отношения – один из важнейших факторов фор­мирования видового состава и регуляции численности попу­ляций видов в сообществе.

Рассмотрим конкуренцию популяций как экологический фактор.

Некоторые свойства популяций позволяют заранее предсказать итоги их конкуренции. Если различия в скоростях роста конку­рирующих популяций достаточно велики, то при постоянных условиях существования обычно выигрывает популяция, обла­дающая более высокой скоростью роста. Если темпы роста различаются не очень сильно, между конкурирующими видами может установиться равновесие. Такое равновесие, однако, лег­ко разрушается, если одна из популяций начинает испытывать влияние каких-нибудь внешних факторов, приводящих, либо к увеличению смертности, либо к снижению плодовитости (рождаемости). Ясно, что сильная конкуренция может обнаруживаться только между видами, занимающими сходные экологические ниши.

Известно, что организмы, ведущие сходный образ жизни и об­ладающие сходным строением, не обитают в одних и тех же местах, а если и живут рядом, то используют разные ресурсы и активны в разное время. Такое разделение сходных видов принято называть принципом конкурентного исключения Гаузе, который в 1932 г. впервые подтвердил этот принцип экспери­ментально. Расхождение, или смещение экологических ниш при совместном обитании родственных видов хорошо иллюстриру­ет пример с двумя морскими рыбоядными птицами – большим бакланом и длинноносым бакланом, которые обычно кормятся в одних и тех же водах и гнездятся по соседству. Удалось вы­яснить, что состав пищи этих птиц существенно различается: длинноносый баклан ловит рыбу, плавающую в верхних слоях воды, тогда как большой баклан добывает пищу в основном у дна, где преобладают камбалы и донные беспозвоночные, на­пример креветки.

 

2. Хищничество

Длительное время многие страны были местом беспощадной борьбы человека с хищниками. Основным методом этой борьбы являлась система вознаграждений, получаемых охотниками за убитого хищника. Однако это не привело к их полному унич­тожению: оказалось, что по мере снижения численности этих животных работа охотников становилась невыгодной. При низкой плотности преследуемой добычи затраты на ее поиск и высле­живание возрастают настолько, что часто превышают размеры премии. Это отчасти напоминает экологическое взаимодейст­вие, когда хищник (даже человек) вынужден переключаться на другой вид добычи по мере того, как численность жертвы снижается.

Проблема хищничества действительно может стать очень важ­ной для человека в тех случаях, когда он конкурирует с хищ­ником "за урожай", собираемый с популяции того или иного вида домашних либо диких животных.   Но  иногда человек сталкивается и с противоположной трудностью – недостаточ­ным числом хищников. Очень высокая численность вредящих человеку в данной области грызунов или насекомых может быть связана с отсутствием или малым числом хищников, а так­же с тем, что имеющиеся в этой местности хищники вообще не оказывают сколько-нибудь существенного влияния на чис­ленность вредителя.

При изучении хищничества и других форм отрицательных взаимодействий необходим популяционный подход. Хищники убивают, т. е. наносят вред тем особям, которыми они питают­ся. Они замедляют скорость роста популяции или уменьшают ее численность.

Говоря об эволюции, или историческом развитии живой при­роды, мы чаще всего подразумеваем длительные процессы из­менения строения организмов, приспосабливающихся к изме­няющимся условиям среды. Экологические взаимоотношения между организмами, как и условия неживой природы, являются важнейшими факторами существования организмов. Поэтому эволюционные изменения взаимодействующих видов (популяций) протекают согласованно, т. е. эволюция одного ви­да часто зависит от эволюции другого. Такая согласованность в процессах совместного развития организмов разных, но био­логически тесно связанных видов называется коэволюцией.

В процессе эволюции происходит адаптация хищников и их жертв. По мере того как жертва приобретает опыт избегать на­падения, у хищника вырабатываются более эффективные ме­ханизмы ее поимки. В итоге это приводит к возникновению довольно сложных и часто изощренных приспособлений.

Многие полагают, что действиям хищника должна быть при­суща некоторая расчетливость: хищнику невыгодно полное уничтожение жертвы. Наилучшей для хищника является такая ситуация, когда скорость прироста биомассы популяции жерт­вы достигает максимальной величины.

Хищничество трудный и требующий больших затрат времени процесс. При активной охоте хищники нередко подвергаются опасностям не меньше, чем их жертвы.

Помимо прямой опасности, главный враг хищника – время. Только самые быстрые и сильные хищники способны затрачи­вать необходимое время в поисках добычи, преследовать жертву на большом расстоянии, успешно ловить ее. Менее энер­гичные обречены на голодную смерть.

Как правило, хищник не может полностью истребить жертву. Редкое исключение составляют случаи, когда контакты между популяциями возникли недавно, и у жертвы отсутствуют био­логические механизмы, способные снизить отрицательное вли­яние данного конкретного вида хищника.

Хищник, убивая более слабых, действует подобно селекционеру. Он избирательно уничтожает животных с низкой способно­стью добывать себе корм, т. е. медлительных, хилых, больных особей. Выживают сильные и выносливые. Это относится ко всему животному миру: хищники улучшают (в качественном отношении) популяции жертв.

Для получения объективной картины хищничества это явление следует рассматривать с позиции всей популяции, а не с пози­ции отдельных индивидуумов. Конечно, хищники не являются благодетелями для особей, которых они убивают, но могут оказать пользу для всей популяции жертв как целого. Хищни­чество может стать одним из ведущих биотических факторов, определяющих регуляцию численности организмов.

 

3. Паразитизм

Паразитизм, в отличие от хищничества, характеризуется сле­дующими основными особенностями:

  паразит в течение своей жизни нападает всего на одну особь (редко – на многих) и поедает только часть вещества своей жертвы (хозяина);

  паразит причиняет хозяину вред, но редко приводит его к быст­рой гибели;

  паразит обязательно живет (постоянно или временно) в теле или на поверхности тела своего хозяина, поэтому паразиты обычно намного мельче хозяина;

  паразит гораздо теснее связан со своим хозяином, чем хищник с жертвой. Это результат естественного отбора и узкой специа­лизации видов.

Известно несколько десятков тысяч видов паразитических форм, которые поражают животных и растения. Переход к паразитизму резко увеличивает возможность вида выжить в борьбе за существование. Тело хозяина создает для живущих в нем организмов благоприятный и относительно ровный микроклимат, не подверженный тем значительным ко­лебаниям, которые всегда имеют место в природе.

Истинный паразитизм характеризуется узкой специализацией видов, поскольку хозяин обеспечивает паразиту и пищу, и мик­роклимат, и защиту, и место обитания. Чем лучше паразит приспособлен к особенностям организма хозяина, тем успеш­нее его размножение и развитие потомства.

Даже в дикой природе лишь редкие из свободно живущих ор­ганизмов не поражены хотя бы немногими особями паразити­ческих видов. Вместе с тем многие паразиты являются весьма специфичными, т. е. могут существовать, поражая строго огра­ниченный круг животных и растительных видов. Различают несколько форм паразитизма. Паразиты могут быть временны­ми, когда организм-хозяин подвергается нападению на корот­кий срок, лишь на время питания.

К временным паразитам, например, относятся:

  слепни;

  комары;

  мухи-жигалки;

  блохи;

  клопы и т. д.

При более тесном контакте паразита с хозяином преимущество получают организмы, способные длительное время использовать хозяина, не приводя его к слишком ранней гибели и обеспечи­вая себе наилучшее существование. В этом случае паразитизм становится по­стоянным.

К числу постоянных паразитов относятся:

  простейшие (малярийный плазмодий, дизентерийная амеба);

  круглые черви (аскарида, власоглав и др.);

  членистоногие (вши) и т. д.

Поскольку при постоянном паразитизме организм хозяина – единственное место обитания для паразита, с гибелью хозяина погибает и паразит.

Паразитические отношения часто встречаются и у растений, а также у бактерий и грибов, которые поселяются на вегетатив­ных органах древесных и травянистых растений, вызывая у них заболевания.

 

4.  Пищевые цепи и трофические уровни

Прослеживая пищевые взаимоотношения между членами био­ценоза ("кто кого и сколько поедает"), можно построить пищевые цепи и пищевые сети питания различных организмов. При­мером длинной пищевой цепи может служить последователь­ность животных арктического моря: микроводоросли (фито­планктон) – мелкие растительноядные ракообразные (зоо­планктон) – плотоядные планктонофаги (черви, ракообразные, моллюски, иглокожие) – рыбы (возможны два-четыре звена последовательности хищных рыб) – тюлени – белый медведь. Пищевые цепи наземных экосистем обычно короче.

Пищевые сети образуются потому, что практически любой член какой-либо пищевой цепи одновременно является звеном и в дру­гой: он потребляет, и его потребляют несколько видов других организмов.

Различают несколько типов пищевых цепей:

  пастбищные пищевые цепи, или цепи эксплуататоров начинают­ся с продуцентов; для таких цепей при переходе с одного тро­фического уровня на другой характерно увеличение размеров особей при одновременном уменьшении плотности популяций, скорости размножения и продуктивности по биомассе, напри­мер трава – полевки – лисица;

  цепи паразитов (яблоня – щитовка – наездник или корова – слепень – бактерии – фаги) характеризуются уменьшением раз­меров особей при увеличении численности, скорости размно­жения и плотности популяций;

  детритные цепи, включающие только редуцентов (опавшие ли­стья – плесневые грибы – бактерии), сходны с цепями парази­тов. Но если, как это обычно бывает, они включают и консументов-детритофагов (червей, личинок насекомых), то частично переходят в цепи эксплуататоров и паразитов.

Благодаря определенной последовательности пищевых отно­шений различаются отдельные трофические уровни переноса веществ и энергии в экосистеме, связанные с питанием опре­деленной группы организмов. Так, первый трофический уровень во всех экосистемах образуют продуценты – растения; вто­рой – первичные консументы – фитофаги, третий – вторичные консументы – зоофаги и т. д. Как уже отмечено, многие жи­вотные питаются не на одном, а на нескольких трофических уровнях (примером могут служить диеты серой крысы, бурого медведя и человека).

Совокупности трофических уровней различных экосистем мо­делируются с помощью трофических пирамид чисел, биомасс и энергий. Обычные пирамиды чисел, т. е. отображение числа особей на каждом из трофических уровней данной экосисте­мы, для пастбищных цепей имеют очень широкое основание и резкое сужение к конечным консументам. При этом числа "ступеней" различаются не менее чем на 1–3 порядка. Но это справедливо только для травяных сообществ – луговых или степных биоценозов. Картина резко меняется, если рассматривать лесное сообщество (на одном дереве могут кормиться тысячи фитофагов) или если на одном трофическом уровне оказыва­ются такие разные фитофаги, как тля и слон. Это искажение можно преодолеть с помощью пирамиды биомасс.

В наземных экосистемах биомасса растений всегда существен­но больше биомассы животных, а биомасса фитофагов всегда больше биомассы зоофагов.

Иначе выглядят пирамиды биомасс для водных, особенно мор­ских экосистем: биомасса животных обычно намного больше биомассы растений. Эта "неправильность" обусловлена тем, что пирамидами биомасс не учитывается продолжительность существования поколений особей на разных трофических уровнях, скорость образования и поедания биомассы. Главным продуцентом морских экосистем является фитопланктон, имеющий большой репродукционный потенциал и быструю смену поколений. За то время, пока хищные рыбы (а тем более моржи и киты) накопят свою биомассу, сменится множество поколений фитопланктона, суммарная биомасса которых на­много больше. Вот почему универсальным способом выражения трофической структуры экосистем являются пирамиды скоро­стей образования живого вещества, иначе говоря, – пирамиды энергий.

 


Xbox Live - Карта Оплаты 2500 рублей
Xbox Live - Карта Оплаты 2500 рублей


VISA VIRTUAL 4000 руб
VISA VIRTUAL 4000 руб


PSN 500 рублей PlayStation Network
PSN 500 рублей PlayStation Network