ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ДВУМЯ ВИДАМИ Лекция 8 1

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ДВУМЯ ВИДАМИ Лекция 8 1

n 1. 2. 3. 4. 5. 6. Взаимодействие популяций двух видов теоретически можно выразить в виде следующих комбинаций символов: 00 —— ++ +0 — 0 + — 2

В результате мы получаем девять типов важных взаимодействий 1. 2. 3. нейтрализм, при котором ассоциация двух популяций не сказывается ни на одной из них (0, 0) взаимное конкурентное подавление, при котором обе популяции активно подавляют друга (-, -) конкуренция из за ресурсов, при которой каждая популяция неблагоприятно действует на другую при борьбе за пищевые ресурсы в условиях их недостатка (-, -) 3

4. 5. 6. аменсализм, при котором одна популяция подавляет другую, но сама не испытывает отрицательного влияния (-, 0) паразитизм (+, -) хищничество, при которых одна популяция неблагоприятно воздей ствует на другую в результате прямого нападения, но, тем не менее, зависит от другой (+, -) 4

7. 8. 9. комменсализм, при котором одна популяция извлекает пользу из объединения, а для другой это объединение безразлично (+, 0) протокооперация, при которой обе популяции получают преимущества от объединения, но их связь не облигатна (+, +) мутуализм, при котором связь популяций благоприятна для роста и выживания обеих, причем в естественных условиях ни одна из них не может существовать без другой (+, +). 5

n n Симбиоз — это устойчивые, разного свойства тесные взаимосвязи организмов различных видов. Обычно симбиоз бывает мутуалистическим, т. е. сожительство обоих организмов (симбионтов) взаимовыгодно и возникает в процессе эволюции как одна из форм приспособления к условиям существования. 6

1. Лишайник Lecanora subfusca — разрез через слоевище с плодоношением. Видны зелёные водоросли рода Chlorococcum среди гифов гриба. 2. Лишайник рода Leptogium. Среди гифов гриба синезеленые симбиотические водоросли рода Nostos. 7

3. Ресничная инфузория Paramecium bursaria с симбиотическими одноклеточными водорослями. 8

4. Симбиотические спирохеты, живущие на поверхности паразитического жгутиконосца Devescovina elongata. Движение жгутиконосца осуществляется благодаря движению спирохет. 9

Кишечник жука Sitodrepa panicea: — выпячивания, несущие симбиотические дрожжи (указаны стрелкой); 5. 10

6. Участок среза через кишечник под микроскопом. Видны клетки, заполненные симбиотическими дрожжами (указаны стрелкой), и клетки, лишенные дрожжей 11

7. Рак-отшельник Pagurus arroser и актиния Calliactis parasitica. 8. Голотурия и живущая у неё в кишечнике рыбка рода Fierasfer. 12

n Для бобовых растений важное значение имеет симбиоз с клубеньковыми бактериями. Есть почвенные бактерии, которые способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности. Это азотофиксирующие бактерии. Они живут самостоятельно или поселяются в корнях растений. 13

n Яркий пример симбиоза среди растений представляет микориза — сожительство мицелия гриба с корнями высшего растения (гифы оплетают корни и способствуют поступлению в них воды и минеральных веществ из почвы); некоторые орхидеи не могут расти без микоризы. 14

РОСТ ДВУХ ПОПУЛЯЦИЙ, КОНКУРИРУЮЩИХ ИЗ-ЗА ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НИШИ 15

n Конкуренция — это взаимодействие организмов (одного или разных видов), проявляющееся как взаимное угнетение друга и возникающее из-за того, что им нужен один и тот же имеющийся в недостаточном количестве ресурс, или же из-за того, что организмы эти даже в условиях обилия общего ресурса снижаю его реальную доступность, активно мешая другу. 16

n В качестве «ресурса» могут выступать различные пищевые объекты (1) для животных, и элементы минерального питания для растений (2), и пространство (3) для закрепления на субстрате, и места, удобные для устройства гнезд и нор, и т. д. 17

n Об интенсивности внутривидовой конкуренции можно судить по тому, как снижается скорость роста популяции (падает рождаемость и растет смертность) при увеличении ее плотности. 18

n Об интенсивности межвидовой конкуренции судят обычно по степени подавления скорости роста каждой популяции или же по изменению состояния особей, образующих данные популяции (например, по уменьшению их размеров). 19

n Первые экспериментальные исследования конкуренции принадлежат Г. Ф. Гаузе. Он культивировал два вида парамеций — Paramecium caudatum и P. aurelia— в замкнутой среде (при постоянном р. Н), в которую в качестве пищи регулярно вносились бактерии Bacillus pyocyaneus 20

Paramecium aurelia 21

Paramecium caudatum 22

n При культивировании каждого вида парамеций в отдельности они дают типичную сигмовидную кривую роста. Численность популяции парамеций держится на уровне, определяемом количеством пищи. 23

В смешанной культуре P. caudatum подвергается элиминации 24

n n По результатам этих экспериментов был сформулирован так называемый принцип Гаузе: Два вида с одинаковыми экологическими свойствами сосуществовать не могут. Два вида с одинаковыми требованиями в отношении ниши не могут образовать устойчивые популяции в одной и той же местности. 25

Модельные опыты с популяциями жуков Tribolium n Чтобы понять причины конкуренции, необходимо рассмотреть не только особенности популяций и условия, определяющие конкурентное исключение, но также ситуации, в которых сосуществуют сходные виды, поскольку в открытых природных системах большое число видов пользуется фактически общими ресурсами (особенно в зрелых, стабильных экосистемах). 26

Влажно Тепло Прохладн о Сухо Tribolium castaneu m Tribolium confusum 27

Температу Влажность, ра, град % T. confusum % побед T. castaneum % побед 34 70 0 100 34 30 90 10 29 70 14 86 29 30 87 13 24 70 71 29 24 30 100 0 28

n Было обнаружено, что победителем обычно оказывается вид, обладающий в изучаемых условиях намного большей скоростью роста (r), чем другой. Если же величины r обоих видов различаются не слишком сильно, то вид с более высоким r побеждает не всегда. Исход может решить также вирусное заболевание в одной из популяций. 29

Модель межвидовой конкуренции Уравнения Лотки — Вольтерры (1925 и 1926 гг. ). 30

n Дано логистическое уравнение для выражения изменения плотности (N) во времени (t): d. N/dt= r N ((K-N)/K) 31

n Пусть виды 1 и 2 каждый имеют свои максимальные скорости роста (r 1 и r 2) и допустимые численности (K 1, K 2), а коэффициенты конкуренции (α 12 и α 21) характеризуют воздействие одного вида на другой, тогда 32

d. N 1/dt= r 1 N 1[(K 1 -N 1 - α 12 N 2)/K 1] d. N 2/dt= r 2 N 2 [(K 2 -N 2 - α 21 N 1)/K 2] 33

на 1 особь n n d. N 1/ N 1 dt= r 1/K 1 (K 1 -N 1 - α 12 N 2) d. N 2/ N 2 dt= r 2 /K 2 (K 2 -N 2 - α 21 N 1) 34

n Стационарная численность 1 -го вида, равная асимптоте логистического роста K 1 может быть показана точкой на оси абсцисс N 1 = K 1, а стационарная численность 2 -го вида, равная K 2 — точкой на оси ординат N 2 = K 2. 35

n Наличие коэффициентов α 12 и α 21 позволяет выразить численность каждого из видов через численность другого. Поскольку N 1= α 12 *N 2, а в интересующем нас случае стационарных популяций N 1 = K 1, численность 2 -го вида равна N 2 = K 1/ α 12. 36

Изоклины стационарных популяций 1 -го (а) и 2 -го (б) видов 37

Различные варианты взаимного расположения изоклин стационарных популяций, находящихся в состоянии конкуренции. 38

1. 2. 3. 4. α 12< K 1/К 2 α 21 > K 2/K 1 Выживает только вид 1. α 12 > K 1/К 2 α 21 < K 2/K 1 Выживает только вид 2. α 12 > K 1/К 2 α 21 > K 2/K 1 – Неустойчивое равновесие, т. е. выживает или один или другой вид α 12 < K 1/К 2 α 21 < K 2/K 1 Выживают оба вида. 39