Подробное решение параграф 38 по биологии для учащихся 9 класса, авторов Т. М. Ефимова, А. О. Шубин, Л. Н. Сухорукова 2010
Вопросы внутри параграфа: Каким образом виды избегают острой конкуренции в пределах биоценоза?
Конкуренция между особями одного вида является наиболее острой и жесткой в природе, поскольку они имеют одинаковые потребности в экологических факторах. Внутривидовую конкуренцию можно наблюдать в колониях пингвинов, где происходит борьба за жизненное пространство. Каждая особь удерживает свой участок территории и агрессивно настроена по отношению к соседям. Это приводит к четкому разделению территории внутри популяции. Внутривидовая конкуренция на том или ином этапе существования вида встречается почти всегда, поэтому в процессе эволюции у организмов выработались приспособления, снижающие ее интенсивность. Наиболее важные из них — способность к расселению потомков и охрана границ индивидуального участка (территориальность), когда животное защищает место своего гнездовья или определенный участок. Так, в период размножения птиц самец охраняет определенную территорию, на которую, кроме своей самки, не допускает ни одной особи своего вида. Такую же картину можно наблюдать и у некоторых рыб. Конкуренция может носить достаточно острый характер, например в борьбе за гнездовую территорию. Такой тип называется прямой конкуренцией. В большинстве случаев эти конфликты происходят между особями одного вида. Однако часто конкурентная борьба протекает внешне бескровно. Например, на многих хищных животных, конкурирующих за пищу, другие хищники влияют не прямо, а опосредованно, через уменьшение количества пищи. То же происходит в мире растений, где при конкуренции одни влияют на другие опосредованно, через перехват питательных веществ, солнца или влаги. Этот тип носит название косвенной конкуренции.
Cтр.195. Вопросы и задания после §
1. На основе каких исследований Г.Ф. Гаузе сформулировал правило конкурентного исключения?
Русский ученый Гаузе в 1930-х годах впервые обратился к экспериментальному изучению конкуренции. Результаты опытов с тремя видами инфузорий-туфелек наглядно продемонстрировали главные закономерности и следствия конкуренции. В первой серии экспериментов Гаузе использовал два вида инфузорий – хвостатую и ушастую. Инфузории выращивались в пробирках, куда ежедневно ограниченные порции корма – бактерии сенного настоя или дрожжи, тем самым создавая условия для конкуренции. При раздельном их содержании оба вида хорошо размножались, их численность росла и вскоре стабилизировалась на уровне емкости среды. При совместном их содержании в среде, где кормом служили бактерии, сначала численность обоих видов увеличивалась, но затем численность хвостатой туфельки снижалась, и в итоге этот вид исчез. Таким образом, ушастая победила в конкурентной борьбе. Однако когда кормом для инфузорий служили не бактерии, а дрожжи, в конкуренции побеждал другой вид – хвостатая инфузория. Оказалось, что продукты метаболизма бактерий подавляют размножение хвостатой туфельки, а в отсутствие этот вид размножается быстрее, чем туфелька ушастая. Следовательно, изменение экологических условий в данном случае смена корма, может влиять на успех вида в конкуренции. Тем не менее, исход всегда один – один вид всегда побеждает другой. В другой серии экспериментов с туфелькой ушастой и туфелькой бурсарией, выяснилось, что их совместное существование было возможно из-за того, что виды по-разному используют среду обитания: туфельки ушастые держатся в толще воды и поедают бактерии, а бурсарии – живут у дна и питаются дрожжами. В результате эти опытов был сделан вывод невозможности длительного совместного существования в стабильной среде двух видов с одинаковыми экологическими потребностями. Эта закономерность названа правилом конкурентного исключения Гаузе.
2. Какие способы избегания конкуренции между видами характерны для биоценоза?
В природе существуют три главных пути экологического разобщения сосуществующих видов – в пространстве, пищевых ресурсов, во времени. Разделение в пространстве – самый распространенный способ избежание конкуренции. Например, обычные в смешанных лесах синицы, сходны по строению и рациону, кормятся в разных местах. Длиннохвостые синицы собирают корм преимущественно на тонких концах веток, в периферии кроны, гаички чаще обследуют основание тонких побегов, лазоревки кормятся в верхней части кроны деревьев, а большие держатся в кроне ниже лазоревок, собирая корм также в кустарниках и на земле. Расхождение видов со сходным типом питания ао времени активности широко распространено в природе. Например, в одних и тех же водоемах щука и судак охотятся днем, а сом – ночью.
3. Приведите примеры экологического размежевания видов-конкурентов в сообществе.
Размежевание видов конкурентов пустынных муравьев по размерам поедаемых ими семян – яркий пример ослабления конкуренции. Американские учёные установили, что разные виды специализируются на потреблении семян разного размера, а так же что различия в размерах тела и величине челюстей рабочих особей сильнее выражены в тех метах, где обитают больше видов-конкурентов. Это доказывает, что в условиях конкуренции выживают те рабочие особи, которые сильнее отличаются от конкурентов.
4. Почему необдуманное вселение человеком новых видов часто приводит к разрушению сообщества.
Знание закономерностей биотических связей, прежде всего конкурентных и пищевых отношений, имеет большое практическое значение для сохранения природных сообществ. Необдуманное или случайное вселение человеком новых видов нередко приводит к нарушению биотических связей и ка следствие – к разрушению уникальных сообществ и вымиранию местных видов. Например, на Гавайские острова был завезен человеком кустарник файяль. Этот кустарник стал быстро размножаться и разрастаться на не покрытых лесом участках бедных вулканических почв. Почва стала обогащаться нитратами, доступными для всех растений. Обогащение почвы азотом благоприятно сказалось на численности дождевых червей, которые тоже были завезены сюда человеком. Черви обогащали почву гумусом и разрыхляли ее. Все казалось бы хорошо. В результате возникли условия для прорастания семян других растений, семена которых попадали на острова, но не могли там развиваться они в прежних условиях. Местные птицы не поедали плодов файяля, однако некоторые виды, иногда залетающие на острова, например, японские белоглазки, охотно питались плодами и с пометом распространяли семена. Файяль заселял все новые и новые территории, а листовой опад кустарника вместе с тем затруднял прорастание семян и возобновление местных деревьев. В результате меньше чем через сто лет облик растительности островов полностью поменялся, исчезли коренные виды, и даже вырубка этого кустарника не привела к результатам, так сильно изменился почвенный состав, и местные деревья не выдержали конкуренции с растениями-вселенцами.