Какие свойства популяций создают преимущества в конкурентной борьбе
По мере того как жертва
приобретает опыт избегать врагов,
хищники вырабатывают более эффективные
приспособления для ее поимки. Иными
словами, в эволюции связи между
хищником и жертвой жертва действует так, чтобы
освободиться от действий хищника, а хищник
— чтобы постоянно поддерживать свое
влияние на жертву. Это приводит к возникновению
разнообразных приспособлений у хищников
и у жертв.
Можно вспомнить сложное
общественное охотничье поведение волков или львов;
длинные липкие языки и точный прицел
некоторых рыб, жаб и ящериц; загнутые
ядовитые зубы гадюк с аппаратом впрыскивания
яда; пауков и их ловчую паутину; глубоководную
рыбу-удильщика; змей-удавов, которые душат
свою жертву (рис. 34).
Не менее отработанные
механизмы избегания опасности
имеют жертвы. Это — выставление
охраны, крики тревоги, покровительственная
окраска, шипы и другие приспособления.
Жертвы многих видов распознают хищника
на расстоянии и принимают необходимые меры самосохранения задолго до приближения
врага. Такое поведение вынудило многих
хищников нападать из засады.
Замечено, что в действиях
многих хищников присутствует то, что
можно назвать расчетливостью. Хищнику, например, невыгодно полное
уничтожение всех особей жертвы, и, как
правило, этого в природе не случается.
Для расчетливого хищника
наилучшей является такая ситуация,
когда скорость роста популяции
жертв (и соответственно прирост
биомассы жертвы, идущей хищнику в
пищу) постоянно поддерживается на высоком уровне.
Хищник может добиться
этого, уничтожая, в первую очередь
тех особей, которые больны или
медленно растут и размножаются. Хищник
обычно оставляет особей быстрорастущих,
плодовитых, выносливых. Часто хищники
питаются старыми и дряхлыми особями, которых легче поймать, в то
время как более молодым и жизнеспособным
удается избежать гибели.
Хищничество — трудоемкий
процесс, требующий больших затрат
энергии. Например, группа из двух львиц
и восьми детенышей проходит за ночь
расстояние в несколько километров, даже если самым молодым
щенятам всего месяц от роду. Львята при
этом испытывают те же лишения, которым
подвергаются взрослые животные. Многие
из них погибают, в том числе и от голода.
Во время
охоты хищники нередко подвергаются
опасностям не меньше, чем их жертвы.
Крупные кошки при нападении часто гибнут, если это происходит
при столкновении львиц со слонами или
кабанами. Иногда хищники гибнут от столкновения с другими хищниками
в ходе борьбы за добычу. Но главный
враг хищника — время. Только самые быстрые
и сильные хищники способны преследовать
жертву на большом расстоянии, успешно
ловить ее, затрачивая на это минимальное
время. Менее проворные не выдерживают
конкуренции и обречены на голодную смерть.
Динамика
популяций хищника и жертвы. Давно замечено, что пищевые отношения, в том числе
хищничество, могут являться причиной
регулярных периодических колебаний численности
популяций каждого из взаимодействующих
видов. Пример таких колебаний, происходящих
в результате взаимодействий между растениями,
насекомыми (сосновой пяденицей и лиственничной
листоверткой) и птицами, рассмотрен в
главе 2.
Периодические колебания
численности хищника и его
жертвы можно наблюдать и в
экспериментах. Г. Ф. Гаузе провел эксперименты,
в которых роль хищника и жертвы выполняли два вида инфузорий.
Когда особей обоих видов помещали
в общий сосуд, хищник быстро уничтожал
свою жертву. Взаимодействие инфузорий
было неустойчивым. Однако при добавлении
в пробирку целлюлозы (замедляющей передвижение
хищника и жертвы и уменьшающей частоту
контактов между ними) в численности и
того и другого вида начинали происходить
циклические колебания. На первых порах
хищный вид подавлял рост численности
мирного вида, однако впоследствии первый
сам начинал испытывать недостаток пищевого
ресурса. В результате происходило снижение
численности хищника, а следовательно
— ослабление его давления на популяцию
жертвы. Через некоторое время рост численности
жертвы возобновлялся — и ее популяция
увеличивалась. Таким образом, вновь возникали
благоприятные условия для оставшихся
хищников, которые реагировали на это
увеличением скорости размножения. Цикл
повторялся.
Последующее
изучение взаимоотношений в системе
«хищник — жертва», проведенное с помощью
математических методов, показало, что
характер изменений численности и той
и другой популяций во многом определяется
начальным соотношением их плотностей.
Было установлено, что устойчивость существования
как популяции хищника, так и популяции
жертвы значительно повышается, когда
в каждой из популяций действуют механизмы
само ограничения роста численности (например,
внутривидовая конкуренция).
Значение хищничества
в природе. Является ли воздействие хищника только
отрицательным? На этот вопрос можно было
бы ответить безусловно «да», если принимать
во внимание лишь судьбу конкретного животного,
оказавшегося в зубах хищника. Экологов,
однако, гораздо больше интересует судьба
популяций, а не отдельных организмов.
Так, изучение взаимоотношений
между норкой (хищник) и ондатрой
(жертва) показало, что преследование
норкой ондатры носит неслучайный характер.
Жертвами хищника, прежде всего, становятся
те животные, которые не в состоянии занять
удобные участки обитания, то есть составляют
некоторый «биологический резерв» популяции.
Хищники уничтожают ту часть популяции,
которая по тем или иным причинам оказывается
более слабой в соревновании за подходящие
территории (вспомните термин «территориальность»
и то явление, которое он определяет). Популяция
ондатры растет тем быстрее, чем меньше
ее плотность. Наиболее энергичные
и агрессивные ондатры, по
всей видимости, и занимают самые удобные
для жилья норы и активно защищают их.
Хищник, убивая более
слабых, действует подобно селекционеру,
ведущему отбор семян, дающих наилучшие
всходы. Влияние хищника приводит к тому,
что обновление популяции жертвы происходит
быстрее, ведь быстрый рост ведет к более
раннему участию особей в размножении.
Одновременно увеличивается потребление
жертвами их пищи (быстрый рост может происходить
лишь при более интенсивном потреблении
пищи). Количество энергии, заключенной
в пище и проходящей через популяцию быстрорастущих
организмов, также возрастает. Таким образом,
воздействие хищников увеличивает поток
энергии в экосистеме.
Хищники избирательно уничтожают
животных с низкой способностью добывать себе корм, то есть медлительных, хилых,
больных особей. Выживают сильные и выносливые.
Это относится ко всему животному миру:
хищники улучшают (в качественном отношении)
популяции жертв. Такую же услугу ондатре
оказывает норка, грызунам — хищные птицы,
оленям — волки.
Конечно, хищники не являются
благодетелями для особей, которых
они убивают, но они могут приносить
пользу всей популяции жертв в
целом. Хищничество является одним
из ведущих факторов, определяющих
регуляцию численности организмов.
Известны случаи, когда человеку становилось трудно
управлять популяциями оленей (после уничтожения
таких природных хищников, как волки, рыси)
хотя, занимаясь охотой, человек сам становится
одним из хищников.
Разумеется, в сельскохозяйственных
районах необходимо регулировать численность хищников, так
как последние могут причинять вред домашнему
скоту. Однако в районах, недоступных для
охоты, хищники должны быть сохранены
для пользы как популяций жертв, так и
взаимодействующих с ними растительных
сообществ.
Тема 3.4. Паразитизм
Признаки паразитизма. Паразитизм в отличие от хищничества
характеризуется тремя основными особенностями.
- Паразит в течение всей своей жизни нападает всего на одну особь (редко — на многих) и поедает только часть вещества своей жертвы (хозяина); паразит причиняет хозяину вред, но очень редко приводит к его быстрой гибели.
- Паразит обязательно живет (постоянно или временно) в теле или на поверхности тела своего хозяина, поэтому паразиты обычно намного мельче хозяев.
- Паразит гораздо теснее связан со своим хозяином, чем хищник с жертвой. Это результат естественного отбора и узкой специализации видов.
Ленточные черви, печеночная
двуустка, вирус кори, туберкулезная
палочка — все это обычные
примеры паразитов, которые поражают
животных. Можно привести длинный список паразитов, вредящих растениям.
К ним нередко относятся сами же растения,
грибы и микроорганизмы. Таковы, например,
повилика, заразиха, фитофтора, вирус табачной
мозаики, головневые и ржавчинные грибы.
Паразитоиды. Некоторых насекомых выделяют в отдельную
экологическую группу паразитоидов. Взрослые
насекомые этой группы ведут свободный
образ жизни, но яйца откладывают либо
в тело личинки другого насекомого, либо
на поверхность его, а иногда — в тело
пауков и мокриц. Вылупившиеся из
яиц личинки развиваются
в теле своего хозяина, питаясь
его тканями. Вначале личинка наносит
хозяину незначительный вред,
но по мере своего развития она почти целиком
съедает его. В конце концов, из того, что
было когда-то куколкой или личинкой хозяина,
появляется взрослое насекомое-паразитоид.
Паразитоиды занимают промежуточное положение между хищниками
и паразитами. С хищниками их сближает
то, что от их действий хозяин погибает.
Однако настоящий хищник непосредственно
нападает на свою жертву и питается ею.
Нападением паразитоида на жертву (хозяина)
является откладывание самкой яйца, хотя
в действительности именно личинка, которая
вывелась из этого яйца, питается за счет
хозяина.
Экологические
категории паразитов. Истинный паразитизм характеризуется узкой специализацией
видов, поскольку хозяин обеспечивает
паразиту и пищу, и микроклимат, и защиту, и местообитание.
Чем лучше паразит приспособлен к
особенностям организма хозяина, тем успешнее
его размножение и развитие потомства.
Каждый год миллионы людей гибнут от различных
инфекций, становятся инвалидами или калеками
в результате заражения паразитами. Если
добавить сюда болезни домашних животных,
то урон с точки зрения человеческих страданий
и экономических потерь становится неисчислимым. Люди, образуя
плотные и скученные популяции и создавая
такие же условия для домашних животных
и культурных растений, сами способствуют
крайне благоприятной обстановке для
паразитарных инфекций.
Даже в дикой природе
лишь редкие из свободноживущих видов
организмов не поражены хотя бы немногими особями паразитических
видов.
Паразитов подразделяют
на две основные категории: микропаразитов
и макропаразитов. К микропаразитам относятся те, которые непосредственно
размножаются внутри тела хозяина, обычно
внутри клеток. Макропаразиты растут
в теле хозяина, но размножаются, образуя
особые формы, которые покидают хозяина,
чтобы заселить нового.
Наиболее известными микропаразитами являются бактерии
и вирусы, например возбудители кори и
тифа, а также листовой мозаики культурных
растений. Другая важнейшая группа микропаразитов,
поражающих животных, — это представители
простейших, например возбудитель малярии.
Микропаразитов
можно разделить на тех, которые
передаются от одного хозяина к
другому непосредственно, и тех, которые передаются при участии другого
вида — переносчика.
Непосредственная
передача возбудителя болезни бывает
почти мгновенной, как это происходит
при передаче паразитов, способных короткое время
существовать в образующихся при кашле или чихании капельках влаги
(грипп, корь и т. д.).
Вопросы для
самопроверки
1. Какие вам известны
примеры положительных и отрицательных
взаимодействий между
организмами разных видов?
2. Что представляют
собой лишайники с точки зрения
взаимодействий организмов?
3. Что ищут комменсалы
во взаимоотношениях с хозяином?
4. Какова главная особенность
симбиоза?
5. Чем можно
объяснить длительное сосуществование конкурирующих видов в природе?
6. Какие свойства растительных организмов
создают им преимущества в конкурентной
борьбе?
7. Какой тип
конкуренции имеет наибольшее значение
в формировании видового состава природных сообществ?
8. Какие факторы ограничивают воздействие
хищника на жертву?
9. В чем состоит положительная роль хищничества?
10. При каких условиях воздействие хищника
может приводить к уничтожению популяции
жертв?
11. Каковы отрицательные последствия уничтожения
хищников?
Понаблюдайте
у домашних хищников (собаки, кошки)
их охотничьи инстинкты и приспособления
для ловли добычи.
Материал для рассуждения
Конкуренция становится устойчивой
(оба вида выживают) при наличии разнообразия
внешних условий. Такому же
правилу подчиняется и хищничество.
Обсудите, почему так происходит.
Источник
Конкуренция возникает, когда живые организмы, включая животных, растения, бактерии и грибы, нуждаются в одних и тех же ограниченных ресурсах для процветания в их общей среде.
Каждый организм занимает определенное место в экосистеме, известное как его экологическая ниша. Целью специализации в нише является регулирование конкуренции.
Экосистема может разрушиться, если несколько видов нуждаются в одних и тех же скудных ресурсах для завершения своего жизненного цикла.
Определение конкуренции в биологии
Термин “конкуренция” в биологии обозначает тип негативного взаимодействия между организмами, которое возникает при нехватке ресурсов для выживания и размножения.
Конкуренция может происходить как внутри одного вида, так и между разными видами. Внутривидовая конкуренция включает массу примеров: от собак, дерущиеся за кость, до оленей, сцепляющихся рогами в схватке за самку.
Даже микроскопические бактерии активно конкурируют с помощью различных механизмов, таких как использование определенного ресурса, необходимого конкурентам, или использование метаболических функций, чтобы сделать внешнюю среду непригодной для других видов бактерий.
Противостояния за ресурсы встречаются в мире природы повсеместно. Конкурентоспособные инвазивные виды, такие как жуки-вонючки, карповые жуки, ясеневая изумрудная узкотелая златка, чесночная горчица, азиатский карп, мидии-зебры, могут уничтожить местные виды и серьезно нарушить экосистему. По оценкам ученых, лишайники производят более 500 биохимических соединений, которые убивают микробы, контролируют свет и подавляют рост растений.
Биологическая конкуренция поддерживает жизнь и укрепляет генофонд. Более конкурентоспособные организмы с большей вероятностью выживут и передадут свои выгодные генетические особенности потомству.
Конкуренция часто приводит к адаптации
Размножение является движущей силой живых организмов. Многие черты, характеристики и конкурентное поведение эволюционировали, чтобы обеспечить продолжение вида.
Например, самки индеек и павлинов предпочитают самцов с внушительными перьями на хвосте. Брачные крики, танцы и другие ритуалы также являются адаптациями, связанными с репродуктивным успехом.
Принцип конкурентного исключения Гаузе
Стабильная экосистема регулируется уравновешивающими силами. Принцип конкурентного исключения, разработанный российским ученым и математиком Г.Ф. Гаузе в 1930-х годах утверждает, что два вида не могут бесконечно удерживать одно и то же место в нише, потому что ресурсы ограничены.
В конце концов, лучший конкурент будет доминировать, заставляя другого искать новое место или погибнут.
Однако могут быть исключения, которые способствуют мирному сосуществованию. Например, похожие виды кенгуровых крыс, питающихся семенами, могут по-прежнему жить на одной небольшой территории, потому что один вид предпочитает кормиться на твердой земле, а другой – на песчаных участках. Таким образом, конкурирующие крысы избегают противостояния друг с другом.
Кроме того, существуют смягчающие факторы, которые позволяют более сильным и более слабым конкурентам жить бок о бок. Такие сценарии могут возникнуть, когда доминирующий вид находится в осаде хищников или потребности в ресурсах меняются.
Конкуренция также может быть снижена, если подчиненный вид питается остатками пищи доминирующего вида, а не борется с ними за еду.
Виды конкуренции и примеры
Конкуренция в биологии зависит от спроса и предложения. Особи вида будут яростно бороться за все, что им нужно от окружающей среды, чтобы выжить и добиться репродуктивного успеха.
Растения конкурируют друг с другом за освещенность, температуру, влажность, опылителей, питательные вещества почвы, пространство для роста и другие факторы среды. Микроорганизмы соревнуются за химические субстраты. Животные дерутся за территорию, воду, еду, убежище и потенциальных партнеров.
Внутривидовая конкуренция
Внутривидовая конкуренция предполагает непосредственное противостояние между особями одного и того же вида. Внутри видов, занимающих одну экологическую нишу, может возникнуть острое противостояние, поскольку они нуждаются в одинаковых ресурсах. Конкуренция менее важна, когда организмы живут в разных нишах и используют различные ресурсы.
Типичным примером внутривидовой конкуренции в биологии является самцы птиц красный кардинал, который прогоняет других самцов, вторгающихся в их гнездовые угодья.
Межвидовая конкуренция
Межвидовая конкуренция происходит между представителями разных видов, нуждающихся в одних и тех же ресурсах, например, в еде, воде или убежище.
Выделяют две формы межвидовой конкуренуии: прямую и косвенную.
Прямая конкуренция
Прямая конкуренция – это антагонистические отношения, при которых виды или организмы напрямую противостоят друг другу, путем взаимного угнетения (агрессивное поведение, перекрытие доступа к ресурсам, подавление химическими веществами и т. д.). Например, гепарды и львы охотятся на одну и туже добычу.
Косвенная конкуренция
Косвенная конкуренция возникает, когда организмы используют один и тот же ресурс, но не обязательно взаимодействуют друг с другом, например, дневные гепарды и ночные леопарды используют один и тот же водоем для питья или угодья для охоты в разное время суток.
Динамика популяции
Природа регулирует численность и динамику населения. Когда рост популяции неустойчив, организмы становятся более восприимчивыми к болезням, которые приводят к смерти и голоду, а уровень рождаемости падает.
Конкуренция в биологии зависит от плотности, это означает, что она накаляется, когда численность конкурентов велика, и уменьшается, когда их мало. Внутривидовая конкуренция в биологии особенно выражена.
Вымирание видов
Конкуренция может иметь последствия, выходящие за рамки типичных взаимодействий хищника и жертвы, которые контролируют популяции. Когда вид теряет пищу и среду обитания, он может оказаться под угрозой исчезновения. Охота и урбанизация сыграли значительную роль в вымирании видов.
Например, странствующие голуби когда-то исчислялись миллиардами особей от Нью-Йорка до Калифорнии, прежде чем на них начали охотиться и вид был полностью истреблен в начале ХХ века.
По данным Американского музея естественной истории, растущее население планеты представляет наибольшую угрозу для других видов. Люди эксплуатируют тысячи видов и истощают ограниченные природные ресурсы для поддержания комфортного образа жизни. Чрезмерное потребление человеком оставляет меньше ресурсов для других видов, которые не могут конкурировать с нами.
Постоянные угрозы для экосистемы включают глобальное потепление, опустынивание, загрязнение, обезлесение, чрезмерный вылов рыбы и внедрение инвазивных видов.
Конкуренция и эволюция
Конкуренция играет решающую роль в естественном отборе и эволюции. Хорошо адаптированные организмы имеют преимущество в сохранении своего места в экосистеме. Организмы с менее благоприятными чертами и характеристиками сокращаются в популяции. Более слабые конкуренты, как правило, умирают до того, как распространят свои гены, или перебираются в места, где шансы на выживание и процветание кажутся более многообещающими.
Смещение признаков – это эволюционный процесс естественного отбора, поддерживающий дивергенцию внутри популяции. Как правило, смещение характеров более распространено в областях, где пересекаются два конкурирующих вида. Например, Чарльз Дарвин обнаружил доказательства смещения признаков, когда изучал земляных вьюрков на Галапагосских островах.
Чтобы уменьшить конкуренцию за ресурсы, вьюрки разработали клювы разных размеров и форм, адаптированные для поедания определенных сортов семян, которые другим видам было трудно достать или расколоть.
Согласно The Washington Post, эволюционные изменения могут произойти намного быстрее, чем считалось ранее. Например, ящерицы вида североамериканский красногорлый анолис во Флориде переместили свою среду обитания с низких ветвей деревьев на высокие в ответ на вторжение коричневых анолис с Кубы.
Всего за 15 лет у красногорлых анолисов развились липкие лапы, которые помогали им цепляться за верхушки деревьев в ответ на прямую конкуренцию со стороны другого вида, питавшегося той же пищей.
Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту
Источник