Студопедия — КОЛЕБАНИЯ В СИСТЕМЕ «ХИЩНИК – ЖЕРТВА». Математическая модель взаимоотношений хищника и жертвы.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

КОЛЕБАНИЯ В СИСТЕМЕ «ХИЩНИК – ЖЕРТВА». Математическая модель взаимоотношений хищника и жертвы.






Еще в 20-х годах 20 века А. Лотка (1925), а позднее В. Вольтерра (1926) предложили математические модели, описыващие сопряженные колебания численности популяций хищника и жертвы.

Согласно этой модели в системе «хищник-жертва» происходят неограниченные сопряженные колебания численности популяций хищника и жертвы (т.е. оба вида взаимно контролируют численность друг друга): когда велико число жертв, численность хищника увеличивается, что приводит к повышению пресса хищников на популяцию жертвы и тем самым к снижению ее численности. Это снижение в свою очередь ведет к ограничению хищников в пище и к падению их численности, которое вызывает ослабление пресса хищников и увеличение численности жертвы, что снова приводит к росту популяции хищника и т.д. (рис. 4).

В лабораторных условиях одним из первых примеров колебания численности хищника и жертвы был получен Г.Ф. Гаузе (1934). Объекты – инфузории Paramecium caudatum (жертва) и Didinum nasutum (хищник). Пищей для Paracium caudatum служили регулярно вносимые в среду бактерии. Данная система оказалась крайне неустойчивой: пресс хищника по мере увеличения его численности привёл к полному истреблению жертвы, а потом и самого хищника (рис. 5).

При устройстве убежищ для жертвы (например, в виде стеклянной ваты) часть особей жертвы могла в них спрятаться и оказаться недоступной для хищника. В результате все особи хищника погибали, а численность особей жертвы восстанавливалась за счет размножения особей, уцелевших в убежище (рис. 6). Некоторое подобие колебаний численности хищника и жертвы Г.Ф. Гаузе удалось добиться в том случае, когда он время от времени вносил в культуру и хищника, и жертву, иммитируя таким образом иммиграцию (рис. 7).

Сосуществование конкурирующих видов и отношения типа «хищник—жертва» часто усиливаются во фрагментированных местообитаниях, поскольку более слабые конкуренты или жертвы получают определенные преимущества.

Опыты К. Хаффейкера. Классическим примером служит эксперимент, в котором были задействованы два вида клещей (растительноядный и хищник), несколько апельсинов (пища для растительноядного клеща), резиновые мячи и банка вазелина. В относительно однородной среде (апельсины, расположенные близко друг к другу) хищники вскоре находили и поедали всю добычу, а затем умирали голодной смертью. Однако, если среду делали фрагментированной, перемежая апельсины резиновыми мячами, и затрудняли пути хищникам, создавая вазелиновые барьеры, хищники и жертвы вполне сносно сосуществовали. Жертвы находили относительно безопасные места. В любой отдельный промежуток времени система состояла из свободных участков, участков, занятых видом-жертвой, и участков, в которых хищники ловили жертв.

В природных условиях циклические изменения численности двух видов, связанных пищевыми отношениями, выявить труднее, т.к. на их размножение и гибель влияют взаимодействия со многими другими видами, а также абиотические условия среды. Однако примеры колебаний численности в системе «хищник-жертва» можно найти и в природе, особенно в обедненных сообществах, где межвидовые связи не столь разнообразны.

Бабочка кактусовая огневка (Cactoblastis cactorum), завезенная в Австралию, значительно снизила численность кактуса опунции (но не уничтожила его полностью потому, что кактус успевает расселиться немного быстрее). Обычно эти бабочки откладывают яйца на некоторые растения, показавшиеся им в силу каких-то причин особо привлекательными. Вылупившиеся личинки при высокой плотности обычно полностью уничтожают свое кормовое растение. В тех местах, где опунция истребляется полностью, перестает встречаться и огневка. Если сюда вновь проникнет опунция, в течение времени ее растения произрастают без риска быть уничтоженными огневкой. Со временем, однако, огневка снова появляется и уничтожает опунцию.

Другие примеры: 9-10 - летние циклы колебания численности зайца и рыси,

3-4-летние циклы колебания численности в тундровой зоне леммингов и их хищников – песцов и полярных сов.

Однако колебания численности в системе «хищник-жертва» не обязательно являются подтверждением модели Лотки-Вольтерры. Так, если численность популяции растительноядного животного колеблется, то это может отражать как её взаимодействия с пищевыми объектами, так и с хищником. Таким образом, взаимодействия типа «хищник-жертва» могут порождать регулярные колебания численности взаимодействующих популяций и могут усиливать такие колебания, если они существуют вследствие других причин.

Есть данные о том, что на ряде островов, где рыси и других истинных хищников нет, численность зайца также подвержена циклическим колебаниям. Существует предположение, что это связано с изменением количества и качества растительного корма для зайцев (они потребляют кончики побегов кустарников и небольших деревьев). Сильное объедание побегов приводит к образованию новых побегов с высоким содержанием ядовитых для зайца веществ, что делает их несъедобными. Растения остаются защищенными от поедания в течение двух-трех лет после сильного обгрызания их зайцами.

Таким образом, видимо, данный пример свидетельствует о существовании связи между количеством и качеством растительного корма и численностью популяции зайца. Колебания же численности популяции хищника здесь скорее всего следуют за колебаниями численности популяции зайца, а не вызывают их. Однако здесь хищники, вероятно, способствуют тому, что эти колебания выражены более отчетливо.

Отношения хищник-жертва обеспечивают перенос энергии с одного трофического уровня на другой и обеспечивают устойчивость сообщества. Благодаря деятельности хищников регулируется численность жертв, это позволяет выжить и другим видам этого трофического уровня, в результате увеличивается биоразнообразие сообществ.

 

Рисунок 4.

 







Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 2905. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Тема 2: Анатомо-топографическое строение полостей зубов верхней и нижней челюстей. Полость зуба — это сложная система разветвлений, имеющая разнообразную конфигурацию...

Виды и жанры театрализованных представлений   Проживание бронируется и оплачивается слушателями самостоятельно...

Что происходит при встрече с близнецовым пламенем   Если встреча с родственной душой может произойти достаточно спокойно – то встреча с близнецовым пламенем всегда подобна вспышке...

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ САМОВОСПИТАНИЕ И САМООБРАЗОВАНИЕ ПЕДАГОГА Воспитывать сегодня подрастающее поколение на со­временном уровне требований общества нельзя без по­стоянного обновления и обогащения своего профессио­нального педагогического потенциала...

Эффективность управления. Общие понятия о сущности и критериях эффективности. Эффективность управления – это экономическая категория, отражающая вклад управленческой деятельности в конечный результат работы организации...

Мотивационная сфера личности, ее структура. Потребности и мотивы. Потребности и мотивы, их роль в организации деятельности...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия