Типы

биоценотических

связей

Лекция 11

Экология, радиоэкология и основы энергосбережения И.В. Абрамова

2013 БрГУ имени А.С. Пушкина

1. Типы межвидовых взаимоотношений.

2. Отрицательные (антибиотические)

взаимоотношения.

3. Положительные (симбиотические)

взаимоотношения.

Типы взаимоотношений:

1) Нейтральные

2) Положительные (симбиотические)

3) Отрицательные (антагонистические)

2 точки зрения 1879 г.

Генрих Антон де Бари

Симбиоз (греч. – совместная жизнь) – все виды совместного существования видов

1906 г.

Оскар Гертвиг

Симбиоз – взаимовыгодные для обоих видов взаимоотношения

(1831—1888) (1849— 1922)

Свирепый волк с кормящую волчат

Волчицею – гроза невинных стад;

Орел, стремясь из-под небес стрелою,

Грозит голубке слабой смертью злою;

Голубка ж, как овца, опять должна,

Кормясь, губить ростки и семена;

Охотнице-сове, средь ночи темной,

Не жаль певца любви и неги томной,

А соловей съедает светляка,

Не посмотрев на прелесть огонька;

Светляк же, ночи светоч оживленный,

Всползая вверх, цветок съедает сонный.

Злой овод в теле лошади, быка,

Оленя – поселяет червяка;

Червь роется, грызет под теплой кожей

И, выросши, на свет выходит Божий…

И даже улыбающейся Флоры

Златая колесница – и она

Свой светлый путь свершает чрез раздоры:

И меж растений царствует война.

Деревья, травы – вверх растут задорно,

За свет и воздух борются упорно,

А корни их, в земле неся свой труд,

За почву и за влажность спор ведут…

В воде, на суше, в воздухе – могила

Всеобщая; кровь все собой покрыла!

Вкруг стрелы смерти Голод разметал,

И мир одной огромной бойней стал.

Эразм Дарвин (1803)

Храм Природы

№ Тип взаимоотношений Численность

популяции

1 2

1. Нейтрализм 0 0

2. Прямой антагонизм - -

3. Конкуренция за ресурс -

4. Аменсализм - 0

5. Паразитизм - +

6. Хищничество - +

7. Комменсализм + 0

8. Протокооперация + +

9. Мутуализм + +

Типы межвидовых взаимоотношений Ю.Одум, 1986

по эффекту взаимодействия

Юджин Одум

(1913 - 2002)

http://ecology.uga.edu/

Негативные взаимодействия проявляются, как

правило, на начальных стадиях развития сообщества

или в нарушенных условиях, где преобладают

r-стратеги

В недавно сформировавшихся или новых

ассоциациях вероятность возникновения сильных

отрицательных взаимодействий больше, чем в

старых.

В ходе эволюции и развития экосистемы

наблюдается уменьшение роли отрицательных

взаимодействий за счёт положительных,

повышающих выживание взаимодействующих видов.

Ю. Одум, 1986

Типы

симбиоза

Вид Б

+ 0 —

ВидА

+

Мутуализм

Протокооперация

Комменсализм

Хищничество

0 Комменсализм

Нейтрализм

Аменсализм

— Паразитизм

Аменсализм

Конкуренция

Прямой

антагонизм

Типы симбиоза (John R. Meyer, с дополнениями)

John Meyer

Типы межвидовых взаимоотношений

(по эффекту)

Чарлз Кребс

1. Конкуренция

2. Хищничество

3. Растительноядность

4. Паразитизм

5. Заболеваемость

6. Мутуализм

Джордж Кларк

1. Конкуренция

2. Эксплуатация (включая

паразитизм и хищничество)

3. Нейтральность,

выносливость

4. Антибиоз

5. Комменсализм

6. Мутуализм

…простая классификация была бы наивной…, тогда как

всеобъемлющая классификация оказалась бы совершенно

необозримой.

М. Уильямсон (1975)

Нейтрализм 00

виды не связаны непосредственно между собой,

принадлежат к разным трофическим уровням, но

зависят от состояния сообщества в целом

Тропические жуки-листоеды рода Heliconia (неограниченность и доступность пищи)

Гипотеза

нейтральности

Стефена Хаббела

возникает между видами со сходными

потребностями

в результате конкуренции они

уничтожают друг друга путем прямого

нападения либо с помощью химических

выделений

биологическая и химическая «война»

Прямой антагонизм - -

2. Отрицательные (антибиотические)

взаимоотношения

1937 г. Ханс Молиш

Аллелопатия

(от греч. allelon - взаимно и pathos - страдание,

воздействие)

способность растений выделять в окружающую

среду биологически активные вещества,

влияющие отрицательно на другие растения.

Х.Молиш

(1856-1937)

Аллелопатия

Три клона бактерий завоевывают

поверхность питательной среды

(один ресурс):

обычный (sensitive)

убийца (killer)

устойчивый (resistant)

Ско

ро

сть

по

пул

яц

ио

нн

ого

ро

ста (r)

r

½ r

¼ r

Rock - scissors - paper Камень - ножницы - бумага

http://elementy.ru/news/431892?page_design=print

S

R P

Не платят за устойчивость Убивают чувствительную

линию

Не платят за производство

http://elementy.ru/news/431892?page_design=print

Штамм: Выигрывает у: Проигрывает:

Обычный (S) r

устойчивого (R) киллеру (K)

Устойчивый (R) ½ r

киллера (K) обычному (S)

Киллер (K) ¼ r

обычного (S) устойчивому (R)

Камень - ножницы - бумага

Конкуренция за ресурс - -

Конкуренция

Прямая

(интерференция)

Косвенная

(эксплуатация)

Морские желуди Инфузории

в опыте Гаузе

Принцип Вольтерры-Гаузе

1932 г. «Принцип конкурентного

исключения»

Два вида, обладающих

одинаковыми экологическими

потребностями, совместно

существовать не могут, один вид

(более конкурентоспособный)

вытесняет другой (менее

конкурентоспособный)

Г. Ф. Гаузе

(1910-1986)

Конкуренция у Paramecium

А. В монокультуре P. aurelia , P. caudatum и Р. bursaria размножаются и

поддерживают постоянную численность популяции.

Б. При совместном выращивании P. aurelia вытесняет P. caudatum

В .При Совместном выращивании P. caudatum и P. bursaria сосуществуют,

но при более низких уровнях плотности, чем в монокультуре.

(Данные из работы Gause, 1934; по Clapham, 1973.)

10%

1,5%

В толще воды

На дне

P. aurelia P. caudatum Р. bursaria

Размещение взрослых особей и вновь осевших личинок Balanus baldnoides

и Chthamalus stellatus в приливно-отливной зоне

На схеме показано влияние обсыхания и конкуренции.

Балянус подавляет развитие хтамалусов из нижней зоны, но хтамалусы могут

выживать в литорали, где балянусы погибают.

Слева обозначены зоны: С.У.С.П. — средний уровень сизигийного прилива; С.У.К.П. — средний уровень квадратурного

прилива; С.П.О.У.— средний приливно-отливный уровень; С.У.К.О. — средний уровень квадратурного отлива; С.У.С.О. —

средний уровень сизигийного отлива

прямая

конкуренция

Американская норка

Европейская норка

Большая синица

Обыкновенная

лазоревка

Диаметр летка

от 32 до 35 мм

косвенная

конкуренция

Если рост и возобновление всех конкурирующих видов лимитируются единственным и общим для всех трофическим ресурсом, их длительное сосуществование невозможно и из первоначального состава видов выживает не более одного.

Два вида не могут существовать неограниченно долго в одной и той же местности, если они имеют одинаковые экологические потребности.

Эрнст Майр

Э. Майр

(1904–2005)

Аменсализм - 0

Рогоз широколистый (Typha latifolia)

ингибитор Рогоз узколистый (Typha angustifolia)

аменсал

от греч. а - отрицательная частица и лат. mensa - стол, трапеза

форма взаимодействия между популяциями, при котором

одна из них подавляет другую без извлечения пользы для

себя и без обратного отрицательного воздействия со

стороны подавляемой

Паразитизм + -

от греч. parasites - нахлебник

одна из форм биотических связей между двумя

организмами разных видов, при которой один

(паразит) использует другого (хозяина) как

источник питания и среду обитания, нанося ему

вред

Наездник

паразитоид Комар

Раффлезия

Хищничество + -

Умерщвление организмов одного вида

организмами другого вида (с целью

использования в пищу)

www.virtulab.net/index.php?option=com_content&view=article&catid=

41:2009-08-23-11-29-31&id=137:2009-08-22-14-20-06

Рысь бежит за своим ужином,

а заяц – за своей жизнью

1925 г. Альфред Лотка (США)

1926 г. Вито Вольтерра (Италия)

разработали математическую модель для

системы хищник – жертва

211111

d

dNNpNr

t

N

222122

d

dNmNNp

t

N

А.Лотка

В. Вольтерра

211111

d

dNNpNr

t

N

Уравнение для жертвы

N1 – численность жертвы

N2 – численность хищника

r1 – скорость популяционного роста жертвы в

отсутствие хищника

p1 – коэффициент, переводящий встречу

хищника и жертвы в смертность жертв

222122

d

dNdNNp

t

N

N1 – численность жертвы

N2 – численность хищника

p2 – коэффициент, переводящий встречу

хищника и жертвы в рождаемость хищника

d2 – удельная смертность хищника (const.)

Уравнение для хищника

Сопряженное изменение

численности хищника и жертвы чи

слен

ност

ь хи

щни

ка, N

2

численность жертвы, N1

2

2

p

d

1

1

p

r

Третий принцип популяционной динамики:

в чистой системе «ресурс -

потребитель» неизбежно возникают

колебания, не сводящиеся к точке

равновесия

Модификация модели «хищник-жертва»

Роберт МакАртур и Майкл Розенцвейг, 1963

Численность жертвы

Изоклина нулевого роста жертвы

Чи

сл

енно

ст

ь х

ищ

ни

ка

min max

Численность жертвы

Чи

сл

енност

ь х

ищ

ника

Изоклина нулевого роста хищника

Модификация модели «хищник-жертва»

Роберт МакАртур и Майкл Розенцвейг

Влияние взаимного расположения изоклин

жертвы и хищника на характер колебаний их

численности

Коэволюция хищника и жертвы

Адаптации хищника

Морфологические:

строение органов чувств

(зрение, слух, осязание,

обоняние, эхолокация),

строение зубов, наличие

когтей

Физиологические:

активность, большая

скорость передвижения и

выносливость

Этологические: типы охоты

(собирательство, широкий

поиск, подстерегание, «в

угон», фильтрация)

Адаптации жертвы

Морфологические: шипы,

колючки, выросты

Физиологические: синтез

ядовитых и отпугивающих

веществ (гликозиды,

алкалоиды, танины и др.),

окраска

(покровительственная,

расчленяющая,

предупреждающая,

отпугивающая)

Этологические:

демонстрация угрозы,

сигнализация об опасности

Комменсализм + 0

(от греч. com - вместе, mensa - трапеза)

Комменсализм

Нахлебничество Сотрапезничество Квартиранство

форма симбиоза, при которой одна популяция

извлекает пользу от взаимоотношения, а другая не

получает ни пользы, ни вреда

3. Положительные (симбиотические)

взаимоотношения

Комменсализм

нахлебничество – один организм

питается остатками пищи другого

сотрапезничество – потребление

разных частей или веществ одной и той

же пищи или последовательная

переработка одного и того же вещества;

квартирантство (сожительство) – одни

организмы используют другие как

убежища или транспорт

Львы и гиены

нахлебничество

сотрапезничество

Скарабей

Клещи на теле мертвоедов и карапузика

Рыбы-прилипалы

форезия

эпиойкия

Водоросли и ленивец

Орхидеи

Карапус и голотурия

энтойкия

эпибиоз

Рыба-клоун и актиния

паройкия

ПОСТОЯЛЬЦЫ ,,СОДЕРЖАТЕЛЯ

ГОСТИНИЦЫ«

В норе толстого эхиуруса (30 см

длины), находят прибежище самые

различные постояльцы:

бычок (использует нору лишь в

качестве убежища, а за кормом

каждый раз вылезает наружу),

краб-горошинка и щетинковый червь

(питаются объедками с его

«стола»)

синойкия

Протокооперация + +

Не обязательный тип

взаимоотношений

Рак-отшельник

и актиния

От греч. protos – первый,

лат. cooperatio – сотрудничество

Мутуализм + +

Муравьи и тля

Колибри и цветковые

растения

ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ

тип взаимоотношений

от лат. mutuus – взаимный, обоюдный

Микориза

«Растения-няни помогают поддерживать

высокое разнообразие растительных

сообществ» http://elementy.ru/news/430616

Alfonso Valiente-Banuet, Miguel Verdú Facilitation can increase the

phylogenetic diversity of plant communities // Ecology Letters. 2007. V.

10 (11). P. 1029–1036

Скопление «растений-нянь» и их

«подопечных» в пустыне в Аризоне.

Железное дерево Olneya tesota

своей кроной дало приют

«зеленому дереву» Cercidium

microphyllum (на переднем плане), а

оно в свою очередь является няней

для проростков кактуса сагуаро

Carnegia gigantea. В скором

будущем кактусы перерастут своих

нянь

Слева: молодой кактус сагуаро вырос не под защитой «няни», а на

открытом месте, и вот результат — снизу он весь объеден чернохвостым

зайцем (Lepus californicus), помёт которого виден на переднем плане; вряд

ли этот кактус выживет. Справа: чернохвостый заяц (Lepus californicus) не

прочь полакомиться молодыми кактусами, особенно когда они не

запрятались среди ветвей своей «няни».

http://elementy.ru/news/430616

В природе не существует полезных и

вредных птиц, полезных и вредных

насекомых, там все служит друг другу и

взаимно приспособлено.

Г.Ф. Морозов

Бигон М. Экология. Особи, популяции и

сообщества. В 2-х т. / М. Бигон, Дж. Харпер,

К. Таунсенд. – М.: Мир, 1989.

Галковская Г.А. Основы популяционной

экологии: Учеб. пособие / Г.А. Галковская.

Мн.: Лексис. 2001.

Одум Ю. Экология / Ю. Одум. В 2 томах. – М.:

Мир, 1986.

Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы /

Р.Уиттекер. – М.: Прогресс, 1980.