Konkurranse mellom plantearter. Konkurranse som en mekanisme for fremveksten av økologisk mangfold

"Økologisk energipyramide" - Minut for kroppsøving. Energioverføringer til hvert påfølgende matnivå fra det forrige. I en forenklet økologisk pyramide er forholdet mellom individer av forskjellige trofiske nivåer i økosystemet 1: 3: 4: 5: 17. Pyramide av tall og biomasse. Strømmer av materie og energi i et økosystem. I havet er biomassen til levende organismer representert. Lengde næringskjeden. Havet inneholder biomassen til levende organismer. Jo høyere nivå, desto lavere er total biomasse og antall organismer.

"Syklus av materie og energi" - Massen til delfinen er 50 kg. Hvordan oppstår sirkulasjonen av stoffer i biogeocenose? Noen områder av havet. Mesteparten av energien i maten frigjøres. Vekst per tidsenhet. Økologisk pyramide av biomasse. Næringskjeder er delt inn i to typer. Produsenter (første nivå) har 50 % økning i biomasse. Energiflyt og sirkulasjon av stoffer i økosystemer. Sirkulasjonen av stoffer og flyten av energi. Antall individer på hvert ernæringsnivå.

"Typer forhold mellom organismer" - Kontinuerlig forbedring. Foriske relasjoner. Tusenbein. Kommensalen bor inne i verten. Kannibalisme. Sinoikia. Former for forhold mellom organismer. Kommensalisme hos dyr. Paroikia er en type kommensalisme. Sinoikia - leieforhold. Interpopulasjonsforhold. Sittende fast. Nøtteknekker fugl. Epioiki kalles epifytisme. Predasjon er en type antibiotika. Former for biotiske forbindelser.

"Energi i økosystemer" - Posisjon. Enzym i naturen. Struktur av klorofyll. Kjemosyntese. Strøm av energi gjennom levende organismer. Biologisk syklus. Fotomorfogenese. Komponenter i det fotosyntetiske apparatet. Optisk absorpsjonsspektrum av klorofyller. Absorpsjon av lyskvanter. Molekyler. Utdanning. Betydningen av fotosyntese. Konverter energi til dyrecelle. Energi i økosystemer. Produktiviteten tilveiebringes av plantefotosyntese.

"Økologisk pyramide" - Formålet med studien: Å bevise at antall individer som inngår i næringskjeden er konsekvent synkende. Økologisk pyramide. Forskning på emnet: "Økologisk pyramide."

Konkurransedyktige relasjoner.

Hvis i et økologisk system to eller flere arter (populasjoner) med like økologiske krav lever sammen, oppstår det en negativ type sammenheng mellom dem, som kalles konkurranse (? ?). I i generell forstand Ordet "konkurranse" betyr sammenstøt, rivalisering, konkurranse. Faktisk, når to populasjoner bruker de samme miljøressursene, oppstår det uunngåelig konkurranse mellom arter om å mestre disse ressursene. Dessuten opplever hver befolkning undertrykkelse fra den andre, noe som påvirker deres vekst og overlevelse negativt og kan til og med føre til fortrengning og forsvinning av en av dem, som er mindre tilpasset.

Konkurransen er ekstremt utbredt i naturen. For eksempel konkurrerer (konkurrerer) alle planter om lys, fuktighet, jordnæringsstoffer og om å utvide sitt habitat. Dyr kjemper for matressurser og for tilfluktsrom (hvis de er mangelvare), det vil si til syvende og sist også for territorium. Men hvis bestanden ikke er stor og består av noen få, sjeldent forekommende arter, vil den økologiske betydningen av konkurranse være ubetydelig: for eksempel i arktiske eller ørkenområder er det nesten ingen plantekonkurranse om lys.

Konkurranse kan ikke bare vurderes av organismer som bruker det samme. Naturressurs. Negativ samhandling kan bare diskuteres når denne ressursen er knapp og når fellesforbruk har en negativ effekt på befolkningen.

Typer konkurranseforhold

Konkurransedyktig samhandling kan gjelde territorium, mat, lys, tilfluktsrom og alle andre typer miljøressurser. Resultatet av konkurransen er av stor interesse ikke bare for økologer som studerer prosessene for dannelse av sammensetningen av naturlige samfunn, men også for evolusjonister som studerer mekanismene for naturlig utvalg.

Konkurransen er delt inn i intraspesifikk og interspesifikk. Både intraspesifikk og interspesifikk konkurranse kan spille en stor rolle i dannelsen av artsmangfold og populasjonsdynamikk til organismer.

Intraspesifikk konkurranse. Territorialitet

Intraspesifikk konkurranse? det er en kamp om de samme ressursene som oppstår mellom individer av samme art. Dette viktig faktor selvregulering av befolkningstall.

I noen organismer, under påvirkning av intraspesifikk konkurranse om boareal, en interessant fyr oppførsel? territorialitet. Det er karakteristisk for mange fugler, noen fisker og andre dyr.

Hos fugler manifesterer territorialiteten seg som følger. I begynnelsen av hekkesesongen identifiserer hannen "sitt" territorium (habitat) og forsvarer det mot invasjon av hanner av samme art. La oss merke seg at de høye stemmene til hannene, som vi hører om våren, bare signaliserer "eierskap" til nettstedet de liker, og overhodet ikke setter seg som oppgave å underholde hunnen, slik man vanligvis tror.

En hann som strengt vokter territoriet sitt har større sjanse til å lykkes med å pare seg og bygge et rede, mens en hann som ikke klarer å sikre seg et territorium ikke vil delta i reproduksjonen. Noen ganger er også hunnen med på å beskytte territoriet. I et beskyttet område vil den vanskelige omsorgen for reiret og ungene ikke bli forstyrret av tilstedeværelsen av andre foreldrepar.

Forsvar av territorium er ikke nødvendigvis ledsaget av aktiv kamp. Høy sang og truende positurer er vanligvis nok til å drive vekk en konkurrent. Men hvis en av foreldrepartnerne dør, erstattes den raskt av en fugl blant individene som ennå ikke har slått seg ned. Dermed kan territoriell atferd betraktes som en regulator som forhindrer både overbefolkning og underbefolkning.

Et slående eksempel intraspesifikk konkurranse, som alle kunne se i skogen, ? såkalt selvuttynning hos planter. Denne prosessen begynner med beslagleggelse av territorium: for eksempel et sted på et åpent sted, ikke langt fra et stort grantre som produserer mange frø, vises flere dusin frøplanter? små juletrær. Er den første oppgaven fullført? befolkningen har vokst og tatt over territoriet den trenger for å overleve. Dermed forekommer territorialitet hos planter annerledes enn hos dyr: et sted er ikke okkupert av et individ, men av en gruppe av dem (en del av befolkningen).

Unge trær vokser, skygger samtidig og undertrykker urteaktige planter som ligger under kronene deres (dette er et eksempel på interspesifikk konkurranse (se her)). Over tid dukker det opp en uunngåelig vekstforskjell mellom trærne: noen, som er svakere, henger etter, andre? er forbikjøringer. Fordi gran? er en veldig lyselskende plante (kronen absorberer nesten alt innfallende lys), da begynner svakere unge grantrær å oppleve mer og mer skygge fra siden høye trær og tørker gradvis ut og dør.

Til slutt, etter mange år i en lysning, av hundrevis av grantrær, gjenstår bare to eller tre trær (de sterkeste individene i hele generasjonen). Men det er ikke gress lenger, røttene til trærne er spredt utover lysningen, og ingenting hindrer den frodige barkronen i å trekkes enda høyere mot solen.

Hos noen arter begynner intraspesifikk regulering lenge før seriøs konkurranse oppdages. Dermed er en høy tetthet av dyr en depressiv faktor som reduserer reproduksjonshastigheten til denne befolkningen selv med en overflod av matressurser. (Se del II. Befolkningsøkologi? deøkologi.)

Intraspesifikk konkurranse er en viktig regulator som kontrollerer befolkningsveksten. Takket være denne konkurransen oppstår det et visst forhold mellom befolkningstetthet og dødsraten (dødelighet) eller reproduksjon (fruktbarhet) hos individer. Dette fører igjen til fremveksten av et visst forhold mellom antall foreldrepar og antall avkom de produserer. Slike forbindelser fungerer som regulatorer av befolkningssvingninger ...

Ikke alle forhold mellom populasjoner er like miljømessig: noen av dem er sjeldne, andre er valgfrie, og andre, for eksempel konkurranse, er hovedmekanismen for fremveksten av økologisk mangfold.

Konkurranse(fra latin concurrere - kollidere) - interaksjon der to populasjoner (eller to individer) i kampen for livsvilkårene påvirker hverandre negativt, dvs. gjensidig undertrykke hverandre.

Det skal bemerkes at konkurranse også kan manifestere seg når en ressurs er tilstrekkelig, men tilgjengeligheten reduseres på grunn av den aktive motstanden fra individer, noe som fører til en reduksjon i overlevelsesraten til konkurrerende individer.

Organismer som potensielt kan bruke de samme ressursene kalles konkurrenter. Planter og dyr konkurrerer med hverandre ikke bare om mat, men også om fuktighet, leverom, ly, hekkeplasser - for alt som artens velvære kan avhenge av.

Intraspesifikk konkurranse

Hvis konkurrenter tilhører samme art, kalles forholdet mellom dem intraspesifikk konkurranse. Konkurransen mellom individer av samme art er den mest intense og alvorlige i naturen, siden de har samme behov for miljøfaktorer. Intraspesifikk konkurranse kan observeres i pingvinkolonier, hvor det er en kamp om boareal. Hvert individ opprettholder sin egen del av territoriet og er aggressiv mot sine naboer. Dette fører til en klar fordeling av territorium i befolkningen.

Intraspesifikk konkurranse forekommer nesten alltid på et eller annet stadium i eksistensen av en art, derfor har organismer utviklet tilpasninger som reduserer intensiteten. De viktigste av dem er evnen til å spre etterkommere og beskytte grensene til et enkelt sted (territorialitet), når et dyr forsvarer hekkestedet eller et spesifikt område. Således, i hekkesesongen av fugler, vokter hannene bestemt territorium, som, bortsett fra hunnen, ikke tillater noe individ av sin art. Det samme bildet kan observeres hos noen fisk.

Interspesifikk konkurranse

Hvis konkurrerende individer tilhører forskjellige arter, så dette interspesifikk konkurranse. Konkurranseobjektet kan være enhver ressurs hvis reserver i et gitt miljø er utilstrekkelige: et begrenset distribusjonsområde, mat, et sted for et reir, næringsstoffer for planter.

Resultatet av konkurranse kan være utvidelse av utbredelsesområdet til en art på grunn av reduksjon i antall eller utryddelse av en annen. Et eksempel er en aktiv utvidelse med sent XIX V. rekkevidde av langkloret kreps, som gradvis fanget hele Volga-bassenget og nådde Hviterussland og de baltiske statene. Her begynte han å fortrenge beslektede arter- bredkloret kreps.

Konkurransen kan være ganske intens, for eksempel i kampen om hekkerterritoriet. Denne typen kalles direkte konkurranse. I de fleste tilfeller oppstår disse konfliktene mellom individer av samme art. Imidlertid er konkurransekampen ofte ublodig utad. For eksempel blir mange rovdyr som konkurrerer om mat ikke direkte påvirket av andre rovdyr, men indirekte gjennom en nedgang i matmengden. Det samme skjer i planteverdenen, hvor noen under konkurranse påvirker andre indirekte, gjennom avlytting næringsstoffer, sol eller fuktighet. Denne typen kalles indirekte konkurranse.

Konkurranse er en av grunnene til at to arter, litt forskjellige når det gjelder ernæring, atferd, livsstil, etc., sjelden eksisterer side om side i samme samfunn. Studier av årsaker og konsekvenser av interspesifikk konkurranse har ført til etablering av spesielle mønstre i funksjonen til individuelle populasjoner. Noen av disse mønstrene har blitt hevet til rangering av lover.

Studerer veksten og konkurranseforholdene til to arter av cilierte ciliater, den sovjetiske biologen G.F. Gause gjennomførte en rekke eksperimenter, resultatene av disse ble publisert i 1934. To arter av ciliater - Paramecium caudatum og Paramecium aurelia - vokste godt i monokultur. Maten deres var bakterie- eller gjærceller som vokste på regelmessig tilsatt havregryn. Da Gause plasserte begge artene i samme beholder, økte hver art i utgangspunktet raskt i antall, men over tid begynte P. aurelia å vokse på bekostning av P. caudatum inntil den andre arten forsvant helt fra kulturen. Forsvinningsperioden varte i omtrent 20 dager.

Dermed har G.F. Gause formulert lov (prinsippet) om konkurranseutstenging, som sier: 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 vanligvis atskilt i rom eller tid: de lever i forskjellige biotoper, i forskjellige skoglag, lever i samme vannmasse på forskjellige dyp osv.

Et eksempel på konkurranseutstenging er endringen i antall mort, rug og abbor når de bor sammen i innsjøer. Over tid fortrenger mort rudd og abbor. Forskning har vist at konkurranse påvirker yngelstadiet når fôringsspektra til settefiskene overlapper hverandre. På dette tidspunktet viser mortyngel seg å være mer konkurransedyktig.

I naturen unngår eller reduserer arter som konkurrerer om mat eller plass ofte konkurranse ved å flytte til et annet habitat med akseptable forhold, eller ved å bytte til mer utilgjengelig eller vanskelig fordøyelig mat, eller ved å endre tidspunkt (sted) for søking. Dyr er delt inn i dagaktive og nattaktive (hauker og ugler, svaler og flaggermusene, gresshopper og sirisser, forskjellige typer fisk som er aktive på forskjellige tider av dagen); løver jakter på større dyr, og leoparder jakter på mindre; Til tropiske skoger Fordelingen av dyr og fugler etter nivåer er karakteristisk.

Et eksempel på inndeling av boareal er inndelingen av matsfærer mellom to arter av skarv - stor og langneset. De lever i det samme vannet og hekker på de samme klippene. Observasjoner har vist at langnebbskarven fanger fisk som svømmer inn øvre lag vann, mens storskarven søker hovedsakelig på bunnen, hvor den fanger flyndre og hoftevirvelløse dyr.

Romlig separasjon kan også observeres blant planter. Planter vokser sammen i ett habitat og utvider rotsystemene til forskjellige dyp, og skiller dermed områdene for absorpsjon av næringsstoffer og vann. Inntrengningsdybden kan variere fra noen få millimeter i rotstrøplanter (som skogssyre) til titalls meter i store trær.

I naturlige samfunn dyr av en og forskjellige typer leve sammen og samhandle med hverandre. I evolusjonsprosessen utvikles visse relasjoner mellom dyr som gjenspeiler forbindelsene mellom dem. Hver dyreart spiller en spesifikk rolle i samfunnet i forhold til andre levende organismer.

Den mest åpenbare formen for forhold mellom dyr er predasjon. I naturlige samfunn er det planteetere som spiser vegetasjon, og det er rovdyr som fanger og spiser andre dyr. I forhold handler planteetere ofreami, og rovdyr - rovdyretami. Dessuten har hvert offer sine egne rovdyr, og hvert rovdyr har sitt eget "sett" med ofre. For eksempel jakter løver sebraer og antiloper, men ikke elefanter eller mus. Insektspisende fugler De fanger bare visse typer insekter.

Rovdyr og byttedyr har utviklet seg til å tilpasse seg hverandre slik at noen har utviklet kroppsstrukturer som gjør at de kan fange bedre, mens andre har en struktur som gjør at de bedre kan stikke av eller gjemme seg. Som et resultat fanger og spiser rovdyr bare de svakeste, sykeste og minst tilpassede dyrene.

Rovdyr spiser ikke alltid planteetere. Det er andre- og tredjeordens rovdyr som spiser andre rovdyr. Dette skjer ofte blant vannlevende innbyggere. Så noen fiskearter lever av plankton, andre av disse fiskene, og en rekke akvatiske pattedyr og fugler spiser sistnevnte.

Konkurranse- en vanlig form for relasjoner i naturlige fellesskap. Vanligvis er konkurransen mest intens mellom dyr av samme art som lever i samme territorium. De har samme mat, samme habitater. Konkurransen mellom dyr av forskjellige arter er ikke så intens, siden deres livsstil og behov er noe forskjellige. Så en hare og en mus er planteetere, men de spiser forskjellige deler av planter og fører forskjellige livsstiler.

Konkurranse er konkurransen mellom organismer på samme trofiske nivå (mellom planter, mellom fytofager, mellom rovdyr osv.) om forbruket av en ressurs som er tilgjengelig i begrensede mengder.

konkurranse om ressursforbruk spiller en spesiell rolle i kritiske perioder deres mangel (for eksempel mellom planter for vann under en tørke eller rovdyr for byttedyr i et ugunstig år).

Det er ingen grunnleggende forskjeller mellom interspesifikk og intraspesifikk (intrapopulasjon) konkurranse. Det er tilfeller der intraspesifikk konkurranse er mer intens enn interspesifikk konkurranse, og omvendt. Samtidig kan konkurranseintensiteten innenfor og mellom populasjoner variere avhengig av ulike forhold. Hvis forholdene er ugunstige for en av artene, kan konkurransen mellom individene øke. I dette tilfellet kan den bli fortrengt (eller oftere fortrengt) av en art som disse forholdene viste seg å være mer egnet for.

Men i flerartssamfunn dannes det oftest ikke "duellerende" par, og konkurransen er diffus: mange arter konkurrerer samtidig om en eller flere miljøfaktorer. "Duelists" kan bare være masse arter planter som deler samme ressurs (for eksempel trær - lind og eik, furu og gran, etc.).

Planter kan konkurrere om lys, om jordressurser og om pollinatorer. På jord som er rik på mineralernæringsressurser og fuktighet, dannes tette lukkede jordarter. plantesamfunn, hvor den begrensende faktoren som planter konkurrerer om er lett.

Når man konkurrerer om pollinatorer, vinner arten som er mer attraktiv for insektet.

Hos dyr oppstår konkurranse om matressurser, for eksempel konkurrerer planteetere om fytomasse. I dette tilfellet kan konkurrenter til store hovdyr være insekter som gresshopper eller muslignende gnagere som kan. massereproduksjonødelegge det meste av gresset. Rovdyr konkurrerer om byttedyr.

Siden matmengden ikke bare avhenger av miljøforhold, men også av området der ressursen reproduseres, kan konkurranse om mat utvikle seg til konkurranse om plass.

Som i forholdet mellom individer av samme populasjon, kan konkurransen mellom arter (deres populasjoner) være symmetrisk eller asymmetrisk. Dessuten er en situasjon der miljøforholdene er like gunstige for konkurrerende arter ganske sjelden, og derfor oppstår forhold med asymmetrisk konkurranse oftere enn symmetriske.

Når ressursene svinger, slik det er vanlig i naturen (fuktighets- eller mineralnæringselementer for planter, primær biologisk produksjon for ulike typer fytofager, tetthet av byttedyrbestander for rovdyr), får ulike konkurrerende arter vekselvis fordeler. Dette fører heller ikke til konkurranseutstenging av de svakere, men til sameksistens av arter som vekselvis befinner seg i en mer fordelaktig og mindre fordelaktig situasjon. Samtidig kan arter oppleve forverring av miljøforhold med en reduksjon i nivået av metabolisme eller til og med en overgang til en sovende tilstand.

Utfallet av konkurransen påvirkes også av at en befolkning som har flere individer og som følgelig vil reprodusere «hæren sin» mer aktivt (den såkalte masseeffekten) har større sjanse til å vinne konkurransen.

23. Forholdet mellom plante og plantefag og byttet er rovdyret

FORHOLDET "PLANTE-FYTOFAG".

Forholdet "fytofage-plante" er det første leddet i næringskjeden, der materie og energi akkumulert av produsenter overføres til forbrukerne.

Det er like "ulønnsomt" for planter å spises helt eller ikke spises i det hele tatt. Av denne grunn er det i naturlige økosystemer en tendens til å danne en økologisk balanse mellom planter og fytofagene som spiser dem. For denne planten:

- beskytte seg mot fytofager med pigger, danne rosettformer med blader presset til bakken, utilgjengelige for beitedyr;

– beskytte seg mot fullstendig inntak av biokjemiske midler, produsere når spisingen øker giftige stoffer, som gjør dem mindre attraktive for fytofager (dette er spesielt typisk for saktevoksende pasienter). Hos mange arter, når de spises, øker dannelsen av "usmakelige" stoffer;

– avgir lukt som frastøter fytofager.

Beskyttelse mot fytofager krever betydelig energiforbruk, og derfor kan avveininger i forholdet "fytofager - plante" spores: jo raskere planten vokser (og følgelig jo raskere bedre forhold for veksten), jo bedre den spises, og omvendt, jo tregere planten vokser, jo mindre attraktiv er den for fytofager.

Samtidig sikrer disse beskyttelsesmidlene ikke fullstendig sikkerhet for planter fra fytofager, siden dette vil medføre en rekke uønskede konsekvenser for plantene selv:

– uspist steppegress blir til filler – filt, noe som forverrer levekårene til planter. Utseendet til rikelig filt fører til akkumulering av snø, en forsinkelse i begynnelsen av planteutviklingen om våren og som et resultat til ødeleggelsen av steppeøkosystemet. I stedet for steppeplanter (fjærgress, svingel) utvikler de seg rikelig engarter og busker. U nordlig grense I steppen, etter dette engstadiet, kan skogen generelt komme seg igjen;

– på savannen fører en nedgang i forbruket av treskudd hos grenetende dyr (antiloper, sjiraffer, etc.) til at kronene deres tetter sammen. Som et resultat blir branner hyppigere og trær har ikke tid til å komme seg tilbake til kratt av busker.

I tillegg, med utilstrekkelig forbruk av planter av fytofager, frigjøres det ikke plass for bosetting av nye generasjoner av planter.

"Ufullkommenhet" av "fytofag-plante"-forholdet fører til det faktum at kortsiktige utbrudd i tettheten av fytofagepopulasjoner og midlertidig undertrykkelse av plantepopulasjoner forekommer ganske ofte, etterfulgt av en reduksjon i tettheten av fytofagepopulasjoner.

FORHOLDET "OFFER-ROVDÆR".

Forholdet "rovdyr-byttedyr" representerer koblingene i prosessen med overføring av materie og energi fra fytofager til zoofager eller fra rovdyr av lavere orden til rovdyr av høyere orden.

Som i forholdet "plante-fytofage", observeres ikke en situasjon der alle ofre blir spist av rovdyr, noe som til slutt fører til deres død, i naturen. Økologisk balanse mellom rovdyr og byttedyr opprettholdes spesielle mekanismer, unntatt fullstendig utryddelse av ofre. Så ofre kan:

- løpe fra et rovdyr. I dette tilfellet, som et resultat av tilpasning, øker mobiliteten til både ofre og rovdyr, noe som er spesielt typisk for steppedyr som ikke har noe sted å gjemme seg for sine forfølgere ("Tom og Jerry-prinsippet");

– få en beskyttende farge («late som» om de er blader eller kvister) eller tvert imot en lys farge (for eksempel en rød farge, som advarer et rovdyr om en bitter smak. Det er velkjent at fargen på en hare endringer i forskjellige tiderår, noe som gjør at den kan kamuflere seg i løvet om sommeren, og om vinteren mot bakgrunnen hvit snø;

– spredning i grupper, noe som gjør leting etter og fangst mer energikrevende for rovdyret;

- gjemme seg i tilfluktsrom;

– gå over til aktive forsvarstiltak (planteetere med horn, piggfisk), noen ganger ledd (moskus kan ta opp "allsidig forsvar" fra ulv osv.).

På sin side utvikler rovdyr ikke bare evnen til raskt å forfølge bytte, men også en luktesans, som lar dem bestemme plasseringen av byttet ved å lukte.

Samtidig gjør de selv alt de kan for å unngå å oppdage deres tilstedeværelse. Dette forklarer rensligheten til små katter, som bruker mye tid på toalettet og begraver ekskrementer for å eliminere lukt.

Med intensiv utnyttelse av fytofagebestander utelukker folk ofte rovdyr fra økosystemene (i Storbritannia er det for eksempel rådyr og hjort, men ingen ulv; i kunstige reservoarer hvor karpe og andre damfisk avles, er det ingen gjedder). I dette tilfellet utføres rovdyrets rolle av personen selv, og fjerner en del av individene i phytophage-populasjonen.