Особи однієї популяції пов'язані складними взаєминами, які можуть включати як конкуренцію - змагання за споживання ресурсів, яких недостатньо, так і взаємодопомога.
Конкуренція є головною формою взаємовідносин всередині популяції, якщо число особин в ній більше, ніж дозволяють існувати ресурси. Що гучніше число особин перевищує кількість необхідних їм ресурсів, тим гостріше конкуренція. В результаті конкуренції частина слабших особин або гине, або (якщо це рухливі організми) перебирається в інші екотопи, де конкуренції немає або вона слабша.
Результати конкуренції наочні в лісі, так як визначають вигляд дерев. Особливо гостро вона протікає в період росту молодих дерев, коли виживають сильні і гинуть слабкі. Конкуренція залишає відбиток і на дорослих деревах. Серед них є більш потужні, які захопили більше ресурсів, і менш потужні, пригноблені. Лісівники навіть поділяють дерева по класах пригніченості. Виросло на відкритому місці дерево - приосадкувате, з широкою кроною. Дерево, яке виросло в лісі в умовах конкуренції, має високий, прямий стовбур і вузьку крону (рис. 25).
Якщо в лісі не проводяться санітарні рубки і немає випадання дерев природним шляхом (від старості, хвороб, ветровала), то деревні сходи, досягнувши віку трьох-чотирьох років, гинуть, і деревостани не поповнюється за рахунок нових молодих дерев.
Однак в популяції можуть складатися і взаємовигідні (або вигідні хоча б для частини особин, але не завдають шкоди іншим) відносини.
Взаємовигідні відносини особин в популяціях тварин загальновідомі (турбота батьків про потомство, формування великих сімейних груп, стадний спосіб життя, колективна оборона від ворогів і т.д.). Однак, якщо ресурсів недостатньо, ефекти сприяння можуть змінюватися гострою конкуренцією.
Не меншу роль відіграють відносини взаємодопомоги у рослин. Краще розвиваються рослини, висіяні групою, так як у них легше формується симбіоз з мікорізного грибами і бактеріями ризосфери. Відомі випадки зрощення коренів у дерев, при цьому частина поживних речовин переходить від більш сильного рослини до слабшого. Можлива передача поживних речовин від однієї рослини до іншої через мікоризу.
Спільно які ростуть рослини краще запилюються комахами, тому що підвищується ймовірність перенесення пилку з квіток однієї рослини на інше, і, крім того, яскраве колірне пляма з декількох квітучих і виділяють ароматичні речовини рослин приваблює комах.
1. Що таке конкуренція?
2. У яких випадках виникає конкуренція?
3. Як проявляється конкуренція в лісі?
4. Чи можуть організми йти від конкуренції?
5. Наведіть приклади взаємодопомоги у тварин і рослин.
Відомі факти взаємодопомоги рослин при «колективну оборону» від фітофагів, що виявляють надмірно високу активність і здатних серйозно зашкодити рослинам. В цьому випадку в рослинах, після початку активного поїдання їх фитофагами, підвищується концентрація гірких речовин, що знижують поїдання. При цьому піддалися нападу фітофагів особини виділяють в атмосферу сигнальні речовини, які здатні викликати підвищене утворення гірких речовин у тих особин, які ще не пошкоджені. Однак наскільки широко поширений цей варіант взаємин рослин поки не ясно.
Доп. § 16. Криві виживання і моделі зростання ПОПУЛЯЦІЙ
Процеси динаміки популяцій часто описуються математично. Так, зміни в популяції, пов'язані з підтриманням певного вікового складу, відображаються кривими виживання.
На рис. 26 показано три кривих виживання. Перший тип (А) характерний для популяцій з переважанням дорослих особин, які тривалий час живуть. Така крива виживання населення розвинених країн, де середня тривалість життя досягає 70-80 років, обмежена дитяча смертність і невисока народжуваність.
Друга крива (точніше, пряма, Б) характеризує ситуацію з рівномірною смертністю протягом усього «біографії» організмів. Зазвичай причиною смерті буває вплив хижаків та паразитів. Ця закономірність проявляється в популяціях птахів і риб.
Третя крива (В) характеризує ситуацію, коли найвища смертність спостерігається в ранньому віці, а в міру дорослішання особин шанс вижити підвищується, і смертність знижується. Цей тип динаміки властивий популяціям дерев в лісі: у них буває рясне відновлення, але йде інтенсивний процес самоізрежіваніе. і число дорослих особин виявляється невеликим.
Ці ж закономірності можуть бути відображені пірамідами вікового складу популяції (рис. 27). Висота піраміди відображає тривалість життя особин, а ширина - число особин у віковому класі. Масштаб поділу на вікові класи залежить від біологічного часу: для довгоживучих організмів він може становити 5-10 років, для краткожівущіх - кілька днів. Для популяцій з різними кривими виживання піраміди нагадують, відповідно ракету, мурашник і перевернуту лійку.
Крім кривих виживання, в екології використовуються так звані моделі зростання популяції для ситуації, коли формується нова популяція або в результаті поліпшення забезпечення ресурсами відбувається зростання початково невеликої за чисельністю популяції (рис. 28).
В озерах помірних широт навесні після танення льоду в поверхневому шарі води міститься багато біогенних елементів. З цієї причини після прогрівання води тут спостерігається швидке зростання чисельності діатомових і зелених водоростей. Однак він також швидко припиняється, коли ці ресурси будуть витрачені і, крім того, зоопланктон почне активно виїдати водорості.
Таким чином, в природі зростання популяцій відповідно до J-подібної кривої можливий лише в порівняно короткочасний період її життя при особливо сприятливих умовах. У всіх інших випадках реалізація цієї моделі неможлива.
Друга модель описується S-подібної кривої. спочатку швидкість росту популяції буває повільної, потім зростає і знову починає знижуватися. Причини уповільнення зростання чисельності популяції можуть бути самими різними: виедание ресурсів, вплив ефекту скупченості (у гризунів при цьому знижується інтенсивність репродуктивного процесу), отруєння місцеперебування прижиттєвими виділеннями, виедание популяції хижаками та ін.
Однак після того, як швидкість росту популяції згасне, її розмір рідко залишається постійним і, як правило, коливається під впливом різних причин.
1. До якого типу кривих виживання можна віднести динаміку зростання народонаселення економічно відсталих країн тропічного поясу і розвинених країн?
2. Чому в природі обмежені можливості реалізації J-подібної кривої зростання чисельності популяцій?
3. Поясніть, які чинники обумовлюють динаміку популяцій відповідно до S-подібної кривої.
Ч. Дарвін розрахував потенційні можливості зростання популяцій різних організмів при реалізації J-подібної кривої. Так, за його оцінками, число нащадків однієї пари слонів (тварин, що розмножуються надзвичайно повільно) через 750 років досягне 19 млн. Якщо ж звернутися до організмів, що живуть не так довго і розмножуються швидше, то цифри будуть ще більш вражаючими. Так, у бактерій, які діляться кожні 20 хвилин, з однієї бактеріальної клітини через 36 годин може утворитися біомаса, достатня, щоб покрити всю земну кулю шаром товщиною 30 см, а ще через 2 години - шаром в 2 м.