Демэкология – научная дисциплина, рассматривающая многообразие взаимоотношений между живыми организмами, входящими в различные популяции. Одной из форм такого взаимодействия является межвидовая конкуренция. В данной статье мы рассмотрим ее особенности, закономерности возникновения борьбы за территорию, пищу и другие абиотические факторы у организмов, обитающих в природных и искусственных биогеоцинозах.
Вид и его экологическая характеристика
В течение исторического развития биологические таксоны (группы, обладающие некой общностью) приспосабливаются к абиотическим и биотическим факторам природы. К первым относятся климат, химический состав почвы, водной и воздушной среды и т. п., а ко вторым - воздействие жизнедеятельности одних видов на другие.
Особи одного вида расселяются на определенных участках биотопов неравномерно. Их скопления называются популяциями. Сообщества одного вида постоянно контактируют с популяциями других видов. Это определяет его положение в биогеоценозе, которое называют экологической нишей.
Межвидовая конкуренция, пример которой мы рассмотрим в статье, происходит непосредственно в местах перекрывания ареалов сообществ различных видов и может привести к вымиранию популяции одного из них. Например, в опытах российского ученого Г. Гаузе два вида инфузорий развивались на одной питательной среде. Один из них начинал активно размножаться и расти за счет другого. В итоге более слабый вид полностью элиминировал (вымер) в течение 20 дней.
К чему приводит перекрывания ареалов
Если территории обитания двух различных видов на некоторых участках биотопа сливаются, то между особями возникают достаточно сильные различия во внешнем строении, сроках полового созревания и спаривания. Их называют смещением признаков.
На периферии ареала, где обитают организмы только одного вида, их популяции конвергентны с сообществами, представленными особями другого вида. Нужно отметить, что во втором случае между популяциями практически отсутствует межвидовая конкуренция. Пример с вьюрками, наблюдаемый еще Ч. Дарвином на Галапагосских островах, во время его кругосветного путешествия на фрегате «Бигль», - яркое тому подтверждение.
Закон конкурентного исключения
Вышеназванный ученый Г. Гаузе сформулировал важную экологическую закономерность: если трофические и другие потребности популяций двух различных видов совпадают, то такие таксоны становятся конкурирующими. Это исключает их дальнейшее сосуществование на одном ареале, так как между ними возникает межвидовая конкуренция. Пример, который иллюстрирует ее, – это колебание численности окуня, красноперки и плотвы, питающихся в одном водоеме. Мальки плотвы более активны и прожорливы, поэтому они с успехом вытесняют молодняк окуня и красноперки.
Симпатрические и аллопатрические таксоны
Они возникли вследствие географического видообразования. Рассмотрим виды, называемые аллопатрическими. Для того чтобы объяснить факт их появления, используют данные в геологии и палеогеографии. Особи таких сообществ конкурируют между собой достаточно сильно, так как требуют одинаковых кормовых ресурсов. Именно этим признаком характеризуется межвидовая конкуренция.
Примеры животных, подвергшихся географическому видообразованию, – это североамериканские бобры и норки. Несколько сотен тысяч лет назад Азия и Северная Америка были соединены наземным участком.
На материке обитали аборигенные виды грызунов. Когда появился Берингов пролив, евроазиатские и американские популяции этих животных в результате дивергенции образовали новые виды, конкурирующие между собой. Различия между особями популяций усиливаются в результате смещения признаков.
Можно ли снизить межвидовую конкуренцию?
Еще раз уточним, что в демэкологии межвидовая конкуренция – это взаимоотношения организмов, входящих в популяции различных видов и требующих сходных ресурсов, необходимых для их жизнедеятельности. Это могут быть пространство биотопа, освещенность, влага и, конечно же, пища.
В естественных условиях сообщества различных таксонов, использующих общий участок ареала и кормовую базу, могут снизить давление конкурентной борьбы различными способами. Каким же образом снижается межвидовая конкуренция? Пример - это разделение ареала, приводящий к различным видам питания водоплавающих птиц - баклана большого и баклана длинноносого. Хоть они и живут на общей территории, но особи популяции первого вида питаются придонными формами беспозвоночных и рыбы, а второго - добывают пищу в верхних слоях воды.
Для автотрофных организмов также характерно межвидовая конкуренция. Примеры растений, подтверждающих смягчение проявлений борьбы за существование, – это травянистые виды и древовидные формы. Эти популяции имеют разноуровневую корневую систему, что обеспечивает разделение грунтовых пластов, из которых растения всасывают воду и минеральные вещества. Растения, формирующие лесную подстилку (ветреница лютиковая, кислица, толокнянка), имеют длину стержневого корня от нескольких миллиметров до 10 сантиметров, а многолетние древесные породы голосеменных и цветковых растений – от 1,2 м до 3,5 м.
Интерференционная конкуренция
Эта форма возникает, если различные виды используют один и тот же экологический фактор или ресурс. Чаще всего это общая кормовая база. У насекомых, как у растений и животных, так же широко распространена межвидовая конкуренция.
Примеры, фото и описание эксперимента, приведенные ниже, поясняют исследование Р. Парка, осуществленное в лабораторных условиях. Ученый использовал в опытах два вида насекомых, относящихся к семейству чернотелок – мучников (мучных хрущаков).
Особи этих видов вступали между собой в конкуренцию за пищу (муку) и были хищниками (поедали хрущаков другого вида).
В искусственных условиях эксперимента менялись абиотические факторы: температура и влажность. С ними изменялась вероятность доминирования сообществ то одного, то другого вида. После некоторого интервала времени в искусственной среде (ящике с мукой) обнаруживались особи только одного вида, а другого – полностью исчезали.
Эксплуатационная конкуренция
Она возникает как вследствие целенаправленной борьбы организмов различных видов за абиотический фактор, находящийся в минимуме: пищу, территорию. Пример такой формы экологического взаимодействия - питание птиц, относящихся к разным видам, на одном и том же дереве, но в различных его ярусах.
Таким образом, межвидовая конкуренция - это в биологии такой вид взаимодействия между организмами, который приводит:
- к кардинальному разделению популяций различных видов по несовпадающим экологическим нишам;
- к изгнанию одного менее пластичного вида из биогеоциноза;
- к полной эллиманации особей популяции конкурирующего таксона.
Экологическая ниша и ее ограничения, связанные с межвидовой конкуренцией
Экологическими исследованиями установлено, что биогеоцинозы состоят из стольких экологических ниш, сколько видов живет в экосистеме. Чем пространственно ближе экологические ниши сообществ важных таксонов в биотопе, тем ожесточеннее их борьба за лучшие условия внешней среды:
- территорию;
- кормовую базу;
- время проживания популяции.
Это три главных параметра реальной заселенной экологической ниши. В ней фиксируются ограничения способа существования популяции, такие как паразитизм, конкуренция, хищничество, сужение ареала, уменьшение кормовых ресурсов.
Снижение давления окружающей среды в биотопе происходит следующим образом:
- ярусность в смешанном лесу;
- различные места обитания личинок и взрослых особей. Так, у стрекоз наяды живут на водных растениях, а имаго освоили воздушную среду; у майского жука личинки обитают в верхних слоях почвы, а взрослые насекомые живут в наземно-воздушном пространстве.
Все эти явления характеризуют такое понятие, как межвидовая конкуренция. Примеры животных и растений, приведенные выше, подтверждают это.
Результаты межвидовой конкуренции
Мы рассматриваем широко распространенное явление в живой природе, характеризующееся как межвидовая конкуренция. Примеры - биология и экология (как ее раздел) - представляют нам этот процесс как в среде организмов, относящихся к царствам грибов и растений, так и в царстве животных.
К результатам межвидовой конкуренции относится сосуществование и замещение видов, а также экологическая дифференциация. Первое явление растянуто во времени, а родственные виды в экосистеме не увеличивают свою численность, так как существует конкретный фактор, влияющий на воспроизводство популяции. Замещение видов, базирующееся на закономерностях конкурентного исключения, является крайней формой давления более пластичного и сертильного вида, что неизбежно влечет за собой гибель особи - конкурента.
Экологическая дифференциация (дивергенция) приводит к формированию мало изменяющихся, высокоспециализированных видов. Они приспособлены к тем участкам общего ареала, где имеют преимущества (в сроках и формах размножения, питания).
В процессе дифференциации оба конкурирующих вида снижают свою наследственную изменчивость и стремятся к более консервативному генофонду. Это объясняется тем, что в таких сообществах стабилизирующая форма естественного отбора будет доминировать над движущими и дизруптивными его видами.
