Arteninteraktionen: Konkurrenz und Prädation

Wenn zwei Arten Ressourcen teilen oder eine die andere konsumiert, koppeln sich ihre Populationsdynamiken, was zu kompetitiver Exklusion, Koexistenz oder den gekoppelten Oszillationen von Prädatoren und ihrer Beute führt.

Definition

Arteninteraktionen in diesem Thema sind die demografischen Effekte, die konkurrierende Arten und Konsument-Ressourcen-Paare auf das Populationswachstum des jeweils anderen haben, analysiert durch gekoppelte Modelle von Konkurrenz und Prädation.

Scope

Dieses Thema behandelt die Zwei-Arten-Interaktionen, die die Populationsdynamik am stärksten prägen: die interspezifische Konkurrenz um gemeinsame Ressourcen und Konsument-Ressourcen-Interaktionen, einschließlich Prädation, Herbivorie und Parasitismus. Es behandelt die Lotka-Volterra-Gleichungen für Konkurrenz und Prädation, das Prinzip der kompetitiven Exklusion, Ressourcen- und scheinbare Konkurrenz, funktionelle und numerische Reaktionen von Prädatoren sowie die Bedingungen für stabile Koexistenz oder zyklische Dynamiken.

Core questions

• Wann führt Konkurrenz zur Exklusion im Vergleich zur Koexistenz von Arten?
• Wie beschreiben die Lotka-Volterra-Gleichungen Konkurrenz und Prädation?
• Wie prägt die funktionelle Reaktion eines Prädators die Räuber-Beute-Dynamik?
• Was stabilisiert oder destabilisiert Konsument-Ressourcen-Zyklen?

Key theories

Prinzip der kompetitiven Exklusion

Zwei Arten, die um dieselbe einzige limitierende Ressource konkurrieren, können nicht unbegrenzt koexistieren; der effizientere Konkurrent verdrängt den anderen, es sei denn, Nischenunterschiede oder andere Mechanismen mildern die Konkurrenz.

Lotka-Volterra-Dynamik und funktionelle Reaktionen

Gekoppelte Gleichungen verknüpfen die Dichten von Prädator und Beute durch Angriffs- und Umwandlungsraten, und die funktionelle Reaktion eines Prädators – wie seine Konsumrate mit der Beutedichte sättigt – bestimmt, ob die Interaktion stabile Gleichgewichte oder Oszillationen hervorbringt.

Mechanisms

Bei der Konkurrenz reduziert jede Art die gemeinsame Ressource und damit das Pro-Kopf-Wachstum der anderen; das Ergebnis hängt von Konkurrenzkoeffizienten und Kapazitäten ab, wobei Koexistenz erfordert, dass jede Art sich selbst stärker begrenzt als ihren Konkurrenten. Bei der Prädation wird das Beutewachstum proportional zu den Begegnungen mit Prädatoren reduziert, während das Prädatorenwachstum von der konsumierten Beute abhängt; Hollings funktionelle Reaktionen beschreiben, wie die Aufnahme pro Prädator mit der Beutedichte ansteigt und sättigt, und die Handhabungszeit sowie Beuterefugien modulieren die Stabilität.

Clinical relevance

Das Verständnis von Konkurrenz und Prädation ist relevant für die biologische Schädlingsbekämpfung, das Management invasiver Arten, die Fischerei und den Schutz von Prädatoren sowie die Vorhersage, wie das Entfernen oder Hinzufügen einer Art eine Gemeinschaft umgestaltet. Dies ist ein pädagogischer Kontext, keine Managementvorschrift.

History

Lotka und Volterra leiteten in den 1920er Jahren unabhängig voneinander Konkurrenz- und Räuber-Beute-Gleichungen ab, und Gause testete sie in den 1930er Jahren experimentell mit Protisten, wobei er das Prinzip der kompetitiven Exklusion formulierte. Holling beschrieb 1959 die funktionellen Reaktionen von Prädatoren, und Tilmans Ressource-Konkurrenz-Theorie der 1980er Jahre begründete die Koexistenz im Ressourcenverbrauch.

Debates

Wie wichtig ist Konkurrenz bei der Strukturierung der Natur?

Die relative Bedeutung von Konkurrenz im Vergleich zu Prädation, Störung und Zufall bei der Bestimmung der Gemeinschaftszusammensetzung wurde intensiv diskutiert, wobei Feldexperimente zeigten, dass Konkurrenz in einigen Systemen stark, in anderen jedoch schwach oder intermittierend ist.

Key figures

• Alfred Lotka
• Vito Volterra
• Georgy Gause
• C. S. Holling
• David Tilman

Seminal works

• begon2006
• gause1934
• holling1959

Frequently asked questions

Was ist das Prinzip der kompetitiven Exklusion?

Es besagt, dass zwei Arten, die um genau dieselbe limitierende Ressource konkurrieren, nicht unbegrenzt koexistieren können; eine wird die andere übertreffen und eliminieren, es sei denn, sie unterscheiden sich in der Ressourcennutzung oder andere Faktoren greifen ein.

Was ist die funktionelle Reaktion eines Prädators?

Eine funktionelle Reaktion beschreibt, wie sich die Anzahl der pro Prädator gefressenen Beutetiere mit der Beutedichte ändert; sie steigt typischerweise an und sättigt dann, da die Handhabung jedes Beutetiers Zeit in Anspruch nimmt.