Екологічні дослідження міжвидової конкуренції

Зміст

Вступ

Внутрішньовидова конкуренція – це змагання особин одного виду за ресурс, якого не вистачає. Конкуренція має місце в тих випадках, коли взаємодія між двома або декількома особинами або популяціями несприятливо впливає на зростання, виживаність, пристосованість кожної особини і величину кожної популяції.При збільшенні густини популяції для забезпечення життєдіятельності організмів потрібно більше витратити часу та енергії. В цьому випадку зростає внутрішньовидова конкуренція, що приводить до підвищення енергетичних витрат і до зниження швидкості споживання їжі. Гостра боротьба за існування не тільки постійно загрожує життю багатьох особин, але й призводить до повної загибелі популяції через загальне пригнічення усіх особин. В результаті шанси вижити зменшуються.

Складний механізм внутрішньовидової конкуренції, доводиться вивчати умови середовища і його ресурси, які є гарантом довготривалого і благополучного існування популяції, зростання її продуктивності та постійного відтворення. Загальні характеристики внутрішньовидової конкуренції:

1. зниження швидкості споживання ресурсів на одну особу;
2. обмеженість ресурсів, за який конкурують особи;
3. нерівноцінність конкуруючих особин одного і того ж виду при збігові існуючих характеристик;
4. пряма залежність впливу на окрему особу з числа конкурентів;
5. кінцевий результат конкуренції – зменшення внесків в наступні покоління.

Зараз це питання  є досить актуальним, оскільки внутрішньовидова конкуренція призводить до того, що окремі особи виявляються менш пристосованими до виживання, їх вклад в продовження роду виявляється меншим, і в наступних поколіннях їх генотип зменшиться. Вони або вимирають, або їм не вдається дати потомство чи вирости до необхідних розмірів. Це допоможе нам розробити методи збереження та відновлення зникаючих видів, та отримання повноцінного потомства.

 Метою роботи  є збереження конкуруючих видів,  від повного знищення, регулярне  та обмежене використання ресурсів, підтримання поживних речовин  в екосистемі, збільшення родючості популяцій.

Об’єктом вивчення курсової роботи є особини одного виду, які конкурують між собою за доступ до ресурсів, світло, територію проживання. Все це веде до розшарування стада, зграї чи іншого об’єднання особин одного виду за силою, настирливістю і витривалістю в чітку ієрархічну структуру:

1 Значення внутрішньовидової конкуренції у природі

Організми ростуть, розмножуються, помирають і мігрують. Вони підлягають впливу умовам середовища, в якому живуть, і ресурсів, які вживають. Будь-який організм частину свого життя входить в склад популяції, яка складається із особин одного і того ж виду. Особи одного виду мають однакові потреби, задоволення яких забезпечує їх виживання, ріст і розмноження. Але їх сумарні потреби в будь-якому ресурсі можуть в даний час перевищувати його забезпеченість. В природі організмам будь-якого виду властива постійна боротьба за існування, що складається з їх взаємодій з чинниками зовнішнього середовища (абіотичними і біотичними) і внутрішньовидової конкуренції. Конкуренція має місце в тих випадках, коли взаємодія між двома або декількома особинами або популяціями несприятливо впливає на зростання, виживаність, пристосованість кожної особини і величину кожної популяції. В такому випадку особи конкурують за ресурс, тому іншим ніякої частки з цього ресурсу не залишається.

Кожен вид організмів у взаємодії зі своїми популяціями  не протистоїть цілому комплексу  змін навколишнього середовища, що для виживання вигляду вимагає  придбання його особинами цілого комплексу ознак, компенсуючи всі ці зміни. Дуже мало вірогідно, що окремий генотип, навіть дуже багато чисельного вигляду, за допомогою мутаційної мінливості може набути відразу всіх необхідних ознак. Набагато імовірніше, що ці ознаки вносяться до генофонду популяції окремими генотипами, тобто за допомогою спеціалізації особин на окремих змінах середовища.

Потім при загальному генофонді популяції, в процесі  зміни поколінь, відбувається об'єднання, за допомогою комбінованої мінливості, всіх цих ознак в кожному генотипі, тобто відбувається універсалізація особин. Якщо даний вигляд тварин продовжує випробовувати дію рушійного природного відбору - спеціалізація і універсалізація особин протікає одночасно. А розшарованість особин в популяції визначається різною кількістю об'єднаних в їх генотипах ознак, компенсуючи зміни середовища даної популяції, тобто визначається мірою їх універсальності. Різна кількість різноякісних особин в популяціях визначає розшарованість популяцій.

Взаємини особин усередині популяцій визначаються двома групами інстинктів. З одного боку, це інстинкти, що визначають задоволення власних потреб особин, інстинкти, які умовно можна назвати інстинктами індивідуалізму. З іншого боку, це інстинкти, сприяючі задоволенню потреб інших особин даної популяції, інстинкти, які можна умовно назвати інстинктами колективізму. Зрозуміло, що для виживання популяції система “колективізм – індивідуалізм” повинна знаходиться в рівноважному стані, який і підтримується природним відбором. Індивідуалізм же популяцій колективізмом не урівноважений. Тому конкурентна боротьба між різноякісними популяціями народжує елімінацію низькоякісних популяцій, народжує природний відбір [1,2].

1.1 Загальні відомості про внутрішньовидову  конкуренцію

Конкуренція може бути між  особинами одного вигляду внутрішньовидова. Конкуренція є типовим явищем для живої природи, вона викликана боротьбою за ресурси. Але якщо говорити про внутрішньовидову конкуренцію, то потрібно відмітити, що даний тип конкуренції відрізняється найбільшою інтенсивністю. Внутрішньовидова конкуренція – це суперництво особин одного виду за ресурс, коли його не вистачає. Внутрішньовидова конкуренція є невід'ємною частиною міжвидового природного відбору, одиницею якого є не високоякісна особина, а високоякісна популяція. Про внутрішньовидову конкуренцію як про рушійну силу еволюції можна говорити лише в тому випадку, якщо взаємини особин усередині популяції народжують свій власний внутрішньовидовий - природний відбір. Природний відбір допомагає особинам, що займають недоступні для інших ділянки в просторі екологічних ніш, і тим самим веде до зменшення перекривання в споживанні ресурсів і збільшення різноманітності ніш. Таким чином, конкуренція впливає на величину реалізованої ніші, яка у свою чергу є чинником, що впливає на видове багатство біоценозу. Але і в цьому випадку одиницею відбору є не особина, а популяція. Саме високоякісна популяція в конкурентній боротьбі з передовими популяціями, збільшує кількість своїх особин і породжує нові високоякісні популяції, через якусь кількість поколінь, витісняє з екологічної ніші всіх своїх конкурентів. І якщо особини цієї популяції в процесі еволюції зазнали істотні морфофізіологічні зміни, народжується новий вигляд тварин. Наявні ресурси споживаються особинами одного виду неоднаково.

Як приклад  такої конкуренції розглянемо гіпотетичне  співтовариство – процвітаючу популяцію  коників одного виду. Розшукуючи і  споживаючи їжу, коники витрачають енергію  та піддають себе ризику бути з'їденими. При збільшенні щільності популяції, задля забезпечення життєдіяльності організмів знадобиться більша витрата часу й енергії. І тут зростає внутрішньовидова конкуренція, що приводить до підвищення енергетичних витрат і до їх зниження - швидкості споживання їжі. У більш-менш розвинених тварин, як довела екологія, конкуренція за доступ до ресурсів веде до розшарування стада, зграї чи іншого об’єднання особин одного виду за силою, настирливістю і витривалістю в чітку ієрархічну структуру:

1. один або невелика кількість домінантів першого рангу (α рівень);
2. дещо ширше коло субдомінантів другого рангу (β рівень);
3. найчисленніша група з осіб найнижчого рангу.

Аналогічна  ситуація в рослин. Один проросток  рослини з більшою імовірністю  доживе до репродуктивної зрілості, ніж  проросток, оточений густою паростю. Навіть якщо він не загине, то напевне буде дрібним, нерозвиненим, дасть мало потомства. Отже, підвищення щільності популяції зменшує внесок кожної особини в таке покоління.

З дослідів по вивченню ролі перенаселення в еволюції розглянемо на прикладі ряду рослин (морква, буряк, лобода біла) був зроблений висновок про виборче виживання особин, краще пристосованих до засвоєння поживних речовин і вологи, що мають велику швидкість росту. При цьому була встановлена цікава закономірність: зменшення площі живлення при однаковій чисельності - це викликало скорочення середнього плодоношення рослин, проте із збереженням загальної врожайності насіння на всіх рослинах. Здатність рослин при розширені площі живлення дозволяє адаптивно змінювати рівень зростаючих процесів і зберігати відповідну цьому рівню плодовитість, отримала назву акомодації зростання.

Таким чином, в умовах перенаселення лише при край сильних загущеннях спостерігається пригнічення всіх особин і навіть їх загибель в початковій фазі розвитку. Внутрішньовидова трофічна конкуренція може виникати не лише в умовах великої щільності. Вона завжди спостерігається там, де стикаються харчові інтереси особин, що може відбуватися і при відносній їх розрідженості в просторі. Це характерно для тварин, активно захищаючих свої мисливські ділянки, особливо для хижаків з агресивним поводженням. Внутрішньовидова трофічна конкуренція може бути не тільки індивідуальною, відбуватися між окремими особинами. По еволюційному значенню внутрішньовидова трофічна конкуренція виключно важлива причина вдосконалення морфофізіологічних адаптації, пов'язаних з поліпшенням способів добування їжі, ефективності її засвоєння організмом. Цей же різновид конкуренції привів до вдосконалення в рослин засобів захисту від надмірного випаровування вологи в умовах її дефіциту.

Внутрішньовидова конкуренція  може виражатися у прямій агресії (активна  конкуренція), що буває фізичної, психологічної  чи хімічної типів. Наприклад, самці, що змагаються за право мати самку, можуть боротися між собою. Демонструвати  свій зовнішній вигляд, щоб затьмарити суперника, або з допомогою запаху тримати суперників з відривом. Боротьба за самок, простір і світло часто призводить до активної конкуренції. Якщо, наприклад, частина харчових ресурсів з'їдається одним з представників виду, то, нею вже неспроможні скористатися інші особини. У цьому разі конкуренція буде прямою, оскільки вплив на популяцію виявляється у виснаженні ресурсів - це називається експлуатаційною конкуренцією. Найчастіше, очевидно, поєднуються елементи, як експлуатаційної, так і активної внутрішньовидової конкуренції. Часто конкуренція асиметрична, тобто деякі особини страждають від неї сильніше , ніж інші. Відносно всіх видів у конкуренції існує правило: чим більше збігаються потреби конкурентів, тим жорстокіша конкуренція (правило конкурентної боротьби). Отже, основним результатом внутрішньовидової конкуренції є дивергенція особин, що завершується формуванням популяцій.

Внутрішньовидова конкуренція  сильніша від міжвидової, однак правило конкуренції поширюється на останню. Конкуренція між двома видами тим сильніша, чим ближчі їхні потреби. Два види з цілком однаковими потребами не можуть існувати разом: один з них через деякий час обов'язково буде витіснений (принцип конкурентного витіснення, або принцип Г. Ф. Гаузе). Узагальненням конкурентної боротьби в екосистемах є закон максимізації енергії, сформульований Г. і Ю. Одумами та доповнений М. Реймерсом: у конкуренції з іншими системами зберігається та з них, яка найбільше сприяє надходженню енергії та інформації і використовує максимальну їх кількість найефективніше [1-3].

1.2 Роль внутрішньовидової конкуренції

Кожній популяції вигідно  використовувати будь-яку можливість для захисту від конкуренції  з іншими видами, а саме внутрішньовидову конкуренцію. Наявні ресурси споживаються особинами одного виду неоднаково. Ті особини, які використовують даний ресурс в крайніх, та зате менш суперечливих місцях його градієнта, володіють вищою індивідуальною пристосованістю, ніж особини, споживаючі ресурс в зоні його оптимуму, де конкуренція особливо велика.

В період зростання  популяції перші особини використовують оптимальні ресурси, із збільшенням  її щільності переваги перших зменшуються  із-за внутрішньовидової конкуренції. Одночасно складаються сприятливі умови для особин, що “відхиляються”, використовують менш суперечливий ресурс не в оптимальній зоні. Таким чином, збільшується різноманітність ресурсів і місце проживання, освоєних даною популяцією в цілому. Отже, внутрішньовидова конкуренція сприяє розширенню ніші і приближенню реалізованої ніші до фундаментальної. Проте пониження доступності самих ресурсів викликає прямо протилежну реакцію. Внутрішньовидова конкуренція призводить до того, що окремі особи виявляються менш пристосованими до виживання, їх внесок у продовження роду виявляється меншим, й у наступних поколіннях їх генотип зменшується. Вони швидше за все гинуть, тому що їм не вдається дати потомство чи вирости до необхідних розмірів.

Конкурентна взаємодія може стати причиною морфологічних змін як наслідок природного відбору, що приводить до різноманітності особин в межах одного виду і між видами. Конкуренція між особинами виду загострюється в міру ущільнення популяції. В рослин це призводить навіть до змін морфологічного характеру: потоншення стебла в трав'янистих і стовбура в деревних рослин. Конкуренція лежить і в основі гомеостазу внутрішньої популяції. Вона тут може виявлятися в жорстких і пом'якшених формах. Жорсткі форми зазвичай закінчуються загибеллю частини особин. На рослинному світі це виявляється в явищах так званого саморозріджування фітоценозів. Наприклад, на стадії проростання молодих рослин в лісових співтовариствах на одному гектарі налічується до декількох сотень тисяч деревних рослин. До віку стиглості (100-120 років для хвойних видів і 50-70 років для листяних) число екземплярів зазвичай не перевищує 1000 на 1 га, але частіше обчислюється декількома сотнями. Останні гинуть в результаті гострої конкурентної боротьби. В результаті цього процесу, з одного боку, звільняється простір для сильніших особин, що залишаються, а з іншої - ослаблені і схильні до загибелі особини виконують позитивну роль для збереження популяції через включення в процеси круговороту, збагачення грунту мінеральними речовинами і гумусом. Частина ослаблених особин ще за життя стає донорами для живлення сильніших екземплярів.