ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสปีชีส์: การแข่งขันและการล่า

เมื่อสองสปีชีส์ใช้ทรัพยากรร่วมกัน หรือสปีชีส์หนึ่งบริโภคอีกสปีชีส์หนึ่ง พลวัตประชากรของพวกมันจะเชื่อมโยงกัน ทำให้เกิดการกีดกันทางการแข่งขัน การอยู่ร่วมกัน หรือการแกว่งตัวที่เชื่อมโยงกันของนักล่าและเหยื่อของพวกมัน

Definition

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสปีชีส์ในหัวข้อนี้คือผลกระทบทางประชากรที่สปีชีส์ที่แข่งขันกันและคู่ผู้บริโภค-ทรัพยากรมีต่อการเติบโตของประชากรของกันและกัน ซึ่งวิเคราะห์ผ่านแบบจำลองการแข่งขันและการล่าที่เชื่อมโยงกัน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างสองสปีชีส์ที่มีอิทธิพลต่อพลวัตประชากรมากที่สุด: การแข่งขันระหว่างสปีชีส์เพื่อทรัพยากรร่วมกัน และปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้บริโภคกับทรัพยากร ซึ่งรวมถึงการล่า การกินพืช และปรสิตวิทยา โดยจะกล่าวถึงสมการการแข่งขันและการล่าของ Lotka-Volterra หลักการกีดกันทางการแข่งขัน การแข่งขันเพื่อทรัพยากรและการแข่งขันที่ปรากฏ การตอบสนองเชิงหน้าที่และเชิงตัวเลขของนักล่า และเงื่อนไขสำหรับการอยู่ร่วมกันอย่างเสถียรหรือพลวัตแบบวัฏจักร

Core questions

• การแข่งขันนำไปสู่การกีดกันกับการอยู่ร่วมกันของสปีชีส์เมื่อใด?
• สมการ Lotka-Volterra อธิบายการแข่งขันและการล่าอย่างไร?
• การตอบสนองเชิงหน้าที่ของนักล่ามีอิทธิพลต่อพลวัตของนักล่า-เหยื่ออย่างไร?
• อะไรที่ทำให้วัฏจักรผู้บริโภค-ทรัพยากรมีเสถียรภาพหรือไม่มีเสถียรภาพ?

Key theories

หลักการกีดกันทางการแข่งขัน

สองสปีชีส์ที่แข่งขันกันเพื่อทรัพยากรจำกัดเพียงอย่างเดียวไม่สามารถอยู่ร่วมกันได้อย่างไม่มีกำหนด ผู้แข่งขันที่มีประสิทธิภาพมากกว่าจะเข้ามาแทนที่อีกฝ่าย เว้นแต่ความแตกต่างของช่องว่างทางนิเวศวิทยาหรือกลไกอื่น ๆ จะช่วยบรรเทาการแข่งขัน

พลวัต Lotka-Volterra และการตอบสนองเชิงหน้าที่

สมการที่เชื่อมโยงกันจะเชื่อมโยงความหนาแน่นของนักล่าและเหยื่อผ่านอัตราการโจมตีและการเปลี่ยนรูป และการตอบสนองเชิงหน้าที่ของนักล่า—อัตราการบริโภคของมันอิ่มตัวอย่างไรเมื่อความหนาแน่นของเหยื่อเพิ่มขึ้น—เป็นตัวกำหนดว่าปฏิสัมพันธ์จะให้สมดุลที่เสถียรหรือการแกว่งตัว

Mechanisms

ในการแข่งขัน แต่ละสปีชีส์จะลดทรัพยากรร่วมกัน และด้วยเหตุนี้จึงลดการเติบโตต่อหัวของอีกสปีชีส์หนึ่ง ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับสัมประสิทธิ์การแข่งขันและความสามารถในการรองรับ โดยการอยู่ร่วมกันต้องอาศัยการที่แต่ละสปีชีส์จำกัดตัวเองมากกว่าคู่แข่ง ในการล่า การเติบโตของเหยื่อจะลดลงตามสัดส่วนของการเผชิญหน้ากับนักล่า ในขณะที่การเติบโตของนักล่าขึ้นอยู่กับเหยื่อที่ถูกบริโภค การตอบสนองเชิงหน้าที่ของ Holling อธิบายว่าการบริโภคต่อตัวนักล่าเพิ่มขึ้นและอิ่มตัวอย่างไรเมื่อความหนาแน่นของเหยื่อเพิ่มขึ้น และเวลาในการจัดการและที่หลบภัยของเหยื่อจะปรับความเสถียร

Clinical relevance

ความเข้าใจเกี่ยวกับการแข่งขันและการล่าเป็นข้อมูลสำคัญในการควบคุมศัตรูพืชทางชีวภาพ การจัดการชนิดพันธุ์ต่างถิ่น การประมงและการอนุรักษ์นักล่า และการคาดการณ์ว่าการกำจัดหรือการเพิ่มชนิดพันธุ์จะปรับเปลี่ยนชุมชนอย่างไร นี่คือบริบททางการศึกษา ไม่ใช่ข้อกำหนดในการจัดการ

History

Lotka และ Volterra ได้พัฒนาสมการการแข่งขันและสมการนักล่า-เหยื่ออย่างอิสระในช่วงทศวรรษ 1920 และ Gause ได้ทดสอบสมการเหล่านี้ในเชิงทดลองกับโปรโตซัวในช่วงทศวรรษ 1930 โดยได้กำหนดหลักการกีดกันทางการแข่งขัน Holling ได้อธิบายการตอบสนองเชิงหน้าที่ของนักล่าในปี 1959 และทฤษฎีการแข่งขันเพื่อทรัพยากรของ Tilman ในทศวรรษ 1980 ได้วางรากฐานการอยู่ร่วมกันในการใช้ทรัพยากร

Debates

การแข่งขันมีความสำคัญเพียงใดในการจัดโครงสร้างธรรมชาติ?

ความสำคัญสัมพัทธ์ของการแข่งขันเทียบกับการล่า การรบกวน และโอกาสในการกำหนดสมาชิกในชุมชนได้มีการถกเถียงกันอย่างเข้มข้น โดยการทดลองภาคสนามแสดงให้เห็นว่าการแข่งขันมีความรุนแรงในบางระบบ แต่ในระบบอื่น ๆ กลับอ่อนแอหรือไม่ต่อเนื่อง

Key figures

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

Seminal works

• begon2006
• gause1934
• holling1959

Frequently asked questions

หลักการกีดกันทางการแข่งขันคืออะไร?

หลักการนี้ระบุว่าสองสปีชีส์ที่แข่งขันกันเพื่อทรัพยากรจำกัดเดียวกันอย่างแท้จริงไม่สามารถอยู่ร่วมกันได้อย่างไม่มีกำหนด สปีชีส์หนึ่งจะแข่งขันและกำจัดอีกสปีชีส์หนึ่ง เว้นแต่พวกมันจะมีความแตกต่างในการใช้ทรัพยากรหรือปัจจัยอื่น ๆ เข้ามาเกี่ยวข้อง

การตอบสนองเชิงหน้าที่ของนักล่าคืออะไร?

การตอบสนองเชิงหน้าที่อธิบายว่าจำนวนเหยื่อที่ถูกกินต่อนักล่าหนึ่งตัวเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อความหนาแน่นของเหยื่อเพิ่มขึ้น โดยทั่วไปแล้วจะเพิ่มขึ้นแล้วอิ่มตัวเนื่องจากการจัดการเหยื่อแต่ละตัวต้องใช้เวลา