La competizione avviene tra organismi che hanno bisogni simili o identici e utilizzano le stesse risorse. Quindi uno di essi consuma le risorse dell'altro, il che ne compromette la crescita, lo sviluppo e la riproduzione. Questa risorsa è solitamente limitata. Potrebbe essere cibo, territorio, luce e simili. Esistono due tipi di competizione: intraspecifica, quando individui di specie o generi diversi diventano concorrenti, e interspecifica.

La competizione intraspecifica si verifica quando i bisogni di un certo tipo di organismo superano le riserve della risorsa necessaria e alcuni individui della specie non ne ricevono abbastanza. La competizione aumenta con l’aumento della popolazione della specie. Esistono due forme: a) sfruttativa, quando gli individui che competono non interagiscono direttamente tra loro, ma ricevono ciascuno quella parte della risorsa che gli viene lasciata dagli altri; b) interferenza, quando un individuo impedisce attivamente a un altro di utilizzare una risorsa (protezione del “proprio” territorio da parte degli animali, colonizzazione di un biotopo da parte delle piante, ecc.). La competizione intraspecifica influenza la fertilità, la mortalità, la crescita e l'abbondanza (densità). La combinazione di questi effetti di competizione influisce sull'aumento della biomassa e in alcuni casi porta a cambiamenti morfologici, in particolare all'assottigliamento del fusto e del tronco. La lotta per la luce e l'umidità cambia il portamento della chioma, provoca il disseccamento e la caduta dei rami laterali; la formazione della corona apicale può essere meglio osservata nell'esempio del pino, dell'abete rosso e di altre specie di conifere e latifoglie;

La competizione interspecifica assume forme acute tra specie che hanno esigenze di vita simili e occupano la stessa nicchia ecologica nella biogeocenosi. Pertanto, gli interessi vitali di queste specie si intersecano e cercano di sconfiggere il concorrente. La concorrenza provoca l'oppressione o il completo spostamento di una specie da una nicchia ecologica e la sua sostituzione con un'altra, più adatta alle condizioni ambientali. La competizione gioca un ruolo importante nel processo di speciazione come uno dei fattori più efficaci della selezione naturale.

La competizione interspecifica, così come quella intraspecifica, si divide in sfruttamento e interferenza, o diretta e indiretta. Entrambe le forme si trovano sia nelle piante che negli animali. Un esempio di effetto diretto sui concorrenti è l'ombreggiamento di una specie da parte di un'altra. Alcune piante rilasciano sostanze tossiche nel terreno, che inibiscono la crescita di altre specie. Ad esempio, le foglie di castagno, quando decomposte, rilasciano composti tossici nel terreno, inibendo la crescita di piantine di altre specie, e diverse specie di salvia (Salvia) producono composti volatili che influenzano negativamente altre piante. Questo effetto tossico di alcune piante su altre è chiamato allelopatia. La concorrenza indiretta non è così evidente come quella diretta e le sue conseguenze compaiono dopo un'esposizione prolungata sotto forma di sopravvivenza e riproduzione differenziali.

La competizione è la competizione tra organismi dello stesso livello trofico (tra piante, tra fitofagi, tra predatori, ecc.) per il consumo di una risorsa disponibile in quantità limitata.

La competizione per il consumo delle risorse gioca un ruolo speciale durante i periodi critici della loro scarsità (ad esempio, tra le piante per l'acqua durante una siccità o tra i predatori per le prede in un anno sfavorevole).

Non esistono differenze fondamentali tra competizione interspecifica e intraspecifica (intrapopolazione). Ci sono casi in cui la competizione intraspecifica è più intensa di quella interspecifica e viceversa. Inoltre, l’intensità della competizione all’interno e tra le popolazioni può cambiare in condizioni diverse. Se le condizioni sono sfavorevoli per una delle specie, la competizione tra i suoi individui può aumentare. In questo caso, potrebbe essere spiazzato (o, più spesso, spiazzato) da una specie per la quale queste condizioni si sono rivelate più adatte.

Tuttavia, nelle comunità multispecie, le coppie “duellanti” molto spesso non si formano e la competizione è diffusa: molte specie competono contemporaneamente per uno o più fattori ambientali. I "Duellanti" possono essere solo specie di piante di massa che condividono la stessa risorsa (ad esempio alberi - tiglio e quercia, pino e abete rosso, ecc.).

Le piante possono competere per la luce, per le risorse del suolo e per gli impollinatori. Su terreni ricchi di risorse nutrizionali minerali e umidità si formano comunità vegetali dense e chiuse, dove la luce è il fattore limitante per il quale le piante competono.

Quando si gareggia per gli impollinatori, vince la specie che è più attraente per l’insetto.

Negli animali, si verifica competizione per le risorse alimentari, ad esempio gli erbivori competono per la fitomassa. In questo caso, i concorrenti dei grandi ungulati possono essere insetti come locuste o roditori simili a topi, che sono in grado di distruggere la maggior parte del supporto erboso durante gli anni di. riproduzione di massa. I predatori competono per la preda.

Poiché la quantità di cibo dipende non solo dalle condizioni ambientali, ma anche dall’area in cui la risorsa viene riprodotta, la competizione per il cibo può trasformarsi in competizione per lo spazio.

Come nei rapporti tra individui di una stessa popolazione, la competizione tra le specie (le loro popolazioni) può essere simmetrica o asimmetrica. Inoltre, una situazione in cui le condizioni ambientali sono ugualmente favorevoli per le specie concorrenti è piuttosto rara, e quindi le relazioni di competizione asimmetrica sorgono più spesso di quelle simmetriche.

Quando le risorse fluttuano, come avviene in natura (umidità o elementi minerali di nutrimento per le piante, produzione biologica primaria per diversi tipi di fitofagi, densità delle popolazioni di prede per i predatori), diverse specie concorrenti ottengono alternativamente vantaggi. Anche questo non porta all'esclusione competitiva dei più deboli, ma alla convivenza di specie che si trovano alternativamente in una situazione più vantaggiosa e meno vantaggiosa. Allo stesso tempo, le specie possono sperimentare un deterioramento delle condizioni ambientali con una diminuzione del livello di metabolismo o addirittura una transizione verso uno stato dormiente.

L'esito della competizione è influenzato anche dal fatto che una popolazione che ha più individui e, di conseguenza, riprodurrà più attivamente il “suo esercito” (il cosiddetto effetto massa) ha maggiori possibilità di vincere la competizione.

23. Rapporto tra pianta e fitofago e la preda è il predatore

RAPPORTO “PIANTA-FITOFAGO”.

Il rapporto “fitofago-pianta” è il primo anello della catena alimentare, in cui la materia e l’energia accumulate dai produttori vengono trasferite ai consumatori.

È altrettanto “non redditizio” che le piante vengano mangiate completamente o non mangiate affatto. Per questo motivo negli ecosistemi naturali si tende a formare un equilibrio ecologico tra le piante e i fitofagi che se ne nutrono. Per questa pianta:

– protetta dai fitofagi da spine, formanti forme a rosetta con foglie premute al suolo, inaccessibili agli animali al pascolo;

– proteggersi dal pascolo completo con mezzi biochimici, producendo sostanze tossiche quando si mangia, che li rendono meno attraenti per i fitofagi (questo è tipico soprattutto per i pazienti a crescita lenta). In molte specie, quando vengono consumate, aumenta la formazione di sostanze “sgradevoli”;

– emettono odori che respingono i fitofagi.

La protezione dai fitofagi richiede un dispendio energetico significativo, e quindi nel rapporto “fitofago-pianta” si può rintracciare un compromesso: più velocemente la pianta cresce (e, di conseguenza, migliori sono le condizioni per la sua crescita), meglio viene mangiata, e viceversa viceversa, più la pianta cresce lentamente, più risulta meno attrattiva per i fitofagi.

Allo stesso tempo, questi mezzi di protezione non garantiscono la completa sicurezza delle piante dai fitofagi, poiché ciò comporterebbe una serie di conseguenze indesiderabili per le piante stesse:

– l’erba della steppa non consumata si trasforma in stracci – feltro, che peggiora le condizioni di vita delle piante. La comparsa di abbondante feltro porta all'accumulo di neve, a un ritardo nell'inizio dello sviluppo delle piante in primavera e, di conseguenza, alla distruzione dell'ecosistema della steppa. Al posto delle piante della steppa (erba piuma, festuca), si sviluppano in abbondanza specie di prato e arbusti. Al confine settentrionale della steppa, dopo questa fase di prato, la foresta può generalmente riprendersi;

– nella savana, la diminuzione del consumo di germogli di alberi da parte di animali erbivori (antilopi, giraffe, ecc.) porta al fatto che le loro chiome si chiudono. Di conseguenza, gli incendi diventano più frequenti e gli alberi non hanno il tempo di riprendersi.

Inoltre, con un consumo insufficiente di piante da parte dei fitofagi, non viene liberato spazio per l'insediamento di nuove generazioni di piante.

L '"imperfezione" del rapporto "fitofago-pianta" porta al fatto che abbastanza spesso si verificano epidemie a breve termine nella densità delle popolazioni di fitofagi e la soppressione temporanea delle popolazioni di piante, seguite da una diminuzione della densità delle popolazioni di fitofagi.

RAPPORTO “VITTIMA-PREDATORE”.

La relazione “predatore-preda” rappresenta i collegamenti nel processo di trasferimento di materia ed energia dai fitofagi agli zoofagi o dai predatori di ordine inferiore ai predatori di ordine superiore.

Come nel rapporto “pianta-fitofago”, in natura non si osserva una situazione in cui tutte le vittime vengono mangiate dai predatori, cosa che alla fine porta alla loro morte. L'equilibrio ecologico tra predatori e prede è mantenuto da speciali meccanismi che impediscono il completo sterminio delle vittime. Quindi le vittime possono:

- scappare da un predatore. In questo caso, come risultato dell'adattamento, aumenta la mobilità sia delle vittime che dei predatori, cosa particolarmente tipica degli animali della steppa che non hanno nessun posto dove nascondersi dai loro inseguitori (“principio di Tom e Jerry”);

– acquisire un colore protettivo (“fingere” di essere foglie o ramoscelli) o, al contrario, un colore brillante (ad esempio, un colore rosso, che avverte un predatore di un sapore amaro. È noto che il colore di una lepre cambia in diversi periodi dell'anno, il che gli permette di mimetizzarsi tra le foglie in estate e su uno sfondo bianco in inverno la neve;

– diffondersi in gruppi, il che rende la ricerca e la cattura più dispendiosa in termini energetici per il predatore;

- nascondersi nei rifugi;

– passare a misure di difesa attiva (erbivori con corna, pesci spinosi), talvolta articolari (i buoi muschiati possono assumere una “difesa a tutto tondo” dai lupi, ecc.).

A loro volta, i predatori sviluppano non solo la capacità di inseguire rapidamente la preda, ma anche l'olfatto, che consente loro di determinare la posizione della preda mediante l'odore.

Allo stesso tempo, loro stessi fanno tutto il possibile per evitare che la loro presenza venga rilevata. Questo spiega la pulizia dei piccoli gatti, che passano molto tempo a fare il bagno e a seppellire gli escrementi per eliminare gli odori.

Con lo sfruttamento intensivo delle popolazioni fitofago, spesso le persone escludono i predatori dagli ecosistemi (in Gran Bretagna, ad esempio, ci sono caprioli e cervi, ma non lupi; nei bacini artificiali dove vengono allevati carpe e altri pesci da stagno, non ci sono lucci). In questo caso, il ruolo del predatore viene svolto dalla persona stessa, eliminando parte degli individui della popolazione fitofagica.

La competizione interspecifica biologica è un processo naturale di lotta tra diversi individui per lo spazio e le risorse (cibo, acqua, luce). Si verifica quando le specie hanno bisogni simili. Un altro motivo per l'inizio della competizione sono le risorse limitate. Se le condizioni naturali forniscono un eccesso di cibo, non si creerà concorrenza nemmeno tra individui con bisogni molto simili. La competizione interspecifica può portare all’estinzione di una specie o al suo spostamento dal suo habitat precedente.

Lotta per l'esistenza

Nel 19° secolo, la competizione interspecifica fu studiata da ricercatori coinvolti nella formazione della teoria dell'evoluzione. Charles Darwin ha osservato che l'esempio canonico di tale lotta è la coesistenza di mammiferi erbivori e locuste, che si nutrono delle stesse specie vegetali. I cervi che mangiano le foglie degli alberi privano i bisonti del cibo. I rivali tipici sono un visone e una lontra, che si cacciano a vicenda da specchi d'acqua contesi.

Il regno animale non è l'unico ambiente in cui si osservano lotte interspecifiche; tali lotte si riscontrano anche tra le piante. Non sono nemmeno le parti fuori terra ad essere in conflitto, ma i sistemi radicali. Alcune specie ne opprimono altre in modi diversi. L'umidità del suolo e i minerali vengono portati via. Un esempio lampante di tali azioni è l'attività delle erbacce. Alcuni apparati radicali, con l'aiuto delle loro secrezioni, modificano la composizione chimica del terreno, inibendo così lo sviluppo dei vicini. La competizione interspecifica tra l'erba di grano strisciante e le piantine di pino si manifesta in modo simile.

Nicchie ecologiche

L'interazione competitiva può essere molto diversa: dalla convivenza pacifica alla lotta fisica. Nelle piantagioni miste, gli alberi a crescita rapida sopprimono quelli a crescita lenta. I funghi inibiscono la crescita batterica sintetizzando antibiotici. La competizione interspecifica può portare alla delimitazione della povertà ecologica e ad un aumento del numero di differenze tra le specie. Pertanto, cambiano le condizioni ambientali e la totalità delle connessioni con i vicini. non è equivalente all'habitat (lo spazio in cui vive un individuo). In questo caso parliamo dell'intero stile di vita. Un habitat può essere definito un “indirizzo” e una nicchia ecologica una “professione”.

In generale, la competizione interspecifica è un esempio di qualsiasi interazione tra specie che influisce negativamente sulla loro sopravvivenza e crescita. Di conseguenza, i rivali si adattano l'uno all'altro oppure un avversario sostituisce l'altro. Questo modello è tipico di qualsiasi lotta, sia essa l’uso delle stesse risorse, la predazione o l’interazione chimica.

Il ritmo della lotta aumenta quando si parla di specie simili o appartenenti allo stesso genere. Un esempio simile di competizione interspecifica è la storia dei ratti grigi e neri. In precedenza, queste diverse specie dello stesso genere vivevano una accanto all'altra nelle città. Tuttavia, grazie alla loro migliore adattabilità, i ratti grigi soppiantarono i ratti neri, lasciandoli nelle foreste come habitat.

Come si può spiegare questo? Nuotano meglio, sono più grandi e più aggressivi. Queste caratteristiche hanno influenzato il risultato a cui ha portato la competizione interspecifica descritta. Gli esempi di tali collisioni sono numerosi. La lotta tra tordi selvatici e tordi cantanti in Scozia era molto simile. E in Australia, le api portate dal Vecchio Mondo hanno sostituito le più piccole api autoctone.

Sfruttamento e ingerenza

Per capire in quali casi si verifica la competizione interspecifica, è sufficiente sapere che in natura non esistono due specie che occupano la stessa nicchia ecologica. Se gli organismi sono strettamente imparentati e conducono uno stile di vita simile, non saranno in grado di vivere nello stesso posto. Quando occupano un territorio comune, queste specie si nutrono di cibi diversi o sono attive in momenti diversi della giornata. In un modo o nell'altro, questi individui hanno necessariamente tratti diversi, che danno loro l'opportunità di occupare nicchie diverse.

La convivenza apparentemente pacifica può essere anche un esempio di competizione interspecifica. Le relazioni tra alcune specie di piante forniscono un esempio simile. Le specie amanti della luce di betulla e pino proteggono le piantine di abete rosso che muoiono in aree aperte dal gelo. Questo equilibrio prima o poi viene sconvolto. I giovani abeti rossi si avvicinano e uccidono i nuovi germogli di specie che hanno bisogno del sole.

La vicinanza di diverse specie di picchi muratori delle rocce è un altro esempio lampante della separazione morfologica ed ecologica delle specie, che porta alla competizione interspecifica della biologia. Laddove questi uccelli vivono vicini, il loro metodo per procurarsi il cibo e la lunghezza dei loro becchi differiscono. Questa distinzione non è osservata nelle diverse aree di habitat. Una questione separata dell'insegnamento evolutivo riguarda le somiglianze e le differenze della competizione intraspecifica e interspecifica. Entrambi i casi di lotta possono essere divisi in due tipi: sfruttamento e interferenza. Quali sono?

Durante lo sfruttamento, l'interazione degli individui è indiretta. Reagiscono alla diminuzione della quantità di risorse causata dall'attività dei concorrenti vicini. consumare cibo a tal punto che la sua disponibilità si riduce a un livello tale per cui il tasso di riproduzione e crescita delle specie rivali diventa estremamente basso. Altri tipi di competizione interspecifica sono interferenze. Sono dimostrati dalle ghiande marine. Questi organismi impediscono ai vicini di attaccarsi alle pietre.

Amensalismo

Altre somiglianze tra la competizione intraspecifica e quella interspecifica sono che entrambe possono essere asimmetriche. In altre parole, le conseguenze della lotta per l’esistenza delle due specie non saranno le stesse. Tali casi sono particolarmente comuni negli insetti. Nella loro classe, la competizione asimmetrica si verifica due volte più spesso della competizione simmetrica. Tale interazione, in cui un individuo influisce negativamente su un altro, ma l'altro non ha alcun effetto sull'avversario, è anche chiamata amensalismo.

Un esempio di tale lotta è noto dalle osservazioni dei briozoi. Competono tra loro attraverso il fouling. Queste specie coloniali vivono sui coralli al largo della costa della Giamaica. Gli individui più competitivi “sconfiggono” i loro avversari nella stragrande maggioranza dei casi. Queste statistiche dimostrano chiaramente come i tipi asimmetrici di competizione interspecifica differiscano da quelli simmetrici (in cui le possibilità degli avversari sono approssimativamente uguali).

Reazione a catena

Tra le altre cose, la competizione interspecifica può far sì che la limitazione di una risorsa porti alla limitazione di un’altra risorsa. Se una colonia di briozoi entra in contatto con una colonia rivale, esiste la possibilità di interruzione del flusso e dell'approvvigionamento alimentare. Ciò, a sua volta, porta alla cessazione dell’espansione e all’occupazione di nuove aree.

Una situazione simile si verifica nel caso di una “guerra delle radici”. Quando una pianta aggressiva fa ombra a una rivale, l'organismo oppresso sente la mancanza di energia solare in arrivo. Questa fame provoca un rallentamento della crescita delle radici, nonché un deterioramento nell’uso dei minerali e di altre risorse nel suolo e nell’acqua. La competizione tra le piante può influenzare sia dalle radici ai germogli, sia viceversa dai germogli alle radici.

Esempio di alghe

Se una specie non ha concorrenti, la sua nicchia è considerata non ecologica, ma fondamentale. È determinato dalla totalità delle risorse e delle condizioni in cui un organismo può mantenere la sua popolazione. Quando compaiono i concorrenti, la visione dalla nicchia fondamentale cade nella nicchia realizzata. Le sue proprietà sono determinate da concorrenti biologici. Questo modello dimostra che qualsiasi competizione interspecifica provoca una diminuzione della vitalità e della fertilità. Nel peggiore dei casi, i vicini spingono l'organismo in quella parte della nicchia ecologica dove non solo può vivere, ma anche avere prole. In tal caso, la specie rischia la completa estinzione.

In condizioni sperimentali, le nicchie fondamentali delle diatomee sono fornite dal regime di coltivazione. È attraverso il loro esempio che conviene agli scienziati studiare il fenomeno della lotta biologica per la sopravvivenza. Se due specie concorrenti, Asterionella e Synedra, vengono messe nella stessa provetta, quest'ultima otterrà una nicchia adatta alla vita, mentre Asterionella morirà.

La coesistenza di Aurelia e Bursaria dà altri risultati. Essendo vicine, queste specie avranno le proprie nicchie realizzate. In altre parole, condivideranno le risorse senza danneggiarsi fatalmente a vicenda. Aurelia si concentrerà in alto e consumerà i batteri sospesi. La Bursaria si depositerà sul fondo e si nutrirà delle cellule del lievito.

Condivisione di risorse

L’esempio di Bursaria e Aurelia mostra che un’esistenza pacifica è possibile con la differenziazione di nicchia e la condivisione delle risorse. Un altro esempio di questo modello è la lotta tra le specie di alghe Galium. Le loro nicchie fondamentali includono terreni alcalini e acidi. Con l'emergere di una lotta tra Galium hercynicum e Galium pumitum, la prima specie sarà limitata ai terreni acidi e la seconda ai terreni alcalini. Questo fenomeno nella scienza è chiamato mutua esclusione competitiva. Allo stesso tempo, le alghe necessitano sia di ambienti alcalini che acidi. Pertanto entrambe le specie non possono coesistere nella stessa nicchia.

Il principio di esclusione competitiva è anche chiamato principio di Gause dal nome dello scienziato sovietico Georgy Gause, che scoprì questo modello. Da questa regola consegue che se due specie non possono, a causa di alcune circostanze, condividere le loro nicchie, allora una distruggerà o sostituirà sicuramente l'altra.

Chthhamalus e Balanus, ad esempio, convivono accanto solo perché uno di loro, a causa della sensibilità al disseccamento, vive esclusivamente nella parte bassa della costa, mentre l'altro riesce a vivere nella parte alta, dove non è possibile minacciato dalla concorrenza. Balanus spinse fuori Chthamalus, ma non fu in grado di continuare la sua espansione sulla terraferma a causa delle sue limitazioni fisiche. Lo spostamento avviene a condizione che un concorrente forte abbia una nicchia realizzata che copra completamente la nicchia fondamentale di un avversario debole coinvolto in una disputa sull'habitat.

Principio di Gauss

Gli ecologisti sono coinvolti nello spiegare le cause e le conseguenze del controllo biologico. Quando si tratta di un esempio concreto, a volte è abbastanza difficile per loro determinare quale sia il principio di esclusione competitiva. Una questione così difficile per la scienza è la rivalità tra diverse specie di salamandre. Se è impossibile dimostrare che le nicchie siano separate (o dimostrare il contrario), allora il funzionamento del principio di esclusione competitiva rimane solo un presupposto.

Allo stesso tempo, la verità della legge di Gause è stata confermata da tempo da molti fatti documentati. Il problema è che, anche se si verifica una divisione di nicchia, non è necessariamente causata dalla competizione interspecifica. Uno dei problemi urgenti della biologia e dell'ecologia moderne sono le cause della scomparsa di alcuni individui e dell'espansione di altri. Molti esempi di tali conflitti sono ancora poco studiati, il che offre molto spazio su cui lavorare i futuri specialisti.

Adattamento e repressione

Il miglioramento di una specie porterà necessariamente a un deterioramento della vita di altre specie. Sono collegati da un ecosistema, il che significa che per continuare la loro esistenza (e l'esistenza della loro prole), gli organismi devono evolversi, adattandosi alle nuove condizioni di vita. La maggior parte degli esseri viventi è scomparsa non per ragioni proprie, ma solo a causa della pressione di predatori e concorrenti.

Razza evolutiva

La lotta per l'esistenza è continuata sulla Terra esattamente da quando sono comparsi i primi organismi. Quanto più a lungo dura questo processo, tanto maggiore è la diversità delle specie sul pianeta e tanto più diverse diventano le forme stesse di competizione.

Le regole del wrestling cambiano costantemente. In questo differiscono da Ad esempio, anche il clima del pianeta cambia senza sosta, ma cambia in modo caotico. Tali innovazioni non danneggiano necessariamente gli organismi. Ma i concorrenti si evolvono sempre a scapito dei vicini.

I predatori migliorano i loro metodi di caccia e le prede migliorano i loro meccanismi di difesa. Se uno di loro smettesse di evolversi, questa specie sarebbe destinata allo spostamento e all’estinzione. Questo processo è un circolo vizioso, poiché alcuni cambiamenti ne danno origine ad altri. La macchina del moto perpetuo della natura spinge la vita ad andare costantemente avanti. La lotta interspecifica svolge il ruolo dello strumento più efficace in questo processo.

Il concetto di competizione è sempre più evidenziato in campo economico, ma le sue origini provengono ancora dalla biologia. Cosa significa questo concetto? Qual è il ruolo della competizione nella fauna selvatica? Maggiori informazioni sui tipi e sui meccanismi di concorrenza più avanti nell'articolo.

Vari effetti sugli organismi

Nessun organismo vivente esiste isolato. È circondato da molti fattori della natura vivente e inanimata. Pertanto, in un modo o nell'altro, interagisce costantemente con l'ambiente e altri organismi. Innanzitutto, un essere vivente è influenzato dalla biosfera; i suoi componenti includono la litosfera, l'idrosfera e l'atmosfera. L'attività vitale di piante e animali è direttamente correlata alla quantità di luce solare, all'accesso alle risorse idriche, ecc.

Gli organismi sperimentano anche un'influenza significativa dall'interazione reciproca. Questa influenza è chiamata fattori biotici, che si manifestano come l'impatto degli organismi viventi sulle piante, che a loro volta influenzano l'habitat. In biologia si dividono in trofici (secondo le relazioni alimentari tra gli organismi), topici (relativi ai cambiamenti nell'ambiente), di fabbrica (a seconda del luogo di residenza), forici (la possibilità o impossibilità di trasporto da un organismo ad un altro) fattori.

Interazione degli organismi viventi

Nello svolgimento delle loro attività vitali, gli organismi viventi influenzano certamente lo “spazio personale” di altri organismi. Ciò può accadere tra rappresentanti della stessa specie o di specie diverse. A seconda che l'interazione danneggi o meno gli organismi, si distinguono tipi di relazioni neutre, positive e negative.

Una relazione in cui entrambi gli organismi non ricevono nulla si chiama neutralismo. L'interazione positiva è considerata mutualismo: convivenza reciprocamente vantaggiosa degli individui. Una relazione completamente negativa può essere chiamata allelopatia, quando la convivenza danneggia entrambi i partecipanti. Ciò include anche la competizione intraspecifica e interspecifica.

Fattori importanti per la vita normale di animali, piante e microrganismi sono le risorse ambientali e lo spazio. Quando ce n'è una carenza, appare la competizione tra gli organismi viventi. Questo è un tipo di antibiosi, una relazione antagonista in cui individui diversi sono costretti a lottare per la propria esistenza.

La rivalità nella fauna selvatica spesso si verifica quando gli individui hanno bisogni simili. Se la lotta avviene tra individui della stessa specie, è competizione intraspecifica; se avviene tra individui diversi, è interspecifica.

Gli organismi viventi possono competere apertamente, interferendo direttamente con la vita del loro avversario. Ad esempio, quando le radici di alcune piante ne opprimono altre, o alcuni animali ne allontanano altri da un punto caldo. La concorrenza può essere anche indiretta. Si manifesta quando l'avversario distrugge più attivamente la risorsa necessaria.

Competizione intraspecifica

Gli esempi possono essere trovati abbastanza spesso. Questo tipo di competizione si osserva tra individui di una o più popolazioni. La ragione principale di ciò è la struttura identica degli organismi, e quindi le stesse esigenze di fattori ambientali e alimentari.

La competizione intraspecifica è più severa di quella interspecifica. La manifestazione di tale lotta può essere osservata nella delimitazione del territorio tra gli individui. Pertanto, gli orsi lasciano segni di artigli sui tronchi degli alberi, avvertendo della loro presenza. Per dividere lo spazio, usano spesso l'olfatto e un forte grido di segnale. A volte gli individui semplicemente si attaccano a vicenda.

Se la concorrenza avviene per le risorse, a volte è asimmetrica. In questo caso, una parte soffre più dell’altra. Come risultato della competizione intraspecifica, una delle popolazioni può eventualmente scomparire o mutare.

Perché c'è concorrenza?

Uno dei compiti più importanti degli organismi viventi è sopravvivere, trasmettendo al tempo stesso il miglior materiale genetico alla prole. In condizioni ideali, un vuoto ecologico, non ci sono ostacoli a questo, il che significa che non c’è rivalità.

La competizione intraspecifica si verifica in condizioni ambientali sfavorevoli, quando gli organismi sono costretti a lottare per la luce, l'acqua o il cibo. Condizioni difficili possono portare a cambiamenti nel ciclo di vita di una specie e accelerarne lo sviluppo. Tuttavia, ciò non è necessario. A volte la rivalità si verifica quando gli individui combattono per il dominio in una mandria, in un branco o in un orgoglio. Questo comportamento è osservato negli animali che hanno una gerarchia sociale sviluppata.

Un ruolo importante è giocato da La crescita eccessiva della popolazione di una specie porta nel tempo a una carenza di risorse, che può portare all'estinzione della specie. Per evitare ciò, alcune specie, come i roditori, sviluppano addirittura la malattia da shock. La capacità degli animali di riprodursi diminuisce drasticamente, ma aumenta la loro suscettibilità a varie malattie.

Il ruolo e i meccanismi della concorrenza

La concorrenza è lo strumento più importante della natura. Innanzitutto, è progettato per regolare il numero di individui. Ogni specie ha i propri valori di densità ammissibili e quando ci sono troppi individui all'interno di una popolazione si attivano meccanismi di controllo. Per adempiere a questo ruolo, la natura utilizza vari metodi: aumentare la mortalità, dividere il territorio.

In condizioni di numero elevato e spazio limitato, alcuni individui possono lasciare il loro habitat abituale e svilupparne un altro. È così che si distinguono due popolazioni diverse da una popolazione. Ciò garantisce un'ampia distribuzione della specie e un alto tasso di sopravvivenza. In alcune specie questo processo è temporaneo, ad esempio negli uccelli migratori.

Come risultato della competizione intraspecifica, alla fine sopravvivono individui più resilienti e vitali. Le loro qualità fisiologiche vengono trasmesse geneticamente, il che significa che contribuiscono al miglioramento della specie.

Esempi di competizione intraspecifica e interspecifica

Non è sempre facile distinguere tra le due principali tipologie di concorrenza. È meglio capirlo visivamente. può servire come una "vittoria" di un topo grigio su uno nero. Appartengono allo stesso genere, ma sono specie diverse. Il ratto grigio è più aggressivo e domina in termini di dimensioni, quindi è riuscito facilmente a soppiantare quello nero dalle case umane. Ma quello nero era un ospite frequente sulle navi dei marittimi.

Come modello di competizione intraspecifica possiamo citare il cannibalismo, osservato in circa 1.300 specie animali. Le mantidi religiose femmine mangiano i maschi subito dopo l'accoppiamento. Lo stesso comportamento si osserva tra i branchi di karakurt. Scorpioni e salamandre mangiano parte della loro prole. In molti coleotteri le larve mangiano i loro simili.

Un tipo di competizione interna è la territorialità. Si osserva nei pesci, nei pinguini e nella maggior parte degli altri uccelli. Durante la stagione riproduttiva, non ammettono rappresentanti della loro specie nel proprio territorio, che custodiscono attentamente.

Competizione nelle piante

Le piante, sebbene non possano attaccare apertamente un avversario e spaventarlo, hanno anche i loro metodi di competizione. La loro lotta avviene principalmente per la luce, l'acqua e lo spazio libero. Nelle dure condizioni di esistenza, la competizione intraspecifica delle piante si manifesta sotto forma di autodiradamento.

Questo processo inizia con la diffusione dei semi e la conquista del territorio da parte della pianta. Le piantine germogliate non possono svilupparsi allo stesso modo; alcune crescono più attivamente, altre più lentamente. Alberi ad alto fusto con corone sparse ombreggiano altri alberi, assorbendo tutta l'energia solare e le loro potenti radici bloccano il percorso verso i nutrienti. È così che le piante piccole e deboli si seccano e muoiono.

La concorrenza si riflette nell'aspetto delle piante. I rappresentanti della stessa specie possono variare in modo significativo, a seconda del grado di isolamento dagli altri individui. Questo fenomeno può essere osservato nelle querce. Crescendo separatamente, ha una corona ampia e allargata. I rami inferiori sono forti e ben sviluppati, non diversi da quelli superiori. Nella foresta, tra gli altri alberi, i rami inferiori non riescono a ricevere abbastanza luce e muoiono. La quercia assume una forma a corona stretta e allungata invece che sferica.

Conclusione

La concorrenza è uno dei tipi di relazioni. Si verifica tra tutti gli organismi viventi senza eccezioni. Il compito principale della competizione è regolare la densità degli individui e aumentare la loro capacità di sopravvivere. Spesso la competizione avviene a causa della competizione per il cibo, l'acqua, la luce o il territorio. Può sorgere a causa di una grave carenza di una di queste risorse.

La rivalità si verifica tipicamente tra specie che hanno bisogni simili. Più somiglianze hanno gli organismi viventi, più forte e aggressiva è la lotta. Individui della stessa specie o di specie diverse possono competere per una risorsa. La competizione intraspecifica spesso avviene per stabilire un individuo dominante e anche per garantire che la popolazione non cresca eccessivamente.

Come abbiamo stabilito, la competizione è un rapporto tra due popolazioni in cui l'aumento di ciascuna di esse provoca una diminuzione della dimensione dell'altra. Tuttavia, questa definizione si applica solo competizione interspecifica, e inoltre c'è anche competizione intraspecifica, che si svolge all'interno di una popolazione.

Quando competono, due popolazioni possono influenzarsi negativamente a vicenda in due modi diversi. Primo (indiretto o competizione operativa) è dovuto al fatto che due popolazioni utilizzano la stessa risorsa. All’aumentare delle dimensioni di una di queste popolazioni, il suo consumo della risorsa comune aumenterà, e l’altra ne riceverà meno. Secondo (dritto, o concorrenza interferenza) è associato al dispendio di energia da parte degli individui per danneggiarsi a vicenda. Un esempio di concorrenza diretta potrebbe essere allelopatia- rilascio da parte delle piante di sostanze che inibiscono altre specie.

Perché gli organismi consumano energia durante la competizione per interferenza? Questo fenomeno non potrebbe essere osservato se tali costi non risolvessero qualche problema importante per le popolazioni concorrenti. Questo compito è ridurre i danni derivanti dalla concorrenza operativa. Quindi, sebbene la concorrenza diretta, che può essere accompagnata da conflitti tra individui di popolazioni diverse, sembri più “ovvia” e spettacolare, è solo una conseguenza della concorrenza nascosta e indiretta.

Quali specie competono più fortemente tra loro: simili o diverse? Quanto più le specie sono simili, tanto più i loro bisogni di risorse si sovrappongono, tanto più intensa sarà la competizione tra loro. Per descrivere il rapporto di concorrenza il concetto è molto utile nicchia ecologica.

Abbiamo già detto che molti termini chiave sono usati in ecologia in sensi diversi. Probabilmente, il concetto di nicchia ecologica è un “detentore del record” in questo senso.

L’espressione “nicchia ecologica” fu usata per la prima volta da J. Grinell nel 1917. Designava così l'habitat caratteristico di una specie, l'insieme delle condizioni in cui una specie si trova in natura. Ch. Elton nel 1927 definì una nicchia ecologica come il posto di una specie in una comunità, la sua posizione nella struttura delle relazioni alimentari. J. Hutchinson nel 1957 introdusse la nicchia ecologica come la totalità di tutti i valori dei fattori ambientali che consentono l'esistenza di una specie (vedi Appendice 6.3 per maggiori dettagli). Infine, Yu Odum ha spiegato che una nicchia è una caratteristica delle esigenze di una specie per l’ambiente e il suo modo di vivere intrinseco.

Ad esempio, possiamo valutare come una particolare specie utilizza le risorse ambientali e utilizzare questa valutazione come un’istantanea della sua nicchia ecologica.

Nella fig. La Figura 4.13.1 mostra una nicchia bidimensionale di uno degli uccelli insettivori delle foreste di querce americane: il moshkolov blu-verde. Come puoi vedere, la sua nicchia è qui caratterizzata da due parametri: che tipo di prede cattura la specie di uccelli in questione e dove (a che altezza) lo fa. Si può presumere che per qualsiasi altra specie di uccelli un quadro simile apparirebbe diverso.

Riso. 4.13.1. Nicchia ecologica bidimensionale del moshkolov blu-verde; mostra la frequenza di cattura di insetti di diverse dimensioni a diverse altezze da terra

« La nicchia ecologica di un organismo dipende non solo da dove vive, ma anche da cosa fa (come converte l'energia, qual è il suo comportamento, come risponde e modifica il suo ambiente fisico e biologico) e da come è limitato da altri specie. Si può fare la seguente analogia: un habitat è l’“indirizzo” di un organismo, e una nicchia ecologica è, biologicamente parlando, la sua “professione”." (Odum, 1975).

Combinando approcci così diversi, possiamo dire che una nicchia ecologica è una caratteristica complessa dello stile di vita di una specie, comprese le risorse che consuma, nonché le condizioni in cui può esistere.

Il valore del concetto di nicchia ecologica è che consente di confrontare le caratteristiche dello stile di vita di specie diverse. Pertanto, se due specie possono vivere in condizioni simili, ma differiscono nella risorsa che consumano (ad esempio, nella dimensione della preda), possiamo confrontare le nicchie di queste specie proprio su questo parametro.

Ora ti sarà chiaro perché abbiamo iniziato a parlare del concetto di nicchia quando abbiamo parlato di concorrenza. Per quella parte della risorsa che viene consumata da una sola specie, la competizione è impossibile. Ma per quella parte della diversità di risorse che due specie possono consumare (cioè la parte in cui le nicchie di queste specie si sovrappongono), sorgerà competizione tra queste specie (Fig. 4.13.2).

Riso. 4.13.2. Confronto delle nicchie ecologiche di due specie in base al parametro in cui differiscono (ad esempio, la dimensione della preda consumata dai predatori)

Quanto più due specie sono simili, tanto più le loro esigenze in termini di risorse si sovrappongono e maggiore è la competizione tra loro. La competizione più intensa è intraspecifica. Ma gli individui della stessa specie, sebbene competano molto intensamente per le risorse, formano insieme la generazione successiva. Cosa accadrebbe se la competizione tra due specie diverse raggiungesse la stessa intensità della competizione intraspecifica?

Nel 1931-1935, il giovane biologo sovietico Georg Frantsevich Gause tentò di testare sperimentalmente le equazioni di competizione derivate da V. Volterra. Gause si rese conto che i protozoi sono adatti per esperimenti di biologia delle popolazioni: richiedono un volume di ambiente molto piccolo e il cambio di generazioni avviene molto più velocemente che negli animali multicellulari. Gli esperimenti di Gause, che resero famoso il suo nome, furono condotti sulla scarpetta ciliata ( Paramecio caudato) e i suoi parenti più stretti (Fig. 4.13.3).

Riso. 4.13.3. La dinamica del numero di tre specie di ciliati negli esperimenti di G.F. Gause. Nelle varianti degli esperimenti A., B. e C. le specie sono state coltivate individualmente; nei casi di G. e D., nella provetta sono stati popolati contemporaneamente due tipi di ciliati

Gause coltivava tre specie di ciliati del genere Paramecio in provette nelle quali aggiungeva farina d'avena e dalle quali periodicamente rimuoveva gli scarti. Lieviti e batteri si sviluppavano sulla farina d'avena, di cui si nutrivano i ciliati. Tre specie del genere Paramecio sviluppato con successo in monocoltura in tali condizioni. Quando tenuti insieme P. aurelia sempre completamente soppiantato P. caudatum. Tuttavia, se tenuti insieme P. aurelia E P. bursaria le due specie potrebbero coesistere. Come ha stabilito Gause, queste due specie differiscono nel metodo di alimentazione: la prima specie si nutriva di batteri nello spessore del liquido, la seconda di cellule di lievito sul fondo.

Sulla base delle osservazioni descritte, è stato formulato principio di esclusione competitiva, O Regola di Gause: due specie che occupano la stessa nicchia ecologica non possono coesistere stabilmente nello stesso habitat; la coesistenza delle specie è possibile grazie alla divisione delle loro nicchie.

La regola dell'esclusione competitiva è una possibile ragione dell'estrema diversità delle specie in natura. Se due popolazioni dello stesso habitat non possono occupare la stessa nicchia, devono separarla. Con il passare del tempo ciascuna di queste popolazioni si specializza nella propria nicchia e può dare origine a una nuova specie specializzata.

È abbastanza difficile testare ecologicamente l'effetto della regola di Gause in condizioni naturali, ma alcuni esempi della sua azione sono noti ai biologi. Dalla fine del XIX secolo, nella maggior parte dell’Europa, il gambero di fiume ( Astacus astacus) sostituito dal gambero dalle dita lunghe ( A. leptodactylus). La nicchia ecologica del gambero dalle unghie lunghe si sovrappone a quella del gambero dalle unghie corte e la specie vincitrice è più fertile. Lo scarafaggio sposta la scardola e il pesce persico in molti bacini idrici. Le nicchie ecologiche degli individui adulti sono separate, mentre quelle degli avannotti si sovrappongono. Gli avannotti di scarafaggio risultano essere più competitivi. Tuttavia, la presenza anche di numerosi esempi di spiazzamento competitivo non significa che esso si verifichi sempre. Durante il periodo in cui i biologi hanno studiato l'azione della regola di Gause, sono stati in grado di trovare sia esempi della sua azione che situazioni in cui non "funziona".

Ad esempio, non si trova alcuna divisione di nicchia nella comunità delle alghe planctoniche. La ragione di ciò è un ambiente in rapido cambiamento, in cui le condizioni avvantaggiano l’una o l’altra specie, nonché l’intensa pressione dei predatori (zooplancton e vari filtratori), che impediscono che l’esclusione competitiva diventi il ​​principale fattore nella formazione del Comunità. Tuttavia, in alcuni casi, lo spostamento competitivo si verifica anche nella comunità planctonica. Ciò avviene durante la cosiddetta “fioritura” dell'acqua, quando le alghe planctoniche sfuggono all'azione dei predatori che ne limitano il numero. Come risultato della “fioritura” dell'acqua, si diffondono solo poche specie di alghe planctoniche, che differiscono tra loro nel modo di vivere.

Alcuni tipi di relazioni possono collegare non solo individui di popolazioni diverse, ma anche parenti che fanno parte della stessa popolazione. Questa è, ad esempio, la concorrenza. Gli effetti della competizione intraspecifica e interspecifica sono simili in quanto entrambi limitano la quantità di risorse disponibili per un individuo. Tuttavia, la loro influenza sull’ampiezza delle nicchie ecologiche è opposta. La competizione intraspecifica espande le nicchie ecologiche: a tutti gli individui mancano le risorse ottimali per la specie, e alcuni sono costretti “al limite” a utilizzare almeno alcune risorse adeguate. La competizione interspecifica, secondo la regola di Gause, al contrario, restringe le nicchie ecologiche. L'ampiezza della nicchia che osserviamo in natura è quindi il risultato di un equilibrio di due processi opposti, la loro espansione dovuta alla competizione intraspecifica e il loro restringimento dovuto alla competizione interspecifica.

Un interessante esempio di esclusione competitiva è stato studiato negli esperimenti di T. Park con i vermi della farina. Due specie di questi coleotteri della famiglia degli scarabei oscuri ( Tribolium confusum E T.castaneum) venivano conservati in scatole con farina. Queste specie gareggiavano per il cibo (farina) e, inoltre, potevano nutrirsi a vicenda, e gli scarafaggi di entrambe le specie mangiavano prevalentemente individui della specie in competizione piuttosto che della propria specie (questa combinazione di competizione con predazione è chiamata antagonismo). Il parco è riuscito a selezionare le condizioni in cui la prima o la seconda specie vincevano naturalmente. Tuttavia, è risultato molto interessante studiare l'esito della competizione in condizioni intermedie che non garantissero la predominanza assoluta di una delle specie (Tabella 4.13.1.).

Tabella 4.13.1. Il numero di vittorie di due tipi di coleotteri della farina negli esperimenti di T. Park

"Clima" (condizioni sperimentali)	% vince
	Tribolium confusum	Tribolium castaneum
Caldo umido
Moderato umido
Freddo umido
Caldo secco
Secco moderato
Freddo secco

Ripetendo l'esperimento nelle stesse condizioni, lo sperimentatore registrava con una certa frequenza la vittoria di una specie o la vittoria di un'altra specie. Il cambiamento delle condizioni di crescita ha cambiato le possibilità di vittoria di ciascuna specie, ma in un intervallo abbastanza ampio di temperatura e umidità, entrambe le specie potevano vincere con una certa probabilità. Solo una cosa è rimasta costante: dopo un po 'solo una specie è rimasta nell'ambiente e la seconda è scomparsa.

Differenze tra i tipi di uno gilde(collezioni di specie che utilizzano la stessa risorsa) possono essere mediate dall'influenza di un predatore. Pertanto, una chiara differenza rispetto a un vicino può allontanare una specie dall'attenzione di un predatore che si nutre di un vicino! Nel sud-est asiatico, i pitoni reticolati vivono proprio negli insediamenti umani, rubano e mangiano capre, maiali e cani e raramente attaccano gli esseri umani. Ciò è dovuto al fatto che la persona non assomiglia ai suoi parenti che camminano su quattro zampe e non viene percepita come una vittima.

La competizione intraspecifica porta all'espansione della nicchia, che tende ad espandersi fino ai confini di quella fondamentale e anche oltre (come risultato dell'evoluzione).

Il grado di competizione tra specie può essere valutato presupponendo la presenza di un certo livello limitante di somiglianza. Se i livelli di differenze tra membri di gilda vicini con un livello comparabile di variabilità intraspecifica sono approssimativamente gli stessi, ciò indica un ruolo elevato della competizione nella differenziazione di nicchia. Hutchinson ha dimostrato la somiglianza nel livello di divergenza dei caratteri morfologici delle specie nella stessa gilda utilizzando l'esempio del rapporto tra le dimensioni dell'apparato boccale (strettamente correlato ai parametri della preda) in insetti, uccelli e mammiferi coesistenti. Si è scoperto che le strutture simili di ciascun tipo successivo sono 1,1-1,4 volte più grandi della precedente, in media 1,28 volte. Si tratta di una differenza di dimensioni che fornisce una differenza di peso di 2 (2,09) volte. Questa regola si applica alle dimensioni delle strutture produttrici di cibo e all'intero corpo di un'ampia varietà di animali: ragni, scarafaggi saltatori, lucertole, salamandre, scoiattoli, pipistrelli, roditori del deserto, piccioni mangiatori di frutta. Si scopre che con un coefficiente di variazione (CV) di 5,5 per due specie con un rapporto dimensionale di 1,28, ci sarebbe una sovrapposizione di nicchia dell'1–2%. Le specie sono distribuite lungo un gradiente di risorse in modo non casuale. Un rapporto vicino a 1,3 è applicabile per descrivere le differenze nelle serie di registratori, macchine utensili e biciclette! Forse questa relazione riflette le peculiarità della nostra percezione, a seguito della quale ingegneri ed esperti di marketing creano classi di prodotti “naturalmente” diverse l'una dall'altra.

Va tenuto presente che, a differenza delle macchine e delle biciclette, i rappresentanti di specie con dimensioni corporee maggiori spesso durante l'ontogenesi passano attraverso classi dimensionali caratteristiche delle specie più piccole. La regola di Hutchinson non tiene conto dei modelli di crescita allometrica.

Una comunità può essere pensata come uno spazio n-dimensionale occupato dalle nicchie ecologiche di diverse specie. Con la competizione diffusa, ogni specie interagisce con molte altre, competendo con loro su vari fattori ambientali. Il successo o il fallimento di una specie nell'affermarsi in una comunità dipende principalmente dal rapporto di competizione e sfruttamento con le altre specie. Immagina una scatola piena di palloncini gonfiati: ognuno di essi preme su tutti gli altri. Se una popolazione di una determinata specie (palla) “perde”, cioè non può riprodursi (scoppia), l'effetto della sua scomparsa porterà ad uno spostamento dell'equilibrio tra tutte le altre popolazioni (movimento delle palline rimanenti).

D’altra parte, coppie di specie che si sovrappongono fortemente lungo una dimensione della nicchia possono differire significativamente lungo un’altra, riducendo così la competizione. Si può parlare di sovrapposizione differenziale, in cui specie diffusamente concorrenti si dividono la nicchia secondo parametri diversi. Ad esempio, i predatori dividono più spesso le risorse in base all'ora del giorno, poiché anche le loro prede possono essere caratterizzate da una determinata attività quotidiana. Per gli animali erbivori la divisione per ora del giorno non è molto comune. Gli animali poichilotermi utilizzano la giornata in modo più differenziato rispetto agli animali omeotermi.

Più il numero totale dei membri della gilda si avvicina alla capacità dell'ambiente, maggiore sarà il ruolo che la competizione potrà svolgere. Si può approssimativamente presumere che a livelli trofici più elevati la competizione sia maggiore.

Il grado di separazione delle nicchie ecologiche delle piante è generalmente inferiore a quello degli animali.

Poiché la competizione intraspecifica risulta essere più forte della competizione interspecifica, lo sviluppo con metamorfosi o dimorfismo sessuale ecologico può essere considerato come misure che riducono la competizione intraspecifica.