Esempi di competizione in biologia. Gli esempi più eclatanti di competizione in natura

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1. Che tipo di lotta si chiama intraspecifica?
2. Che tipo di lotta è chiamata interspecifica?
3. Quali sono le caratteristiche della lotta intra e interspecifica?

IN in senso generale La parola “competizione” significa scontro, rivalità, competizione. La concorrenza è estremamente diffusa in natura.

Le interazioni competitive possono riguardare lo spazio, il cibo, la luce, la dipendenza dai predatori e da altri nemici, l’esposizione alle malattie e vari fattori ambientali.

Va tenuto presente che il semplice utilizzo da parte di organismi della stessa cosa non può essere considerato concorrenza. risorsa naturale. Possiamo parlare di interazione negativa solo quando questa risorsa non è sufficiente e quando il suo consumo congiunto influisce negativamente popolazioni.

La competizione si divide in intraspecifica e interspecifica.

Possono esserci sia competizione intraspecifica che interspecifica grande valore nella formazione della diversità e della regolazione delle specie numero ciascuno di essi.
Competizione intraspecifica. La lotta per le stesse risorse che avviene tra individui della stessa specie è chiamata competizione intraspecifica. Questo fattore importante autoregolamentazione delle popolazioni.

In alcuni organismi, sotto l'influenza della competizione intraspecifica per lo spazio, a ragazzo interessante comportamento. Si chiama territorialità.

La territorialità è caratteristica di molte specie di uccelli, alcuni pesci e altri animali.

Negli uccelli il comportamento di tipo territoriale si manifesta come segue: all'inizio della stagione riproduttiva, il maschio sceglie un habitat (territorio) e lo protegge dall'invasione di maschi della stessa specie. Notiamo che le voci forti dei maschi, che sentiamo in primavera, segnalano solo la proprietà dell'area che gli piace, e non si pongono affatto il compito di attrarre una femmina, come di solito si crede.

Un maschio che sorveglia rigorosamente il suo territorio ha maggiori possibilità di accoppiarsi con successo e costruire un nido, mentre un maschio che non è in grado di proteggere un territorio non si riprodurrà. Talvolta anche la femmina partecipa alla protezione del territorio. Di conseguenza, in un'area protetta, il complesso compito di prendersi cura del nido e dei piccoli non viene interrotto dalla presenza di altre coppie genitoriali.

Pertanto, il comportamento territoriale può essere considerato un regolatore ecologico, poiché consente di evitare equamente sia la sovrappopolazione che la sottopopolazione.

Un esempio lampante di competizione intraspecifica che tutti hanno potuto osservare nella foresta, il cosiddetto autodiradamento piante.

Questo processo inizia con il sequestro del territorio. Ad esempio, da qualche parte in un luogo aperto, non lontano da un grande abete rosso che produce molti semi, compaiono diverse dozzine di piantine: piccoli abeti. Il primo compito è stato completato: la popolazione è cresciuta e ha conquistato il territorio di cui ha bisogno per sopravvivere. Pertanto, la territorialità nelle piante si esprime diversamente che negli animali: un sito non è occupato da un individuo, ma da un gruppo.

I giovani alberi crescono, ombreggiando e sopprimendo contemporaneamente le piante erbacee situate sotto le loro chiome (questa è già concorrenza interspecifica). Nel corso del tempo, tra gli alberi appare un'inevitabile differenza di crescita: alcuni, più deboli, restano indietro, altri sorpassano. Poiché l'abete rosso è una specie molto amante della luce (la sua corona assorbe quasi tutta la luce che cade su di essa), gli abeti più deboli iniziano a sperimentare sempre più l'ombra di quelli più alti e gradualmente si seccano e muoiono.

Alla fine, dopo molti anni, in una radura, di diverse dozzine di abeti, rimangono due o tre alberi (o anche uno): gli individui più forti dell'intera generazione (Fig. 128).

Le elevate densità animali sono un fattore soppressivo, che riduce la riproduzione anche quando le risorse alimentari sono abbondanti. Ad esempio, quando il numero di girini è elevato, quelli che crescono più velocemente rilasciano nell'acqua sostanze che inibiscono lo sviluppo dei girini che crescono più lentamente.

Competizione interspecifica.

Competizione tra individui diversi tipiè estremamente diffuso in natura e colpisce quasi tutte le specie, poiché è raro che una specie non subisca almeno una piccola pressione da parte di organismi di altre specie. Tuttavia, l'ecologia considera la competizione interspecifica in un senso specifico e ristretto, solo come relazioni reciprocamente negative tra specie strettamente imparentate o ecologicamente simili che vivono insieme.

Le forme di manifestazione della competizione interspecifica possono essere molto diverse: dalla lotta brutale alla convivenza quasi pacifica. Ma, di regola, di due specie con gli stessi bisogni ecologici, una necessariamente sostituisce l'altra.

Un classico esempio di competizione interspecifica sono quelli descritti dal russo biologo Esperimenti di G, F. Gause. In questi esperimenti, colture di due specie di ciliati di pantofola con modelli di alimentazione simili sono state poste separatamente e insieme in vasi con infusione di fieno. Ciascuna specie, collocata separatamente, si è riprodotta con successo, raggiungendo numeri ottimali. Quando entrambe le colture furono poste in un recipiente, il numero di una delle specie diminuì gradualmente fino a scomparire dall'infusione (Fig. 129).

La regola derivata da questi esperimenti, il cosiddetto principio di Gause, è che due sono identici ambientale le specie non possono coesistere. La concorrenza è particolarmente severa tra organismi che hanno esigenze ecologiche simili.

Come risultato della competizione, nella comunità coesistono solo quelle specie che riescono a divergere almeno leggermente nelle loro esigenze ambientali. COSÌ, uccelli insettivori le mangiatoie per alberi evitano la competizione tra loro grazie a carattere diverso cercare la preda parti diverse albero.

Pertanto, la competizione interspecifica può avere due risultati: o lo spostamento di una delle due specie dalla comunità, oppure la divergenza di entrambe le specie in nicchie ecologiche. Le relazioni competitive sono uno dei fattori più importanti nella formazione composizione delle specie e la regolazione del numero della popolazione in una comunità.
La competizione interspecifica può svolgere un ruolo importante nel modellare l’aspetto comunità naturale. Generando e consolidando la diversità degli organismi, la competizione contribuisce ad aumentare ulteriormente la sostenibilità delle comunità utilizzo efficace risorse disponibili.

Competizione intraspecifica. Competizione interspecifica.

1. Che tipi di competizione conosci?
2. Cos'è la territorialità? Che ruolo svolge nella comunità?
3. Perché specie con stili di vita simili possono spesso vivere nello stesso territorio?
4. Come si può spiegare la coesistenza a lungo termine di specie concorrenti in natura?
5. Che tipo di concorrenza ha? valore più alto nella formazione della composizione delle specie delle comunità naturali?

Osservare le manifestazioni della competizione intraspecifica e interspecifica in natura. Prova a spiegare qual è la loro differenza e qual è la loro somiglianza.

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologia 10a elementare
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Se in un sistema ecologico convivono due o più specie (popolazioni) con esigenze ecologiche simili, tra loro nasce un rapporto di tipo negativo, chiamato competizione.

La competizione (––) è qualsiasi interazione tra popolazioni di due (o più) specie che influisce negativamente sulla loro crescita e sopravvivenza.

In senso generale la parola “competizione” significa confronto, rivalità, competizione. La concorrenza è estremamente diffusa in natura.
Le interazioni competitive possono riguardare lo spazio, il cibo, la luce, la dipendenza dai predatori e da altri nemici, l’esposizione alle malattie e vari fattori ambientali.

Va tenuto presente che il semplice utilizzo da parte di organismi della stessa risorsa naturale non può essere considerato concorrenza. L’interazione negativa può essere discussa solo quando questa risorsa scarseggia e quando il suo consumo congiunto ha un effetto negativo sulla popolazione.

Tipi di competizione

La competizione si divide in intraspecifica e interspecifica. Sia la competizione intraspecifica che quella interspecifica possono essere di grande importanza nel plasmare la diversità delle specie e il numero di organismi.

Competizione intraspecifica- questa è la lotta per le stesse risorse che avviene tra individui della stessa specie.

Esempio:

Autodiradante nelle piante. Questo processo inizia con la conquista del territorio: da qualche parte all'aperto, non lontano da un grande abete rosso che produce molti semi, compaiono diverse dozzine di piantine: piccoli abeti. Il primo compito è stato completato: la popolazione è cresciuta e ha conquistato il territorio di cui ha bisogno per sopravvivere. Pertanto, la territorialità nelle piante si esprime diversamente che negli animali: un sito non è occupato da un individuo, ma da una specie (più precisamente, parte di una popolazione). I giovani alberi crescono e nel tempo appare un'inevitabile differenza di crescita tra gli alberi: alcuni, più deboli, restano indietro, altri superano. Poiché l'abete rosso è una specie molto amante della luce (la sua corona assorbe quasi tutta la luce che cade su di essa), gli abeti più deboli iniziano a sperimentare sempre più l'ombra di quelli più alti e gradualmente si seccano e muoiono. Alla fine, dopo molti anni in una radura, di cento abeti rimangono solo due o tre alberi (o anche uno): gli individui più forti dell'intera generazione.

Alcuni organismi, sotto l'influenza della competizione intraspecifica per lo spazio, hanno sviluppato un tipo di comportamento interessante. Lo chiamano territorialità. La territorialità è caratteristica di molte specie di uccelli, alcuni pesci e altri animali.

Esempio:

Negli uccelli, il tipo di comportamento territoriale si manifesta come segue. All'inizio della stagione riproduttiva, il maschio sceglie un habitat (territorio) e lo difende dall'invasione di maschi della stessa specie (il canto degli uccelli in primavera è segnale di proprietà dell'area occupata). Un maschio che sorveglia rigorosamente il suo territorio ha maggiori possibilità di accoppiarsi con successo e costruire un nido, mentre un maschio che non è in grado di proteggere un territorio non si riprodurrà. Talvolta anche la femmina partecipa alla protezione del territorio. In un'area protetta, il complesso compito di prendersi cura del nido e dei piccoli non viene interrotto dalla presenza di altre coppie genitoriali.

Pertanto, il comportamento territoriale può essere considerato un regolatore ecologico, poiché evita ugualmente sia la sovrappopolazione che la sottopopolazione.

Competizione interspecifica- relazioni reciprocamente negative tra specie ecologiche strettamente imparentate o simili che vivono insieme.

La competizione tra le specie è estremamente diffusa in natura. Le forme di manifestazione della competizione interspecifica possono essere molto diverse: dalla lotta brutale alla convivenza quasi pacifica.

Principio di Gause: due specie che convivono con gli stessi bisogni ecologici, una necessariamente sostituisce l'altra.

Questo modello è stato stabilito sperimentalmente e descritto dal biologo russo G.F. Gause. Ha condotto i seguenti esperimenti. Colture di due specie di ciliati di pantofola sono state poste separatamente e insieme in vasi con infusione di fieno.

Ciascuna specie, collocata separatamente, si è riprodotta con successo, raggiungendo numeri ottimali.

Quando entrambe le colture furono poste in un vaso, il numero di una delle specie (Paramecium caudatum) diminuì gradualmente, fino a scomparire dall'infusione, e il numero delle altre specie (Paramecium aurelia) divenne lo stesso di quando questi ciliati viveva separatamente.

1. Che tipo di lotta si chiama intraspecifica?

Risposta. La lotta intraspecifica per l'esistenza è la lotta tra individui della stessa specie. Questa lotta è la più feroce e particolarmente ostinata. È accompagnato dall'oppressione e dallo spostamento degli individui meno adattati di una determinata specie. Durante questa lotta, gli organismi della stessa specie competono costantemente per lo spazio vitale, il cibo, i rifugi, partner sessuale, luogo di riproduzione. La lotta intraspecifica per l’esistenza si intensifica con l’aumento delle dimensioni della popolazione e con l’aumento della specializzazione della specie.

Esempi: 1) la lotta per le femmine tra gli artiodattili (cervi)

2) lotta per il cibo tra i corvi (un corvo più forte ne beccherà uno debole)

3) la lotta per la luce solare nelle piante, come i denti di leone

2. Che tipo di lotta è chiamata interspecifica?

Risposta. La lotta interspecifica per l'esistenza è una lotta tra individui di specie diverse. Esiste una lotta per l'esistenza particolarmente persistente tra organismi che appartengono a specie strettamente imparentate:

1) ratto grigio sostituisce quello nero,

2) il tordino provoca una diminuzione del numero di tordi bottacci (in Scozia),

3) in Russia la blatta prussiana sta sostituendo la blatta nera,

4) in Australia, l'ape mellifera introdotta sostituisce la piccola ape nativa senza pungiglione.

3. Quali sono le caratteristiche della lotta intra e interspecifica?

Risposta. La lotta per l’esistenza è uno dei fattori trainanti dell’evoluzione, insieme alla selezione naturale e alla variabilità ereditaria, un insieme di relazioni diverse e complesse che esistono tra gli organismi e le condizioni ambientali. Inoltre, il terzo capitolo del libro di Charles Darwin “L’origine delle specie per mezzo della selezione naturale” è intitolato “La lotta per l’esistenza.

La lotta intraspecifica è quella che si verifica in modo più acuto, poiché tutti gli individui della specie hanno la stessa nicchia ecologica. Durante la lotta intraspecifica, gli organismi competono per risorse limitate: cibo, risorse territoriali, i maschi di alcuni animali competono tra loro per la fecondazione della femmina e per altre risorse. Per ridurre la gravità della lotta intraspecifica, gli organismi sviluppano vari adattamenti: delimitazione delle singole aree, complesse relazioni gerarchiche. In molte specie, organismi fasi diverse sviluppo occupano diverse nicchie ecologiche, ad esempio le larve di coleotteri vivono nel terreno e le libellule vivono nell'acqua, mentre gli adulti abitano ambiente terra-aria. La lotta intraspecifica porta alla morte degli individui meno adattati, favorendo così la selezione naturale.

Domande dopo il § 78

1. Che tipi di competizione conosci?

Risposta. In senso generale la parola “competizione” significa confronto, rivalità, competizione. La concorrenza è estremamente diffusa in natura.

Le interazioni competitive possono riguardare lo spazio, il cibo, la luce, la dipendenza dai predatori e da altri nemici, l’esposizione alle malattie e vari fattori ambientali.

La competizione si divide in intraspecifica e interspecifica. Sia la competizione intraspecifica che quella interspecifica possono essere di grande importanza nella formazione della diversità delle specie e nella regolazione dell'abbondanza di ciascuna di esse.

2. Cos'è la territorialità? Che ruolo svolge nella comunità?

Risposta. Alcuni organismi, sotto l'influenza della competizione intraspecifica per lo spazio, hanno sviluppato un tipo di comportamento interessante. Si chiama territorialità. La territorialità è caratteristica di molte specie di uccelli, alcuni pesci e altri animali.

Negli uccelli, il tipo di comportamento territoriale si manifesta come segue. All'inizio della stagione riproduttiva, il maschio seleziona un habitat (territorio) e lo difende dall'invasione di maschi della stessa specie. Notiamo che le voci forti dei maschi, che sentiamo in primavera, segnalano solo la proprietà dell'area che gli piace, e non si pongono affatto il compito di attrarre una femmina, come di solito si crede.

Pertanto, il comportamento territoriale può essere considerato un regolatore ecologico, poiché consente di evitare equamente sia la sovrappopolazione che la sottopopolazione.

3. Perché specie con stili di vita simili possono spesso vivere nello stesso territorio?

Risposta. Se questa non è una specie, in ogni caso differiranno, altrimenti, nel processo di competizione, ne rimarrà solo una (secondo la legge dell'esclusione competitiva). Possono essere simili, ma differire, ad esempio, nelle preferenze alimentari, ecc. 4. Come si può spiegare la coesistenza a lungo termine di specie concorrenti in natura?

Risposta. Come risultato della competizione, nella comunità coesistono solo quelle specie che riescono a divergere almeno leggermente nelle loro esigenze ambientali. Pertanto, gli uccelli insettivori che si nutrono di alberi evitano la competizione tra loro a causa della diversa natura della loro ricerca di prede in diverse parti dell'albero.

5. Quale tipo di competizione è più importante nella formazione della composizione delle specie delle comunità naturali?

Risposta. Sia la competizione intraspecifica che quella interspecifica possono essere di grande importanza nella formazione della diversità delle specie e nella regolazione dell'abbondanza di ciascuna di esse.

Competizione intraspecifica. La lotta per le stesse risorse che avviene tra individui della stessa specie è chiamata competizione intraspecifica. Questo è un fattore importante nell’autoregolamentazione delle popolazioni.

Alcuni organismi, sotto l'influenza della competizione intraspecifica per lo spazio, hanno sviluppato un tipo di comportamento interessante. Si chiama territorialità. La territorialità è caratteristica di molte specie di uccelli, alcuni pesci e altri animali. Negli uccelli il comportamento di tipo territoriale si manifesta come segue: all'inizio della stagione riproduttiva, il maschio sceglie un habitat (territorio) e lo protegge dall'invasione di maschi della stessa specie. Notiamo che le voci forti dei maschi, che sentiamo in primavera, segnalano solo la proprietà dell'area che gli piace, e non si pongono affatto il compito di attrarre una femmina, come di solito si crede.

Osservare le manifestazioni della competizione intraspecifica e interspecifica in natura. Prova a spiegare qual è la loro differenza e qual è la loro somiglianza.

Risposta. La competizione è un tipo di rapporto tra organismi della stessa o di specie diverse che competono per le stesse risorse ambientali (partner sessuali, cibo, territorio, rifugi, ecc.) quando queste ultime scarseggiano. La competizione intraspecifica è considerata la forma più importante di lotta per l'esistenza, poiché potenzialmente le relazioni competitive più intense nascono tra individui più simili. Ad esempio, nei mammiferi la competizione tra maschi per il possesso di una femmina si esprime chiaramente durante la stagione riproduttiva. Durante la caccia, i maschi di molte specie (cervi, arieti, orsi) organizzano feroci tornei di combattimento.

La competizione per il territorio, il riparo e il cibo si esprime più pienamente nelle specie territoriali con uno stile di vita solitario (alcuni roditori simili a topi, ratti talpa, mammiferi carnivori). Tuttavia, in natura esistono meccanismi (ecologici, comportamentali, ecc.) che riducono l'intensità della competizione intraspecifica. Ad esempio, molte azioni aggressive degli animali durante i contatti reciproci sono ritualizzate e mirano, prima di tutto, a intimidire il nemico, senza portare il contatto all'interazione fisica.

La competizione interspecifica è più spesso osservata tra individui di specie ecologicamente simili che utilizzano gli stessi habitat e risorse alimentari. Tali gruppi di specie funzionalmente simili, che interagiscono fortemente tra loro e debolmente con altre specie della biocenosi, sono spesso identificati in corporazioni (il termine è stato proposto da R. B. Root nel 1967). Il concetto di corporazione è strettamente correlato al modello di nicchia ecologica.

La concorrenza può essere passiva (indiretta), attraverso il consumo di risorse ambiente esterno, necessario per entrambi i tipi, e attivo (diretto), accompagnato dalla soppressione di un tipo da parte dell'altro. La prima opzione è spesso chiamata concorrenza di sfruttamento e la seconda concorrenza di interferenza. Un esempio di competizione attiva è il rapporto tra visoni americani acclimatati e visoni europei nativi, in cui le specie autoctone si sono rivelate non competitive.

Lo stato di competizione a lungo termine è energeticamente non redditizio per entrambi i concorrenti, pertanto, in natura, vengono implementati vari meccanismi che riducono l'intensità degli scambi interspecifici rapporti competitivi, basato, in particolare, sulla divisione delle risorse e sulla formazione di diverse nicchie ecologiche. I risultati della competizione intraspecifica e interspecifica sono generalmente diversi. Il primo porta all'eliminazione degli individui meno competitivi (meno adatti) e, in condizioni di ambiente costante, a un restringimento della norma di reazione della specie, alla specializzazione (selezione stabilizzante; vedi Selezione naturale), e in condizioni di Ambiente che cambia direzionalmente - a uno spostamento della norma di reazione nella direzione determinata dal cambiamento dell'ambiente, cioè l'emergere di una nuova forma adattiva (selezione guida). La competizione interspecifica porta a un'ulteriore divergenza delle specie a causa dell'abbattimento di morph con requisiti simili.

Le interazioni delle specie all'interno di una biocenosi sono caratterizzate non solo da connessioni lungo relazioni trofiche dirette, ma anche da numerose connessioni indirette che uniscono specie dello stesso e di diversi livelli trofici.

Concorrenza- Questo una forma di relazione che si verifica quando due specie condividono le stesse risorse(spazio, cibo, alloggio, ecc.).

Distinguere 2 forme di competizione:

- competizione diretta, in cui si sviluppano relazioni antagoniste dirette tra le popolazioni di specie in una biocenosi, espressa in forme diverse oppressione: risse, soppressione chimica di un concorrente, ecc.;

- concorrenza indiretta, espressa nel fatto che una delle specie peggiora le condizioni dell'habitat per l'esistenza di un'altra specie.

La competizione può avvenire all'interno di una specie o tra più specie dello stesso genere (o più generi):

La competizione intraspecifica avviene tra individui della stessa specie. Questo tipo di competizione è fondamentalmente diversa dalla competizione interspecifica e si esprime principalmente nel comportamento territoriale degli animali che difendono i loro siti di nidificazione e zona conosciuta nella zona. Molti uccelli e pesci sono così. Le relazioni degli individui nelle popolazioni (all'interno di una specie) sono diverse e contraddittorie. E se gli adattamenti delle specie sono utili per l'intera popolazione, allora per i singoli individui possono essere dannosi e causarne la morte. Con un aumento eccessivo del numero di individui, la lotta intraspecifica si intensifica. Cioè, la lotta intraspecifica è accompagnata da una diminuzione della fertilità e dalla morte di alcuni individui della specie. Esistono numerosi adattamenti che aiutano gli individui della stessa popolazione a evitare conflitti diretti tra loro: si può trovare assistenza e cooperazione reciproca (alimentazione congiunta, allevamento e protezione della prole);

La competizione interspecifica è qualsiasi interazione tra popolazioni che ha un effetto dannoso sulla loro crescita e sopravvivenza. Si osserva una lotta interspecifica tra popolazioni di specie diverse. Procede molto rapidamente se le specie necessitano di condizioni simili e appartengono allo stesso genere. La lotta interspecifica per l’esistenza implica l’uso unilaterale di una specie da parte di un’altra, vale a dire la relazione “predatore-preda”. Una forma di lotta per l'esistenza in senso lato è il favorire una specie da parte di un'altra senza nuocere a se stessa (ad esempio, uccelli e mammiferi distribuiscono frutti e semi); il mutuo favore di una specie da parte di un'altra senza danneggiarsi (ad esempio, i fiori e i loro impollinatori). Combatti con condizioni sfavorevoli ambiente osservato in qualsiasi parte della gamma quando condizioni esterne gli ambienti si deteriorano: con fluttuazioni giornaliere e stagionali di temperatura e umidità. Le interazioni biotiche tra popolazioni di due specie sono classificate in:

neutralismo: quando una popolazione non ne influenza un'altra;

concorrenza: soppressione di entrambi i tipi;

amensalismo: una popolazione ne sopprime un'altra, ma non subisce essa stessa un impatto negativo;

predazione: gli individui predatori sono più grandi degli individui preda;

commensalismo: una popolazione trae vantaggio dalla combinazione con un'altra popolazione, ma a quest'ultima non importa;

protocooperazione: l'interazione è vantaggiosa per entrambe le specie, ma non necessaria;

mutualismo: l'interazione deve essere favorevole per entrambe le specie.

Un esempio di modello di interazioni interpopolazioni è la “distribuzione degli individui della “ghianda di mare” - balanus, che si depositano sulle rocce sopra la zona di marea, perché non possono resistere all'essiccamento. Gli Chthameclus più piccoli, invece, si trovano solo al di sopra di questa zona. Sebbene le loro larve si stabiliscano nella zona di insediamento, la concorrenza diretta dei balani, che sono in grado di strappare i concorrenti dal substrato, ne impedisce la comparsa in questa zona. A sua volta, il balanus può essere sostituito dalle cozze. Ma ancora, più tardi, quando le cozze occupano tutto lo spazio, i balani cominciano a depositarsi sui loro gusci, aumentando nuovamente il loro numero. In competizione per i rifugi per la nidificazione, la cinciallegra domina sulla cinciarella più piccola, catturando cassette nido con un'entrata dimensione più grande. Senza competizione, le cinciallegre preferiscono un'entrata di 32 mm, ed in presenza di una cinciallegra si sistemano in cassette nido con un'entrata di 26 mm, inadatte per un concorrente. Nelle biocenosi forestali, la competizione tra topi selvatici e arvicole bancarie porta a cambiamenti regolari nella distribuzione biotopica delle specie. In anni con numeri in aumento topi della foresta abitano vari biotopi, spostando le arvicole bancarie in luoghi meno favorevoli.

Principali tipologie di rapporti di interpopolazione (predatore-preda, mutualismo, simbiosi)

Le relazioni competitive possono essere molto diverse: dalla lotta fisica diretta alla convivenza pacifica. E allo stesso tempo, se due specie con gli stessi bisogni ecologici si trovano nella stessa comunità, allora un concorrente soppianta necessariamente l'altro. Questa regola ecologica si chiama "legge esclusione competitiva", formulato G.F. Gause. Sulla base dei risultati dei suoi esperimenti, possiamo dire che tra le specie con un modello di alimentazione simile, dopo un po 'di tempo, solo gli individui di una specie sopravvivono alla lotta per il cibo, poiché la sua popolazione cresceva e si moltiplicava più velocemente. Il vincitore del concorso è quello. il tipo che in questo situazione ecologica presenta almeno lievi vantaggi rispetto agli altri, e quindi una maggiore adattabilità alle condizioni ambientali.

La competizione è uno dei motivi per cui due specie leggermente diverse nelle specificità dell'alimentazione, del comportamento, dello stile di vita, ecc., raramente coesistono nella stessa comunità. In questo caso la concorrenza lo è ostilità diretta. La competizione più dura con conseguenze impreviste si verifica quando una persona introduce specie animali nelle comunità senza tenere conto delle relazioni già stabilite. Ma spesso la concorrenza si manifesta indirettamente ed è insignificante, perché vari tipi percepiscono diversamente gli stessi fattori ambientali. Quanto più diverse sono le capacità degli organismi, tanto meno intensa sarà la competizione.

Mutualismo(simbiosi) - una delle fasi nello sviluppo della dipendenza di due popolazioni l'una dall'altra, quando avviene l'associazione tra organismi molto diversi e i più importanti sistemi mutualistici nascono tra autotrofi ed eterotrofi. Esempi classici di rapporti mutualistici sono gli anemoni di mare e i pesci che vivono nella corolla dei loro tentacoli; paguri e anemoni di mare. Ci sono altri esempi di questo tipo di relazione. Quindi, il verme Aspidosiphon in giovane età nasconde il suo corpo in un piccolo guscio vuoto di gasteropode.

Forme mutualistiche di rapporti sono note anche nel mondo vegetale: nell'apparato radicale piante superiori vengono stabilite connessioni con funghi che formano micorrize e batteri che fissano l'azoto. La simbiosi con i funghi che formano micorrize fornisce alle piante minerali e ai funghi zuccheri. Allo stesso modo, i batteri che fissano l'azoto, fornendo azoto alla pianta, ricevono da essa carboidrati (sotto forma di zuccheri). Sulla base di tali relazioni si forma un complesso di adattamenti che garantisce la stabilità e l'efficienza funzionale delle interazioni mutualistiche.

Forme di connessioni più strette e biologicamente significative sorgono nel cosiddetto endosimbiosi -convivenza, in cui una delle specie vive nel corpo dell'altra. Queste sono le relazioni degli animali superiori con batteri e protozoi del tratto intestinale.

Molti animali contengono organismi fotosintetici (principalmente alghe inferiori) nei loro tessuti. È noto l'insediamento di alghe verdi nella pelliccia dei bradipi, mentre le alghe utilizzano la lana come substrato e creano un colore protettivo per il bradipo.

Una simbiosi peculiare di molti pesci di acque profonde con batteri luminosi. Questa forma di mutualismo fornisce la colorazione della luce, così importante al buio, creando organi luminosi: i fotofori. I tessuti degli organi luminosi sono abbondantemente forniti di nutrienti necessari per la vita dei batteri.

Predazione. Leggi del sistema predatore-preda

Predatore -è un organismo a vita libera che si nutre di altri organismi animali o di alimenti vegetali, cioè, gli organismi di una popolazione servono da cibo per gli organismi di un'altra popolazione. Il predatore, di regola, prima cattura la preda, la uccide e poi la mangia. Per questo ha dispositivi speciali.

U vittime sviluppato anche storicamente proprietà protettive sotto forma di caratteristiche anatomo-morfologiche, fisiologiche, biochimiche, ad esempio: escrescenze del corpo, spine, spine, conchiglie, colorazione protettiva, ghiandole velenose, capacità di scavare nel terreno, nascondersi rapidamente, costruire rifugi inaccessibili ai predatori e ricorrere alla segnalazione di pericolo.

Come risultato di tali adattamenti interdipendenti, certo raggruppamenti di organismi sotto forma di predatori specializzati e prede specializzate. All'analisi e all'interpretazione matematica di queste relazioni è dedicata un'ampia letteratura, a partire dal modello classico Volterra-Lotka (A Lotka, 1925; V. Volterra, 1926, 1931) e alle sue numerose modifiche.

Leggi del sistema “predatore-preda” (V. Volterra):

- legge ciclo periodico - il processo di distruzione della preda da parte di un predatore porta spesso a fluttuazioni periodiche nella dimensione della popolazione di entrambe le specie, che dipendono solo dal tasso di crescita della popolazione del predatore e della preda e dal rapporto iniziale tra i loro numeri;

- legge mantenendo valori medi - la dimensione media della popolazione per ciascuna specie è costante, indipendentemente dal livello iniziale, a condizione che i tassi specifici di aumento della dimensione della popolazione, così come l'efficienza della predazione, siano costanti;

- legge violazioni dei valori medi - con un disturbo simile nelle popolazioni di predatori e prede (ad esempio, pesci durante la pesca in proporzione al loro numero), la dimensione media della popolazione delle prede aumenta e la popolazione del predatore diminuisce.

Modello Volterra-Lotka. Il modello predatore-preda è visto come una struttura spaziale. Le strutture possono formarsi sia nel tempo che nello spazio. Tali strutture sono chiamate "spazio-temporale".

Un esempio di strutture temporanee è l'evoluzione del numero di lepri e linci, che è caratterizzata da fluttuazioni nel tempo. Le linci mangiano le lepri e le lepri mangiano cibo vegetale, che è disponibile in quantità illimitate, quindi il numero di lepri aumenta (un aumento dell'offerta di cibo disponibile per le linci). Di conseguenza, il numero di predatori aumenta fino a quando non ne diventa un numero significativo, e quindi la distruzione delle lepri avviene molto rapidamente. Di conseguenza, il numero delle prede diminuisce, le riserve di cibo della lince si prosciugano e, di conseguenza, il loro numero diminuisce. Quindi il numero delle lepri aumenta di nuovo, rispettivamente, le linci iniziano a moltiplicarsi rapidamente e tutto si ripete da capo.

Questo esempio è considerato in letteratura come il modello Lotka-Volterra, che descrive non solo le fluttuazioni demografiche in ecologia, ma è anche un modello di oscillazioni concentriche non smorzate nei sistemi chimici.

Fattori limitanti

L'idea dei fattori limitanti si basa su due leggi dell'ecologia: la legge del minimo e la legge della tolleranza.

Legge del minimo. A metà del secolo scorso Chimico tedesco Yu(1840), studiandone l'influenza nutrienti sulla crescita delle piante, scoprì che il raccolto non dipende dai nutrienti di cui ha bisogno grandi quantità e sono presenti in abbondanza (ad esempio C0 2 e H 2 0), e da quelli che, sebbene la pianta ne abbia bisogno in quantità minori, sono praticamente assenti nel terreno o sono inaccessibili (ad esempio fosforo, zinco, boro) . Liebig ha formulato questo schema nel modo seguente: “La crescita di una pianta dipende dall'elemento nutritivo in essa presente quantità minima". Successivamente questa conclusione divenne nota come legge del minimo di Liebig e fu estesa a molte altre fattori ambientali.

Calore, luce, acqua, ossigeno e altri fattori possono limitare o limitare lo sviluppo degli organismi se il loro valore corrisponde al minimo ecologico.

Per esempio, pesci tropicali "pesce angelo"muore se la temperatura dell'acqua scende sotto i 16°C. E lo sviluppo delle alghe negli ecosistemi delle profondità marine è limitato dalla profondità di penetrazione luce solare: Non sono presenti alghe negli strati inferiori.

Legge del minimo di Liebig visione generale può essere formulato così:La crescita e lo sviluppo degli organismi dipendono, prima di tutto, da quei fattori ambientali i cui valori si avvicinano al minimo ecologico.

La ricerca ha dimostrato che la legge del minimo presenta 2 limitazioni che dovrebbero essere prese in considerazione nella pratica:

- La prima limitazione è che la legge di Liebig è applicabile solo strettamente in condizioni stazionario stato del sistema.

Ad esempio, in un certo specchio d'acqua, la crescita delle alghe è limitata in condizioni naturali dalla mancanza di fosfati. In questo caso i composti azotati sono contenuti in eccesso nell'acqua. Se iniziano a scaricare in un simile specchio d'acqua acque reflue con un alto contenuto di fosforo minerale, il serbatoio potrebbe "fiorire". Questo processo proseguirà finché uno degli elementi non verrà utilizzato fino al minimo restrittivo. Ora potrebbe trattarsi di azoto se il fosforo continua ad essere fornito. Nel momento di transizione (quando non c'è ancora abbastanza azoto, ma c'è già abbastanza fosforo), l'effetto minimo non viene osservato, cioè nessuno di questi elementi influenza la crescita delle alghe;

- seconda limitazione associato a interazione di diversi fattori. A volte il corpo è capace sostituire l'elemento carente altri, chimicamente correlati .

Pertanto, nei luoghi dove c'è molto stronzio, nei gusci dei molluschi può sostituire il calcio quando c'è carenza di quest'ultimo. Oppure, ad esempio, il fabbisogno di zinco di alcune piante diminuisce se crescono all'ombra. Di conseguenza, una bassa concentrazione di zinco limiterà la crescita delle piante meno all’ombra che alla luce intensa. In questi casi, l'effetto limitante anche di una quantità insufficiente dell'uno o dell'altro elemento potrebbe non manifestarsi.

Legge di tolleranza(dal lat. tolleranza- pazienza) è stato scoperto da un biologo inglese V. Shelford(1913), il quale richiamò l'attenzione sul fatto che lo sviluppo degli organismi viventi può essere limitato non solo da quei fattori ambientali i cui valori sono minimi, ma anche da quelli caratterizzati massimo ecologico. L’eccesso di calore, luce, acqua e persino le sostanze nutritive può avere effetti altrettanto dannosi quanto la loro mancanza. V. Shelford chiamava l’intervallo di fattori ambientali compreso tra il minimo e il massimo “il limite di tolleranza”.

Limite di tolleranzadescrive l’ampiezza delle fluttuazioni dei fattori che garantiscono l’esistenza più soddisfacente di una popolazione.

Successivamente furono stabiliti limiti di tolleranza per vari fattori ambientali per molte piante e animali. Le leggi di J. Liebig e W. Shelford hanno aiutato a comprendere molti fenomeni e la distribuzione degli organismi in natura. Gli organismi non possono essere distribuiti ovunque perché le popolazioni hanno un certo limite di tolleranza in relazione alle fluttuazioni dei fattori ambientali.

Legge di tolleranza di W. Shelfordè così formulato: la crescita e lo sviluppo degli organismi dipendono, prima di tutto, da quei fattori ambientali i cui valori si avvicinano al minimo ecologico o al massimo ecologico.È stato riscontrato quanto segue:

Gli organismi con un'ampia gamma di tolleranza a tutti i fattori sono diffusi in natura e spesso cosmopoliti (ad esempio, molti batteri patogeni);

Gli organismi possono avere un ampio intervallo di tolleranza per un fattore e uno ristretto per un altro (ad esempio, le persone sono più tolleranti verso l’assenza di cibo che verso l’assenza di acqua, ovvero il limite di tolleranza per l’acqua è più ristretto che per il cibo). ;

Se le condizioni per uno dei fattori ambientali diventano subottimali, allora anche il limite di tolleranza per altri fattori può cambiare (ad esempio, con una mancanza di azoto nel suolo, i cereali richiedono molto più acqua);

I limiti effettivi di tolleranza osservati in natura sono inferiori alle potenziali capacità dell'organismo di adattarsi a questo fattore. Ciò è spiegato dal fatto che in natura i limiti di tolleranza in relazione alle condizioni fisiche dell'ambiente possono essere ridotti da relazioni biologiche: competizione, mancanza di impollinatori, predatori, ecc. Ogni persona realizza meglio il proprio potenziale

opportunità in condizioni favorevoli(ad esempio, raduni di atleti per allenamenti speciali prima di gare importanti). La potenziale plasticità ecologica di un organismo, determinata in condizioni di laboratorio, è maggiore opportunità realizzate in condizioni naturali. Di conseguenza, distinguono potenziale E implementato nicchie ecologiche;

- limiti di tolleranza negli individui riproduttori e ci sono meno figli degli adulti, cioè le femmine durante la stagione riproduttiva e la loro prole sono meno resistenti degli organismi adulti.

Pertanto, la distribuzione geografica della selvaggina da penna è più spesso determinata dall’influenza del clima sulle uova e sui pulcini, piuttosto che sugli uccelli adulti. Prendersi cura della prole e atteggiamento attento alla maternità sono dettate dalle leggi della natura. Sfortunatamente, a volte le “conquiste” sociali contraddicono queste leggi;

Valori estremi (stressanti) di uno dei fattori portano ad una diminuzione del limite di tolleranza per altri fattori.

Se l’acqua riscaldata viene rilasciata in un fiume, i pesci e altri organismi spendono quasi tutta la loro energia per far fronte allo stress. Mancano di energia per procurarsi il cibo, proteggersi dai predatori e riprodursi, il che porta alla graduale estinzione. Stress psicologico può provocare anche molte malattie somatiche (dal greco. soma-.corpo) malattie non solo negli esseri umani, ma anche in alcuni animali (ad esempio i cani). Con valori stressanti del fattore, l'adattamento ad esso diventa sempre più difficile.

Molti organismi sono in grado di modificare la tolleranza a fattori individuali se le condizioni cambiano gradualmente. Ad esempio, puoi abituarti alta temperatura acqua nella vasca da bagno se entri acqua calda, e poi aggiungere gradualmente caldo. Questo adattamento a un lento cambiamento di fattore è un'utile proprietà protettiva. Ma può anche essere pericoloso. Inaspettato, senza segnali di allarme, nemmeno piccolo cambiamento potrebbe rivelarsi critico. In arrivo effetto soglia. Ad esempio, un ramoscello sottile può causare la rottura della schiena di un cammello già sovraccarica.

Se il valore di almeno uno dei fattori ambientali si avvicina al minimo o al massimo, l'esistenza e lo sviluppo di un organismo, popolazione o comunità diventano dipendenti da questo fattore, che limita l'attività vitale.

Viene chiamato il fattore limitantequalsiasi fattore ambientale che si avvicini o superi i valori estremi dei limiti di tolleranza. Tali fattori che si discostano fortemente dall'ottimale diventano di fondamentale importanza nella vita degli organismi e dei sistemi biologici. Sono loro che controllano le condizioni dell’esistenza.

Il valore del concetto di fattori limitanti è che ci consente di comprendere le complesse relazioni negli ecosistemi. Si noti che non tutti i possibili fattori ambientali regolano la relazione tra ambiente, organismi ed esseri umani. Diversi fattori limitanti risultano prioritari in un dato periodo di tempo. È su questi che dobbiamo concentrare la nostra attenzione quando studiamo gli ecosistemi e li gestiamo. Ad esempio, il contenuto di ossigeno negli habitat terrestri è elevato ed è così accessibile che non costituisce quasi mai un fattore limitante (ad eccezione delle alte quote e dei sistemi antropici). L'ossigeno interessa poco agli ecologisti interessati agli ecosistemi terrestri. E nell'acqua è spesso un fattore che limita lo sviluppo degli organismi viventi (le morie dei pesci, per esempio). Ecco perché idrobiologo misura il contenuto di ossigeno nell'acqua, a differenza di un veterinario o di un ornitologo, anche se per organismi terrestri l'ossigeno non è meno importante che per gli animali acquatici.

I fattori limitanti determinano e zona geografica Tipo. Pertanto, il movimento degli organismi verso nord è solitamente limitato dalla mancanza di Calore.

La distribuzione di alcuni organismi è spesso limitata e biotico fattori.

Ad esempio, i fichi portati dal Mediterraneo alla California non hanno dato frutti lì finché non hanno deciso di portare lì un certo tipo di vespa, l'unico impollinatore di questa pianta.

Identificare i fattori limitanti è molto importante soprattutto per molte attività agricoltura. Agendo in modo mirato sulle condizioni limite è possibile aumentare in modo rapido ed efficace la resa delle piante e la produttività degli animali.

Pertanto, quando si coltiva il grano su terreni acidi, nessuna misura agronomica sarà efficace a meno che non venga utilizzata la calcinazione, che ridurrà l’effetto limitante degli acidi. Oppure, se coltivi il mais in terreni molto poveri di fosforo, anche con abbastanza acqua, azoto, potassio e altri nutrienti, smette di crescere. Il fosforo in questo caso è il fattore limitante. E solo i fertilizzanti al fosforo possono salvare il raccolto. Le piante possono morire per troppo grande quantità acqua o eccesso: fertilizzanti, che in questo caso sono fattori limitanti.

La conoscenza dei fattori limitanti fornisce la chiave per la gestione dell’ecosistema. Tuttavia, dentro periodi diversi vita dell'organismo e in diverse situazioni, quelle limitanti sono vari fattori. Pertanto, solo un’abile regolamentazione delle condizioni di vita può fornire risultati gestionali efficaci.

Informazioni correlate.

La competizione è la competizione tra organismi dello stesso livello trofico (tra piante, tra fitofagi, tra predatori, ecc.) per il consumo di una risorsa disponibile in quantità limitata.

La competizione per il consumo delle risorse gioca un ruolo speciale periodi critici la loro carenza (ad esempio, tra le piante per l'acqua durante una siccità o tra i predatori per le prede in un anno sfavorevole).

Non esistono differenze fondamentali tra competizione interspecifica e intraspecifica (intrapopolazione). Esistono entrambi i casi in cui la competizione intraspecifica è più intensa della competizione interspecifica e viceversa. Allo stesso tempo, l’intensità della competizione all’interno e tra le popolazioni può variare a seconda del contesto condizioni diverse. Se le condizioni sono sfavorevoli per una delle specie, la competizione tra gli individui può aumentare. In questo caso, dovrebbe essere sostituito (o, più spesso, spostato) da una specie per la quale queste condizioni si sono rivelate più adatte.

Tuttavia, nelle comunità multispecie, le coppie “duellanti” molto spesso non si formano e la competizione è diffusa in natura, molte specie competono contemporaneamente per uno o più fattori ambientali; I "Duellanti" possono solo esserlo specie di massa piante che condividono la stessa risorsa (ad esempio alberi - tiglio e quercia, pino e abete rosso, ecc.).

Le piante possono competere per la luce, per le risorse del suolo e per gli impollinatori. Sui terreni ricchi di risorse nutrizionali minerali e umidità si formano terreni densi e chiusi. comunità vegetali, dove il fattore limitante per il quale le piante competono è leggero.

Quando si gareggia per gli impollinatori, vince la specie che è più attraente per l’insetto.

Negli animali, si verifica competizione per le risorse alimentari, ad esempio gli erbivori competono per la fitomassa. In questo caso, i concorrenti dei grandi ungulati possono essere insetti come locuste o roditori simili a topi che possono riproduzione di massa distruggere la maggior parte dell'erba. I predatori competono per la preda.

Poiché la quantità di cibo dipende non solo dalle condizioni ambientali, ma anche dall’area in cui la risorsa viene riprodotta, la competizione per il cibo può trasformarsi in competizione per lo spazio.

Come nei rapporti tra individui di una stessa popolazione, la competizione tra le specie (le loro popolazioni) deve essere simmetrica o asimmetrica. Inoltre, una situazione in cui le condizioni ambientali sono ugualmente favorevoli per le specie concorrenti è piuttosto rara, e quindi le relazioni di competizione asimmetrica sorgono più spesso di quelle simmetriche.

Quando le risorse fluttuano, come avviene in natura (umidità o elementi minerali di nutrimento per le piante, produzione biologica primaria per diversi tipi di fitofagi, densità delle popolazioni di prede per i predatori), diverse specie concorrenti ottengono alternativamente vantaggi. Anche questo non porta all'esclusione competitiva dei più deboli, ma alla convivenza di specie che si trovano alternativamente in una situazione più vantaggiosa e meno vantaggiosa. Allo stesso tempo, le specie possono sperimentare un deterioramento delle condizioni ambientali con una diminuzione del livello di metabolismo o addirittura una transizione verso uno stato dormiente.

Esempi di competizione in biologia. Gli esempi più eclatanti di competizione in natura

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