Конкуренция и хищничество в природе

интенсивной конкуренции. Тщательные последующие исследования этих залежных

полей показали, что новый пришелец не вытеснял растущий здесь ранее  вид;

оказалось, что оба вида сосуществуют, но их численное соотношение зависит

от почвы, времени и степени  нарушений.

Следующий пример относится к двум видам сухопутных саламандр Plethodon

glutinosus и P. jоrdani, обитающих в южной  части Аппалачских гор в США.

Обычно P. jоrdani встречается на больших  высотах, чем P. glutinosus, но в

некоторых районах зоны их обитания перекрываются . Хейрстон (Hairston,

1980) провел эксперимент на двух участках, один их которых находился в

горах Грейт-Смоуки, где перекрывание наблюдалось только в небольшом

диапазоне высот, а другой в Бальзамических горах, где виды сосуществовали в

гораздо более широкой зоне. На обоих участках обитали популяции  того и

другого вида и, в целом, фауна саламандр  была сходной; популяции находились

на одной высоте и подвергались одинаковым воздействиям. На каждом участке

Хейрстон заложил семь экспериментальных  площадок: на двух из них были

удалены особи P. jоrdani, а двух других – особи P. glutinosus, а оставшиеся

три служили контролем. Эта работа была начата в 1974 г. и в последующие 5

лет на всех площадках 6 раз в году подсчитывали число особей каждого  вида;

все особи были разделены на три  группы: годовика, двухлетки, все остальные.

На контрольных площадках, как  и следовало ожидать, из двух

рассматриваемых видов гораздо  более многочисленным был P. jоrdani; а  на

площадках, с которых он был удален наблюдалось статистически значимое

возрастание численности P. glutinosus. На площадках, с которых  был удален,

P. glutinosus, не было отмечено соответствующего  значимого увеличение

численности P. jоrdani. Однако на обоих  участках наблюдалось статистически

значимое возрастание доли P. jоrdani среди годовиков и двухлеток. По-

видимому это объяснялось возросшей плодовитостью и (или) повышенным

выживанием молоди; оба эти фактора  являются основными причинами,

определяющими скорость размножения.

Важным моментом является то, что  неблагоприятное воздействие со стороны

дргугого вида исходно испытывали особи обоих видов; после удаления одного

их видов, у оставшегося наблюдалось  значительное увеличение численности  и

(или) плодовитости и  (или) выживаемости. Из этого следует,  что на

контрольных площадках  и в других местах совместного  обитания эти виды

обычно конкурировали  друг с другом, но все же сосуществовали.

В качестве еще одного примера приведу  эксперимент, выполненный одним  из

известнейших «отцов-основателей» экологии растений А.Г. Тенсли, который

изучал конкуренцию между  двумя видами подмаренника (Tansley, 1917). Galium

hercinicum – этот вид растущий  в Великобритании на кислых  почвах, тогда как

распространение Galium pumilum ограничено более щелочными почвами.

Выращивая виды по отдельности, Тенсли обнаружил, что каждый их них  хорошо

рос как на кислой почве из местообитания Galium hercinicum, так и на

щелочной почве из местообитания Galium pumilum. Однако, при совместном

выращивании на кислой почве  успешно рос только Galium hercinicum, а  на

щелочной почве - Galium pumilum. По-видимому, эти результаты

свидетельствуют о конкуренции  между видами при их совместном выращивании. В

конкурентной борьбе побеждает  один вид, тогда как другой проигрывает

настолько, что происходит его вытеснение из биотипа. Исход конкуренции

зависит от условий, в которых она  происходит.

Хищничество

Хищничество — такой тип взаимоотношений  организмов, при котором представители  одного вида убивают и поедают  представителей другого. Хищничество  — одна из форм пищевых отношений. В ходе эволюции животного мира хищничество способствовало, как правило, морфофизиологическому прогрессу. У хищников обычно хорошо развиты нервная система и органы чувств, позволяющие обнаружить и распознать свою добычу, а также средства овладения, умерщвления, поедания и переваривания добычи (острые втягивающиеся когти кошачьих, ядовитые железы паукообразных, стрекательные клетки актиний, ферменты, расщепляющие белки, у многих животных и др.).

Часто хищничеством называют всякое выедание одних организмов другими. Следовательно, к одной из форм хищничества может быть отнесена и растительноядность. В природе хищнические взаимоотношения широко распространены. От их исхода зависит не только судьба отдельного хищника или его жертвы, но и некоторые важные свойства таких крупных экологических объектов, как биотические сообщества и экосистемы.

Для типичного хищника (волка, рыси, норки) характерно охотничье поведение. Но кроме хищников – охотников  существует большая группа хищников – собирателей, способ питания которых заключается в простом поиске и сборе добычи. Таковы, например, многие насекомоядные птицы, собирающие пищу на земле, в траве или на деревьях. Хищничество — широко распространённая форма биотических отношений. Следует различать два вида хищников. Хищники одного типа питаются главным образом «бесполезными» для популяции особями, вылавливая больных и старых, более уязвимых молодых, а также не нашедших себе территории особей низшего ранга, но не трогают особей, способных к размножению, которые составляют источник пополнения популяции. Хищники другого типа так эффективно питаются особями всех групп, что могут серьезно нарушить потенциал популяции. Сами жертвы и их места обитания определяют тип хищничества, которому они подвергаются. Популяции организмов с небольшой продолжительностью жизни и высокой скоростью размножения часто регулируются хищниками. Между питанием животных и питанием растений существует одно важное различие. Большинство хищников, питающихся животными, действуют по принципу «все или ничего», поскольку хищник полностью убивает жертву и съедает ее целиком или большую ее часть. При питании же растениями обычно только часть растения потребляется «хищником». Поэтому «хищничество» на растениях (растительноядность) напоминает паразитизм на животных. Но даже неполное хищничество всегда должно уменьшать способность жертвы выжить и размножатьсяв сообществах.

 
Циклы  хищник-жертва

 
Колебания численности хищников и жертвы нередко производят впечатление  тесно связанных между собой  циклов. Классическим примером служат периодические колебания численности зайца-беляка, за которыми следуют очень сходные колебания численности рыси - одного из главных врагов зайца. Поскольку эти циклы наблюдаются на протяжении длительных периодов, они отражают некое стабильное взаимодействие между популяциями хищника и жертвы. Но экологи до конца еще не установили, действительно ли циклические колебания численности зайцев вызваны воздействием, оказываемым на популяцию хищником - рысью. Возможно, что численность зайцев колеблется в соответствии с изменением количества их собственной пищи, а колебания численности рыси просто пассивно следует за циклическими изменениями популяций жертвы.  
Проведенные в лаборатории эксперименты, в которых жертва постоянно получала обильное количество пищи, показали, что хищники могут вызывать циклические колебания численности жертвы. В таких случаях циклические колебания усиливаются под влиянием медленной реакции популяции хищника на изменение плотности жертвы. В случае высокой эффективности хищников популяция жертвы нередко выедается до полного исчезновения; при этом вскоре после исчезновения жертвы вымирают и сами хищники.  
Взаимодействия хищник - жертва такого типа могут стабилизироваться лишь в том случае, если некоторому числу особей жертвы удается найти какое-то убежище и избежать уничтожения хищником. Этот принцип продемонстрировал Г. Ф. Гаузе в своих первых работах на простейших. Ученый использовал в качестве жертвы инфузорию Paramecium, а в качестве хищника - другое ресничное простейшее, Didinium. В данном эксперименте хищника и жертву помещали в обыкновенную пробирку, содержавшую питательную среду. В этой простой среде хищники быстро уничтожали всех парамеций, после чего сами погибали от голода. В другом эксперименте Гаузе несколько усложнял среду, помещая на дно пробирки немного стеклянной ваты, в которой парамеции могли укрыться от хищника. В этом случае популяция Didinium погибла, уничтожив всех доступных ей особей жертвы, однако популяция Paramecium восстановилась за счет несколько особей, которым удалось спрятаться от хищников в стеклянной вате.  
Так как хищничество очень тесно связано с конкуренцией, то в следующей главе обязательно нужно дать основные понятие об этом явлении.

Взаимоотношения: хищник — жертва

Длительные контакты природного хищника  и его жертвы не имеют столь  катастрофических последствий, несмотря на то, что хищники сами убивают  тех особей, которыми они питаются.

Установлено, что при длительном совместном существовании взаимодействующих видов животных их изменения протекают согласованно, так, что эволюция одного вида частично зависит от эволюции другого. Такая согласованность в процессах совместного развития организмов разных видов называется коэволюцией.

Многие экологи высказывают мнение, что когда взаимодействующие виды претерпевают совместное эволюционное развитие, отрицательные влияния одного из них на другой становятся слабее.

По мере того как жертва приобретает  опыт избегать врагов, хищники вырабатывают более эффективные приспособления для её поимки. Иными словами, в эволюции связи между хищником и жертвой жертва действует так, чтобы освободиться от действий хищника, а хищник — чтобы постоянно поддерживать своё влияние на жертву. Это приводит к возникновению разнообразных приспособлений у хищников и у жертв.

Можно вспомнить сложное общественное охотничье поведение волков или  львов; длинные липкие языки и  точный прицел некоторых рыб, жаб  и ящериц; загнутые ядовитые зубы гадюк  с аппаратом впрыскивания яда; пауков и их ловчую паутину; глубоководную рыбу – удильщика; змей – удавов, которые душат свою жертву .

У жертв также исторически выработались защитные свойства в виде анатомо  – морфологических, физиологических, биохимических особенностей. Например, выросты тела, шипы, колючки, панцири, защитная окраска, ядовитые железы, способность быстро прятаться, зарываться в рыхлый грунт, строить недоступные хищникам убежища, прибегать к сигнализации об опасности. Вследствие таких обоюдных приспособлений формируются определённые группировки организмов в виде специализированных хищников и специализированных жертв. Так, основной пищей рыси (Felix Lynx) служат зайцы, а волк (Canis Lupus) — типичный многоядный хищник.

Замечено, что в действиях многих хищников присутствует то, что можно назвать расчетливостью. Хищнику, например, невыгодно полное уничтожение всех особей жертвы, и, как правило, этого в природе не случается.

Хищничество — трудоёмкий процесс, требующий больших затрат энергии. Например, группа из двух львиц и  восьми детёнышей проходит за ночь расстояние в несколько километров, даже если самым молодым щенятам всего месяц от роду. Львята при этом испытывают те же лишения, которым подвергаются взрослые животные. Многие из них погибают, в том числе и от голода.

Во время охоты хищники нередко подвергаются опасностям не меньше, чем их жертвы. Иногда хищники гибнут от столкновения с другими хищниками в ходе борьбы за добычу.

Но главный враг хищника —  время. Только самые быстрые и  сильные хищники способны преследовать жертву на большом расстоянии, успешно ловить её затрачивая на это минимальное время. Менее проворные не выдерживают конкуренции и обречены на голодную смерть.

В ходе эволюции отношения хищник-жертва часто перерастают в мутуалистические отношения, которые энергетически наиболее выгодны по сравнению с хищничеством. Так в случае лишайников, гриб изначально был паразитом по отношению к водоросли. У некоторых более примитивных лишайников гриб фактически проникает в клетки водорослей, паразитируя на них. У более развитых видов мицелий гриба не проникает в клетки водоросли и оба организма живут в полной гармонии. Отношения хищник-жертва привели к образованию скотоводства, которое также является примером симбиоза. В природе подобные случаи также нередки, например, отношения муравьев и тлей.

Значение хищничества

Значение хищничества можно  понять лишь рассматривая это явление  на уровне популяций. Длительная связь  между популяциями хищника и  жертвы порождает их взаимозависимость, которая действует подобно регулятору, предотвращая слишком резкие колебания численности или препятствуя накоплению в популяциях ослабленных или больных особей. В ряде случаев хищничество может существенно ослаблять отрицательные последствия межвидовой конкуренции, повышать устойчивость и разнообразие видов Понятие хищник в экологии гораздо шире, чем в общепринятом понимании. По большому счету, любого консумента можно отнести к хищникам. В частности растительноядные животные являются хищниками в отношении растений. Поэтому взаимоотношения эти очень разнообразны. Например, одним из частных случаев подобных отношений является аллелопатия, или антибиоз, когда одна популяция продуцирует вещества - ингибиторы, подавляющие жизнедеятельность конкурирующей популяции. Так кусты черной смородины выделяют летучие вещества, подавляющие рост вишни, которая способна затенить и лишить влаги черную смородину, что случается, если высадить молодые смородиновые кусты в вишневые заросли. Однако сильные заросли черной смородины настолько сильно воздействуют на вишневые деревья, что они даже изгибаются в обратную сторону. Типичным примером антибиоза среди микроорганизмов является образование пенициллина плесневыми грибками, являющегося бактериальным ингибитором.

Хищничество играет важную роль в  жизни экосистем, регулируя плотность соответствующих популяций на достаточно низком уровне, сдерживая катастрофические вспышки из численности, одновременно не подавляя их полностью. Обычно в системе отношений хищник-жертва со временем устанавливаются постоянные незатухающие колебания численности хищников и жертв. Отсутствие хищника для какой-либо популяции может вызвать “взрыв” численности популяции “жертв”, который подрывает кормовую базу данной популяции и вызывает к жизни какие-то иные механизмы корректировки численности, чаще всего в виде болезней или таких поведенческих механизмов, которые связаны с пренебрежением к жизни каждой отдельной особи.  
Действие принципа оптимальности приводит к тому, что со временем отрицательные взаимодействия ослабевают, достигая некоторого устойчивого равновесия, соответствующего минимуму внутренних напряжений. Наиболее разрушительные последствия возникают лишь там, где контакт жертв и хищников установлен сравнительно недавно, что в последнее время вызвано в первую очередь с деятельностью человека, перемещающего различные виды организмов с одного континента или острова на другой (достаточно вспомнить катастрофическую вспышку численности колорадского жука на наших картофельных полях, поначалу уничтожавших практически весь урожай картофеля, пока человек не взял на себя роль хищника по отношению к данному насекомому). Рано или поздно эти отношения стабилизируются, но иногда экосистема вынуждена полностью перестроиться. Например, заболевание американского каштана, который ранее был важным компонентом лесов на востоке Северной Америки, паразитическим грибом, привезенным случайно из Китая, привело к гибели все крупные деревья, в силу чего каштан утратил свое доминирующее положение в этих лесах.