Гипермаркет знаний>>Экология>>Экология 10 класс>> Законы конкурентных отношений в природе

§ 10  Законы конкурентных отношений в природе

Вспомните
Природные    
сообщества
Акклиматизация    

При попытках разводить в лабораторных условиях совместно два вида, питающихся одним и тем же кормом, всегда получают сходный результат. Через ряд поколений, рано или поздно, один вид исчезает, а другой остается. Впервые это было показано Г. Ф. Гаузе на опыте с инфузориями (рис. 46). Он содержал два близких вида — туфельку хвостатую и туфельку ушастую в сенном настое порознь и вместе. Обе туфельки питаются бактериальной взвесью и хорошо выживают и размножаются в пробирках по отдельности. Там же, где они были помещены совместно, сначала росла численность обоих видов, затем туфелька хвостатая постепенно снижала темп размножения и исчезала. В этих пробирках оставшийся вид — туфелька ушастая — тоже был малочисленнее, чем в контрольных.



Оба вида — конкуренты, так как живут за счет одного и того же ресурса (бактерий сенного настоя), имеющегося в ограниченном количестве. Позже выяснилось, что туфелька хвостатая более чувствительна к продуктам обмена веществ бактерий, которые постепенно накапливались в пробирках. Когда вместо бактерий для питания инфузорий использовали дрожжи, раньше исчезала туфелька ушастая.

Невозможность длительного совместного выживания двух видов с близкими экологическими требованиями была названа правилом конкурентного исключения или законом Гаузе.

Позднее многочисленные опыты с разными видами подтвердили это правило. Это означает, что в природных сообществах должны уживаться только те виды, которые не конкурируют друг с другом, т. е. живут за счет разных ресурсов. Действительно, попытки акклиматизации чужеземных видов показывают, что они приживаются в новых условиях лишь в тех случаях, если не встречают конкурентов или если им удается вытеснить какой-либо местный вид.

Однако нередко виды, которые, казалось бы, должны конкурировать между собой, живут в природе совместно, не вытесняя друг друга. Например, разные виды синиц после выведения потомства часто образуют смешанные стайки и дружно обследуют одни и те же деревья в поисках насекомых. Во всех таких случаях внимательное изучение показывает, что виды ведут себя несколько различно, практически избегая жесткой конкуренции. Что касается синиц, то у них разные места поиска корма.

Длиннохвостые синицы обследуют в основном концы ветвей, сини- цыганчки — их толстые основания, а большие синицы ищут корм и на кустах, и на деревьях, и на пнях, и на снегу. Различные жуки-короеды также распределяются на дереве по-разному, например короед-типограф нападает на нижние части, а короед-гравер — на средние части стволов елей (рис. 47).

Чем больше видов живет вместе, тем более детально они отличаются друг от друга по использованию сходных ресурсов.

Конкуренты уживаются и в том случае, если условия среды постоянно меняются в пользу то одного, то другого вида. В такой ситуации процесс конкурентного исключения не может дойти до конца и численность видов колеблется как на чаше весов.

В очень богатых видами сообществах резких вспышек численности не бывает не только в результате большого числа врагов у каждого вида, но и в результате конкуренции со стороны других.

Рис. 47. Жуки-короеды.

Опыты легко показывают, что, если исключить из сообщества какой-либо вид, это влечет за собой увеличение численности другого. Например, в одном из экспериментов по расселению муравьев полностью вывезли обитателей одного из муравейников. Освободившуюся территорию сразу же захватила семья другого вида муравьев, в которой вскоре увеличилось число особей.

Одно из экологических правил гласит, что, чем беднее видами сообщество, тем выше может быть численность каждого отдельного вида.

Это правило подметил немецкий эколог Тинеманн. Таким образом, если деятельность человека ведет к снижению видового разнообразия в окружающей природе, это грозит вспышками численности отдельных оставшихся видов, не испытывающих влияния врагов и конкурентов.

Наиболее жесткая конкуренция возникает у растений. Они не могут покинуть места своего произрастания, а возможности роста зависят от площади питания, света и водообеспечения. Растения перехватывают друг у друга эти ресурсы, и более слабые особи, не выдержав конкуренции, погибают.

Сорняки на полях — конкуренты культурных растений. Их развитие ведет к снижению урожая, поэтому человек активно борется с сорняками, используя методы и механической, и химической прополки, чтобы снизить их конкурентное влияние на выращиваемые виды. На пастбищах конкурентами скота выступают все дикие травоядные животные. Это могут быть суслики, сурки, полевки и другие степные и луговые грызуны, а в годы массового размножения — саранча. Чем больше растительности они поедают, тем меньше остается для домашних животных.

Конкуренция — один из основных типов взаимозависимости видов, влияющих на состав природных сообществ.

При конструировании искусственных сообществ, например создании лесопарков на отвалах горной промышленности или искусственных пастбищ в степных и пустынных районах, в первую очередь подбирают такие виды растений и животных, которые были бы способны ужиться и дополняли друг друга, не вступая в жесткую конкуренцию и полностью используя имеющиеся ресурсы. Такое конструирование сообществ на основе знания экологических законов получило название экологической инженерии.



• Примеры и дополнительная информация

1. Русскими и туркменскими учеными разработаны методы улучшения пустынных пастбищ без полива и удобрений. Они основаны на подборе продуктивных и устойчивых местных видов, которые, не конкурируя друг с другом, могли бы сообща наиболее полно использовать почвенную влагу — главный ограничивающий в пустынях ресурс. Растительные сообщества формируют из видов, надземные и подземные части которых располагаются на разном уровне: над почвой — до высоты 2—5 м и в почве — до глубины 15 м. Это деревья и кустарники (саксаул, джузгун, эфедра), полукустарники (полынь, терескен и др.), многолетние и однолетние травы. Таким образом, растительный покров на искусственных пастбищах многоярусный и дает более полноценный набор кормов, чем на нарушенных пастбищах.

2.    Увеличение численности или улучшение жизненного состояния какого-либо вида после того, как из его местообитания был удален конкурент, называют экологическим высвобождением. Оно происходит, если виды частично перекрывались в использовании ресурсов. Например, если в еловом лесу выбрать площадку с осокой волосистой и окопать ее, подрезав корни ели, то через несколько дней этот участок будет выделяться более темной зеленью. Это значит, что у растений осоки резко улучшилось азотное питание после того, как из почвы перестали забирать азот еловые корни.

3.    Акклиматизация видов, т. е. переселение их в отдаленные районы, часто приводит к нежелательным результатам из-за конкурентных отношений. Один из самых известных примеров — массовое размножение завезенных в Австралию кроликов, которые там стали вредить на полях и пастбищах, а также подрывать кормовую базу местных травоядных — кенгуру. Численность кенгуру в результате резко снизилась.

4.    Расселение ондатры — пример успешного размножения вида, не встретившего конкуренции в новых районах обитания. Этот зверек был завезен в Европу из Северной Америки в первой трети века. В настоящее время он стал широко распространенным промысловым видом и в нашей стране, включая Сибирь. Ондатра — грызун, питающийся сочной околоводной растительностью. Видов со сходным образом жизни в нашей фауне нет. Однако там, где встречается ценный пушной зверь выхухоль, ондатра вытесняет его с берегов водоемов, хотя выхухоль питается не растениями, а различными водными беспозвоночными.

5.    Виды растений сильно различаются по конкурентной способности. Одни из них могут прорастать только на оголенных местах, но не выдерживают конкуренции и быстро исчезают, когда там появляются другие виды. У них огромное количество легко распространяемых семян, и такие растения постоянно кочуют, первыми осваивая места, где нарушается растительный покров. К таким растениям относятся всем известные однолетние сорняки лебеда, мокрица, а из многолетних — мать-и-мачеха.

Конкурентоспособные виды, заняв пространство, долго удерживают его за собой, не пуская других. У таких растений обычно очень мощная корневая система и длительный жизненный цикл. Ковыль в степи может жить до 100 лет, сохраняя зимой жизнеспособные подземные органы и каждую весну выпуская новые побеги. На месте старых отмирающих растений вырастают новые, и ковыльные участки степи существуют очень долго, если они не нарушаются человеком.

•    Вопросы.

1. В каких случаях экологически близкие виды уживаются в одном сообществе?

2. Назовите 5—6 видов растений, первыми появляющихся на вспаханных полях или обнажившихся участках земли. Долго ли они удерживаются на месте, если предоставить участки стихийному зарастанию? Что можно сказать о конкурентной способности таких видов?

3. Ла одном из морских мелководий существовало сообщество из 8 видов малоподвижных животных: моллюсков мидий и морских блюдечек, сидячих рачков морских желудей и морских уточек и других. Всеми ими питался один вид хищника — крупная морская звезда, которая больше всего поедала мидий. Чтобы сохранить сообщество, всех морских звезд выловили и удалили. Через некоторое время на участке не осталось никаких видов, кроме мидий. Объясните, как это могло произойти. Какой вывод можно сделать о роли хищников в сообществах на основании этого примера?

4. Как рациональнее произвести посадку леса с учетом возрастания конкуренции между деревьями по мере роста: сразу на расстояние, соответствующее площади питания взрослого дерева, или более густо, с последующим прореживанием? Объясните вашу точку зрения.

5. Назовите как можно большее число способов избежать пищевую конкуренцию: 1) у совместно обитающих насекомоядных птиц; 2) у муравьев. 6. Назовите виды растений и животных, которые выступают конкурентами по отношению к человеку в его сельскохозяйственной и промысловой практике.

•    Темы для дискуссий.

1. Должен ли человек стремиться уничтожить дикие виды, являющиеся конкурентами домашних животных и растений?

 2. Конкурирующие виды часто можно найти в природе в одном местообитании. Значит ли это, что закон Гаузе о конкурентном исключении неверен?

3. Как бы вы спланировали территорию старых отвалов, чтобы создать на этом месте богатое многовидовое сообщество растений и животных?

4. Считают, что одновидовые посевы культурных растений менее эффективны с экологической точки зрения по сравнению с многовидовыми. Согласны ли вы с этим мнением? Почему да или почему  нет? Какую связь это имеет с проблемой межвидовой конкуренции растений?

Чернова Н. М., Основы экологии: Учеб. дня 10 (11) кл. общеобразоват. учеб. заведений/ Н. М. Чернова, В. М. Галушин, В. М. Константинов; Под ред. Н. М. Черновой. — 6-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2002. — 304 с.

_{Сборник конспектов уроков по экологии скачать, календарно-тематическое планирование, учебники по всем предметам онлайн}

Содержание урока
 конспект урока
 опорный каркас  
 презентация урока
 акселеративные методы 
 интерактивные технологии 

Практика
 задачи и упражнения 
 самопроверка
 практикумы, тренинги, кейсы, квесты
 домашние задания
 дискуссионные вопросы
 риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
 аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 юмор, анекдоты, приколы, комиксы
 притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 рефераты
 статьи 
 фишки для любознательных 
 шпаргалки 
 учебники основные и дополнительные
 словарь терминов                          
 прочие 

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 обновление фрагмента в учебнике 
 элементы новаторства на уроке 
 замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год  
 методические рекомендации  
 программы
 обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.