Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Самцы хартебистов цепляются за рога и отчаянно защищают свои территории. Пример прямой конкуренции
Самцы хартебистов цепляются за рога и отчаянно защищают свои территории. Пример прямой конкуренции.

Внутривидовая конкуренция - это взаимодействие в популяционной экологии , при котором представители одного и того же вида соревнуются за ограниченные ресурсы. Это приводит к ухудшению физической формы обоих особей, но более приспособленные особи выживают и способны к воспроизводству. [1] Напротив, межвидовая конкуренция происходит, когда представители разных видов соревнуются за общий ресурс. Представители одного и того же вида предъявляют довольно схожие требования к ресурсам, тогда как разные виды имеют меньшее перекрытие спорных ресурсов , в результате чего внутривидовая конкуренция обычно является более сильной силой, чем межвидовая конкуренция. [2]

Люди могут соревноваться за еду, воду, пространство, свет, партнеров или любой другой ресурс, необходимый для выживания или воспроизводства. Для конкуренции ресурс должен быть ограничен; если каждый член вида может получить достаточное количество каждого ресурса, тогда особи не будут конкурировать, и популяция будет расти экспоненциально . [1] Продолжительный экспоненциальный рост редко встречается в природе, потому что ресурсы ограничены, и поэтому не каждый человек в популяции может выжить, что ведет к внутривидовой конкуренции за ограниченные ресурсы.

Когда ресурсы ограничены, увеличение численности населения сокращает количество ресурсов, доступных для каждого человека, снижая приспособленность населения на душу населения. В результате темпы роста популяции замедляются, поскольку внутривидовая конкуренция становится более интенсивной, что делает ее отрицательно зависимым от плотности процессом. Падение темпов роста населения по мере роста населения можно эффективно смоделировать с помощью модели логистического роста . [3] Скорость изменения плотности населения в конечном итоге падает до нуля, точку, которую экологи назвали пропускной способностью ( K ). Однако популяция может вырасти только до очень ограниченного числа в пределах окружающей среды. [3]Пропускная способность окружающей среды, определяемая переменной k, - это максимальное количество особей или видов, которое среда может поддерживать и поддерживать в течение более длительного периода времени. [3] Ресурсы в среде ограничены и не бесконечны. [3] Среда может поддерживать только определенное количество людей, прежде чем ее ресурсы полностью уменьшатся. [3] Числа, превышающие это значение, будут страдать от отрицательного прироста населения до тех пор, пока в конечном итоге не достигнут допустимой емкости, тогда как численность населения, меньшая емкости, будет расти, пока не достигнет ее. [3]

Внутривидовая конкуренция включает в себя не только прямые взаимодействия между представителями одного и того же вида (например, самцы оленей, цепляющиеся за рога, соревнуясь за партнеров), но также могут включать косвенные взаимодействия, когда особь истощает общий ресурс (например, медведь гризли ловит лосося, который может тогда медведи больше не будут съедены в разных точках реки).

Способ распределения ресурсов между организмами также варьируется и может быть разделен на схватку и соревнование. Соревнование в схватке предполагает относительно равномерное распределение ресурсов среди населения, поскольку все люди используют общий пул ресурсов. Напротив, соревновательная конкуренция - это неравномерное распределение ресурсов и происходит, когда иерархия в популяции влияет на количество ресурсов, которые получает каждый человек. Организмы на наиболее ценных территориях или на вершине иерархии получают достаточное количество ресурсов, в то время как люди без территории не получают никаких ресурсов. [1]

Механизмы [ править ]

Прямой [ править ]

Конкуренция с помехами - это процесс, при котором люди напрямую конкурируют друг с другом в поисках ресурса. Это может быть бой, воровство или ритуальный бой . Прямая внутривидовая конкуренция также включает животных, претендующих на территорию, которая затем исключает доступ других животных на эту территорию. Между двумя конкурентами может не быть фактического конфликта, но животное, исключенное с территории, теряет приспособленность из-за сокращения ареала кормодобывания и не может войти в этот район, так как это рискует столкнуться с более доминирующим членом популяции . Поскольку организмы сталкиваются друг с другом во время интерференционной конкуренции, они могут развивать поведенческие стратегии и морфологию, чтобы превзойти конкурентов в своей популяции.[4]

Пленные фламинго дерутся друг с другом на мелководье
Фламинго соревнуются через вмешательство в конкуренцию, потенциально за территории, товарищей или еду.

Например, разные популяции северной слизистой саламандры ( Plethodon glutinosus ) развили разные уровни агрессии в зависимости от интенсивности внутривидовой конкуренции. В группах населения, где ресурсов меньше, вероятно, будет развиваться более агрессивное поведение. Это более эффективная стратегия, чтобы усерднее бороться с соперниками внутри вида вместо поиска других вариантов из-за отсутствия доступной пищи. [5] Более агрессивные саламандры с большей вероятностью получают ресурсы, необходимые для воспроизводства, тогда как робкие саламандры могут голодать до того, как размножаться, поэтому агрессия может распространиться по популяции .

Кроме того, исследование чилийских фламинго ( Phoenicopterus chilensis ) показало, что связанные птицы были намного агрессивнее, чем птицы-одиночки. У парных птиц было значительно больше шансов начать агонистическую встречу в защиту своего партнера или птенцов, тогда как одиночные птицы обычно не размножались и с меньшей вероятностью дрались. [6] Не все фламинго могут спариваться в популяции из-за неподходящего соотношения полов или некоторых доминирующих фламинго, спаривающихся с несколькими партнерами. Спарики являются источником ожесточенных споров для многих видов, поскольку производство потомства важно для индивидуума для размножения своих генов.

Косвенный [ править ]

Организмы могут конкурировать косвенно, через эксплуататорскую или явную конкуренцию . Эксплуатационная конкуренция вовлекает людей, истощающих общий ресурс и в результате теряющих физическую форму. На самом деле организмы могут не вступать в контакт, а только косвенно взаимодействовать через общий ресурс.

Например, эксплуататорская конкуренция была экспериментально показана между молодыми пауками-волками ( Schizocosa ocreata ). Как увеличение плотности молодых пауков, так и сокращение доступной пищи замедлили рост отдельных пауков. Пища явно является ограничивающим ресурсом для пауков-волков, но между молодыми особями не было прямой конкуренции за пищу, только ухудшение физической формы из-за увеличения плотности населения . [7] Отрицательная зависимость от плотности молодых пауков-волков очевидна: по мере дальнейшего увеличения плотности популяции темпы роста продолжают падать и потенциально могут достигнуть нуля (как предсказывает модель логистического роста ). Это также наблюдается у живородящей ящерицы., или Lacerta vivipara , где существование цветовых морфов в популяции зависит от плотности и внутривидовой конкуренции.

У стационарных организмов, таких как растения, конкуренция за эксплуатацию играет гораздо большую роль, чем конкуренция за вмешательство, потому что люди привязаны к определенной области и используют ресурсы в своем непосредственном окружении. Саженцы будут бороться за свет, большая часть которого будет блокироваться и использоваться более высокими деревьями. [8] Саженцы легко могут уступить место более крупным представителям своего вида, что является одной из причин, по которым расстояние распространения семян может быть таким большим. Семена, прорастающие в непосредственной близости от родителей, с большой вероятностью выйдут из конкуренции и погибнут.

Очевидная конкуренция происходит в популяциях, на которые нападают. Увеличение популяции видов-жертв приведет к появлению большего количества хищников в этом районе, что увеличивает риск поедания особи и, следовательно, снижает ее выживаемость. Как и в случае с соревнованием, основанным на эксплуатации, люди не взаимодействуют напрямую, а скорее страдают от потери физической формы в результате увеличения численности населения. Кажущаяся конкуренция обычно связана с межвидовой, а не внутривидовой конкуренцией, при которой два разных вида имеют общего хищника . Адаптация, которая снижает вероятность поедания одного вида, приводит к снижению приспособленности для других видов добычи, потому что вид хищников охотится более интенсивно, поскольку добыча пищи становится все труднее. Например, аборигенные сцинки (Oligosoma ) в Новой Зеландии сильно сократилась популяция после введения кроликов ( Oryctolagus cuniculus ). [9] Оба вида поедаются хорьками ( Mustela furo ), поэтому введение кроликов привело к иммиграции хорьков в этот район, что привело к сокращению численности сцинков.

Разделение ресурсов [ править ]

Конкурс [ править ]

Конкурсное соревнование происходит, когда ресурс связан с территорией или иерархической структурой населения. Например: белолицые обезьяны капуцины ( Cebus capucinus ) имеют разное потребление энергии в зависимости от их ранжирования в группе. [10] И самцы, и самки соревнуются за территории с лучшим доступом к пище, и наиболее успешные обезьяны могут получать непропорционально большое количество еды и, следовательно, имеют более высокую физическую форму по сравнению с подчиненными членами группы. В случае ящериц Ctenophorus pictus самцы соревнуются за территорию. Среди полиморфных вариантов красные ящерицы более агрессивны в защите своей территории по сравнению со своими желтыми собратьями.[11]

Агрессивные столкновения потенциально дорого обходятся людям, поскольку они могут получить травмы и не смогут воспроизводить потомство. В результате многие виды развили формы ритуализированного боя, чтобы определить, кто получает доступ к ресурсу, не вступая в опасную схватку. Гадюки-самцы ( Vipera berus ) проводят сложные ритуальные противостояния, ухаживая за самками. Как правило, побеждает более крупный самец, и драки редко перерастают в травмы любого из бойцов. [12]

Однако иногда ресурсы могут быть настолько ценными, что за их приобретение могут возникнуть потенциально фатальные столкновения. Самцы морского слона Mirounga augustirostris участвуют в ожесточенных соревнованиях, пытаясь контролировать большой гарем самок, с которыми они могут спариваться. Распределение самок и последующий репродуктивный успех у самцов очень неравномерны. Репродуктивный успех большинства самцов равен нулю; они умирают до наступления возраста размножения или им мешают спариваться самцы более высокого ранга. Кроме того, на долю нескольких доминирующих самцов приходится большая часть совокуплений. [13] Потенциальный репродуктивный успех самцов настолько велик, что многие из них погибают, не достигнув совершеннолетия, когда они пытаются подняться по иерархии в своей популяции.

Конкурсное соревнование обеспечивает относительно стабильную динамику численности населения. Неравномерное распределение ресурсов приводит к гибели некоторых особей, но помогает гарантировать, что члены популяции, владеющие территорией, могут воспроизводиться. Поскольку количество территорий в области остается неизменным с течением времени, размножающаяся популяция остается постоянной, что дает одинаковое количество новых особей каждый сезон размножения.

Scramble [ править ]

Соревнование в схватке подразумевает более равномерное распределение ресурсов, чем соревнование в соревновании, и происходит, когда существует общий пул ресурсов, из которого нельзя исключить человека. Например, пасущиеся животные сильнее конкурируют за траву, поскольку их популяция растет, а пища становится ограничивающим ресурсом. Каждое травоядное животное получает меньше пищи, поскольку большее количество особей соревнуются за одинаковое количество пищи. [4]

Завершение схватки может привести к нестабильной динамике популяции, равное разделение ресурсов может привести к тому, что очень немногие из организмов получат достаточно, чтобы выжить и размножаться, и это может вызвать катастрофу популяции. Это явление называется сверхкомпенсацией . Например, гусеницы киноварной моли питаются за счет соревнований по схватке, и когда конкурирующих гусениц слишком много, очень немногие могут окукливаться, и происходит большая катастрофа популяции. [14] Впоследствии очень немногие киноварные мотыльки конкурируют внутри вида в следующем поколении, поэтому популяция быстро растет, прежде чем снова исчезнет.

Последствия внутривидовой конкуренции [ править ]

Замедленные темпы роста [ править ]

Экспоненциальный рост населения Земли за последние 1000 лет.

Основное влияние внутривидовой конкуренции - снижение темпов роста популяции по мере увеличения плотности популяции. Когда ресурсы бесконечны, внутривидовая конкуренция не возникает, и популяции могут расти экспоненциально. Экспоненциальный рост популяции чрезвычайно редок, но был задокументирован, особенно у людей, с 1900 года. Популяции слонов ( Loxodonta africana ) в Национальном парке Крюгера (Южная Африка) также экспоненциально росли в середине 1900-х годов после введения строгого контроля над браконьерством. [15]

.

dN (t) / dt = скорость изменения плотности населения

N (t) = размер популяции в момент времени t

r = темп роста на душу населения

K = грузоподъемность

Рост населения в зависимости от времени в логистическом росте населения. Самые крутые участки графика - это места, где рост населения наиболее быстрый.

Уравнение логистического роста является эффективным инструментом для моделирования внутривидовой конкуренции, несмотря на свою простоту, и использовалось для моделирования многих реальных биологических систем. При низкой плотности населения N (t) намного меньше, чем K, и поэтому основным фактором, определяющим рост населения, является именно темпы роста на душу населения. Однако, когда N (t) приближается к пропускной способности, второй член в логистическом уравнении становится меньше, что снижает скорость изменения плотности населения. [16]

Кривая логистического роста изначально очень похожа на кривую экспоненциального роста. Когда плотность популяции низкая, особи свободны от конкуренции и могут быстро расти. Однако по мере того, как популяция достигает своего максимума (вместимость), внутривидовая конкуренция становится более жесткой, и темпы роста на душу населения замедляются до тех пор, пока численность популяции не станет стабильной. При пропускной способности скорость изменения плотности населения равна нулю, потому что население максимально велико, исходя из имеющихся ресурсов. [4] Эксперименты со скоростью роста дафний показали поразительное соответствие логистической кривой роста. [17] Точка перегиба в дафнии. График плотности населения получился при половине пропускной способности, как это предсказано моделью логистического роста.

Лабораторные эксперименты Гаузе 1930- х годов показали логистический рост микроорганизмов. Популяции дрожжей, выращенные в пробирках, изначально росли экспоненциально. Но по мере того, как ресурсов становилось все меньше, темпы их роста замедлялись до достижения максимальной пропускной способности. [3] Если бы популяции были перемещены в более крупный контейнер с большим количеством ресурсов, они продолжали бы расти, пока не достигли своей новой емкости. Форму их роста можно очень эффективно смоделировать с помощью модели логистического роста.

См. Также [ править ]

  • Конкуренция (биология)
  • Межвидовая конкуренция
  • Логистическая модель
  • Плотность растений
  • Экология населения
  • Половой диморфизм
  • Половой отбор
  • Женская внутрисексуальная конкуренция
  • Война - крайний результат внутривидовой конкуренции у человека

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Townsend (2008). Основы экологии . С. 103–105. ISBN 978-1-4051-5658-5.
  2. ^ Коннелл, Джозеф (ноябрь 1983 г.). «О распространенности и относительной важности межвидовой конкуренции: данные полевых экспериментов» (PDF) . Американский натуралист . 122 (5): 661–696. DOI : 10.1086 / 284165 . S2CID 84642049 . Архивировано из оригинального (PDF) 26 октября 2014 года.  
  3. ^ a b c d e f g Гаузе, Георгий (октябрь 1932 г.). «Экспериментальные этюды по борьбе за существование» . Журнал экспериментальной биологии . 9 (4): 389–402.
  4. ^ a b c Кедди, Пол (2001). Конкуренция . Дордрехт. ISBN 978-1402002298.
  5. ^ Нисикава, Kiisa (1985). «Конкуренция и эволюция агрессивного поведения у двух видов наземных саламандр» (PDF) . Эволюция . 39 (6): 1282–1294. DOI : 10.2307 / 2408785 . JSTOR 2408785 . PMID 28564270 .   
  6. ^ Perdue, Бонни М .; Gaalema, Diann E .; Martin, Allison L .; Dampier, Stephanie M .; Мэйпл, Терри Л. (22 февраля 2010 г.). «Факторы, влияющие на агрессию в неволе чилийских фламинго ( Phoenicopterus chilensis )». Зоопарк Биология . 30 (1): 59–64. DOI : 10.1002 / zoo.20313 . PMID 20186725 . 
  7. ↑ Мудрый, Дэвид; Вагнер (август 1992 г.). «Свидетельства эксплуататорской конкуренции среди молодых стадий паука-волка Schizocosa ocreata ». Oecologia . 91 (1): 7–13. DOI : 10.1007 / BF00317234 . PMID 28313367 . S2CID 19268804 .  
  8. ^ Коннелл, Джозеф (1990). Перспективы конкуренции растений . Блэкберн Пресс. С. 9–23. ISBN 978-1930665859.
  9. ^ Norbury, Грант (декабрь 2001). «Сохранение ящериц засушливых районов за счет уменьшения явной конкуренции со стороны хищников и прямой конкуренции с завезенными кроликами». Журнал прикладной экологии . 38 (6): 1350–1361. DOI : 10,1046 / j.0021-8901.2001.00685.x .
  10. Перейти ↑ Vogel, Erin (август 2005 г.). «Ранговые различия в нормах потребления энергии у белолицых обезьян-капуцинов, Cebus capucinus : последствия соревновательной конкуренции». Поведенческая экология и социобиология . 58 (4): 333–344. DOI : 10.1007 / s00265-005-0960-4 . JSTOR 25063623 . S2CID 29039152 .  
  11. ^ Olsson, Матс; Шварц, Тоня; Уллер, Тобиас; Хили, Миссури (февраль 2009 г.). «Влияние хранения спермы и мужского цвета на вероятность отцовства у полихромной ящерицы». Поведение животных . 77 (2): 419–424. DOI : 10.1016 / j.anbehav.2008.10.017 . S2CID 53164664 . 
  12. ^ Мадсен, Томас; Сияй, Ричард (1993). «Временная изменчивость полового отбора, влияющая на репродуктивную тактику и размер тела самцов змей». Американский натуралист . 141 (1): 166–171. DOI : 10.1086 / 285467 . JSTOR 2462769 . PMID 19426025 . S2CID 2390755 .   
  13. ^ Le Bouef, Burney (1974). «Конкуренция самцов и репродуктивный успех морских слонов» . Интегративная и сравнительная биология . 14 (1): 163–176. DOI : 10.1093 / ICB / 14.1.163 .
  14. ^ Кроули, Мик; Гиллман (апрель 1990 г.). «Сравнительная оценка моделей динамики киноварной бабочки». Oecologia . 82 (4): 437–445. DOI : 10.1007 / BF00319783 . PMID 28311465 . S2CID 9288133 .  
  15. ^ Янг, Ким; Феррейра, Ван Аарде (март 2009 г.). «Влияние увеличения размера популяции и продуктивности растительности на распределение слонов в Национальном парке Крюгера». Австралийская экология . 34 (3): 329–342. DOI : 10.1111 / j.1442-9993.2009.01934.x .
  16. ^ Хэнсон, Флойд (1981). «Логистический рост со случайной плотностью независимых бедствий». Теоретическая популяционная биология . 19 (1): 1–18. DOI : 10.1016 / 0040-5809 (81) 90032-0 .
  17. ^ Schoener, Томас (март 1973). «Рост населения регулируется внутривидовой конкуренцией за энергию или время: некоторые простые представления». Теоретическая популяционная биология . 4 (1): 56–84. DOI : 10.1016 / 0040-5809 (73) 90006-3 . PMID 4726010 .