Konkurrence mellem plantearter. Konkurrence som en mekanisme for fremkomsten af ​​økologisk mangfoldighed

"Økologisk energipyramide" - Fysisk træningsminut. Energioverførsler til hvert efterfølgende fødevareniveau fra det foregående. I en forenklet økologisk pyramide er forholdet mellem individer af forskellige trofiske niveauer i økosystemet 1: 3: 4: 5: 17. Pyramide af tal og biomasse. Strømme af stof og energi i et økosystem. I havet er biomassen af ​​levende organismer repræsenteret. Længde fødekæde. Havet indeholder biomassen af ​​levende organismer. Jo højere niveau, jo lavere er den samlede biomasse og antallet af organismer.

"Serie af stof og energi" - Delfinens masse er 50 kg. Hvordan opstår cirkulationen af ​​stoffer i biogeocenose? Nogle områder af havet. Det meste af energien i maden frigives. Vækst per tidsenhed. Økologisk pyramide af biomasse. Fødevarekæder er opdelt i to typer. Producenterne (første niveau) har en stigning på 50 % i biomasse. Strøm af energi og cirkulation af stoffer i økosystemer. Cirkulationen af ​​stoffer og strømmen af ​​energi. Antal individer på hvert ernæringsniveau.

"Typer af forhold mellem organismer" - Kontinuerlig forbedring. Foriske relationer. Tusindbenede. Kommensalen bor inde i værten. Kannibalisme. Sinoikia. Former for forhold mellem organismer. Kommensalisme hos dyr. Paroikia er en form for kommensalisme. Sinoikia - lejemål. Interpopulation relationer. Sidder fast. Nøddeknækker fugl. Epioiki kaldes epifytisme. Predation er en type antibiose. Former for biotiske forbindelser.

"Energi i økosystemer" - Position. Enzym i naturen. Struktur af klorofyl. Kemosyntese. Strøm af energi gennem levende organismer. Biologisk kredsløb. Fotomorfogenese. Komponenter i det fotosynteseapparat. Optisk absorptionsspektrum af klorofyler. Absorption af lyskvanter. Molekyler. Undervisning. Betydningen af ​​fotosyntese. At omdanne energi til dyrecelle. Energi i økosystemer. Produktiviteten leveres af plantefotosyntese.

"Økologisk pyramide" - Formålet med undersøgelsen: At bevise, at antallet af individer, der indgår i fødekæden, konsekvent er faldende. Økologisk pyramide. Forskning om emnet: "Økologisk pyramide."

Konkurrencedygtige forhold.

Hvis der i et økologisk system lever to eller flere arter (populationer) med lignende økologiske krav sammen, opstår der en negativ type relation mellem dem, som kaldes konkurrence (? ?). I i generel forstand Ordet "konkurrence" betyder sammenstød, rivalisering, konkurrence. Faktisk, når to populationer bruger de samme miljøressourcer, opstår der uundgåeligt konkurrence mellem arter om at beherske disse ressourcer. Desuden oplever hver befolkning undertrykkelse fra den anden, hvilket negativt påvirker deres vækst og overlevelse og kan endda føre til fortrængning og forsvinden af ​​en af ​​dem, som er mindre tilpasset.

Konkurrencen er ekstremt udbredt. For eksempel konkurrerer (konkurrerer) alle planter om lys, fugt, jordnæringsstoffer og om at udvide deres levested. Dyr kæmper for føderessourcer og for husly (hvis de er mangelfulde), det vil i sidste ende også for territorium. Men hvis bestanden ikke er stor og består af få, sjældent forekommende arter, vil konkurrencens økologiske betydning være ubetydelig: For eksempel er der i arktiske eller ørkenområder næsten ingen plantekonkurrence om lys.

Konkurrence kan ikke betragtes blot af organismer, der bruger det samme. naturressource. Negativ interaktion kan kun diskuteres, når denne ressource er knap, og når fællesforbrug har en negativ effekt på befolkningen.

Typer af konkurrenceforhold

Konkurrencemæssig interaktion kan vedrøre territorium, mad, lys, shelter og alle andre typer miljøressourcer. Resultatet af konkurrencen er af stor interesse, ikke kun for økologer, der studerer processerne for dannelse af sammensætningen af ​​naturlige samfund, men også for evolutionister, der studerer mekanismerne for naturlig udvælgelse.

Konkurrence er opdelt i intraspecifikke og interspecifikke. Både intraspecifik og interspecifik konkurrence kan spille en stor rolle i dannelsen af ​​artsdiversitet og populationsdynamik af organismer.

Intraspecifik konkurrence. Territorialitet

Intraspecifik konkurrence? det er en kamp om de samme ressourcer, der opstår mellem individer af samme art. Denne vigtig faktor selvregulering af befolkningstal.

I nogle organismer, under påvirkning af intraspecifik konkurrence om boligareal, en interessant fyr opførsel? territorialitet. Det er karakteristisk for mange fugle, nogle fisk og andre dyr.

Hos fugle manifesterer territorialiteten sig som følger. I begyndelsen af ​​ynglesæsonen identificerer hannen "sit" territorium (habitat) og forsvarer det mod invasion af hanner af samme art. Lad os bemærke, at de høje mænds stemmer, som vi hører om foråret, kun signalerer "ejerskab" af stedet, de kan lide, og slet ikke sætter sig selv til opgave at underholde hunnen, som man normalt tror.

En han, der strengt bevogter sit territorium, har større chance for at parre sig og bygge rede, mens en han, der ikke er i stand til at sikre sig et territorium, ikke vil deltage i reproduktionen. Nogle gange deltager hunnen også i at beskytte territoriet. I et beskyttet område vil den vanskelige pleje af reden og unger ikke blive forstyrret af tilstedeværelsen af ​​andre forældrepar.

Forsvar af territorium er ikke nødvendigvis ledsaget af aktiv kamp. Høj sang og truende stillinger er normalt nok til at drive en konkurrent væk. Hvis en af ​​forældrepartnerne dør, bliver den dog hurtigt erstattet af en fugl blandt de individer, der endnu ikke har slået sig ned. Territorial adfærd kan således betragtes som en regulator, der forhindrer både overbefolkning og underbefolkning.

Et slående eksempel intraspecifik konkurrence, som alle kunne se i skoven, ? såkaldt selvudtynding i planter. Denne proces begynder med beslaglæggelse af territorium: for eksempel et sted på et åbent sted, ikke langt fra et stort grantræ, der producerer mange frø, vises flere dusin frøplanter? små juletræer. Er den første opgave udført? befolkningen er vokset og har overtaget det territorium, den skal bruge for at overleve. Således forekommer territorialitet hos planter anderledes end hos dyr: et sted er ikke besat af et individ, men af ​​en gruppe af dem (en del af befolkningen).

Unge træer vokser, skygger samtidig og undertrykker urteagtige planter placeret under deres kroner (dette er et eksempel på interspecifik konkurrence (se her)). Over tid opstår der en uundgåelig forskel i vækst mellem træer: nogle, som er svagere, halter bagud, andre? er ved at overhale. Fordi gran? er en meget lyselskende plante (dens krone absorberer næsten alt det indfaldende lys), så begynder svagere unge grantræer at opleve mere og mere skygge fra siden høje træer og gradvist tørre ud og dø.

Til sidst, efter mange år i en lysning, ud af hundredvis af grantræer, er der kun to eller tre træer tilbage (de stærkeste individer af hele generationen). Men der er ikke længere græs, træernes rødder er spredt ud over lysningen, og intet forhindrer den frodige nålekrone i at blive trukket endnu højere op mod solen.

Hos nogle arter begynder intraspecifik regulering længe før seriøs konkurrence opdages. Således er en høj tæthed af dyr en depressiv faktor, der reducerer reproduktionshastigheden af ​​denne befolkning, selv med en overflod af føderessourcer. (Se del II. Befolkningsøkologi? økologi.)

Intraspecifik konkurrence er en vigtig regulator, der kontrollerer befolkningstilvæksten. Takket være denne konkurrence opstår der et vist forhold mellem befolkningstæthed og antallet af dødsfald (dødelighed) eller reproduktion (fertilitet) hos individer. Dette fører igen til fremkomsten af ​​et vist forhold mellem antallet af forældrepar og antallet af afkom, de producerer. Sådanne forbindelser fungerer som regulatorer af befolkningsudsving...

Ikke alle forhold mellem befolkninger er lige miljømæssigt: nogle af dem er sjældne, andre er valgfrie, og andre, såsom konkurrence, er hovedmekanismen for fremkomsten af ​​økologisk mangfoldighed.

Konkurrence(fra latin concurrere - kollidere) - interaktion, hvor to populationer (eller to individer) i kampen for de livsnødvendige betingelser påvirker hinanden negativt, dvs. gensidigt undertrykke hinanden.

Det skal bemærkes, at konkurrence også kan manifestere sig, når en ressource er tilstrækkelig, men dens tilgængelighed er reduceret på grund af den aktive modstand fra individer, hvilket fører til et fald i overlevelsesraten for konkurrerende individer.

Organismer, der potentielt kan bruge de samme ressourcer, kaldes konkurrenter. Planter og dyr konkurrerer ikke kun med hinanden om mad, men også om fugt, opholdsrum, ly, redepladser - for alt, hvad artens velbefindende kan afhænge af.

Intraspecifik konkurrence

Hvis konkurrenterne tilhører den samme art, kaldes forholdet mellem dem intraspecifik konkurrence. Konkurrencen mellem individer af samme art er den mest intense og hårdeste i naturen, da de har samme behov for miljømæssige faktorer. Intraspecifik konkurrence kan observeres i pingvinkolonier, hvor der er en kamp om boligareal. Hvert individ opretholder sin egen del af territoriet og er aggressiv over for sine naboer. Dette fører til en klar opdeling af territorium i befolkningen.

Intraspecifik konkurrence forekommer næsten altid på et eller andet trin i eksistensen af ​​en art, derfor har organismer i evolutionsprocessen udviklet tilpasninger, der reducerer dens intensitet. De vigtigste af dem er evnen til at sprede efterkommere og beskytte grænserne for et individuelt sted (territorialitet), når et dyr forsvarer sit redested eller et specifikt område. I fuglenes yngletid vogter hannerne således bestemt territorium, som bortset fra sin kvinde ikke tillader noget individ af sin art. Det samme billede kan ses hos nogle fisk.

Interspecifik konkurrence

Hvis konkurrerende individer tilhører forskellige arter, så er dette interspecifik konkurrence. Konkurrenceobjektet kan være enhver ressource, hvis reserver i et givet miljø er utilstrækkelige: et begrænset udbredelsesområde, mad, et sted for en rede, næringsstoffer til planter.

Resultatet af konkurrence kan være udvidelsen af ​​udbredelsesområdet for en art på grund af reduktion i antallet eller udryddelse af en anden. Et eksempel er en aktiv udvidelse med slutningen af ​​XIX V. række af de langklorede krebs, som gradvist indtog hele Volga-bassinet og nåede Hviderusland og de baltiske stater. Her begyndte han at fortrænge beslægtede arter- bredklorede krebs.

Konkurrencen kan være ret intens, for eksempel i kampen om redeterritoriet. Denne type kaldes direkte konkurrence. I de fleste tilfælde opstår disse konflikter mellem individer af samme art. Men ofte er konkurrencekampen udadtil ublodig. For eksempel er mange rovdyr, der konkurrerer om mad, ikke direkte påvirket af andre rovdyr, men indirekte gennem et fald i mængden af ​​føde. Det samme sker i planteverdenen, hvor nogle under konkurrence påvirker andre indirekte, gennem aflytning næringsstoffer, sol eller fugt. Denne type kaldes indirekte konkurrence.

Konkurrence er en af ​​grundene til, at to arter, lidt forskellige med hensyn til ernæring, adfærd, livsstil osv., sjældent eksisterer side om side i det samme samfund. Undersøgelser af årsagerne til og konsekvenserne af interspecifik konkurrence har ført til etablering af særlige mønstre i individuelle populationers funktionsmåde. Nogle af disse mønstre er blevet ophøjet til lovenes rang.

Studerer væksten og konkurrenceforholdene mellem to arter af cilierede ciliater, den sovjetiske biolog G.F. Gause udførte en række eksperimenter, hvis resultater blev offentliggjort i 1934. To arter af ciliater - Paramecium caudatum og Paramecium aurelia - voksede godt i monokultur. Deres mad var bakterie- eller gærceller, der voksede på regelmæssigt tilsat havregryn. Da Gause placerede begge arter i samme beholder, steg hver art i begyndelsen hurtigt i antal, men med tiden begyndte P. aurelia at vokse på bekostning af P. caudatum, indtil den anden art forsvandt fuldstændigt fra kulturen. Forsvindingsperioden varede omkring 20 dage.

Således har G.F. Gause formuleret lov (princippet) om konkurrencemæssig udelukkelse, som siger: to arter kan ikke eksistere i samme habitat (i samme område), hvis deres økologiske behov er identiske. Derfor er to arter med identiske økologiske behov sædvanligvis adskilt i rum eller tid: de lever i forskellige biotoper, i forskellige skovlag, lever i den samme vandmasse på forskellige dybder osv.

Et eksempel på konkurrencemæssig udelukkelse er ændringen i antallet af skaller, rudder og aborrer, når de lever sammen i søer. Over tid fortrænger skallen rud og aborre. Forskning har vist, at konkurrence påvirker yngelstadiet, når ungfiskenes fodringsspektre overlapper hinanden. På dette tidspunkt viser roakyngel sig at være mere konkurrencedygtig.

I naturen undgår eller reducerer arter, der konkurrerer om føde eller plads, ofte konkurrence ved at flytte til et andet levested med acceptable forhold, eller ved at skifte til mere utilgængelig eller svær fordøjelig mad eller ved at ændre tidspunktet (stedet) for fouragering. Dyr opdeles i dag- og natdyr (høge og ugler, svaler og flagermus, græshopper og fårekyllinger, forskellige typer fisk, der er aktive på forskellige tidspunkter af dagen); løver jager større dyr, og leoparder jager mindre; For tropiske skove Fordelingen af ​​dyr og fugle efter etager er karakteristisk.

Et eksempel på opdelingen af ​​opholdsrum er opdelingen af ​​fødekugler mellem to arter af skarv - stor og langnæset. De lever i det samme vand og yngler på de samme klipper. Observationer har vist, at langnæbbet skarv fanger fisk, der svømmer ind øverste lag vand, mens storskarven primært fouragerer på bunden, hvor den fanger skrubber og hvirvelløse dyr.

Rumlig adskillelse kan også observeres blandt planter. Ved at vokse sammen i et levested udvider planter deres rodsystemer til forskellige dybder, hvorved de adskiller områderne, hvor næringsstoffer og vand optages. Indtrængningsdybden kan variere fra få millimeter i rodstrøsplanter (såsom skovsyre) til snesevis af meter i store træer.

I naturlige fællesskaber dyr af en og forskellige typer leve sammen og interagere med hinanden. I evolutionsprocessen udvikles visse forhold mellem dyr, der afspejler forbindelserne mellem dem. Hver dyreart spiller en bestemt rolle i samfundet i forhold til andre levende organismer.

Den mest åbenlyse form for forhold mellem dyr er prædation. I naturlige samfund er der planteædere, der spiser vegetation, og der er kødædere, der fanger og spiser andre dyr. I forhold handler planteædere ofreami og kødædende - rovdyrami. Desuden har hvert offer sine egne rovdyr, og hvert rovdyr har sit eget "sæt" af ofre. For eksempel jager løver zebraer og antiloper, men ikke elefanter eller mus. Insektædende fugle De fanger kun visse typer insekter.

Rovdyr og byttedyr har udviklet sig til at tilpasse sig hinanden, så nogle har udviklet kropsstrukturer, der gør, at de kan fange bedre, mens andre har en struktur, der gør, at de bedre kan stikke af eller gemme sig. Som følge heraf fanger og spiser rovdyr kun de svageste, sygeste og mindst tilpassede dyr.

Rovdyr spiser ikke altid planteædere. Der er anden- og tredjeordens rovdyr, der spiser andre rovdyr. Dette forekommer ofte blandt vandlevende indbyggere. Så nogle fiskearter lever af plankton, andre af disse fisk, og en række vandlevende pattedyr og fugle spiser sidstnævnte.

Konkurrence- en almindelig form for relationer i naturlige fællesskaber. Typisk er konkurrencen mest intens mellem dyr af samme art, der lever i samme territorium. De har den samme mad, de samme levesteder. Konkurrencen mellem dyr af forskellige arter er ikke så intens, da deres livsstil og behov er noget forskellige. Så en hare og en mus er planteædere, men de spiser forskellige dele af planter og fører forskellige livsstile.

Konkurrence er konkurrencen mellem organismer på samme trofiske niveau (mellem planter, mellem fytofager, mellem rovdyr osv.) om forbruget af en ressource, der er tilgængelig i begrænsede mængder.

konkurrence om ressourceforbrug spiller en særlig rolle i kritiske perioder deres mangel (for eksempel mellem planter til vand under en tørke eller rovdyr til bytte i et ugunstigt år).

Der er ingen grundlæggende forskelle mellem interspecifik og intraspecifik (intrapopulation) konkurrence. Der er tilfælde, hvor intraspecifik konkurrence er mere intens end interspecifik konkurrence, og omvendt. Samtidig kan intensiteten af ​​konkurrence inden for og mellem populationer variere afhængigt af forskellige forhold. Hvis forholdene er ugunstige for en af ​​arterne, kan konkurrencen mellem dens individer øges. I dette tilfælde kan den blive fortrængt (eller oftere fortrængt) af en art, for hvilken disse forhold viste sig at være mere egnede.

Men i multiartssamfund dannes "duellerende" par oftest ikke, og konkurrencen er diffus: mange arter konkurrerer samtidigt om en eller flere miljøfaktorer. "Duelister" kan kun være masse arter planter, der deler den samme ressource (for eksempel træer - lind og eg, fyr og gran osv.).

Planter kan konkurrere om lys, om jordressourcer og om bestøvere. På jord, der er rig på mineralernæringsressourcer og fugt, dannes tæt lukket jord. plantesamfund, hvor den begrænsende faktor, som planter konkurrerer om, er lys.

Når man konkurrerer om bestøvere, vinder den art, der er mere attraktiv for insektet.

Hos dyr opstår konkurrence om føderessourcer, for eksempel konkurrerer planteædere om phytomasse. I dette tilfælde kan konkurrenter til store hovdyr være insekter som græshopper eller muselignende gnavere, der kan. massereproduktionødelægge det meste af græsset. Rovdyr konkurrerer om bytte.

Da mængden af ​​fødevarer ikke kun afhænger af miljøforhold, men også af området, hvor ressourcen reproduceres, kan konkurrence om fødevarer udvikle sig til konkurrence om pladsen.

Som i forholdet mellem individer af samme population kan konkurrence mellem arter (deres populationer) være symmetrisk eller asymmetrisk. Desuden er en situation, hvor miljøforholdene er lige så gunstige for konkurrerende arter, ret sjælden, og derfor opstår der oftere forhold med asymmetrisk konkurrence end symmetriske.

Når ressourcerne svinger, som det er normalt i naturen (fugt- eller mineralnæringselementer til planter, primær biologisk produktion for forskellige typer fytofager, tæthed af byttedyrpopulationer for rovdyr), opnår forskellige konkurrerende arter på skift fordele. Dette fører heller ikke til konkurrencemæssig udelukkelse af de svagere, men til sameksistens af arter, der skiftevis befinder sig i en mere fordelagtig og mindre fordelagtig situation. Samtidig kan arter opleve forringelse af miljøforhold med et fald i niveauet af stofskifte eller endda en overgang til en hvilende tilstand.

Konkurrencens udfald er også påvirket af, at en befolkning med flere individer har større chance for at vinde konkurrencen og dermed mere aktivt vil reproducere "sin hær" (den såkaldte masseeffekt).

23. Forholdet mellem plante og plantefag og byttet er rovdyret

RELATION "PLANTE-FYTOFAG".

"Phytofage-plante"-forholdet er det første led i fødekæden, hvor stof og energi, som producenterne akkumulerer, overføres til forbrugerne.

Det er lige så "urentabelt" for planter at blive spist helt eller slet ikke spist. Af denne grund er der i naturlige økosystemer en tendens til at danne en økologisk balance mellem planter og de fytofager, der spiser dem. Til denne plante:

- beskytte sig mod phytofager med pigge, danne rosetformer med blade presset til jorden, utilgængelige for græssende dyr;

– beskytte sig mod fuldstændig indtagelse af biokemiske midler, der producerer, når spisningen stiger giftige stoffer, hvilket gør dem mindre attraktive for phytofager (dette er især typisk for langsomt voksende patienter). Hos mange arter, når de spises, øges dannelsen af ​​"usmagelige" stoffer;

– udsender lugte, der afviser fytofager.

Beskyttelse mod phytofager kræver et betydeligt energiforbrug, og derfor kan afvejningen mellem "phytophage - plante" spores: jo hurtigere planten vokser (og følgelig jo hurtigere) bedre forhold for dens vækst), jo bedre den spises, og omvendt, jo langsommere planten vokser, jo mindre attraktiv er den for fytofager.

Samtidig sikrer disse beskyttelsesmidler ikke fuldstændig sikkerhed for planter mod phytofager, da dette ville medføre en række uønskede konsekvenser for planterne selv:

– uspist steppegræs bliver til klude – filt, hvilket forringer planternes levevilkår. Udseendet af rigelig filt fører til ophobning af sne, en forsinkelse i begyndelsen af ​​planteudviklingen om foråret og som et resultat til ødelæggelsen af ​​steppeøkosystemet. I stedet for steppeplanter (fjergræs, svingel) udvikler de sig rigeligt eng art og buske. U nordlige grænse I steppen kan skoven efter dette engstadie i almindelighed komme sig igen;

– på savannen fører et fald i forbruget af træskud hos grenædende dyr (antiloper, giraffer osv.) til, at deres kroner lukker sammen. Som følge heraf bliver brandene hyppigere, og træerne når ikke at komme sig igen;

Hertil kommer, at med utilstrækkeligt forbrug af planter fra phytofager, frigøres der ikke plads til afvikling af nye generationer af planter.

"Ufuldkommenheden" af "phytophage-plante" forholdet fører til det faktum, at kortvarige udbrud i tætheden af ​​phytophage populationer og midlertidig undertrykkelse af plantepopulationer forekommer ret ofte, efterfulgt af et fald i tætheden af ​​phytophage populationer.

RELATION "OFFER-ROVDÆR".

Forholdet "rovdyr-byttedyr" repræsenterer forbindelserne i processen med overførsel af stof og energi fra phytofager til zoofager eller fra rovdyr af lavere orden til rovdyr af højere orden.

Som i forholdet "plante-phytophage" observeres en situation, hvor alle ofre bliver spist af rovdyr, hvilket i sidste ende fører til deres død, ikke i naturen. Økologisk balance mellem rovdyr og bytte opretholdes særlige mekanismer, med undtagelse af fuldstændig udryddelse af ofre. Så ofre kan:

- løbe væk fra et rovdyr. I dette tilfælde, som et resultat af tilpasning, øges mobiliteten af ​​både byttedyr og rovdyr, hvilket er særligt typisk for steppedyr, der ikke har nogen steder at skjule sig for deres forfølgere ("Tom og Jerry-princippet");

– få en beskyttende farve ("foregive" at være blade eller kviste) eller tværtimod en lys farve (for eksempel en rød farve, der advarer et rovdyr om en bitter smag. Det er velkendt, at farven på en hare ændringer i forskellige tiderår, hvilket giver den mulighed for at camouflere sig selv i løvet om sommeren, og om vinteren mod baggrunden hvid sne;

– spredning i grupper, hvilket gør eftersøgning og fangst af dem mere energikrævende for rovdyret;

- gemme sig i shelter;

– gå over til aktive forsvarsforanstaltninger (planteædere med horn, tornede fisk), nogle gange led (moskusokser kan optage "allround-forsvar" fra ulve osv.).

Til gengæld udvikler rovdyr ikke kun evnen til hurtigt at forfølge bytte, men også en lugtesans, som giver dem mulighed for at bestemme byttets placering ved lugt.

Samtidig gør de selv alt for at undgå opdagelse af deres tilstedeværelse. Dette forklarer renligheden af ​​små katte, som bruger meget tid på toilettet og begraver ekskrementer for at fjerne lugt.

Med intensiv udnyttelse af phytophagous populationer udelukker folk ofte rovdyr fra økosystemer (i Storbritannien er der f.eks. rådyr og hjorte, men ingen ulve; i kunstige reservoirer, hvor karper og andre damfisk opdrættes, er der ingen gedder). I dette tilfælde udføres rovdyrets rolle af personen selv og fjerner en del af individerne i phytophage-populationen.