Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Малолетний лев- самец и пятнистая гиена в Масаи-Мара . Эти два вида занимают одну и ту же экологическую нишу и поэтому конкурируют друг с другом.

В экологии межвидовая конкуренция - это форма конкуренции, в которой особи разных видов соревнуются за одни и те же ресурсы в экосистеме (например, еду или жизненное пространство). Это можно противопоставить мутуализму , разновидности симбиоза . Конкуренция между представителями одного и того же вида называется внутривидовой конкуренцией .

Если порода деревьев в густом лесу вырастает выше, чем окружающие породы деревьев, она способна поглощать больше поступающего солнечного света. Однако тогда деревьям, которые затенены более высокими деревьями, доступно меньше солнечного света, что приводит к межвидовой конкуренции. Леопарды и львы также могут находиться в межвидовой конкуренции, поскольку оба вида питаются одной и той же добычей , и присутствие другого может негативно повлиять на них, поскольку у них будет меньше еды.

Конкуренция - лишь один из многих взаимодействующих биотических и абиотических факторов, влияющих на структуру сообщества. Более того, конкуренция не всегда является прямым, прямым взаимодействием. Межвидовая конкуренция может иметь место, когда особи двух разных видов совместно используют ограниченный ресурс в одной и той же области. Если ресурс не может поддерживать обе популяции, то снижение плодовитости , роста или выживания может привести по крайней мере к одному виду. Межвидовая конкуренция может изменить популяции , сообщества и эволюцию взаимодействующих видов. На уровне отдельного организма конкуренция может проявляться как вмешательство или эксплуататорская конкуренция.

Типы [ править ]

Все описанные здесь типы могут также применяться к внутривидовой конкуренции , то есть конкуренции между особями внутри вида. Кроме того, любой конкретный пример межвидовой конкуренции может быть описан как с точки зрения механизма (например, ресурсов или помех), так и с точки зрения результата (симметричный или асимметричный).

На основе механизма [ править ]

Эксплуатационная конкуренция, также называемая конкуренцией за ресурсы, представляет собой форму конкуренции, при которой один вид потребляет и либо сокращает, либо более эффективно использует общий ограничивающий ресурс и, следовательно, истощает доступность ресурса для других видов. [1] Таким образом, это косвенное взаимодействие, потому что конкурирующие виды взаимодействуют через общий ресурс.

Соревнование по помехам - это форма конкуренции, в которой особи одного вида напрямую взаимодействуют с особями другого вида посредством антагонистических проявлений или более агрессивного поведения.

В обзоре и обобщении экспериментальных данных, касающихся межвидовой конкуренции, Шонер [2] описал шесть конкретных типов механизмов, с помощью которых происходит конкуренция, включая чахоточный, упреждающий, чрезмерный, химический, территориальный и столкновение. Конкуренция потребления - это всегда конкуренция за ресурсы, но другие соревнования не всегда могут рассматриваться как исключительно эксплуатационные или вмешательство.

Отделить эффект использования ресурсов от влияния помех непросто. Хороший пример эксплуататорской конкуренции - это конкуренция видов тлей за сок во флоэме растений . Каждый вид тли, питающийся соком растения-хозяина, использует часть ресурса, оставляя меньше для конкурирующих видов. В одном исследовании было замечено , что Fordinae geoica превзошла F. formicaria в такой степени, что последний вид продемонстрировал снижение выживаемости на 84%. Другой пример - конкуренция за вызов космоса у земноводных, когда вызывающая активность одного вида не позволяет другому человеку заходить в область столь же обширную, как в аллопатрии. [3] Последний пример - погоня бисексуальных каменных ящериц из родаДаревская из естественной среды обитания однополой дочерью; [4] В этом случае можно исключить интерференционную конкуренцию, поскольку партеногенетические формы ящериц никогда не проявляют агрессивного поведения.

Этот тип конкуренции также можно наблюдать в лесах, где большие деревья доминируют над пологом и, таким образом, пропускают мало света к более мелким конкурентам, живущим ниже. Эти взаимодействия имеют важное значение для динамики популяции и распространения обоих видов.

На основании результата [ править ]

Основные статьи: Соревнование по схватке и Соревнование

Схватка и соревнование относятся к относительному успеху участников. Говорят, что борьба за конкуренцию возникает, когда все конкуренты подавляются в равной степени либо за счет сокращения выживаемости, либо за счет снижения рождаемости. Считается, что соревновательная конкуренция имеет место, когда конкуренция не влияет на одного или нескольких участников, но все остальные сильно страдают из-за снижения выживаемости или рождаемости. Иногда эти типы соревнований называют симметричным (схватка) и асимметричным (соревнование). Схватка и состязание - это две стороны спектра, с полностью равными или совершенно неравными эффектами.

Очевидная конкуренция [ править ]

Кажущаяся конкуренция на самом деле является примером хищничества, изменяющего относительную численность добычи на одном и том же трофическом уровне . Это происходит, когда два или более вида в среде обитания влияют на общих естественных врагов на более высоком трофическом уровне . [5] Если два вида имеют общего хищника , например, очевидная конкуренция может существовать между двумя объектами добычи, в которых присутствие каждого вида добычи увеличивает численность общего врага и тем самым подавляет один или оба вида жертв. [6]Этот механизм получил свое название от экспериментов, в которых один вид добычи удаляется, а численность второго вида увеличивается. Иногда исследователи ошибочно приписывают увеличение численности второго вида доказательством конкуренции за ресурсы между видами добычи. Это «очевидно» соревнование, но на самом деле это связано с общим хищником, паразитоидом, паразитом или патогеном.

Последствия [ править ]

Многие исследования, в том числе упомянутые ранее, показали серьезное влияние межвидовой конкуренции как на людей, так и на популяции. Документация об этих воздействиях была обнаружена у видов из всех основных ветвей организма. Эффекты межвидовой конкуренции также могут затрагивать сообщества и даже влиять на эволюцию видов, поскольку они адаптируются, чтобы избежать конкуренции. Эта эволюция может привести к исключению вида из среды обитания, разделению ниши и локальному исчезновению . Изменения этих видов с течением времени также могут изменить сообщества, поскольку другие виды должны адаптироваться.

Конкурсное исключение [ править ]

Основная статья: закон Гаузе

Принцип конкурентного исключения, также называемый « законом Гаузе » [7], возникший из математического анализа и простых моделей конкуренции, гласит, что два вида, которые используют один и тот же ограничивающий ресурс одинаковым образом в одном пространстве и времени, не могут сосуществовать и должны расходиться друг с другом. другой со временем, чтобы два вида сосуществовали. Один вид часто демонстрирует преимущество в использовании ресурсов. Этот превосходящий конкурент будет превосходить другого за счет более эффективного использования ограничивающего ресурса. В результате у более слабого конкурента со временем произойдет сокращение численности населения. Он будет исключен из зоны и заменен более сильным участником.

Хорошо задокументированный пример конкурентного исключения наблюдался между голецом Dolly Varden (форель) ( Salvelinus malma ) и гольцом с белыми пятнами (форель) ( S. leucomaenis ) в Японии. Оба эти вида были морфологически похожи, но первый вид был найден в основном на более высоких отметках, чем второй. Хотя существовала зона перекрытия, каждый вид исключал другой из своего доминирующего региона, со временем лучше адаптировавшись к своей среде обитания. В некоторых таких случаях каждый вид перемещается в эксклюзивный сегмент первоначальной среды обитания. Поскольку каждый вид страдает от конкуренции, естественный отбор таким образом способствует избеганию конкуренции.

Дифференциация ниши [ править ]

Основная статья: Дифференциация ниши

Дифференциация ниши - это процесс, при котором конкурентное исключение приводит к различиям в использовании ресурсов. В предыдущем примере дифференциация ниши привела к пространственному смещению. В других случаях это может привести к другим изменениям, которые также позволят избежать конкуренции. Если удастся избежать конкуренции, каждый вид будет занимать край ниши и станет более специализированным в этой области, тем самым минимизируя конкуренцию. Это явление часто приводит к разделению видов с течением времени по мере того, как они становятся более специализированными на своем краю ниши, что называется нишевой дифференциацией. Однако виды не должны находиться в разных средах обитания, чтобы избежать перекрытия ниш. Некоторые виды адаптируются на региональном уровне к использованию ресурсов, отличных от обычных, чтобы избежать конкуренции.

Было зарегистрировано несколько хорошо задокументированных случаев у птиц, когда очень похожие виды меняли свое место обитания там, где они пересекались. Например, они могут потреблять разные пищевые ресурсы или использовать разные места обитания или материалы для гнездования. На Галапагосских островах было замечено , что виды зябликов меняют диетические предпочтения всего за несколько поколений, чтобы использовать ограниченные ресурсы и минимизировать конкуренцию.

В некоторых случаях сторонние виды вмешиваются в ущерб или пользу конкурирующим видам. В лабораторных исследованиях сосуществование двух конкурирующих видов бактерий было опосредовано фаговыми паразитами. [8] Этот тип взаимодействия действительно помог поддерживать разнообразие в бактериальных сообществах и имеет далеко идущие последствия для медицинских исследований, а также для экологии. Подобные эффекты были зарегистрированы для многих сообществ в результате действия ключевого хищника, который охотится на более конкурентоспособные виды.

Местное вымирание [ править ]

Основная статья: Местное вымирание

Хотя локальное исчезновение одного или нескольких конкурентов менее задокументировано, чем разделение ниши или конкурентное исключение, оно все же происходит. В эксперименте с зоопланктоном в искусственных скальных бассейнах показатели местного вымирания были значительно выше в районах межвидовой конкуренции. [9] Таким образом, в этих случаях негативные последствия проявляются не только на уровне популяции, но и на видовом богатстве сообществ.

Воздействие на сообщества [ править ]

Натурализованные пурпурно-вербейные растения, растущие в заповеднике Купер-Марш, недалеко от Корнуолла, Онтарио.

Как упоминалось ранее, межвидовая конкуренция оказывает большое влияние на состав и структуру сообщества. Разделение видов на нишу, локальное вымирание и конкурентное исключение - лишь некоторые из возможных эффектов. В дополнение к этому, межвидовая конкуренция может быть источником каскада эффектов, которые накладываются друг на друга. Примером такого эффекта является интродукция чужеродных видов в Соединенных Штатах, пурпурно-вербейник. Это растение при введении в сообщества водно-болотных угодий часто вытесняет большую часть местной флоры и снижает видовое богатство, пищу и укрытие для многих других видов на более высоких трофических уровнях. Таким образом, один вид может влиять на популяции многих других видов, а также посредством множества других взаимодействий. Из-за сложной сети взаимодействий, составляющих каждую экосистему и среду обитания, результаты межвидовой конкуренции сложны и зависят от конкретного места.

Конкурентоспособная модель Лотки-Вольтерры [ править ]

Основная статья: Конкурентные уравнения Лотки – Вольтерра

Влияние межвидовой конкуренции на популяции было формализовано в математической модели, называемой конкурентными уравнениями Лотки – Вольтерра , которая позволяет теоретически предсказывать взаимодействия. Он сочетает в себе влияние одного вида на другой. Эти эффекты рассчитываются отдельно для первой и второй популяции соответственно:

В этих формулах N - размер популяции, t - время, K - пропускная способность, r - внутренняя скорость роста, а α и β - коэффициенты относительной конкуренции. [10] Результаты показывают влияние других видов на рассчитываемые виды. Результаты могут быть отображены в виде графика, чтобы показать тенденцию и возможное предсказание будущего вида. Одна из проблем этой модели заключается в том, что для правильного расчета необходимо сделать определенные допущения. К ним относятся отсутствие миграциипостоянство грузоподъемности и коэффициентов конкуренции обоих видов. Сложный характер экологии определяет, что эти предположения редко бывают верными в полевых условиях, но модель обеспечивает основу для лучшего понимания этих важных концепций.

Эквивалентная формулировка этих моделей [11] :

В этих формулах - влияние, которое особь вида 1 оказывает на скорость роста собственной популяции. Аналогичным образом, влияние, которое особь вида 2 оказывает на скорость роста популяции вида 1. Можно также прочитать это как влияние на вид 1 вида 2. Сравнивая эту формулировку с приведенной выше, мы отмечаем, что , и .

Сосуществование между конкурентами происходит, когда и . Мы можем перевести это как сосуществование, когда влияние каждого вида на самого себя больше, чем у конкурента.

Существуют и другие математические представления, моделирующие конкуренцию видов, например, использование неполиномиальных функций. [12]

Межвидовая конкуренция в макроэволюции [ править ]

Межвидовая конкуренция - главный фактор макроэволюции . [13] Дарвин предположил, что межвидовая конкуренция ограничивает количество видов на Земле, как это сформулировано в его метафоре с клином: «Природу можно сравнить с поверхностью, покрытой десятью тысячами острых клиньев ... представляющих разные виды, все плотно упакованные вместе и вбивается непрерывными ударами, ... иногда ударяется клин одной формы, а иногда и другой; один вбит глубоко, вытесняя других; сотрясение и сотрясение часто передаются очень далеко на другие клинья во многих направлениях ". (Из « Естественного отбора» - «большой книги», из которой Дарвин абстрагировал Происхождение ). [14]Вопрос о том, ограничивает ли межвидовая конкуренция глобальное биоразнообразие, сегодня обсуждается [15], но аналитические исследования глобальной летописи окаменелостей фанерозоя согласуются с существованием глобальной (хотя и не постоянной) несущей способности морского биоразнообразия. [16] [17] Межвидовая конкуренция также является основой гипотезы Ван Валена о Красной Королеве и может лежать в основе положительной корреляции между темпами возникновения и исчезновения, которая наблюдается почти у всех основных таксонов. [13]

В предыдущих примерах макроэволюционная роль межвидовой конкуренции является ограничивающим фактором биоразнообразия, но межвидовая конкуренция также способствует дифференциации ниш и, следовательно, видообразованию и диверсификации. [18] [19] Таким образом, влияние межвидовой конкуренции может меняться во время фаз наращивания разнообразия, от начальной фазы, когда механизмы положительной обратной связи преобладают, до более поздней фазы, когда захват ниши ограничивает дальнейшее увеличение числа видов; Возможный пример такой ситуации - повторная диверсификация морской фауны после массового вымирания в конце перми. [20]

См. Также [ править ]

  • Минимальная жизнеспособная популяция
  • Симбиоз
  • Мутуализм (биология)
  • Макроэволюция
  • Гипотеза Красной Королевы

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Tilman, D. (1982). Конкурс ресурсов и структура сообщества. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета.
  2. ^ Schoener TW (1983). «Полевые опыты по межвидовой конкуренции». Американский натуралист . 122 (2): 240–285. DOI : 10.1086 / 284133 .
  3. ^ Борзе, Амаэль; Ким, Чон Ён; Чан, Иквеон (7 сентября 2016 г.). «Асимметричная конкуренция за места вызова у двух близкородственных видов древесных лягушек» . Научные отчеты . 6 : 32569. Bibcode : 2016NatSR ... 632569B . DOI : 10.1038 / srep32569 . PMC 5013533 . PMID 27599461 .  
  4. ^ Тархнишвили Дэвид (2010). «Однополая каменная ящерица может превзойти своих бисексуальных предков на Кавказе» . Биологический журнал Линнеевского общества . 101 (2): 447–460. DOI : 10.1111 / j.1095-8312.2010.01498.x .
  5. Перейти ↑ Holt RD, Lawton JH (1994). «Экологические последствия общих естественных врагов». Ежегодный обзор экологии и систематики . 25 : 495–520. DOI : 10.1146 / annurev.ecolsys.25.1.495 .
  6. ^ Холт, Роберт Д. (1977). «Хищничество, очевидная конкуренция и структура жертвенных сообществ». Теоретическая популяционная биология . 12 (2): 197–229. DOI : 10.1016 / 0040-5809 (77) 90042-9 . PMID 929457 . 
  7. ^ Iannelli, Mimmo; Пульезе, Андреа (01.01.2014). Конкуренция между видами . UNITEXT. Издательство Springer International. С. 175–208. DOI : 10.1007 / 978-3-319-03026-5_7 . ISBN 978-3-319-03025-8.
  8. ^ Брокхерст, Майкл А .; Фентон, Эндрю; Рулстон, Барри; Рейни, Пол Б. (2006). «Влияние фагов на межвидовую конкуренцию в экспериментальных популяциях бактерий» . BMC Ecology . 6 : 19. DOI : 10,1186 / 1472-6785-6-19 . PMC 1764007 . PMID 17166259 .  
  9. Перейти ↑ Bengtsson J (1989). «Межвидовая конкуренция увеличивает скорость местного вымирания в системе метапопуляции». Природа . 340 (6236): 713–715. Bibcode : 1989Natur.340..713B . DOI : 10.1038 / 340713a0 . S2CID 4347836 . 
  10. ^ Gotelli, NJ 2008. Учебник экологии, 4е изд. Sinauer Associates, Сандерленд, Массачусетс, США.
  11. ^ Стивенс, MHH (2009). Учебник по экологии с Р. (Р. Джентльмен, К. Хорник и Г. Пармиджани, ред.). Springer.
  12. ^ Rabajante JF, Talaue CO (апрель 2015). «Равновесное переключение и математические свойства нелинейных сетей взаимодействия с одновременным антагонизмом и самостимуляцией». Хаос, солитоны и фракталы . 73 : 166–182. Bibcode : 2015CSF .... 73..166R . DOI : 10.1016 / j.chaos.2015.01.018 .
  13. ^ a b Хаутманн, Майкл (2020). «Что такое макроэволюция?» . Палеонтология . 63 (1): 1–11. DOI : 10.1111 / pala.12465 . ISSN 0031-0239 . 
  14. ^ Гулд, Стивен Джей (1985). «Парадокс первого уровня: повестка дня палеобиологии». Палеобиология . 11 (1): 2–12. DOI : 10.1017 / s0094837300011350 . ISSN 0094-8373 . 
  15. ^ Бентон, Майкл Дж. (2001). «Биоразнообразие на суше и в море». Геологический журнал . 36 (3–4): 211–230. DOI : 10.1002 / gj.877 . ISSN 0072-1050 . 
  16. ^ Сепкоски, Дж. Джон (1984). «Кинетическая модель таксономического разнообразия фанерозоя. III. Постпалеозойские семейства и массовые вымирания» . Палеобиология . 10 (2): 246–267. DOI : 10.1017 / S0094837300008186 . ISSN 0094-8373 . 
  17. ^ Alroy, J .; Aberhan, M .; Ботджер, диджей; Foote, M .; Фурсич, FT; Харрис, П.Дж.; Хенди, AJW; Голландия, СМ; Ивани, LC; Kiessling, W .; Косник, М.А. (04.07.2008). «Фанерозойские тенденции в глобальном разнообразии морских беспозвоночных». Наука . 321 (5885): 97–100. DOI : 10.1126 / science.1156963 . ISSN 0036-8075 . PMID 18599780 . S2CID 35793274 .   
  18. ^ Emerson, Brent C .; Колм, Никлас (2005). «Разнообразие видов может стимулировать видообразование» . Природа . 434 (7036): 1015–1017. DOI : 10,1038 / природа03450 . ISSN 0028-0836 . PMID 15846345 . S2CID 3195603 .   
  19. ^ Кальканьо, Винсент; Жарн, Филипп; Лоро, Мишель; Муке, Николя; Дэвид, Патрис (2017-06-09). «Разнообразие стимулирует диверсификацию экологических сообществ» . Nature Communications . 8 (1): 15810. DOI : 10.1038 / ncomms15810 . ISSN 2041-1723 . PMC 5494188 . PMID 28598423 .   
  20. ^ Hautmann, Майкл; Багерпур, Борхан; Brosse, Morgane; Фриск, Аса; Хофманн, Ричард; Бауд, Аймон; Нютцель, Александр; Гудеманд, Николас; Бухер, Хьюго (2015). Брайярд, Арно (ред.). «Конкуренция в замедленной съемке: необычный случай бентосных морских сообществ после массового вымирания в конце перми». Палеонтология . 58 (5): 871–901. DOI : 10.1111 / pala.12186 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • М. Бегон, К. Р. Таунсенд и Дж. Л. Харпер. 2006. Экология: от индивидов к экосистемам . Блэквелл Паблишинг, Молден, Массачусетс.
  • Коннелл Дж. Х. (1961). «Факторы распространения ракушка Chthamalus stellatus». Экология . 42 (4): 710–723. DOI : 10.2307 / 1933500 . JSTOR  1933500 .
  • Гиллер, П.С. 1984. Структура сообщества и ниша. Чепмен и Холл, Лондон.
  • Холекамп, К.Е. 2006. Межвидовая конкуренция и поведение против хищников. Национальный фонд науки. https://www.nsf.gov/
  • Инбар М., Эшел А., Вул Д. (1995). «Межвидовая конкуренция среди насекомых, питающихся флоэмой, опосредованная индуцированными стоками растения-хозяина» . Экология . 76 (5): 1506–1515. DOI : 10.2307 / 1938152 . JSTOR  1938152 . S2CID  54686728 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  • Шенер Т.В. (1983). «Полевые опыты по межвидовой конкуренции». Американский натуралист . 122 (2): 240. DOI : 10,1086 / 284133 .
  • Соломон, Е.П., Берг, Л.Р., и Мартин, Д.В. (2002). Биология, издание шестое . (Н. Роуз, Ред.). Стэмфорд, Коннектикут: Thomson Learning
  • Танигучи, Ёсинори; Накано, Сигэру (2000). «Конкуренция в конкретных условиях: последствия для высотного распределения речных рыб». Экология . 81 (7): 2027–2039. DOI : 10,1890 / 0012-9658 (2000) 081 [2027: cscift] 2.0.co; 2 . JSTOR  177290 .
  • Вайнер, Дж. 1994. Клюв вьюрка. Издательство Кембриджского университета, Нью-Йорк.

Внешние ссылки [ править ]

  • Соревнование за территорию: модель Левинса для демонстрационного проекта двух видов Вольфрама - требуется проигрыватель CDF (бесплатно)