ОСНОВИ ПОПУЛЯЦІЙНОЇ ЕКОЛОГІЇ

Розділ 9. ВНУТРІШНЬОПОПУЛЯЦІЙНІ СТОСУНКИ ТА ВЗАЄМОДІЯ ПОПУЛЯЦІЙ

9.2 Хижацтво

 

Основні поняття і терміни: хижак, хижацтво, рівняння хижацтва Лотки-Вольтерри, чисельна реакція хижака, динаміка системи "хижак - жертва."

Хижацтво - це однобічний зв’язок між хижаком і жертвою, з якого хижак отримує вигоду від сумісного існування з жертвою, що відчуває на собі несприятливий вплив. Ця особливо жорстока форма міжвидових взаємовідносин є одним із важливих факторів, що впливає на ріст популяції.

Варто наголосити, що немає єдності екологів у визначенні поняття хижак, оскільки воно має різні відтінки. Треба чітко розмежувати поняття м’ясоїдні тварини і хижаки.

Хижаками називають тварини і рослини, що полюють і поїдають жертву. Типовим хижакам властива мисливська поведінка, агресія і азарт, їх жертвами є тварини, здатні протистояти і захистити себе (системи лев-зебра, лисиця-заяць, вуж-жаба, павук-муха тощо).

Однак, не можна вважати хижаком-мисливцем дятла, горобця, синицю, ластівку, які живляться комахами, їх личинками, насінням рослин. Якщо розміри тварин-жертв значно менші за розміри тварин, які ними живляться, то чисельність об’єктів поживи висока, вони легкодоступні, тоді діяльність м’ясоїдної тварини перетворюється у вишукування і виловлювання здобичі. Такий спосіб живлення м’ясоїдних збирачів жертв властивий комахоїдним тваринам.

Деякі екологи вважають частковим хижацтвом навіть поїдання рослин рослиноїдними тваринами, оскільки вони поїдають не цілу рослину, а лише частину її. Виходячи з такого трактування хижацтва, виділяють хижаків типових, хижаків з пасовищним типом живлення, паразитоїдів і паразитів.

Згідно виду жертви розрізняють: хижаки м ’ясоїдні, хижаки рослиноїдні і хижаки всеїдні.

У процесі еволюції хижаки виробляли в собі поведінку мисливця, а жертва - систему відсічі та захисту.

У зв’язку з хижацьким способом життя у хижаків вироблялись різні форми пристосування до виловлювання і ловлі жертв. До них належать: кращий розвиток органів чуття, швидкі і точні нападні удари, спритність і швидкий біг, блискавична реакція, підкрадання та різноманітні конкретні, стосовно середовища життя, адаптивні ознаки виду (довгі липкі язики, прикріплені переднім кінцем, точний приціл ним у жаб, хамелеонів, ящірок; загнуті отруйні зуби у гадюк; павутина і отруйні залози у павуків та інші) (рис. 9.7).

 

 

Рис. 9.7. Полювання павука.

 

Чекаючи на здобич, павук звичайно ховається поблизу сітки в потайному гнізді, зробленому з павутиння. Від центра сітки до гнізда натягнуто сигнальну нитку. Коли муха, маленький метелик або інша комаха потрапляє в сітку і починає в ній борсатися, сигнальна нитка коливається. За цим знаком павук виходить зі своєї схованки і накидається на здобич, густо обплутуючи її павутинням. Він устромлює в неї кігтики верхніх щелеп і впорскує всередину тіла отруту. Потім павук на певний час залишає здобич і ховається назад у своє потаємне гніздо.

Цікавим прикладом адаптацій хижака і жертви є шпаки і сокіл-сапсан. Сапсан, якому властивий дуже гострий зір, ловить здобич у повітрі. Склавши крила, він каменем падає вниз на жертву-пташку, що летить нижче, розвиваючи при цьому швидкість до 300 км/год. Шпаки, помітивши сапсана, щоб уникнути його атаки, моментально збиваються у купу. Сапсан не наважується нападати на них у такому стані.

Характерною рисою хижаків є широкий спектр живлення. Спеціалізація, тобто живлення певним видом, ставила б їх у певну залежність від чисельності цього виду. Тому більшість хижих видів здатна переключатися з однієї здобичі на іншу, що є в даний час доступнішою. Ця здатність є одним із необхідних екологічних пристосувань у житті хижака.

Жертвам теж властиві різні способи пасивного і активного захисту від хижаків. При пасивному способі захисту розвиваються захисне забарвлення, тверді панцирі, шипи, вміння знаходити безпечні місця. Активний спосіб захисту зумовлений розвитком у жертв органів чуття, швидкості бігу, обманливої поведінки, що супроводиться вдосконаленням нервової системи.

Функціонування складної системи "хижак-жертва" методом моделювання досліджували екологи Лотка і Вольтерра.

Для її характеристики вони запропонували ще в 1925 р. просту пару рівнянь для жертви

(9.5)   і хижака (9.6):

 

 

де N1 - щільність популяції жертви;

N2 - щільність популяції хижака;

 r1 - питома швидкість збільшення популяції жертви;

 d2 - питома швидкість загибелі популяції хижака;

p1 і р2 - константи хижацтва.

Кожна із популяцій перебуває в залежності одна від одної. У випадку відсутності хижака популяція жертви росте експоненціально (в геометричній прогресії). Число контактів між особинами хижака і жертви виражається добутком щільностей цих двох видів (N1N2). Максимальна швидкість збільшення популяції хижака визначається добутком p1N1N2. Зменшення швидкості росту популяції жертви теж виражається добутком p2N1N2 із знаком "мінус" - у рівнянні жертви.

 

 

Рис. 9.8. Коливання чисельності жертви залежно від чисельності хижака.

 

 

Ці рівняння хижацтва стосуються виявлення циклічних коливань чисельності популяцій жертви і хижака (рис. 9.8), але не враховують можливість існування протягом певного періоду стабільної популяції. У цьому випадку не змінюються ні щільність хижака, ні щільність жертви. Хижак не може розпочинати винищення популяції жертви до того часу, поки вона не досягне майже граничної щільності. Якщо популяція жертви швидко росте,хижак стає ефективним фактором зниження її чисельності і може довести її до найнижчого рівня, від чого загине сам, якщо не переключиться на іншу жертву.

Найчастіше у природі зустрічаються випадки із затухаючими коливаннями чисельності хижака чи жертви (рис. 9.9).

 

 

 

 

Рис. 9.9. Криві виїдання і поповнення популяції жертви при різних інтенсивностях хижацтва.

 

Чорним вказано чисте зростання чисельності жертви, а білим - її скорочення.

А - неефективні хижаки, несуттєво зменшують чисельність жертви; її популяція залишається поблизу рівня рівноваги (точка с);

Б - зростання ефективності хижаків при низькій щільності жертви може призвести до регулювання її збоку хижака (точка а);

В - якщо чисельність жертви обмежена ємністю середовища, то хижаки можуть ефективно регулювати популяцію жертви і точка рівноваги зникає;

Г - коли популяція жертви виїдається повністю, точка рівноваги відсутня.

При низькій щільності хижака чисельність жертви зростає, а при високій - зменшується. Закономірний характер такого впливу, передбачений моделюванням цих процесів у лабораторних умовах, у природі порушується під дією різних факторів середовища. Якщо, наприклад, сильна засуха або морози чи інфекційна хвороба значно зменшать популяцію хижака і її чисельність довгий час буде низькою, то незалежно від того, чи вона буде відновлюватись, відбудеться зростання чисельності жертви. Ця ситуація часто трапляється у сільському господарстві, коли шкідник (комахи, мишовидні гризуни) раптово дає загрозливий спалах чисельності. Після такого спалаху хижаки (птахи чи інші) не можуть регулювати популяцію шкідника, тому й використовують пестициди, що здатні різко знизити чисельність шкідників і відновити знову регуляторну дію хижаків. Однак, неефективні хижаки не можуть регулювати популяції жертви при низькій її щільності оскільки несуттєво зменшують чисельність жертви, залишаючи чисельність популяції близько рівня рівноваги, що визначається наявними в середовищі ресурсами.

Стабілізації стосунків хижак-жертва сприяє неефективність хижака або втеча жертви, наявність на території інших кормових ресурсів, а також певна лімітуюча дія факторів середовища (рис. 9.9).

Реакція хижака на зростання чисельності популяції жертви збільшенням своєї чисельності за рахунок народжуваності або імміграції (надходження) нових особин з інших територій називається чисельною реакцією.

Функціональною реакцією називають залежність швидкості поїдання жертви окремою особиною хижака від щільності популяції жертви. Функціональна реакція багатьох хижаків зростає повільніше при нижчих чисельностях жертви, ніж при високих.

Вважають, що двостороння взаємодія хижак-жертва, яка характеризується сповільненням реакції хижака на збільшення чисельності жертви, є нестабільною. Обмежуючи ріст популяції частини видів, хижаки відіграють роль регуляторів в угрупуванні і цим самим сприяють поповненню його іншими видами.

На основі спостережень еколог Р.Уіттекер прийшов до висновку, що:

1.  Рослина-жертва виживає, якщо знаходить укриття від хижака. Для підтвердження цього він наводить приклад із звіробоєм звичайним (Hypericum perforatum), що був завезений із Європи в західні штати США. Він отруйний для худоби, тому не поїдався нею і став головним бур’яном пасовищ. Разом з цим бур’яном був завезений з Європи жук (Chrysolina quadrigemina), який живиться ним. Він теж так швидко розмножився, що фактично винищив звіробій. Той залишився під покривом лісу, у затінку, де став недоступним. Внаслідок цього скоротилася і популяція жука.

2.  Відносна стабільність рослини підтримується хижаком, який запобігає надмірному розростанню її на пасовищі.

3.  Сучасний розподіл рослин зумовлює хижак, а не стійкість рослини до умов середовища.

Травоїдні крупні ссавці поїдають 30-60% лучної рослинності.

Синиці великі розкльовують взимку стебла дудника (родина селерових) у пошуках личинок комах, які в них поселяються. За умови заселення стебел рослини менше, ніж на 5%, синиці з них не збирають поживи. Аналогічна закономірність спостерігається і в дроздів, які під час міграції не затримуються на лісових ділянках, де продуктивність плодів горобини нижча 2,5-3 кг/га.

Отже, кількість корму не байдужа для тварин, оскільки пошуки її вимагають часу і затрат енергії.

Однак, необхідно зауважити, що рослиноїдні тварини не можна вважати типовими хижаками, оскільки, як уже відзначалось, вони поїдають лише частину рослини. Тому екологам необхідно грунтовно вивчати механізми взаємодії між рослинами і рослиноїдними тваринами, між хижаками і паразитами та їх жертвою, без чого не можна формувати агробіоценози і визначати норми експлуатації популяцій взаємодіючих організмів.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити