Межвидовые взаимодействия: конкуренция и хищничество

Когда два вида делят ресурсы или один потребляет другой, динамика их популяций становится взаимосвязанной, что приводит к конкурентному исключению, сосуществованию или связанным колебаниям численности хищников и их жертв.

Definition

Межвидовые взаимодействия в данной теме — это демографические эффекты, которые конкурирующие виды и пары потребитель-ресурс оказывают на рост популяций друг друга, анализируемые с помощью связанных моделей конкуренции и хищничества.

Scope

Эта тема охватывает межвидовые взаимодействия, которые наиболее сильно формируют динамику популяций: межвидовую конкуренцию за общие ресурсы и взаимодействия потребитель-ресурс, включая хищничество, травоядность и паразитизм. В ней рассматриваются уравнения конкуренции и хищничества Лотки-Вольтерры, принцип конкурентного исключения, ресурсная и кажущаяся конкуренция, функциональные и численные реакции хищников, а также условия для стабильного сосуществования или циклических динамик.

Core questions

• Когда конкуренция приводит к исключению, а когда к сосуществованию видов?
• Как уравнения Лотки-Вольтерры описывают конкуренцию и хищничество?
• Как функциональная реакция хищника формирует динамику хищник-жертва?
• Что стабилизирует или дестабилизирует циклы потребитель-ресурс?

Key theories

Принцип конкурентного исключения

Два вида, конкурирующие за один и тот же лимитирующий ресурс, не могут сосуществовать бесконечно; более эффективный конкурент вытесняет другой, если только различия в нишах или другие механизмы не ослабляют конкуренцию.

Динамика Лотки-Вольтерры и функциональные реакции

Связанные уравнения связывают плотности хищников и жертв через скорости атаки и конверсии, а функциональная реакция хищника — как его скорость потребления насыщается с плотностью жертв — определяет, приводит ли взаимодействие к стабильным равновесиям или колебаниям.

Mechanisms

В условиях конкуренции каждый вид истощает общий ресурс и тем самым снижает индивидуальный рост другого вида; исход зависит от коэффициентов конкуренции и несущих способностей, при этом сосуществование требует, чтобы каждый вид ограничивал себя больше, чем его конкурент. В условиях хищничества рост популяции жертв снижается пропорционально встречам с хищниками, в то время как рост популяции хищников зависит от потребленных жертв; функциональные реакции Холлинга описывают, как потребление на одного хищника возрастает и насыщается с увеличением плотности жертв, а время обработки и убежища для жертв модулируют стабильность.

Clinical relevance

Понимание конкуренции и хищничества лежит в основе биологического контроля вредителей, управления инвазивными видами, рыболовства и сохранения хищников, а также прогнозирования того, как удаление или добавление вида изменяет сообщество. Это образовательный контекст, а не предписание по управлению.

History

Лотка и Вольтерра независимо вывели уравнения конкуренции и хищник-жертва в 1920-х годах, а Гаузе экспериментально проверил их на простейших в 1930-х годах, сформулировав принцип конкурентного исключения. Холлинг описал функциональные реакции хищников в 1959 году, а теория ресурсной конкуренции Тилмана 1980-х годов обосновала сосуществование использованием ресурсов.

Debates

Насколько важна конкуренция в формировании природы?

Относительная важность конкуренции по сравнению с хищничеством, нарушениями и случайностью в определении состава сообщества активно обсуждалась, при этом полевые эксперименты показали, что конкуренция сильна в одних системах, но слаба или прерывиста в других.

Key figures

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

Seminal works

• begon2006
• gause1934
• holling1959

Frequently asked questions

Что такое принцип конкурентного исключения?

Он гласит, что два вида, конкурирующие за один и тот же лимитирующий ресурс, не могут сосуществовать бесконечно; один из них превзойдет другого в конкуренции и устранит его, если только они не различаются в использовании ресурсов или не вмешиваются другие факторы.

Что такое функциональная реакция хищника?

Функциональная реакция описывает, как количество жертв, съеденных одним хищником, изменяется с плотностью жертв; она обычно возрастает, а затем насыщается, поскольку обработка каждой жертвы занимает время.