Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Декабря 2013 в 16:57, реферат
В природе каждый живой организм живет не изолированно. Его окружает множество других представителей живой природы. Все они взаимодействуют друг с другом в пределах сообщества. Это взаимодействие происходит прямо или опосредованно, через промежуточные звенья. Всевозможные формы влияния организмов друг на друга представляют собой совокупность биотических факторов. Биотические взаимоотношения чрезвычайно сложны и по-разному протекают в различных условиях. Это делает их труднопредсказуемыми.
1. Введение 3
2. Межпопуляционные отношения в экосистемах. Формы взаимосвязи между популяциями 5
3. Закон конкурентного исключения 15
4. Заключение 16
5. Список использованной литературы 17
Содержание
1. |
Введение |
3 |
2. |
Межпопуляционные отношения в экосистемах. Формы взаимосвязи между популяциями |
5 |
3. |
Закон конкурентного исключения |
15 |
4. |
Заключение |
16 |
5. |
Список использованной литературы |
17 |
Введение
В природе каждый живой
организм живет не изолированно. Его окружает
множество других представителей живой
природы. Все они взаимодействуют друг
с другом в пределах сообщества. Это взаимодействие
происходит прямо или опосредованно, через
промежуточные звенья. Всевозможные формы
влияния организмов друг на друга представляют
собой совокупность биотических факторов.
Биотические взаимоотношения
чрезвычайно сложны и по-разному протекают
в различных условиях. Это делает их труднопредсказуемыми.
На популяцию действуют
Говоря о пространственной структуре
популяции, следует отметить гомотипические
и гетеротипические реакции. Гомотипические
реакции – это взаимодействия, или, по
терминологии Клементса и Шелфорда, коакции
между организмами одного вида. Гетеротипические
реакции – это коакции между организмами
разных видов. Основные типы гомотипических
реакций составляющих популяцию, – это
эффект группы, эффект массы, а также внутривидовая
конкуренция.
Вообще гетеротипические
реакции достаточно разнообразны. Тем
не менее, взаимоотношения между популяциями
имеют достаточно общепринятую классификацию,
с которой мы и познакомимся. Надо сказать,
что в отличие, например, от классификаций
жизненных форм или тех классификаций,
которыми пользуются в систематике, классификация
типов межпопуляционных взаимоотношений
не иерархична. Это означает, что при рассмотрении
с разных точек зрения можно выделить
разные группы типов этих взаимоотношений.
Во-первых, различают симбиотические
и несимбиотические связи. В дословном
переводе с греческого симбиоз означает
«совместная жизнь». В популярных статьях
о природе слово «симбиоз» зачастую истолковывается
как взаимовыгодное сосуществование организмов
разных видов. Существует понимание симбиоза
именно как взаимовыгодного сосуществования,
это симбиоз в узком смысле. Симбиоз в
широком смысле – это любое совместное
существование организмов, образующих,
таким образом, единую систему, называемую
симбиотической. В симбиотических системах
один или каждый партнер в определенной
степени возлагает на другого задачу регуляции
своих отношений с внешней средой. Как
правило, это означает, в частности, то,
что один организм оказывается для другого
в той или иной степени средой обитания.
Различают также облигатные и факультативные
связи между популяциями. Облигатные –
это обязательные, постоянные взаимодействия.
Факультативные – это временные, случайные,
необязательные взаимодействия.
С точки зрения ресурсов,
применительно к которым происходят биотические
взаимодействия, можно выделить ряд важных
типов связей. Например, чрезвычайно важны
пищевые, или трофические, связи, при которых
либо одна из популяций представляет собой
пищевой ресурс для другой, либо между
популяциями происходит перераспределение
пищевого ресурса. Сюда относятся, например,
хищничество, паразитизм, пищевая конкуренция.
Другой тип связей – топические, при которых
одна популяция изменяет условия существования
другой, изменяя свойства внешней среды.
Наиболее яркий пример топических связей
– обогащение атмосферы Земли кислородом,
происходящее благодаря фотосинтезу и
чрезвычайно значимое для всех аэробных
организмов. Менее известны, но также чрезвычайно
важны коммуникационные, или информационные,
взаимодействия, при которых различные
организмы обмениваются сигналами. Наиболее
распространена и изучена коммуникация
у животных. Коммуникация имеет место,
когда животное или группа животных подают
сигнал, вызывающий ответную реакцию.
Однако возможна и межвидовая коммуникация.
Известны ситуации, в которых один вид
использует коммуникационные сигналы
другого вида в совершенно других целях,
чем те, в которых этот сигнал издается.
Межпопуляционные отношения в экосистемах |
Чрезвычайно разнообразные связи популяций в экосистемах прежде всего подразделяют на прямые и косвенные. В первом случае наблюдается непосредственный контакт между особями взаимодействующих популяций, форма которого вырабатывалась исторически, во втором – адаптации к непосредственному контакту у особей взаимодействующих популяций нет, и в процессе эволюции они приспосабливались лишь к результатам жизнедеятельности друг друга. Прямые и косвенные связи могут проявляться в самых разнообразных формах взаимодействий, среди которых по функциональному признаку можно, в частности, выделить топические, трофические, фабрические и форические. Первая форма связи – случай, когда особи популяции одного вида кондиционируют (видоизменяют) физико-химические условия существования другого (например аэрация воды фотосинтетиками). Трофические связи проявляются в питании особей одного вида за счет живых особей другого вида, продуктов их жизнедеятельности или их мертвых остатков. Если особи одного вида используют представителей другого, их части или мертвые остатки для «фабрикации» своих сооружений, имеет место фабрическая связь. Форические связи возникают, когда перемещение особей одного вида закономерно осуществляется представителями другого. Частью сложной
сети взаимоотношений в По своему биологическому значению взаимосвязи между популяциями крайне многообразны. Наиболее часто они проявляются в таких формах, как хищничество и паразитизм, конкуренция и нейтрализм, протокооперация и мутуализм, карпозы, комменсализм и аменсализм, стимулирование и ингибирование. Нейтрализм и конкуренция. Это наиболее характерные взаимоотношения между популяциями особей одного трофического уровня. Прямые конкурентные пищевые отношения, как правило, возникают у популяций со сходным типом питания. В 1934 г. Гаузе было сформулировано правило, получившее название принципа конкурентного исключения или принципа Гаузе, согласно которому близкородственные виды, занимающие сходные экологические ниши, не могут сосуществовать вместе. Близкие виды либо сменяют друг друга в пространстве по градиенту того или иного фактора, либо занимают разные экологические ниши. Смена по градиенту означает, что виды могут занимать те биотопы (существование в которых по какому-то фактору затруднено), которые при отсутствии конкуренции они занимать бы не стали. Важной особенностью пищевой конкуренции является то, что она имеет место тогда, когда пища имеется в ограниченном количестве. Степень конкуренции
из-за пищи зависит от Под напряжением конкуренции (i) понимается отношение потребностей организмов-потребителей к той пище, из-за которой они конкурируют, к ее наличию: i=(a1 +a2)100/b, где а1 и а2 – количество пищи, потребляемое за сутки соответственно первым и вторым конкурентами, b – биомасса пищевых объектов в месте обитания конкурентов. Сила конкуренции (е) равна произведению ее объема на напряжение, умноженному на степень совпадения пастбищ (q) конкурирующих организмов е=d×i×q. Сила конкуренции выражается в конкалиях – количество потребляемой и имеющейся пищи в граммах на 1 м2. Отрицательное
влияние пищевых конкурентов
друг на друга тем Нейтральные отношения обычно наблюдаются у лидирующих видов данного трофического уровня. Лишать друг друга потенциального ресурса могут особи как одного, так и разных видов. В связи с этим различают внутривидовую и межвидовую конкуренцию. Потребности в ресурсах у особей одного вида более сходны, чем у особей различных видов, однако их суммарные потребности в каком-либо ресурсе могут в данный момент превышать запас. В этом случае особи конкурируют и, естественно, некоторые из них лишаются этого ресурса. Внутривидовая конкуренция и её роль. Внутривидовая конкуренция – это соперничество особей одного вида за ресурс, когда его не хватает. В качестве примера такой конкуренции рассмотрим гипотетическое сообщество – процветающую популяцию кузнечиков одного вида. Разыскивая и потребляя пищу, кузнечики расходуют энергию и подвергают себя риску быть съеденными. При увеличении плотности популяция для обеспечения жизнедеятельности организмов потребуется больше затраты времени и энергии. В этом случае возрастает внутривидовая конкуренция, что приводит к повышению энергетических затрат и к снижению скорости потребления пищи. В результате шансы выжить уменьшаются. Аналогична ситуация и у растений. Один проросток растения с большей вероятностью доживет до репродуктивной зрелости, чем проросток, окруженный густой порослью. Даже если он не погибнет, то почти наверняка будет мелким, неразвитым. Даст мало потомства. Следовательно, повышение плотности популяции уменьшает вклад каждой особи в следующее поколение. Общие черты внутривидовой конкуренции: · снижение скорости потребления ресурсов из расчета на одну особь; · ограниченность ресурса, за который конкурируют особи; · неравноценность конкурирующих особей одного и того же вида при сходстве существенных характеристик (потребляют одинаковые ресурсы среды); · прямая зависимость влияния на отдельную особь от числа конкурентов; · конечный результат конкуренции – уменьшение вклада в следующее поколение. Внутривидовая конкуренция может выражаться в прямой агрессии (активная конкуренция), которая бывает физической, психологической или химической. Например, самцы, соревнующиеся за право обладать самкой, могут бороться между собой. Демонстрировать свой внешний вид, чтобы затмить соперника, либо с помощью запаха держать соперников на расстоянии. Борьба за самок, пространство и свет часто приводит к активной конкуренции. Конкуренция не всегда бывает выражена настолько ярко. Если, например, часть пищевых ресурсов поедается одним из представителей вида, значит, ею не могут воспользоваться другие особи. В таком случае конкуренция будет не прямой, так как воздействие на популяцию выражается в истощении ресурсов. Это называется эксплуатационной конкуренцией. В большинстве случаев, по всей видимости, сочетаются элементы как эксплуатационной, так и активной внутривидовой конкуренции. Часто конкуренция асимметрична, то есть некоторые особи страдают от неё сильнее других. Внутривидовая конкуренция приводит к тому, что отдельные особи оказываются менее приспособленными к выживанию, их вклад в продолжение рода оказывается меньшим, и в последующих поколениях их генотип уменьшается. Они либо погибают, либо им не удается дать потомство или вырасти до необходимых размеров. Межвидовая конкуренция и её роль. Межвидовая конкуренция – это любое взаимодействие между двумя или более популяциями, которое отрицательно сказывается на их росте и выживании. Независимо оттого, что лежит в основе межвидовой конкуренции – использование одних и тех же ресурсов, межвидовые химические или илеллопатические взаимодействия или хищничество, - она может привести либо к взаимному приспособлению видов, либо к вытеснению одного вида другим. Межвидовая конкуренция протекает очень быстро, если виды нуждаются в сходных условиях и относятся к одному роду. Серая и чёрная крыса – разные виды одного рода. В поселениях человека в Европе серая крыса совершенно вытеснила чёрную крысу, которая теперь встречается в лесных районах и пустынях. Серая крыса крупнее, лучше плавает, и главное, агрессивнее и поэтому в схватках с черной одерживает вверх. Быстрое размножение дрозда-дерябы в некоторых частях Шотландии повлекло за собой сокращения численности другого вида - певчего дрозда. В Австралии обыкновенная пчела, которую привезли из Европы, вытесняет маленькую туземную, не имеющую жала. В лесу под защитой Иллюстрацией последствий межвидовой конкуренции близких видов могут служить два вида скальных оползней. В тех местах, где ареалы этих видов перекрываются, т.е. на одной территории живут птицы обоих видов, длина клюва и способ добычи пищи у них существенно отличаются. В неперекрывающихся областях обитания поползней отличий в длине клюва и способе добывании пищи не обнаруживается. Таким образом, межвидовая конкуренция ведёт к экологическому и морфологическому разобщению видов. Многочисленные исследованиями установлено, что близкородственные организмы, ведущие сходный образ жизни, не обитают в одних и тех же местах, а если они занимают одну и ту же территорию, то потребляют разную пищу, проявляют активность в разное время или обладают какими-то другими признаками, которые позволяют занимать разные ниши. В природе не существует двух видов, которые могли бы занимать абсолютно одинаковую нишу. Вместе с тем некоторые близкородственные виды часто настолько сходны, что для них требуется практически одна и та же пища. Жёсткая конкуренция может наблюдаться и в тех случаях, когда ниши частично перекрываются. Определённую нишу чаще всего занимает один вид. В природных условиях изучение взаимодействий популяций разных видов вызывает чрезвычайные сложности. Русский учёный Г. Ф. Гаузе (1910 – 1986) в лабораторных условиях изучал конкурентные отношения между несколькими видов ресничных инфузорий Paramecium. Оказалось, что при выращивании по отдельности в чистых культурах с определённым количеством пищи (бактерий) кривые роста видов P.caudatum(I`) и P.aurelia (I``) имеют обычную S-образную форму. При выращивании в смешанных культурах P/caudatum погибает (II`). Следовательно, вид P.Aurelia оказался более конкурентно способным в захвате пищи, а вид P.caudatum был конкурентно исключён. Таким образом, если два вида в экосистеме имеют близкие потребности, численность одного из видов начнёт снижаться, и он будет полностью вытеснен. Хищничество и паразитизм. Взаимодействия типа «хищник-жертва» и «паразит-хозяин» доминируют в отношениях популяций смежных трофических уровней, хотя и не единственные для них. Роль хищников в экосистеме определяется их численностью и степенью поражаемости жертвы. Когда защищенность жертвы мала, а хищников много, они могут сильно снижать численность поражаемой популяции. Если при этом хищник не может перейти на добывание другой пищи, то его численность также снижается. В результате популяция потребляемых организмов начинает восстанавливаться, условия для существования хищников улучшаются и их становится больше. Таким образом, создается подвижное равновесие между плотностью популяций хищника и жертвы, достигаемое через колебания (осцилляцию) численности обоих компонентов системы. Когда поражаемость жертвы невелика (наличие укрытий и других средств защиты), хищник в отношении ее выступает как стабилизатор численности. Поддерживая плотность популяции жертвы на некотором уровне, хищники предупреждают демографические взрывы (резкие увеличения численности), ведущие к истощению пищевых ресурсов с последующим резким сокращением численности слишком разросшейся популяции. В случае малочисленности хищников они не оказывают существенного влияния на популяцию жертвы, не усиливая и не ослабляя колебаний ее плотности. В экосистемах,
существующих длительное время, Паразиты играют в экосистемах примерно ту же роль, что и хищники. В одних случаях они вызывают резкие периодические снижения численности поражаемых ими популяций, в результате чего падает численность самих паразитов. Если численность паразитов не очень велика и поражаемость ими ограничена, они могут играть роль стабилизатора плотности популяций. Такой тип отношений часто встречается в длительно существующих экосистемах. Когда происходят резкие перестройки экосистем и во взаимодействие вступают паразит и хозяин, исторически не адаптированные друг к другу, их отношения могут принимать крайне острый характер (до полного исчезновения популяций хозяина). Наблюдения над некоторыми видами пиявок показали, что паразитирование на рыбах приводит к повышению эффективности использования хозяином корма; создается система «паразит-хозяин», работающая как единое целое. Протокооперация и мутуализм. Эти две формы взаимовыгодных отношений не всегда хорошо разграничиваются между собой. Мутуализм – форма совместного существования организмов, при котором партнеры или один из них не могут существовать друг без друга. Например, термиты и некоторые организмы их кишечника, превращающие целлюлозу древесины в усвояемые вещества; в желудке и кишечнике человека обитает 400–500 видов микроорганизмов, без многих из которых человек обойтись не может. Различные формы протокооперации создаются, например, когда особи некоторых видов ищут контакта с животными, очищающими их кожу и даже ротовую полость от паразитов и грязи. Случаются
мутуалистические отношения между животными
и растениями. Самый простой пример их
– взаимодействие опыляемого растения
и животного опылителя. Это самый распространенный
вид «дружбы» на нашей планете. К этому
же разряду взаимоотношений относятся
взаимодействия человека с домашними
животными и растениями. Он выращивает
различные растения для своего питания,
но эти виды растений живут на Земле благодаря
заботам человека. Более того, многие из
них вообще не способны существовать в
естественных местообитаниях, а только
на грядках. Без забот человека они быстро
исчезают. Карпозы, комменсализм и аменсализм. Карпозы – все формы сожительства, выгодные для одной из двух популяций и практически безвредные для другой. Если карпоз сопровождается питанием организма за счет другого без нанесения вреда последнему, то говорят о комменсализме, т.е. один из партнеров питается остатками пищи или продуктами выделения другого. Одностороннее отрицательное влияние одной популяции на другую без извлечения пользы для себя называется аменсализмом. Примером карпозов может служить использование многими гидробионтами высших растений как субстрата для прикрепления или, наоборот, прикрепления водорослей к животным. Примером аменсализма может служить отрицательное воздействие некоторых организмов, взмучивающих грунт, на развитие водорослей. Примером комменсализма может служить обитание в трубках полихет веслоногих рачков, питающихся секретом эпидермальных желез и фекальными комочками червей. Пример комменсализма (нахлебничество): Глубокий снег во время своих кормежек кабаны разгребают до самой земли, обнажается трава. По следам кабанов идут косули, у которых недостаточно сил, чтобы своими тонкими ногами разрыть снег и добраться до наземной растительности. Вот и питаются они на местах кормежек кабанов. Тоже происходит в тундре с растительноядными животными. Весной погода там неустойчива, происходят заморозки и оттепели. Тогда-то и появляется наледь на полях белого «мха» (лишайника) – ягеля. Северные олени своими твердыми копытами дробят лед на таких пастбищах. А вот живущие здесь же грызуны – лемминги, не в силах этого сделать. Так и происходил бы мор этих зверьков в каждый заморозок, но они переходят в такие времена к комменсализму. Лемминги начинают следовать за оленями и питаться на очищенных ими ото льда ягельниках. «Нахлебником», видимо можно назвать и эпифита – растение, использующее другое, более высокое как подставку для себя. Тогда можно вспомнить лишайники, которые растут на коре больших деревьев в лесу. Таким образом,
нахлебник несильно докучает своему хозяину,
но и пользы никакой ему не приносит. Чаще
всего он вполне может обойтись и без хозяина
и прибегает к его помощи только в тяжелые
для себя времена Так с помощью межвидовых отношений в мире осуществляется связь практически между всеми популяциями организмов. Кроме того, эти отношения служат естественными регуляторами численности и распределения организмов по планете. Это очень важные функции, и в природе они осуществляются без участия человека. Когда же регулировать «глупую» природу берется «умный» человек, то вымирают целые виды, гибнут поля и леса. С лика Земли исчезают даже целые моря со всеми их обитателями. Три основные вещи рассматривает экология и именно здесь формулирует свои правила: 1) влияние организмов на среду их обитания; 2) взаимодействия организмов между собой; 3) закономерности влияния среды на организм. Так что экология – это наука о связях живого с окружающим его живым и неживым миром, поэтому ею должны заниматься обязательно биологи, ведь главное в экологии – закономерности изменений живых объектов.
Закон конкурентного исключения Данный закон формулируется следующим образом: два вида, занимающие одну экологическую нишу, не могут сосуществовать в одном месте неограниченно долго. То, какой вид побеждает, зависит от внешних условий. В сходных условиях победить может каждый. Важным для победы обстоятельством является скорость роста популяции. Неспособность вида к биотической конкуренции ведет к его оттеснению и необходимости приспособления к более трудным условиям и факторам. Закон конкурентного исключения может работать и в человеческом обществе. Особенность его действия в настоящее время заключается в том, что цивилизации не могут разойтись. Им некуда уйти со своей территории, потому что в биосфере нет свободного места для расселения и нет избытка ресурсов, что приводит к обострению борьбы со всеми вытекающими отсюда последствиями. Можно говорить об экологическом соперничестве между странами и даже экологических войнах или войнах, обусловленных экологическими причинами. В свое время Гитлер оправдывал агрессивную политику нацистской Германии борьбой за жизненное пространство. Ресурсы нефти, угля и т.п. и тогда были важны. Еще больший вес они имеют в XXI в. К тому же добавилась необходимость территорий для захоронения радиоактивных и прочих отходов. Войны — горячие и холодные — приобретают экологическую окраску. Многие события в современной истории, например распад СССР, воспринимаются по-новому, если на них посмотреть с экологических позиций. Одна цивилизация может не только завоевать другую, но использовать ее для корыстных с экологической точки зрения целей. Это и будет экологический колониализм. Так переплетаются политические, социальные и экологические проблемы. Решающее значение в природе
имеет межвидовая конкуренция, поскольку
она в большей степени, чем другие гетеротипические
реакции, определяет роль видов в экосистемах.
Межвидовая конкуренция — это такое взаимодействие,
когда два вида соперничают из-за одних
и тех же источников существования — пищи,
пространства и т.п. Причем она возникает
в тех случаях, если использование источника
ресурсов одним видом ведет к ограничению
использования его другим.
Конкурентное исключение, продемонстрированное
в лабораторном эксперименте на двух
видах инфузорий (по Г. Ф. Гаузе, 1934): Многомерная ниша — это
область в гиперпространстве, измерениями
которого служат различные экологические
факторы; она охватывает диапазоны толерантности
по каждому фактору-измерению. Такой акцент
исключает из рассмотрения функциональный
и поведенческий аспекты ниши. Поскольку для каждой из конкурирующих сторон избегание взаимодействия выгодно, конкуренция играет роль мощного эволюционного фактора, приводящего к разделению ниш, специализации видов и возникновению видового разнообразия. Явление разделения экологических ниш в результате межвидовой конкуренции получило название экологической диверсификации.
Литература 1.Галковская Г.А.,
Популяционная экология. Вышэйшая школа,
Издательство Гревцова, 2009 г., 232 стр. |