Конкуренция и хищничество в природе

Министерство сельского  хозяйства РФ

 

ФГОУ ВПО

 

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ  АКАДЕМИЯ

 ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ»

 

Кафедра гистологии и  общей биологии

 

РЕФЕРАТ

по экологии

 на тему:

 

«Конкуренция  и хищничество в природе»

 

Выполнила: студентка 1 курса ФВМ

 

 

 

 

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2010

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Живые организмы не могут существовать сами по себе. Они связаны воедино

разнообразными отношениями, вся  полнота которых выявляется лишь при анализе

экосистемы как целого. Живые  существа зависимы от своего окружения,

поскольку им надо питаться, расселяться, защищаться от хищников и т. д.

Виды по-разному влияют друг на друга: конкурируют с соседями за пищу и

выделяют ядовитые вещества, оказываются  полезными друг для друга или

"эксплуатируют" другие виды. Сущность межвидовой конкуренции заключается в

том, что у особей одного вида уменьшается  плодовитость, выживаемость или

скорость роста в результате использования ресурса или интерференции  со

стороны особей другого вида. Однако за этой простой формулировкой кроется

большое количество самых разнообразных  нюансов. Влияние межвидовой

конкуренции на динамику численности  популяции конкурирующих видов

многолико. Динамика в свою очередь  может оказывать влияние на распределение

видов и их эволюцию. 

Одна популяция часто влияет на скорость роста или смертность другой.

Так, члены одной популяции могут  поедать членов другой популяции,

конкурировать с ними за пищу, выделять вредные вещества или

взаимодействовать с ними другим способом.

Конкуренция — каждый из видов  оказывает на другой неблагоприятное действие. Виды конкурируют в поисках пищи, укрытия, мест кладки яиц и т. п. Оба вида называют конкурирующими.

Хищничество — такой тип взаимоотношений, при котором представители одного вида поедают (уничтожают) представителей другого, т. е. организмы одного вида служат пищей для другого.

 

Конкуренция

Конкуренция весьма широко распространена в природе. Она происходит там, где  экологические ресурсы находятся  в недостатке, и между видами неизбежно  возникает соперничество. Каждый вид при этом испытывает угнетение, что отрицательно сказывается на росте и выживаемости организмов, на численности их популяций.

Конкурентные отношения представляют собой один из наиболее важных типов  природных биотических взаимодействий. Различают внутривидовую и межвидовую конкуренцию (соревнование, борьбу) за пищу, пространство и другие ресурсы. Одним из проявлений внутривидовой конкуренции является территориальность. Большое влияние на исход конкуренции оказывают внешние факторы и свойства популяций конкурирующих видов. Исход конкуренции представляет огромный интерес не только для экологов, изучающих процессы формирования состава природных сообществ, но и для эволюционистов, изучающих механизмы естественного отбора. Для вида, испытывающего конкурентное давление, это означает, что плотность его популяции, а также роль, которую он играет в природном сообществе, снизятся или будут регулироваться под действием конкуренции. Конкурентные отношения играют важную роль в распространении организмов, в формировании видового состава природных сообществ и повышении их устойчивости.

 

Конкурентная борьба ослабевает в  местностях с редким населением, предоставленным  малым числом видов: например, в арктических  и пустынных областях почти нет  конкурентной борьбы.

Конкуренция и хищничество снижают скорость роста популяций, испытывающих эти влияния, но этот эффект не обязательно вреден, если рассматривать его с точки зрения

выживания популяции на протяжении длительного времени или с  точки зрения ее

эволюции. Отрицательные взаимодействия фактически могут ускорять

естественный отбор, приводя к  возникновению новых адаптации. Хищники часто полезны для популяций, не имеющих механизмов саморегуляции

для предотвращения перенаселения, следствием которого могло бы быть

самоуничтожение таких популяций.

Конкуренции и сосуществование  видов

 В самом широком смысле конкуренция -  это взаимодействие двух

организмов, стремящихся получить один и тот же ресурс. Межвидовая

конкуренция - это любое взаимодействие между популяциями двух или более

видов, которое неблагоприятно сказывается на их росте и выживании. Тенденция к

экологическому разделению, наблюдаемая  при конкуренции близкородственных

или  сходных в иных отношениях видов, известна как принцип конкурентного

исключения. Вместе с тем конкуренции способствует возникновению в процессе

отбора многих адаптации, что приводит к увеличению разнообразия видов,

сосуществующих в данном пространстве или сообществе.

 Конкурентное взаимодействие может касаться пространства, пищи или

 биогенных элементов, света, неиспользованных веществ, зависимости от

 хищников, подверженности болезням  и т. д. и многих других  типов

 взаимодействий. Результаты конкуренции  представляют огромный интерес;  они

 были многократно исследованы  как один из механизмов естественного  отбора.

 Межвидовая конкуренция, независимо  оттого, что лежит в ее основе, может

 привести либо к установлению  равновесия между двумя видами, либо, при более

 жестокой конкуренции, к замене  популяции одного вида популяцией  другого,

 либо к тому, что один вид вытеснит другой в иное место или же заставит его

 перейти на использование  иной пищи. Неоднократно отмечалось, что близко-

 родственные организмы, ведущие  сходный образ жизни и обладающие  сходной

 морфологией, не обитают в  одних и тех же местах. Если  же они живут в одном

 месте, то часто используют  разные ресурсы или активны  в разное время.

 Объяснение экологического  разделения близкородственных (или  сходных в иных

 отношениях) видов получило  известность как принцип Гаузе  по имени русского

 биолога, который в 1932 г. впервые подтвердил его существование

 экспериментально или как  принцип конкурентного исключения (Harden, 1940).

Межвидовая конкуренция – это  любое   взаимодействие  между  двумя  или

более  популяциями,  которое  отрицательно  сказывается  на их  росте   и

выживании. Независимо оттого, что  лежит в основе межвидовой конкуренции  –

использование  одних  и  тех  же  ресурсов,  межвидовые   химические   или

илеллопатические взаимодействия или хищничество, - она может привести либо

к взаимному приспособлению видов, либо к вытеснению одного вида другим.

Межвидовая конкуренция протекает  очень быстро, если  виды  нуждаются  в

сходных условиях и относятся к  одному роду. Серая и чёрная крыса  –  разные

виды одного рода. В поселениях человека в Европе  серая  крыса  совершенно

вытеснила чёрную крысу, которая теперь  встречается  в  лесных  районах  и

пустынях. Серая крыса крупнее, лучше плавает,  и  главное,  агрессивнее  и

поэтому в схватках с черной одерживает вверх. Быстрое размножение  дрозда-

дерябы  в  некоторых частях  Шотландии повлекло  за   собой   сокращения

численности другого вида - певчего  дрозда. В Австралии обыкновенная пчела,

которую привезли из Европы, вытесняет  маленькую туземную, не имеющую жала.

В лесу под защитой светолюбивых пород  –  сосны,  берёзы,  осины –

сначала хорошо развиваются  всходы  ели,  которые  вымерзают  на  открытых

местах, но потом по мере смыкания крон молодых  елей  всходы  теплолюбивых

пород гибнут.

Иллюстрацией последствий межвидовой  конкуренции  близких  видов  могут

служить два вида скальных оползней. В тех местах, где  ареалы  этих  видов

перекрываются, т.е. на одной территории живут  птицы  обоих  видов,  длина

клюва  и  способ   добычи   пищи   у   них   существенно   отличаются.   В

неперекрывающихся областях обитания поползней  отличий  в  длине  клюва  и

способе  добывании  пищи  не  обнаруживается.  Таким  образом,  межвидовая

конкуренция ведёт к экологическому и морфологическому разобщению видов.

Многочисленные  исследованиями  установлено,  что   близкородственные

организмы, ведущие сходный образ  жизни,  не  обитают  в  одних  и  тех  же

местах, а если они занимают одну и ту же территорию, то потребляют  разную

пищу, проявляют активность в разное время или обладают  какими-то  другими

признаками,  которые  позволяют  занимать  разные  ниши.  В   природе   не

существует двух видов, которые  могли  бы  занимать  абсолютно  одинаковую

нишу. Вместе  с  тем  некоторые  близкородственные  виды  часто  настолько

сходны,  что  для них требуется  практически одна и  та  же  пища.  Жёсткая

конкуренция может  наблюдаться  и  в  тех  случаях,  когда  ниши  частично

перекрываются. Определённую нишу чаще всего занимает один вид.

В природных условиях изучение  взаимодействий  популяций  разных  видов

вызывает чрезвычайные сложности. Русский учёный Г. Ф. Гаузе(1910 – 1986) в

лабораторных условиях  изучал  конкурентные  отношения  между  несколькими

видов ресничных инфузорий Paramecium.

 За  миллионы  лет  эволюции  конкуренция  может  быть  сведена  к

минимуму, если каждый конкурирующий вид займёт свою экологическую нишу.

 Распространённость и роль межвидовой конкуренции всегда были одними  из

самых горячо дискутируемых вопросов в экологии.

 Часто межвидовые взаимоотношения  бывают, асимметричны, так как один  вид

страдает от конкуренции больше, чем другой. Существует несколько способов

межвидовых взаимоотношений, начиная  от косвенных, таких  как  конкуренция,

за ограниченные ресурсы, и заканчивая прямыми  взаимоотношениями,  такими,

как применение физических средств  вытеснения конкурента  или  лишения  его

возможности  пользоваться   ресурсами   (активная   конкуренция).   Пример

последней – действие казарок. На скалистых  морских  берегах очень  ценится

свободное  пространство,  и  казарки  пользуются  любым   случаем,   чтобы

столкнуть своих соседей с камней.

Дарвин утверждал, что межвидовая конкуренция должна быть сильнее  между

близкими видами, поскольку они, как правило,  потребляют  схожие  ресурсы.

Хотя в последнее  время  была  обнаружена  конкуренция  и  между  далёкими

видами, концепция Дарвина всё  ещё остаётся в силе.

Представления    о    роли    конкуренции    с    годами    изменялись.

Поначалу   предполагалось,  что   она   весьма   распространена   и

важна,  затем  некоторые   экологи   выдвинули   на   первый   план   роль

хищничества  или  внешних  воздействий  на  структуру  сообществ.  Позднее

экологи признали, что конкуренция  играет важную роль среди некоторых  групп

организмов   (например,   растений)   но,    среди    других    (например,

растительноядных насекомых) она не так уж важна.  И  лишь  совсем  недавно

было  обнаружено,  что  на  самом  деле  межвидовая  конкуренция  довольно

широко распространена среди растительноядных насекомых.

Межвидовая конкуренция

Межвидовой конкуренцией называют активный поиск двумя или несколькими видами одних и тех же пищевых ресурсов среды обитания. Конкурентные взаимоотношения, как правило, возникают между видами со сходными экологическими требованиями. Конкуренция между видами чрезвычайно широко распространена в природе и касается практически их всех, поскольку редко какой вид не испытывает хоть небольшого давления со стороны особей иных видов. При совместном обитании каждый из них находится в невыгодном положении в связи с тем, что присутствие другого вида уменьшает возможности в овладении пищевыми ресурсами, убежищами и другими средствами к существованию, имеющимися в местообитании. Экология рассматривает межвидовую конкуренцию в конкретном, более узком смысле — только как взаимоотрицательные отношения видов, занимающих сходную экологическую нишу.

Конкурентные взаимоотношения  могут быть весьма разнообразными: от прямой физической борьбы до почти  мирного совместного существования. И вместе с тем, если два вида с  одинаковыми экологическими потребностями  оказываются в одном сообществе, то обязательно один конкурент вытесняет другого. Например: в Европе в поселениях человека серая крыса совершенно вытеснила другой вид того же рода – чёрную крысу, которая теперь живёт в степных и пустынных районах. Серая крыса крупнее, агрессивнее, лучше плавает, поэтому сумела победить. В России, наоборот, сравнительно мелкий рыжий таракан – пруссак начисто вытеснил более крупного чёрного таракана только потому, что сумел лучше приспособиться к специфическим условиям человеческого жилья. В Австралии обыкновенная пчела, завезённая из Европы, вытеснила маленькую туземную пчелу, не имеющую жала.

Но исход конкуренции зависит  не только от свойств взаимодействующих  видов, но и от условий, в которых  происходит конкурентная борьба. В  зависимости от условий, складывающихся в конкретном местообитании, победителем конкурентной борьбы может оказываться либо один, либо другой вид, который в данной экологической обстановке имеет хотя бы небольшие преимущества перед другим, а следовательно, и большую приспособленность к условиям окружающей среды.

Исследователи выясняли влияние температуры  и влажности на исход межвидовой конкуренции между двумя видами мучных жуков. Сосуды с мукой, содержащиеся при определённом сочетании тепла  и влаги, помещали по нескольку особей того и другого видов. Здесь жуки и начинали размножаться, но через некоторое время оставались особи только одного вида. Примечательно, что при высоких показателях тепла и влаги победу одерживал один вид, а при низких — другой.

В ряде случаев это приводит к сосуществованию конкурирующих видов. Ведь тепло и влажность, как и остальные экологические факторы, распределены в природе отнюдь не равномерно. Даже в пределах небольшого участка (леса, поля или иного местообитания) можно обнаружить зоны, различающиеся по микроклимату. В этом разнообразии условий каждый вид осваивает то место, где ему обеспечено выживание.

Таким образом, в сообществе совместно  уживаются только те конкурирующие  виды, которые приспособились хотя бы немного разойтись в экологических  требованиях. Так, в африканских саваннах копытные используют пастбищные корма по – разному: зебры обрывают верхушки трав, антилопы гну поедают растения определённых видов, газели выщипывают только нижние травы, а антилопы топи кормятся высокими стеблями.

В нашей стране насекомоядные птицы, кормящиеся на деревьях, избегают конкуренции друг с другом благодаря разному характеру поиска добычи на разных частях дерева.

Конкуренция является одной из причин того, что два вида, слабо различающихся  спецификой питания, поведения, образа жизни и т. д., редко сожительствуют в одном сообществе. Здесь конкуренция носит характер прямой вражды. Самая жестокая конкуренция с непредвиденными последствиями возникает, если человек вводит в сообщества виды животных без учёта уже сложившихся отношений.

Чаще же конкуренция проявляется  косвенно, носит незначительный характер, так как различные виды неодинаково  воспринимают одни и те же факторы  среды. Чем разнообразнее возможности  организмов, тем менее напряжённой  будет конкуренция.

Существуют два основных последствия межвидовой конкуренции:  либо  один вид  вытесняет  другой,  либо  они  сосуществуют.

Внутривидовая конкуренция

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

У некоторых организмов под влиянием внутривидовой конкуренции за жизненное  пространство сформировался интересный тип поведения — территориальность. Она свойственна многим птицам, некоторым  рыбам, другим животным.

                     Общие черты внутривидовой конкуренции:

        . снижение  скорости потребления ресурсов  из расчета на одну особь;

        .  ограниченность  ресурса, за который конкурируют  особи;

        . неравноценность  конкурирующих особей одного и того же  вида  при

          сходстве  существенных  характеристик   (потребляют   одинаковые

          ресурсы  среды);

        .  прямая  зависимость  влияния  на  отдельную  особь   от   числа

          конкурентов;

        . конечный  результат конкуренции – уменьшение вклада  в  следующее

          поколение.

Внутривидовая конкуренция проявляется  в территориальном поведении, когда, например, животное защищает место  своего гнездовья или известную  площадь в его округе. Так, в  период размножения птиц самец охраняет определённую территорию, на которую кроме своей самки не допускает ни одной особи своего вида. Такую же картину можно наблюдать и у многих рыб (например, колюшки).

Защита территории вовсе не обязательно  сопровождается активной борьбой. Громкого пения и угрожающих поз обычно достаточно для того, чтобы прогнать конкурента. Однако если один из партнёров-родителей погибает, его быстро замещает птица из числа ещё не обосновавшихся особей. Таким образом, территориальное поведение можно считать регулятором, не допускающим как перенаселения, так и недоселённости.

У некоторых видов внутривидовое  регулирование начинается задолго  до того, как обнаруживается серьёзная  конкуренция. Так, высокая плотность  животных является фактором угнетения, снижающим скорость воспроизводства этой популяции даже при изобилии пищевых ресурсов.

Внутривидовая конкуренция является важным регулятором, контролирующим рост популяций. Благодаря этой конкуренции  возникает определённая зависимость  между плотностью популяции и скоростью процессов отмирания (смертность) или размножения (рождаемость) особей. Это, в свою очередь, приводит к возникновению определённой связи между численностью родительских пар и количеством производимого ими потомства. Подобные связи действуют как регуляторы колебаний численности популяций.

Также проявлением внутривидовой  конкуренции является существование  у животных социальной иерархии, которая  характеризуется появлением в популяции  доминирующих и подчинённых особей. Например, у майского жука личинки трёхлетнего возраста подавляют личинок одно- и двухлетнего возраста. Это является причиной того, что вылет взрослых жуков наблюдается только раз в три года, тогда как у других насекомых (например, посевных щелкунов Agriotes) продолжительность личиночной стадии также составляет три года, а выход имаго происходит ежегодно из-за отсутствия конкуренции между личинками.

Конкуренция между особями одного вида из-за пищи по мере увеличения плотности  популяции становится более острой. В некоторых случаях внутривидовая конкуренция может приводить к дифференциации вида, к распадению его на несколько популяций, занимающих разные территории. Так, о саванной овсянки (Passerculus sandwichensis) один экологический подвид размещается на сухих холмах, другой — на прибрежных солончаках. Конкуренция нередко является причиной переселения части популяции особей из одного географического района в другой. Этим объясняют перелёты различных зерноядных птиц, так называемых узких стенофагов тайги — кедровок, свиристелей, совершающих налёты в Западную Европу, когда не хватает пищи в районах их обычного распространения.

Внутривидовая конкуренция может  выражаться в прямой агрессии  (активная

конкуренция), которая бывает физической, психологической  или  химической.

Например, самцы, соревнующиеся за право обладать  самкой,  могут  бороться

между собой. Демонстрировать свой внешний вид,  чтобы  затмить  соперника,

либо с помощью запаха держать  соперников на расстоянии. Борьба  за  самок,

пространство и свет часто приводит к активной конкуренции.

Конкуренция   не   всегда   бывает   выражена   настолько  ярко.  Если,

например, часть  пищевых  ресурсов  поедается  одним   из   представителей

вида, значит,  ею  не  могут   воспользоваться   другие  особи.  В   таком

случае   конкуренция     будет      не  прямой,  так  как  воздействие  на

популяцию выражается в истощении  ресурсов. Это называется эксплуатационной

конкуренцией.  В  большинстве  случаев,  по  всей  видимости,   сочетаются

элементы как эксплуатационной, так и активной внутривидовой конкуренции.

Часто   конкуренция    асимметрична,    то   есть    некоторые    особи

страдают от неё сильнее других. Внутривидовая конкуренция приводит к тому,

что отдельные особи оказываются  менее  приспособленными  к  выживанию,  их

вклад в продолжение рода оказывается меньшим, и в последующих поколениях

их генотип уменьшается. Они   либо   погибают,   либо  им    не    удается

дать   потомство   или   вырасти      до необходимых  размеров.

Значение конкуренции, как экологического фактора

Как уже было сказано, конкурентные отношения играют чрезвычайно важную роль в формировании видового состава и регуляции численности видов в сообществе.

Экологам известно, что организмы, ведущие похожий образ жизни, 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. Их экологические ниши как бы расходятся во времени и пространстве.

Конкуренция оказывает огромное влияние  на распределение близкородственных  видов, хотя зачастую об этом свидетельствуют лишь косвенные данные. Виды с очень сходными потребностями обитают обычно в разных географических областях или разных местообитаниях в одной и той же области либо избегают конкуренции каким-либо иным образом, например, благодаря различиям в пище или различиям в суточной, а то и в сезонной активности.

Экологическое действие естественного  отбора, видимо, направлено на исключение или предотвращение продолжительной  конфронтации видов со сходным образом  жизни. Экологическое разобщение близкородственных видов закрепляется в ходе эволюции. В Центральной Европе, например, существует пять близких видов синиц, изоляция которых друг от друга обусловлено различиями в местообитаниях, иногда в местах кормёжки и размерах добычи. Экологические различия отражаются и в ряде небольших деталей внешнего строения, в частности в изменениях длины и толщины клюва. Изменения строения организмов, сопровождающие процессы расхождения их экологических ниш, позволяют говорить о том, что межвидовая конкуренция является одним из важнейших факторов эволюционных преобразований. Если межвидовая конкуренция выражена слабо, то под влиянием внутривидовой конкуренции популяции данного вида расширяют границы своего местообитания.

 

Примеры

Пример конкуренции с прямым подавлением описан Кромби (1947). Он

обнаружил, что совместное культивирование  в муке Tribolium и Oryzaephilus

(другой род мучных хрущаков) заканчивается уничтожением Oryzaephilus,

поскольку Tribolium активнее истребляет неполовозрелые стадии Oryzaephilus.

Однако если в муку положить стеклянные трубочки, в которых могут прятаться

неполовозрелые особи меньшего по размерам Oryzaephilus,

то выживут обе популяции. Таким  образом, если в среде имеются  убежища,

позволяющие скрываться от прямого  воздействия (в данном случае

хищничества), то конкуренция снижается  настолько, что сохраняются оба  вида.

Межвидовую конкуренцию можно  продемонстрировать на простых лабораторных опытах. Так, в исследованиях русского учёного Г. Ф. Гаузе культуры двух видов инфузорий – туфелек  со сходным характером питания помещали по отдельности и совместно в сосуды с сенным настоем. Каждый вид, помещённый отдельно, успешно размножался, достигая оптимальной численности. Однако при совместной жизни численность одного из видов постепенно уменьшалась, и его особи исчезали из настоя, в то время как инфузории второго вида сохранились. Был сделан вывод, что длительное совместное существование видов с близкими экологическими требованиями невозможно. Как оказалось, через некоторое время в живых остаются особи только одного вида, выжившие в борьбе за пищу, так как его популяция быстрее росла и размножалась. Этот вывод получил название — правило конкурентного исключения.

Но довольно лабораторных примеров. Совершенно очевидно, что скученность

в лабораторных экспериментах может быть весьма значительной, что приводит к

чрезмерной конкуренции. В полевых  исследованиях межвидовая конкуренция  была

подробно изучена у растений; результаты этих исследований позволили  прийти

к выводу (в настоящее время этот вывод является общепринятым) , что

конкуренция - важный фактор, вызывающий смену видов. Кивер (Keever, 1955)

описал случай, когда залежь первого  года была почти целиком занята чистым

травостоем высокого сорняка, в  дальнейшем его постепенно вытеснил отсюда

другой вид, ранее не известный в этих местах. Эти два вида, хотя и

принадлежат к разным родам, имеют  очень сходные жизненные циклы (время

цветения и созревания семян) и  Жизненные формы, попадали в условия