Презентация на тему "Взаимодействие популяций"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Взаимодействие популяций

• 
  Слайд 2

  Биотические взаимодействия

• 
  Слайд 3
  

  Термины «эксплуатация» и «интерференция» были предложены Т.Парком (Park) в 1954 г .

  Существует две формы конкурентных взаимоотношений: прямая конкуренция (интерференция) и косвенная (эксплуатация). Конкуренция (интерференция), непосредственное взаимодействие (-, -) — прямое подавление обоих видов в добывании ресурсов. При прямой конкуренции между популяциями видов в биоценозе эволюционно складываются антагонистические отношения (антибиоз), выражающиеся разными видами взаимного угнетения (драки, перекрытие доступа к ресурсу).

• 
  Слайд 4
  

  При косвенной конкуренции один из видов монополизирует ресурс или местообитание, ухудшая при этом условия существования конкурентного вида сходной экологической ниши. конкуренция (эксплуатация), взаимодействие из-за ресурсов (-, -) — опосредованное подавление, возникающее тогда, когда проявляется недостаток в каком-либо факторе, используемом обоими видами;

• 
  Слайд 5

  Конкуренция

  Дж.Грайм(Grime) как способность захватывать ресурсы, Д.Тильман(Tilman) как способность потреблять ресурсы в условиях их дефицита; Какуркин как борьбу за один ресурс (парциальная конкуренция) и за всю совокупность ресурсов (интегральная), отмечая, что усиление конкуренции за один вид ресурсов может ослаблять конкуренцию за остальные виды; А.Г.Боголюбов как процесс перераспределения популяциями разных видов (субъектов конкуренции) данного трофического ресурса (объекта конкуренции); Дж.Майнард Смит как возможность каждого из видов оказывать подавляющее действие на рост другого вида; Т.А.Работнов под конкуренцией понимает недостаток ресурсов, необходимых для нормальной жизнедеятельности всех растений, входящих в состав фитоценоза. Таким образом, более конструктивным представляется определение понятия «конкуренция» в каждом конкретном случае.

• 
  Слайд 6
  

  Нейтрализм Существование на одной территории двух популяций не вызывает изменения численности ни у одной из них (сосны, заяц) Антогонизм (аллелопатия) Аменсализм – односторонне невыгодный (светолюбивые растения под елями, плесневые грибы и бактерии) Протокооперация – это положительно, двусторонне выгодный, но не обязательный для жизни тип взаимоотношений, когда взаимодействие благоприятно сказывается на жизнедеятельности двух популяций, но не обязателен (актиния и рак отшельник). Мутуализм - это положительно, двусторонне выгодный и обязательный для жизни тип взаимоотношений (лишайник, клубеньковые бактерии и бобовые) Комменсализм (+, 0) — популяция комменсала получает пользу от объединения с популяцией хозяина, для которого это объединение безразлично (рыба-прилипала-крупны рыбы; многочисленные мелкие морские организмы, получающие укрытие в раковинах, губках, норках червей и пр.);

• 
  Слайд 7
  

  Термин «симбиоз» иногда употребляется как синоним мутуализма, иногда с включением в него понятий комменсализма и паразитизма. Учитывая, что симбиоз означает «совместная жизнь», Ю.Одум [1986] рекомендует использовать этот термин в широком смысле безотносительно к природе взаимосвязи.

• 
  Слайд 8
  

  Концепция (теория) естественного отбора выживание наиболее приспособленных и гибель наименее приспособленных генотипов под влиянием естественных условий среды, изменение частоты генетических признаков в результате избирательного выживания и размножения особей, наиболее приспособленных к данным условиям среды), обусловленный влиянием на организмы факторов окружающей среды, наряду с наследственной изменчивостью, является важнейшим движущим фактором эволюции. Биологическая разнокачественность особей в популяции и ограниченность ресурсов жизнеобеспечения служат предпосылками борьбы за существование, в ходе которой и реализуется естественный отбор. Естественный отбор выступает в двух основных формах: движущий естественный отбор по Ч.Дарвину (при изменениях внешней среды пред­полагается сохранение только таких изменений, которые возникают и полезны организму при данных жизненных условиях) и стабилизирующий отбор по И.И.Шмальгаузену (при постоянных условиях среды, когда из популяций элиминируются сильно отклоняющиеся от среднего фенотипы, а также гены, вызывающие такие отклонения).

• 
  Слайд 9
  

  факторов

• 
  Слайд 10
  
• 
  Слайд 11
  
• 
  Слайд 12
  
• 
  Слайд 13
  

  В рамках вольтерровской модели конкуренции результат конкуренции определяется следующими соотношениями (закон конкуренции Лотки — Вольтерра): а12 К2 / K1, выживает только вид i = 1; a12 > K1 / К2, а21 К1 / К2, а21 > К2 / K1, выживает один или другой вид в зависимости от их начальных плотностей; a12

• 
  Слайд 14
  
• 
  Слайд 15

  Принцип Гаузе

  если скорости поступления ресурсов таковы, что 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.

• 
  Слайд 16
  
• 
  Слайд 17
  
• 
  Слайд 18
  
• 
  Слайд 19
  
• 
  Слайд 20

  Принцип формулируется с рядом допущений:

• 
  Слайд 21
  
• 
  Слайд 22

  Принцип сосуществования («парадокс Хатчинсона»):

  Два вида могут сосуществовать в одной экологической нише, естественный отбор может благоприятствовать их сосуществованию, и они способны коэволюционировать в одном и том же направлении. Н.С.Абросов и В.Г.Боголюбов приводят множество моделей, описывающих разные механизмы обеспечения сосуществования конкурирующих популяций (ингибирующее действие метаболитов — аллелопатия, альтернативное действие субстратов и ингибиторов, временная и пространственная неоднородность субстрата и пр.), что дает этим ученым «...основание считать, что "парадокс" Хатчинсона отсутствует». В рамках общей экологии воспринимается как некий «парадокс» (нарушение принципа Гаузе), на самом деле, особенно для растительных сообществ, является правилом. Сосуществование популяций не в идентичных, а в очень близких экологических нишах.

• 
  Слайд 23
  
• 
  Слайд 24

  Законы Лотки — Вольтерра(Lotka, Volterra) и законы системы

  модель конкуренции dN1 / dt = r1 • N1 • [(К1 - N1 - a12 • N2) / K1], dN2/dt = r2 • N2 • [ ( K2 - N2 - a2] • N1)/K2] модель системы «хищник — жертва»: dN1 / dt = N1 • (r1 - b • N2) dN2 / dt = N2 • (k • b • N1 - m) где Ni(t) — плотность популяций iв момент времени t (в системе «хищ­ник — жертва» i= 1 — «жертва», i= 2 — «хищник»); ri— скорость экс­поненциального роста популяций; Ki— максимально допустимая плот­ность популяции (емкость экологической ниши); aij— коэффициенты конкуренции, m— коэффициент естественной смертности хищников; b — коэффициент хищничества; k

• 
  Слайд 25
  
• 
  Слайд 26
  
• 
  Слайд 27
  
• 
  Слайд 28
  
• 
  Слайд 29

  Закон конгруэнтного притяжения Михайловского

  : «реализованные ниши конгруэнтных популяций (соразмерных, соответствующих, совпадающих; представления о конгруэнтных популяциях развивал С.А.Северцов.— Г.Р., Ф.Р.), разошедшиеся по одной или нескольким осям фазового пространства (экологической ниши.— Г.Р., Ф.Р.), характеризуются максимальным перекрыванием своих проекций на все остальные оси, включая физическое пространство и время» [157, с. 47]. Система, взаимодействие в которой сводится лишь к отталкива­нию (принцип конкурентного исключения Гаузе), не может быть устой­чивой и обречена на гибель. Для ее стабилизации должны существовать и противоположные силы (принцип сосуществования). Далее Г.Е.Ми­хайловский [157, с. 47] пишет: «Силы отталкивания между нишами, вытекающие из закона Гаузе, являются силами "близкодействия", воз­никающими при непосредственном контакте, в то время как силы при­тяжения, вытекающие из закона конгруэнтного притяжения, есть силы "дальнодействия", действующие в фазовом пространстве на расстоянии, а сочетание тех и других и определяет базовую структуру надпопуляци-онной системы. При этом конкурентные силы отталкивания между реа­лизованными нишами проявляют себя обычно внутри каждого трофиче­ского уровня ("горизонтальные" связи биоценоза), а конгруэнтные силы притяжения устанавливаются, как правило, между представителями раз­личных трофических уровней ("вертикальные" связи). Таким образом, если конкурентные отношения есть следствие борьбы за общий ресурс, то отношения конгруэнтные представляют собой своеобразную эстафе­ту ресурсов, когда продукт одного из конгруэнтных партнеров является ресурсом для другого».

• 
  Слайд 30
  
• 
  Слайд 31

  Обобщенная модель Колмогорова (1936) модель системы «хищник — жертва»

  dN1 / dt = a(N1) • N1 - V(N1) • N2, где a(N1) — функция естественного прироста жертвы; V(N1) — трофическая функция хищника; K(N1) — коэффициент естественного прироста хищника. Когда a(N1) = г1K(N1) = к • b • N1 - m, V(N1) = b • N1, получаем классическое уравнение Вольтерра. Для ее анализа А.Н.Колмогоровым были сделаны некоторые качественные предположения о характере функций а, V и К, что позволило ему, в частности, отметить, что в модели Вольтерра при a(N1) = г, нарушается требование отрицательности a(N1) при больших N1.

• 
  Слайд 32
  

  Модель сообщества с горизонтальной структурой модель динамики экосистемы, состоящей из n видов, расположенных на одном трофическом уровне и конкурирующих за один или несколько ресурсов (такая система называется сообществом с горизонтальной структурой), описывается системой вольтерровских уравнений с симметричной матрицей конкуренции (иногда эту матрицу называют матрицей сообщества; Матричный анализ системы n конкурирующих видов позволяет определить соотношение коэффициентов модели, при которых возможно устойчивое сосуществование n видов. Методы (модели) статистического анализа взаимоотношений популяций — достаточно подробный обзор количественных методов (прежде всего статистических) оценки взаимоотношений ценопопуляций растений

• 
  Слайд 33
  
• 
  Слайд 34
  
• 
  Слайд 35
  
• 
  Слайд 36