Внутривидовая конкуренция - Intraspecific competition

Самцы хартебистов цепляются за рога и яростно защищают свои территории. Пример прямой конкуренции.

Внутривидовая конкуренция это взаимодействие в экология населения, при этом члены той же разновидность конкурировать за ограниченные ресурсы. Это приводит к снижению фитнес для обоих особей, но более приспособленная особь выживает и может воспроизводить потомство.^[1]Напротив, межвидовая конкуренция происходит, когда представители разных видов соревнуются за общий ресурс. Представители одного и того же вида имеют довольно схожие потребности в ресурсах, тогда как разные виды имеют меньшее перекрытие спорных ресурсов, в результате чего внутривидовая конкуренция обычно оказывается более сильной силой, чем межвидовая конкуренция.^[2]

Люди могут соревноваться за еда, вода, пространство, свет, товарищи или любой другой ресурс, необходимый для выживания или воспроизведение. Для конкуренции ресурс должен быть ограничен; если каждый член вида может получить достаточное количество каждого ресурса, тогда особи не будут конкурировать, и популяция растет экспоненциально.^[1] Длительный экспоненциальный рост в природе встречается редко, потому что ресурсы ограничены и поэтому не каждый человек в популяции может выжить, что ведет к внутривидовой конкуренции за ограниченные ресурсы.

Когда ресурсы ограничены, увеличение численности населения сокращает количество ресурсов, доступных для каждого человека, снижая приспособленность населения на душу населения. В результате темпы роста популяции замедляются, поскольку внутривидовая конкуренция становится более интенсивной, что делает ее отрицательно зависит от плотности процесс. Падение темпов роста населения по мере увеличения численности населения можно эффективно смоделировать с помощью модель логистического роста.^[3] Скорость изменения плотности населения в конечном итоге падает до нуля, что экологи назвали моментом грузоподъемность (K). Однако популяция может вырасти только до очень ограниченного числа в пределах окружающей среды.^[3] Пропускная способность среды, определяемая переменной k, - это максимальное количество особей или видов, которое среда может поддерживать и поддерживать в течение более длительного периода времени.^[3] Ресурсы в среде ограничены и не бесконечны.^[3] Окружающая среда может поддерживать только определенное количество людей, прежде чем ее ресурсы полностью истощатся.^[3] Числа, превышающие это значение, будут страдать от отрицательного прироста населения до тех пор, пока в конечном итоге не достигнут допустимой емкости, тогда как численность населения, меньшая емкости, будет расти, пока не достигнет ее.^[3]

Внутривидовая конкуренция включает в себя не только прямые взаимодействия между представителями одного и того же вида (например, самцы цепляются за рога, соревнуясь за самцов), но также может включать косвенные взаимодействия когда человек истощает общий ресурс (например, медведь гризли ловит лосося, которого медведи больше не могут есть в разных точках реки).

Способы разделения ресурсов организмами также различаются и могут быть разделены на карабкаться и конкурсное соревнование. Соревнование в схватке предполагает относительно равномерное распределение ресурсов среди населения, поскольку все люди используют общий пул ресурсов. Напротив, конкурсная конкуренция - это неравномерное распределение ресурсов и происходит, когда иерархии в популяции влияет количество ресурсов, которые получает каждый человек. Организмы в самых ценных территории или на вершине иерархии получают достаточное количество ресурсов, в то время как люди без территории не получают никаких ресурсов.^[1]

Механизмы

Прямой

Конкуренция с помехами - это процесс, при котором люди напрямую конкурируют друг с другом в поисках ресурса. Это может включать драка, кража или ритуальный бой. Прямая внутривидовая конкуренция также включает животных, претендующих на территория что затем исключает доступ других животных в зону. Между двумя участниками может и не быть фактического конфликта, но животное, исключенное с территории, теряет физическую форму из-за сокращения ареала кормодобывания и не может войти в этот район, так как оно рискует столкнуться с более серьезной угрозой. доминирующий член населения. Поскольку организмы сталкиваются друг с другом во время интерференционной конкуренции, они могут развивать поведенческие стратегии и морфологию, чтобы обойти соперников в своей популяции.^[4]

Фламинго соревнуются через вмешательство в конкуренцию, потенциально за территории, товарищей или еду.

Например, разные популяции северная слизистая саламандра (Plethodon glutinosus) развили разные уровни агрессии в зависимости от интенсивности внутривидовой конкуренции. В группах населения, где ресурсов меньше, вероятно, будет развиваться более агрессивное поведение. Это более эффективная стратегия, чтобы усерднее бороться с соперниками внутри вида вместо поиска других вариантов из-за отсутствия доступной пищи.^[5] Более агрессивные саламандры с большей вероятностью получают ресурсы, необходимые для воспроизводства, тогда как робкие саламандры могут голодать до того, как размножаться, поэтому агрессия может распространяться среди населения.

Кроме того, исследование по Чилийские фламинго (Phoenicopterus chilensis) обнаружил, что связанные птицы были намного агрессивнее, чем птицы-одиночки. У парных птиц было значительно больше шансов начать агонистическую встречу в защиту своего партнера или птенцов, тогда как одиночные птицы обычно не размножались и с меньшей вероятностью дрались.^[6] Не все фламинго могут спариваться в популяции из-за неподходящего соотношение полов или некоторые доминирующие фламинго спариваются с несколькими партнерами. Спарики являются источником ожесточенных споров для многих видов, поскольку производство потомства важно для индивидуума для размножения своих генов.

Косвенный

Организмы могут конкурировать косвенно, либо через эксплуататорская или явная конкуренция. Эксплуатационная конкуренция вовлекает людей, истощающих общий ресурс, и оба теряют в фитнес как результат. На самом деле организмы могут не вступать в контакт, а только косвенно взаимодействовать через общий ресурс.

Например, экспериментально показано эксплуататорское соревнование между несовершеннолетними пауки-волки (Schizocosa ocreata). Как увеличение плотности молодых пауков, так и сокращение доступной пищи замедлили рост отдельных пауков. Пища явно является ограничивающим ресурсом для пауков-волков, но между молодыми особями не было прямой конкуренции за пищу, а только ухудшение физической формы из-за увеличения плотность населения.^[7] Отрицательная зависимость от плотности молодых пауков-волков очевидна: по мере дальнейшего увеличения плотности популяции темпы роста продолжают падать и потенциально могут достигнуть нуля (как прогнозируется модель логистического роста ). Это также видно в Живородящая ящерица, или же Ласерта вивипара, где наличие цветовых морфов в популяции зависит от плотности и внутривидовой конкуренции.

У стационарных организмов, таких как растения, конкуренция за эксплуатацию играет гораздо большую роль, чем конкуренция за вмешательство, потому что люди привязаны к определенной области и используют ресурсы в своем непосредственном окружении. Саженцы будут бороться за свет, большая часть которого будет блокироваться и использоваться более высокими деревьями.^[8] Саженцы могут легко уступить место более крупным представителям своего вида, что является одной из причин, по которым расстояния распространения семян могут быть такими большими. Семена, прорастающие в непосредственной близости от родителей, с большой вероятностью выйдут из конкуренции и погибнут.

Очевидная конкуренция происходит в популяциях, на которые нападают. Увеличение популяции видов-жертв приведет к появлению большего количества хищников в этом районе, что увеличивает риск съедания особи и, следовательно, снижает ее выживаемость. Как и в случае с соревнованием, основанным на эксплуатации, люди не взаимодействуют напрямую, а скорее страдают от потери физической формы из-за увеличения размера популяции. Кажущаяся конкуренция обычно связана с межвидовой, а не внутривидовой конкуренцией, в результате чего два разных вида имеют общее хищник. Адаптация, которая снижает вероятность поедания одного вида, приводит к снижению приспособленности для других видов добычи, поскольку вид хищников охотится более интенсивно, поскольку добыча пищи становится все труднее. Например, аборигенные сцинки (Олигосома ) в Новой Зеландии произошла значительная убыль населения после введения кролики (Oryctolagus cuniculus).^[9] Оба вида поедаются хорьки (Mustela furo), поэтому введение кроликов привело к иммиграции хорьков в этот район, что привело к сокращению численности сцинков.

Разделение ресурсов

Конкурс

Конкурсное соревнование происходит, когда ресурс связан с территорией или иерархической структурой населения. Например: белолицые обезьяны капуцины (Cebus capucinus ) имеют разное потребление энергии в зависимости от их рейтинга в группе.^[10] И самцы, и самки соревнуются за территории с лучшим доступом к пище, и наиболее успешные обезьяны могут получать непропорционально большое количество еды и, следовательно, имеют более высокую приспособленность по сравнению с подчиненными членами группы. В случае Ctenophorus pictus ящерицы, самцы соревнуются за территорию. Среди полиморфный варианты, красные ящерицы более агрессивны в защите своей территории по сравнению со своими желтыми собратьями.^[11]

Агрессивные столкновения потенциально обходятся людям дорого, поскольку они могут получить травмы и не смогут воспроизводить потомство. В результате многие виды развили формы ритуализированного боя, чтобы определить, кто получает доступ к ресурсу, не вступая в опасную схватку. Мужские гадюки (Vipera berus ) проводить сложные ритуальные противостояния при ухаживании за самками. Как правило, побеждает более крупный самец, и драки редко перерастают в травмы любого из бойцов.^[12]

Однако иногда ресурсы могут быть настолько ценными, что за их приобретение могут возникнуть потенциально фатальные столкновения. Морские слоны-самцы, Mirounga augustirostris, участвуйте в жестких соревнованиях, пытаясь контролировать большой гарем женщин, с которыми можно вступить в брак. Распределение самок и последующий репродуктивный успех у самцов очень неравномерны. Репродуктивный успех большинства самцов равен нулю; они умирают до наступления возраста размножения или им мешают спариваться самцы более высокого ранга. Кроме того, на долю нескольких доминантных самцов приходится большая часть совокуплений.^[13] Потенциальный репродуктивный успех самцов настолько велик, что многие из них погибают до наступления детородного возраста, пытаясь продвинуться по иерархической лестнице в своей популяции.

Конкурсное соревнование обеспечивает относительно стабильную динамику численности населения. Неравномерное распределение ресурсов приводит к гибели некоторых особей, но помогает гарантировать, что члены популяции, владеющие территорией, могут воспроизводиться. Поскольку количество территорий в области остается неизменным с течением времени, размножающаяся популяция остается постоянным, что дает одинаковое количество новых особей каждый сезон размножения.

Схватка

Соревнование по схватке предполагает более равномерное распределение ресурсов, чем соревнование по конкурсу, и происходит, когда существует общий пул ресурсов, из которого нельзя исключить человека. Например, пасущиеся животные сильнее конкурируют за траву, поскольку их популяция растет, а пища становится ограничивающим ресурсом. Каждое травоядное животное получает меньше пищи, поскольку большее количество особей соревнуются за одинаковое количество пищи.^[4]

Завершение схватки может привести к нестабильной динамике популяции, равное разделение ресурсов может привести к тому, что очень немногие из организмов получат достаточно, чтобы выжить и размножаться, и это может вызвать катастрофу популяции. Это явление называется сверхкомпенсация. Например, гусеницы киноварной моли питаются за счет соревнований по схватке, и когда конкурирующих гусениц слишком много, очень немногие могут окукливаться, и происходит большая катастрофа популяции.^[14] Впоследствии очень немногие киноварные мотыльки конкурируют внутри вида в следующем поколении, поэтому популяция быстро растет, прежде чем снова исчезнет.

Последствия внутривидовой конкуренции

Замедленные темпы роста

Экспоненциальный рост населения Земли за последние 1000 лет.

Основное влияние внутривидовой конкуренции - снижение темпов роста популяции по мере увеличения плотности популяции. Когда ресурсы бесконечны, внутривидовая конкуренция не возникает, и популяции могут расти экспоненциально. Экспоненциальный рост населения чрезвычайно редок, но был задокументирован, особенно у людей, с 1900 года. Слон (Loxodonta africana) популяции в Национальный парк Крюгера (Южная Африка) также резко выросла в середине 1900-х годов после введения строгого контроля над браконьерством.^[15]

${\displaystyle {dN(t) \over dt}=rN(t)\left(1-{\frac {N(t)}{K}}\right)}$.

dN (т) / dt = скорость изменения плотности населения

N (т) = размер популяции во время т

р = темп роста на душу населения

K = грузоподъемность

Рост населения в зависимости от времени в логистическом росте населения. Самые крутые участки графика - это места, где рост населения наиболее быстрый.

Уравнение логистического роста является эффективным инструментом для моделирования внутривидовой конкуренции, несмотря на свою простоту, и использовалось для моделирования многих реальных биологических систем. При низкой плотности населения N (т) намного меньше, чем K Таким образом, основным фактором, определяющим рост населения, является именно темп роста на душу населения. Однако, как N (т) приближается к пропускной способности, второе слагаемое в логистическом уравнении становится меньше, уменьшая скорость изменения плотности населения.^[16]

Кривая логистического роста изначально очень похожа на кривую экспоненциального роста. Когда плотность популяции низкая, особи свободны от конкуренции и могут быстро расти. Однако по мере того, как популяция достигает своего максимума (вместимость), внутривидовая конкуренция становится более жесткой, и темпы роста на душу населения замедляются до тех пор, пока численность популяции не станет стабильной. При пропускной способности скорость изменения плотности населения равна нулю, потому что население максимально велико, исходя из имеющихся ресурсов.^[4] Эксперименты по Дафния темпы роста продемонстрировали поразительное соответствие кривой логистического роста.^[17] Точка перегиба в Дафния График плотности населения получился при половине пропускной способности, как это предсказано моделью логистического роста.

Гаузе Лабораторные эксперименты 1930-х годов показали логистический рост микроорганизмов. Популяции дрожжи выращенные в пробирках изначально росли экспоненциально. Но по мере того, как ресурсов становилось все меньше, темпы их роста замедлялись до достижения максимальной пропускной способности.^[3] Если бы популяции были перемещены в более крупный контейнер с большим количеством ресурсов, они бы продолжали расти, пока не достигли своей новой вместимости. Форму их роста можно очень эффективно смоделировать с помощью модели логистического роста.

Смотрите также

• Конкуренция (биология)
• Межвидовая конкуренция
• Логистическая модель
• Плотность растений
• Экология населения
• Половой диморфизм
• Половой отбор
• Женская внутрисексуальная конкуренция
• Война - экстремальный результат внутривидовой конкуренции в люди

Рекомендации

1. Таунсенд (2008). Основы экологии. С. 103–105. ISBN  978-1-4051-5658-5.
2. Коннелл, Джозеф (ноябрь 1983 г.). «О распространенности и относительной важности межвидовой конкуренции: данные полевых экспериментов» (PDF). Американский натуралист. 122 (5): 661–696. Дои:10.1086/284165. S2CID  84642049. Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-10-26.
3. Гаузе, Георгий (октябрь 1932 г.). «Экспериментальные исследования борьбы за существование». Журнал экспериментальной биологии. 9 (4): 389–402.
4. Кедди, Пол (2001). Конкуренция. Дордрехт. ISBN  978-1402002298.
5. Нисикава, Кииса (1985). «Конкуренция и эволюция агрессивного поведения у двух видов наземных саламандр» (PDF). Эволюция. 39 (6): 1282–1294. Дои:10.2307/2408785. JSTOR  2408785. PMID  28564270.
6. Perdue, Бонни М .; Gaalema, Diann E .; Martin, Allison L .; Dampier, Stephanie M .; Мэйпл, Терри Л. (22 февраля 2010 г.). «Факторы, влияющие на агрессию у содержащихся в неволе стаи чилийских фламинго (Phoenicopterus chilensis)". Зоопарк биологии. 30 (1): 59–64. Дои:10.1002 / zoo.20313. PMID  20186725.
7. Мудрый, Дэвид; Вагнер (август 1992 г.). «Свидетельства эксплуататорской конкуренции среди молодых стадий паука-волка. Schizocosa ocreata". Oecologia. 91 (1): 7–13. Дои:10.1007 / BF00317234. PMID  28313367. S2CID  19268804.
8. Коннелл, Джозеф (1990). Перспективы конкуренции растений. Блэкберн Пресс. С. 9–23. ISBN  978-1930665859.
9. Норбери, Грант (декабрь 2001 г.). «Сохранение ящериц засушливых районов за счет уменьшения явной конкуренции со стороны хищников и прямой конкуренции с завезенными кроликами». Журнал прикладной экологии. 38 (6): 1350–1361. Дои:10.1046 / j.0021-8901.2001.00685.x.
10. Фогель, Эрин (август 2005 г.). "Ранговые различия в нормах потребления энергии у белолицых обезьян капуцинов, Cebus capucinus: последствия конкурсного соревнования ». Поведенческая экология и социобиология. 58 (4): 333–344. Дои:10.1007 / s00265-005-0960-4. JSTOR  25063623. S2CID  29039152.
11. Олссон, Матс; Шварц, Тоня; Уллер, Тобиас; Хили, Миссури (февраль 2009 г.). «Влияние хранения спермы и мужского цвета на вероятность отцовства у полихромной ящерицы». Поведение животных. 77 (2): 419–424. Дои:10.1016 / j.anbehav.2008.10.017. S2CID  53164664.
12. Мэдсен, Томас; Сияй, Ричард (1993). «Временная изменчивость полового отбора, влияющая на репродуктивную тактику и размер тела самцов змей». Американский натуралист. 141 (1): 166–171. Дои:10.1086/285467. JSTOR  2462769. PMID  19426025. S2CID  2390755.
13. Ле Буэф, Берни (1974). «Конкуренция самцов и репродуктивный успех морских слонов». Интегративная и сравнительная биология. 14 (1): 163–176. Дои:10.1093 / icb / 14.1.163.
14. Кроули, Мик; Гиллман (апрель 1990 г.). «Сравнительная оценка моделей динамики киноварного мотылька». Oecologia. 82 (4): 437–445. Дои:10.1007 / BF00319783. PMID  28311465. S2CID  9288133.
15. Янг, Ким; Феррейра, Ван Аарде (март 2009 г.). «Влияние увеличения размера популяции и продуктивности растительности на распределение слонов в Национальном парке Крюгера». Австралия Экология. 34 (3): 329–342. Дои:10.1111 / j.1442-9993.2009.01934.x.
16. Хэнсон, Флойд (1981). «Логистический рост со случайной плотностью стихийных бедствий». Теоретическая популяционная биология. 19 (1): 1–18. Дои:10.1016/0040-5809(81)90032-0.
17. Шенер, Томас (март 1973). «Рост населения регулируется внутривидовой конкуренцией за энергию или время: некоторые простые представления». Теоретическая популяционная биология. 4 (1): 56–84. Дои:10.1016/0040-5809(73)90006-3. PMID  4726010.