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La prédation est une relation alimentaire directe entre organismes dans laquelle certains organismes sont détruits par d'autres organismes. Exemples : renard mangeant des lièvres, mésange mangeant des chenilles.

La compétition est un type de relation qui naît entre des espèces ayant des besoins écologiques similaires en raison de la nourriture, du territoire, etc. Exemple : compétition entre l'orignal et le bison vivant dans la même forêt pour la nourriture. L'impact négatif de la compétition sur les deux espèces concurrentes (par exemple, une diminution du nombre d'orignaux et de bisons en raison du manque de nourriture).

La symbiose est un type de relation interspécifique dans laquelle les deux organismes reçoivent des avantages mutuels. Exemples de symbiose : bernard-l'ermite et anémone de mer, plantes nodulaires et bactéries, champignons de Paris et arbres, lichens (symbiose de champignons et d'algues).

Parmi la grande variété de relations entre les êtres vivants, on distingue certains types de relations qui ont beaucoup en commun entre les organismes de différents groupes systématiques.

Symbiose

La symbiose1 - la cohabitation (du grec sim - ensemble, bios - vie) est une forme de relation dont bénéficient les deux partenaires, ou au moins l'un d'entre eux.

La symbiose est divisée en mutualisme, protocoopération et commensalisme.

Le mutualisme2 est une forme de symbiose dans laquelle la présence de chacune des deux espèces devient obligatoire pour toutes deux, chacun des cohabitants reçoit des bénéfices relativement égaux, et les partenaires (ou l'un d'eux) ne peuvent exister l'un sans l'autre.

Un exemple typique de mutualisme est la relation entre les termites et les protozoaires flagellés qui vivent dans leurs intestins. Les termites mangent du bois, mais ils ne possèdent pas d’enzymes pour digérer la cellulose. Les flagellés produisent de telles enzymes et convertissent les fibres en sucres. Sans protozoaires – symbiotes – les termites meurent de faim. En plus d'un microclimat favorable, les flagellés eux-mêmes reçoivent de la nourriture et des conditions de reproduction dans les intestins.

La protocoopération3 est une forme de symbiose dans laquelle la coexistence est bénéfique aux deux espèces, mais pas nécessairement pour elles. Dans ces cas, il n’y a aucun lien entre cette paire particulière de partenaires.

Le commensalisme est une forme de symbiose dans laquelle l'une des espèces cohabitantes reçoit un certain bénéfice sans apporter de préjudice ou d'avantage à l'autre espèce.

Le commensalisme, à son tour, est subdivisé en locataire, co-alimentation et freeloading.

« Vivre »4 est une forme de commensalisme dans lequel une espèce en utilise une autre (son corps ou son habitat) comme abri ou foyer. L'utilisation d'abris fiables pour la conservation des œufs ou des juvéniles est particulièrement importante.

L'amertume d'eau douce pond ses œufs dans la cavité du manteau des mollusques bivalves - édentés. Les œufs pondus se développent dans des conditions idéales d’approvisionnement en eau propre.

L’« alimentation communautaire »5 est une forme de commensalisme dans laquelle plusieurs espèces consomment des substances différentes ou des parties d’une même ressource.

Le « freeloading »6 est une forme de commensalisme dans lequel une espèce consomme les restes de nourriture d'une autre.

Un exemple de la transition du freeloading vers des relations plus étroites entre les espèces est la relation entre le poisson collant, qui vit dans les mers tropicales et subtropicales, avec les requins et les cétacés. La nageoire dorsale avant de l'autocollant a été transformée en ventouse, à l'aide de laquelle elle est fermement maintenue à la surface du corps d'un gros poisson. La signification biologique de la fixation des bâtons est de faciliter leur déplacement et leur installation.

Neutralisme

La neutralité7 est un type de relation biotique dans laquelle les organismes vivant ensemble sur un même territoire ne s’influencent pas mutuellement. Dans le neutralisme, les individus d'espèces différentes ne sont pas directement liés les uns aux autres.

Par exemple, les écureuils et les élans d’une même forêt ne se touchent pas.

Antibiose

L'antibiose est un type de relation biotique dans laquelle les deux populations en interaction (ou l'une d'entre elles) font l'expérience mauvaise influence l'un l'autre.

L’amensalisme8 est une forme d’antibiose dans laquelle l’une des espèces cohabitantes en opprime une autre, sans en tirer de préjudice ni de bénéfice.

Exemple : les herbes qui aiment la lumière et qui poussent sous un épicéa souffrent d'un assombrissement important, alors qu'elles n'affectent en rien l'arbre.

La prédation9 est un type d’antibiose dans lequel les membres d’une espèce se nourrissent des membres d’une autre espèce. La prédation est répandue dans la nature, tant parmi les animaux que parmi les plantes. Exemples : plantes carnivores ; lion mangeant de l'antilope, etc.

La co-compétition est un type de relation biotique dans laquelle des organismes ou des espèces se font concurrence pour consommer les mêmes ressources, généralement limitées. La compétition est divisée en intraspécifique et interspécifique.

La co-compétition intraspécifique10 est une compétition pour les mêmes ressources qui se produit entre individus de la même espèce. Ce facteur important autorégulation de la population. Exemples : Les oiseaux de la même espèce se disputent les sites de nidification. Pendant la saison de reproduction, les mâles de nombreuses espèces de mammifères (par exemple les cerfs) se font concurrence pour avoir l'opportunité de fonder une famille.

La compétition interspécifique11 est une compétition pour les mêmes ressources qui se produit entre individus d’espèces différentes. Les exemples de compétition interspécifique sont nombreux. Les loups et les renards chassent les lièvres. Par conséquent, une compétition pour la nourriture apparaît entre ces prédateurs. Cela ne signifie pas qu’ils entrent directement en conflit les uns avec les autres, mais le succès de l’un signifie l’échec de l’autre.

Par exemple, les lamproies attaquent la morue, le saumon, l'éperlan, l'esturgeon et autres gros poisson et même des baleines. S'étant attachée à la victime, la lamproie se nourrit des sucs de son corps pendant plusieurs jours, voire plusieurs semaines. De nombreux poissons meurent des nombreuses blessures qu'ils infligent.

Toutes les formes répertoriées de connexions biologiques entre espèces servent de régulateurs du nombre d'animaux et de plantes dans la communauté, déterminant sa stabilité.

Diverses formes d’interactions entre individus et populations :

Leçon 14, 15

Travaux pratiques № 1, 2 Description changements anthropiques dans les paysages naturels de leur région

DANS communautés naturelles Les animaux de la même espèce ou de différentes espèces vivent ensemble et interagissent les uns avec les autres. Au cours du processus d'évolution, certaines relations se développent entre les animaux qui reflètent les liens qui les unissent. Chaque espèce animale joue un rôle spécifique dans la communauté par rapport aux autres organismes vivants.

La forme de relation la plus évidente entre les animaux est prédation. Dans les communautés naturelles, il existe des herbivores qui se nourrissent de végétation et des carnivores qui attrapent et mangent d’autres animaux. Dans les relations, les herbivores agissent victimessuis-je, et carnivores - prédateursuis-je. De plus, chaque victime a ses propres prédateurs, et chaque prédateur a son propre « ensemble » de victimes. Par exemple, les lions chassent les zèbres et les antilopes, mais pas les éléphants ni les souris. Les oiseaux insectivores n'attrapent que certains types d'insectes.

Les prédateurs et les proies ont évolué pour s'adapter les uns aux autres, de sorte que certains ont développé des structures corporelles qui leur permettent de mieux attraper, tandis que d'autres ont une structure qui leur permet de mieux s'enfuir ou se cacher. En conséquence, les prédateurs attrapent et mangent uniquement les animaux les plus faibles, les plus malades et les moins adaptés.

Les prédateurs ne mangent pas toujours les herbivores. Il existe des prédateurs du deuxième et du troisième ordre qui mangent d'autres prédateurs. Cela se produit souvent parmi la vie aquatique. Ainsi, certains types de poissons se nourrissent de plancton, d'autres de ces poissons, et un certain nombre mammifères aquatiques et les oiseaux sont mangés en second.

Concours- une forme courante de relations dans les communautés naturelles. En règle générale, la compétition est plus intense entre les animaux de la même espèce vivant sur le même territoire. Ils ont la même nourriture, les mêmes habitats. La compétition entre animaux de différentes espèces n'est pas si intense, car leurs modes de vie et leurs besoins sont quelque peu différents. Ainsi, un lièvre et une souris sont herbivores, mais ils mangent des parties de plantes différentes et mènent des modes de vie différents.

La compétition intraspécifique a ses propres caractéristiques. La raison de son apparition est situation typique lorsque la ressource pour laquelle les individus d'une population se battent est quantitativement limitée. Une concurrence féroce apparaît (pour le territoire, les ressources alimentaires, etc.), qui s'observe à des densités de population élevées.

Une autre forme de compétition intraspécifique est la rivalité, lorsqu'un individu empêche un autre d'occuper un territoire existant et d'en utiliser les ressources. Dans ce cas, une forme de concurrence idéale ou sans compromis est possible, qui se résout par l'émigration vers d'autres territoires.

L'intensité de la concurrence et son impact sur la population dépendent de la densité, qui détermine la fréquence et l'intensité des contacts entre concurrents.
La compétition intraspécifique non seulement épuise les ressources et conduit ainsi à une mortalité accrue et à un retard de croissance des individus, mais elle encourage l’auto-agression, le cannibalisme et réduit la réalisation de la contribution potentielle de l’individu à la prochaine génération et au développement de la population.
La compétition intraspécifique entre les individus d'une population végétale peut être caractérisée comme une lutte pour la lumière, la chaleur, l'humidité, la surface. nutrition minérale. Dans cette compétition, les organismes proches sont plus fortement développés, déplaçant les plus faibles complètement ou supprimant sévèrement leur développement et conduisant à une mort progressive. C'est pourquoi, dans les agrophytocénoses pour réduire la concurrence et créer conditions optimales Pour la croissance et le développement des plantes cultivées, la densité des individus et la superficie de leur nutrition minérale sont régulées par le type approprié de semis ou d'éclaircissage des cultures, la destruction des mauvaises herbes et la sélection d'espèces biologiquement compatibles pour les cultures mixtes.

Dans les populations végétales naturelles, une auto-régénération se produit, c'est-à-dire une diminution du nombre d'individus par unité de surface.
Ce phénomène est connu des forestiers. Le nombre d'arbres par unité de surface diminue avec l'âge des plantations. La liquéfaction du peuplement d'arbres se produit d'autant plus rapidement que les espèces aiment la lumière et De meilleures conditions environnement. Cette dernière est associée à une augmentation du taux de croissance en bonnes conditions et, par conséquent, la croissance de ses besoins, ce qui rend la concurrence intense (Fig. 9.2).

Chaque espèce a sa propre densité optimale, c'est-à-dire un tel degré de saturation du territoire de la population avec ses individus, qui assure la meilleure reproduction et la plus grande stabilité de la population, réduit la sévérité de la concurrence.

Au cours du processus d'évolution, les animaux de différentes espèces ont également développé des adaptations adaptatives appropriées à la vie dans un environnement peu saturé ou densément peuplé d'individus de la population.
Les propriétés biologiques et la stratégie de vie correspondantes ont été développées, permettant aux organismes de se reproduire et de survivre dans des conditions de « vide compétitif » (absence ou peu de compétition). Dans le premier cas, les petits animaux peuvent se reproduire, leurs descendants survivront, même si la densité de population sera élevée.

Dans le second cas, les grands animaux et leurs descendants relativement semblables peuvent survivre à la compétition pour l’espace et la nourriture. Par conséquent, l'énergie principale des organismes est axée sur la compétition, sur l'augmentation de leur survie et sur la production d'une descendance compétitive.

Ces tendances et stratégies des différentes espèces se reflètent dans deux types opposés de sélection naturelle : la sélection r et la sélection k, qui sont discutées au chapitre 2.
La compétition intraspécifique entre individus végétaux d'une même population peut être calculée à l'aide de l'équation de Yoda. Selon cette équation, la superficie moyenne par individu (a) est inversement proportionnelle à la densité de population (d).

Concours(du latin tardif concurentia - entrer en collision), type de relation entre des organismes de la même espèce ou d'espèces différentes en compétition pour les mêmes choses. ressources environnementales(partenaires sexuels, nourriture, territoire, abris, etc.) avec un manque de ces derniers. La compétition intraspécifique est considérée comme la forme de lutte pour l'existence la plus importante, car les relations de compétition potentiellement les plus intenses naissent entre des individus plus similaires. Par exemple, chez les mammifères, la compétition entre mâles pour la possession d'une femelle s'exprime clairement pendant la saison de reproduction. Pendant le rut, les mâles de nombreuses espèces ( cerf, béliers, ours) organisent de féroces batailles de tournoi.

La compétition pour le territoire, l'abri et la nourriture s'exprime le plus pleinement chez les espèces territoriales ayant un mode de vie solitaire (certains rongeurs ressemblant à des souris, rats-taupes, carnivores mammifères). Cependant, dans la nature, il existe des mécanismes (écologiques, comportementaux, etc.) qui réduisent l'intensité de la compétition intraspécifique. Par exemple, de nombreuses actions agressives d'animaux lors de contacts mutuels sont ritualisées et visent avant tout à intimider l'ennemi, sans amener le contact à une interaction physique.

Compétition interspécifique est plus souvent observée entre individus d’espèces écologiquement similaires qui utilisent les mêmes habitats et ressources alimentaires. De tels groupes d'espèces fonctionnellement similaires, qui interagissent fortement entre elles et faiblement avec d'autres espèces de la biocénose, sont souvent identifiés dans des guildes (le terme a été proposé par R. B. Root en 1967). Le concept de guildes est étroitement lié au modèle de niche écologique.

La concurrence peut être passive (indirecte), via la consommation de ressources environnement externe, nécessaire aux deux types, et actif (direct), accompagné de la suppression d'un type par l'autre. La première option est souvent appelée concurrence d'exploitation et la seconde - concurrence d'ingérence. Un exemple de compétition active est la relation entre les visons américains acclimatés et les visons européens indigènes, dans lesquels les visons indigènes voir s'est avéré peu compétitif.

L'état de concurrence à long terme est énergétiquement non rentable pour les deux concurrents, c'est pourquoi, dans la nature, divers mécanismes sont mis en œuvre qui réduisent l'intensité des relations concurrentielles interspécifiques, fondées notamment sur la division des ressources et la formation de différentes niches écologiques. Les résultats de la compétition intraspécifique et interspécifique sont généralement différents (voir aussi Spéciation). La première conduit à l'élimination des individus les moins compétitifs (les moins aptes) et, dans des conditions d'environnement constant, à un rétrécissement de la norme de réaction de l'espèce, à une spécialisation (sélection stabilisante ; voir Sélection naturelle), et dans des conditions d'environnement changeant de direction - à un changement de la norme de réaction dans la direction déterminée par l'environnement changeant, c'est-à-dire à l'émergence d'une nouvelle forme adaptative (sélection motrice ; voir Sélection naturelle).

Compétition intraspécifique

La compétition interspécifique conduit à une divergence accrue des espèces en raison de l'élimination de formes ayant des exigences similaires.

Sélection naturelle), et dans des conditions d'environnement changeant de direction - à un changement de la norme de réaction dans la direction déterminée par l'environnement changeant, c'est-à-dire à l'émergence d'une nouvelle forme adaptative (sélection motrice ; voir Sélection naturelle). La compétition interspécifique conduit à une divergence accrue des espèces en raison de l'élimination de formes ayant des exigences similaires.

Dans les communautés naturelles, des animaux de la même espèce ou de différentes espèces vivent ensemble et interagissent les uns avec les autres. Au cours du processus d'évolution, certaines relations se développent entre les animaux qui reflètent les liens qui les unissent. Chaque espèce animale joue un rôle spécifique dans la communauté par rapport aux autres organismes vivants.

La forme de relation la plus évidente entre les animaux est prédation. Dans les communautés naturelles, il existe des herbivores qui se nourrissent de végétation et des carnivores qui attrapent et mangent d’autres animaux. Dans les relations, les herbivores agissent victimessuis-je, et carnivores - prédateursuis-je. De plus, chaque victime a ses propres prédateurs, et chaque prédateur a son propre « ensemble » de victimes.

CONCURRENCE INTRASPÉCIFIQUE

Par exemple, les lions chassent les zèbres et les antilopes, mais pas les éléphants ni les souris. Les oiseaux insectivores n'attrapent que certains types d'insectes.

Les prédateurs et les proies ont évolué pour s'adapter les uns aux autres, de sorte que certains ont développé des structures corporelles qui leur permettent de mieux attraper, tandis que d'autres ont une structure qui leur permet de mieux s'enfuir ou se cacher. En conséquence, les prédateurs attrapent et mangent uniquement les animaux les plus faibles, les plus malades et les moins adaptés.

Les prédateurs ne mangent pas toujours les herbivores. Il existe des prédateurs du deuxième et du troisième ordre qui mangent d'autres prédateurs. Cela se produit souvent parmi les habitants aquatiques. Ainsi, certaines espèces de poissons se nourrissent de plancton, d'autres de ces poissons, et nombre de mammifères aquatiques et d'oiseaux se nourrissent de ces derniers.

Concours- une forme courante de relations dans les communautés naturelles. En règle générale, la compétition est plus intense entre les animaux de la même espèce vivant sur le même territoire. Ils ont la même nourriture, les mêmes habitats. La compétition entre animaux de différentes espèces n'est pas si intense, car leurs modes de vie et leurs besoins sont quelque peu différents. Ainsi, un lièvre et une souris sont herbivores, mais ils mangent des parties de plantes différentes et mènent des modes de vie différents.

Population Relations entre les individus dans une population

Une population est un ensemble d’individus de la même espèce qui partagent un espace de vie et un type de relation communs les uns avec les autres. Les individus de la population diffèrent les uns des autres par leur âge et leur vitalité (c'est-à-dire

Compétition (biologie)

force vitale), qui peut être déterminée génétiquement, phénétiquement et, plus souvent, par une combinaison de ces facteurs.

Un certain nombre de différences significatives qui doivent être prises en compte dans les études de population existent entre les populations végétales et animales. La principale différence est que les animaux mobiles peuvent réagir plus activement à l'évolution des conditions environnementales, en évitant des circonstances défavorables ou en se dispersant sur le territoire pour compenser la diminution de l'offre de ressources par unité de surface. La mobilité leur permet de se protéger plus facilement des prédateurs.

En raison de la diversité des populations, les interactions des individus en leur sein diffèrent également.

Le principal type d’interaction entre les individus d’une population est la compétition, c’est-à-dire concurrence pour la consommation d’une ressource rare. La concurrence peut être symétrique (les individus en compétition ont la même influence les uns sur les autres) ou asymétrique (les individus ont des influences différentes les uns sur les autres).

Caractéristiques de la compétition entre les individus d'une population :

1. La concurrence réduit le taux de croissance des individus, peut ralentir leur développement, réduire la fécondité et, par conséquent, réduire la contribution aux générations suivantes. Le nombre de descendants d'un individu est moindre, plus les conditions de concurrence sont dures et moins il obtient de ressources.

2. Dans la plupart des cas, les individus se disputent les ressources : chaque individu reçoit une quantité limitée de ressources qui n'ont pas été consommées par ses concurrents. Ce type de concurrence est appelé concurrence exploitante. Moins souvent, la compétition pour l'espace physique se produit lorsque des individus s'empêchent « mécaniquement » d'obtenir une ressource, par exemple lorsque des animaux mobiles protègent leur territoire. De telles relations sont appelées interférences.

3. Différents individus ont des capacités compétitives différentes. Malgré le fait que tous les individus de la population sont potentiellement équivalents (leur pool génétique est constamment nivelé en raison de l'hybridation), dans la nature, l'équivalence des individus n'est pas observée. En raison d'une compétition asymétrique, une diminution de la densité de population se produit : plantes faibles. meurent et les animaux faibles migrent vers des habitats avec plus niveau faible concours.

En plus de la compétition, d'autres formes de relations entre les individus des populations sont possibles : la neutralité (s'il y a tellement de ressources et si peu d'individus qu'ils n'interfèrent pratiquement pas les uns avec les autres) et les relations positives.

Les relations mutuellement bénéfiques (ou bénéfiques pour certains individus) entre animaux sont bien connues : le soin des parents pour leur progéniture, la formation de grands groupes familiaux, mode de vie grégaire, défense collective contre les ennemis, etc. Les « caravanes » d'oiseaux, alignées en rangs, en coins, en rebords, etc., permettent aux ailes des individus, du fait des effets aérodynamiques, d'acquérir une plus grande force de portance (il est plus facile voler en groupe). On pense que les poissons nageant en bancs bénéficient également d’avantages hydrodynamiques.

Le rôle de l’entraide chez les plantes est beaucoup moins connu. Les plantes semées en groupe se développent mieux, car dans ce cas elles forment plus facilement une symbiose avec les champignons et les bactéries des mycorhizes et de la rhizosphère (ce qu'on appelle « l'effet de groupe »).

Des phénomènes d'assistance mutuelle entre plantes sont possibles lors de la « défense collective » contre des phytophages qui présentent une activité trop élevée et peuvent gravement endommager les plantes. Dans ce cas, après le début de la consommation active par les phytophages, des réactions biochimiques se produisent dans les plantes et la concentration de substances réduisant leur appétence (cyanures, etc.) augmente. Des cas ont été décrits dans lesquels des individus attaqués par des phytophages ont libéré dans l’atmosphère des substances de signalisation (le signal « Je suis mangé »), ce qui a provoqué une augmentation de la formation de cyanure chez les individus qui n’étaient pas encore endommagés.

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La compétition est la compétition entre organismes de même niveau trophique (entre plantes, entre phytophages, entre prédateurs, etc.) pour la consommation d'une ressource disponible en quantité limitée.

La compétition pour la consommation des ressources joue un rôle particulier pendant les périodes critiques de leur rareté (par exemple, entre plantes pour l'eau lors d'une sécheresse ou prédateurs pour les proies lors d'une année défavorable).

Il n'y a pas de différences fondamentales entre la compétition interspécifique et intraspécifique (intrapopulation). Il existe des cas où la compétition intraspécifique est plus intense que la compétition interspécifique, et vice versa. Dans le même temps, l’intensité de la concurrence au sein et entre les populations peut varier en fonction des conditions différentes. Si les conditions sont défavorables à l'une des espèces, la compétition entre ses individus peut alors s'intensifier. Dans ce cas, il peut être déplacé (ou plus souvent déplacé) par une espèce pour laquelle ces conditions se sont révélées plus adaptées.

Cependant, dans les communautés multispécifiques, les couples « en duel » ne se forment le plus souvent pas et la compétition est diffuse : de nombreuses espèces se disputent simultanément un ou plusieurs facteurs environnementaux. Les « duellistes » ne peuvent être que des espèces massives de plantes partageant la même ressource (par exemple, des arbres - tilleul et chêne, pin et épicéa, etc.).

Les plantes peuvent rivaliser pour la lumière, pour les ressources du sol et pour les pollinisateurs. Sur les sols riches en ressources nutritionnelles minérales et en humidité, se forment des communautés végétales denses et fermées, où la lumière est le facteur limitant pour lequel les plantes rivalisent.

Lors de la compétition pour les pollinisateurs, l’espèce la plus attractive pour les insectes l’emporte.

Chez les animaux, il y a une compétition pour les ressources alimentaires, par exemple, les herbivores se disputent la phytomasse. Dans ce cas, les concurrents des grands ongulés peuvent être des insectes comme les criquets ou les rongeurs ressemblant à des souris, qui sont capables de détruire la majeure partie de l'herbe au cours des années de masse. la reproduction. Les prédateurs rivalisent pour les proies.

Étant donné que la quantité de nourriture dépend non seulement des conditions environnementales, mais également de la zone où la ressource est reproduite, la compétition pour la nourriture peut se transformer en compétition pour l'espace.

Comme dans les relations entre individus d’une même population, la compétition entre espèces (leurs populations) peut être symétrique ou asymétrique. De plus, une situation dans laquelle les conditions environnementales sont également favorables aux espèces concurrentes est assez rare, et donc les relations de compétition asymétrique surviennent plus souvent que les relations symétriques.

Lorsque les ressources fluctuent, comme cela est habituel dans la nature (humidité ou éléments de nutrition minérale pour les plantes, production biologique primaire pour différents types de phytophages, densité de populations de proies pour les prédateurs), différentes espèces concurrentes obtiennent alternativement des avantages. Cela ne conduit pas non plus à l’exclusion compétitive des plus faibles, mais à la coexistence d’espèces qui se trouvent tour à tour dans une situation plus avantageuse et dans une situation moins avantageuse. Dans le même temps, les espèces peuvent connaître une détérioration des conditions environnementales avec une diminution du niveau de métabolisme voire une transition vers un état de dormance.

Affecte le résultat de la compétition et ce qu'il faut gagner concours Une population qui compte plus d’individus et qui, par conséquent, reproduira plus activement « son armée » (ce qu’on appelle l’effet de masse) a plus de chances.

23. Relation entre plante et phytophage et la proie est le prédateur

RELATION "PLANTE-PHYTOPHAGE".

La relation « phytophage-plante » est le premier maillon de la chaîne alimentaire, dans lequel la matière et l'énergie accumulées par les producteurs sont transférées aux consommateurs.

Il n’est pas non plus « rentable » que les plantes soient consommées entièrement ou pas du tout. Pour cette raison, dans les écosystèmes naturels, il existe une tendance à former un équilibre écologique entre les plantes et les phytophages qui les mangent. Pour cette plante :

– protégé des phytophages par des épines, formant des rosettes avec des feuilles pressées au sol, inaccessibles aux animaux au pâturage ;

– se protéger de la consommation complète par des moyens biochimiques, en produisant lorsque manger augmente substances toxiques, ce qui les rend moins attrayants pour les phytophages (ceci est particulièrement typique des patients à croissance lente). Chez de nombreuses espèces, lorsqu’elles sont consommées, la formation de substances « désagréables » augmente ;

– émettent des odeurs qui repoussent les phytophages.

La protection contre les phytophages nécessite une dépense énergétique importante, et donc dans la relation « phytophage - plante » on peut retracer un compromis : plus la plante pousse vite (et, par conséquent, plus vite de meilleures conditions pour sa croissance), mieux elle est consommée, et inversement, plus la plante pousse lentement, moins elle est attractive pour les phytophages.

Dans le même temps, ces moyens de protection n'assurent pas une sécurité totale des plantes contre les phytophages, car cela entraînerait un certain nombre de conséquences indésirables pour les plantes elles-mêmes :

– l'herbe des steppes non consommée se transforme en chiffons – feutre, ce qui aggrave les conditions de vie des plantes. L'apparition d'un feutre abondant entraîne une accumulation de neige, un retard dans le développement des plantes au printemps et, par conséquent, la destruction de l'écosystème steppique. Au lieu de plantes de steppe (herbe à plumes, fétuque), des espèces de prairies et d'arbustes se développent en abondance. A la limite nord de la steppe, après ce stade de prairie, la forêt peut généralement se reconstituer ;

– dans la savane, une diminution de la consommation de pousses d'arbres par les animaux mangeurs de branches (antilopes, girafes, etc.) conduit au rapprochement de leurs cimes. En conséquence, les incendies deviennent plus fréquents et les arbres n’ont pas le temps de se rétablir ; la savane dégénère en fourrés de buissons.

De plus, avec une consommation insuffisante de plantes par les phytophages, l'espace n'est pas libéré pour l'installation de nouvelles générations de plantes.

L'« imperfection » de la relation « phytophage-plante » conduit au fait que des épidémies à court terme de la densité des populations de phytophages et une suppression temporaire des populations de plantes se produisent assez souvent, suivies d'une diminution de la densité des populations de phytophages.

RELATION "VICTIME-PRÉDATEUR".

La relation « prédateur-proie » représente les maillons dans le processus de transfert de matière et d'énergie des phytophages aux zoophages ou des prédateurs d'ordre inférieur aux prédateurs d'ordre supérieur.

Comme dans la relation « plante-phytophage », une situation dans laquelle toutes les victimes sont mangées par des prédateurs, ce qui conduit finalement à leur mort, n'est pas observée dans la nature.

L'équilibre écologique entre prédateurs et proies est maintenu par des mécanismes spéciaux qui empêchent l'extermination complète des victimes.

Les victimes peuvent donc :

- fuir un prédateur.

Dans ce cas, grâce à l'adaptation, la mobilité des victimes et des prédateurs augmente, ce qui est particulièrement typique des animaux des steppes qui n'ont nulle part où se cacher de leurs poursuivants (« principe de Tom et Jerry ») ;

– acquérir une couleur protectrice (« faire semblant » d’être des feuilles ou des brindilles) ou au contraire une couleur vive (par exemple une couleur rouge, avertissant un prédateur d’un goût amer. Il est bien connu que la couleur d’un lièvre changements dans des moments différents année, ce qui lui permet de se camoufler dans le feuillage en été, et en hiver sur fond neige blanche;

– se propagent en groupe, ce qui rend leur recherche et leur capture plus gourmandes en énergie pour le prédateur ;

- se cacher dans des abris ;

- passer à des mesures de défense active (herbivores à cornes, poissons épineux), parfois conjointes (les bœufs musqués peuvent occuper " défense globale"des loups, etc.).

À leur tour, les prédateurs développent non seulement la capacité de poursuivre rapidement leurs proies, mais également un odorat qui leur permet de déterminer l'emplacement de la proie par l'odorat.

Dans le même temps, ils font eux-mêmes tout leur possible pour éviter de détecter leur présence. Ceci explique la propreté des petits chats, qui passent beaucoup de temps à faire leur toilette et à enterrer leurs excréments pour éliminer les odeurs.

Avec l'exploitation intensive des populations phytophages, les gens excluent souvent les prédateurs des écosystèmes (en Grande-Bretagne, par exemple, il y a des chevreuils et des cerfs, mais pas de loups ; dans les réservoirs artificiels où sont élevés les carpes et autres poissons d'étang, il n'y a pas de brochets). Dans ce cas, le rôle de prédateur est joué par la personne elle-même, éliminant une partie des individus de la population de phytophages.

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La compétition est un phénomène typique de la nature vivante. Cela est dû à la lutte pour les ressources. Mais si l'on parle de compétition intraspécifique, il faut noter que ce type de compétition se caractérise par la plus grande intensité.

Cela est dû tout d'abord au fait que les individus d'une même espèce ont besoin d'une ressource strictement définie, dont les individus d'une autre espèce peuvent ne pas avoir besoin. Par conséquent, ce type de concurrence entraîne souvent un épuisement d'une ressource ou d'un certain type de ressource.

Par exemple, dans un mélange de graminées composé de pois et d’orge, la concurrence la plus féroce pour l’azote du sol se fera entre les plants d’orge. Cela est dû au fait que, en raison de la capacité des pois à fixer l’azote de l’air, le besoin de compétition entre les pousses de pois pour l’azote du sol est réduit.

Distinguer opérationnel Et ingérence concours.

La première est que tous les individus exploitent simultanément les ressources, mais chacun d’eux n’utilise que ce qui reste après le concurrent. Dans le second cas, un individu empêche un autre d'occuper un habitat existant et d'utiliser sa ressource. La première forme de concurrence est appelée concurrence féroce et la seconde, rivalité. Le premier type de compétition peut conduire à la mort de l’ensemble de la population. Par exemple, chez la mouche verte des charognes, lorsque la population de larves sur la source de nourriture devient surpeuplée, ce type de compétition peut conduire à la mort de l'ensemble de la population de progéniture à un certain âge.

La rivalité semble un peu différente. Par exemple, si 150 couples d'oiseaux revendiquent 100 creux dans une zone forestière, il devient alors évident que 50 couples ne pourront pas établir leur nid dans cette zone. Donc la seule chose option possible La migration de ces oiseaux vers un autre territoire (c'est-à-dire l'émigration) peut servir à produire une progéniture.

Pour un certain nombre de raisons, les individus concurrents d’une même espèce ne sont pas égaux dans leur capacité à concourir. Ainsi, dans la nature, les plus forts survivent, ou ceux qui ont plus de chance grâce à un concours de circonstances. Ainsi, la pousse la plus ordinaire, qui a germé un peu plus tôt que ses compatriotes, obscurcira par la suite les spécimens à croissance basse.

La méconnaissance des lois liées à la concurrence intraspécifique peut avoir des conséquences désastreuses. Par exemple, dans la production agricole, un excès significatif de taux de semis par unité de surface peut entraîner une perte totale de rendement. De nombreuses plantes épuisées par la compétition ne seront tout simplement pas capables de produire une récolte, mais même de survivre jusqu'à l'âge de reproduction.

La concurrence est directement liée au concept de niche écologique, qui représente non seulement certaines conditions environnementales auxquelles un organisme est adapté, mais aussi un mode de vie et une méthode d'obtention de nourriture. Souvent, ce terme s'applique principalement à la compétition interspécifique, mais en fait la niche écologique est caractéristique même de chaque organisme individuel d'une même espèce.

Un autre facteur intéressant dans la compétition intraspécifique est la taille corporelle des organismes. Ainsi, la croissance des poissons ne s'arrête pas même après avoir atteint la maturité sexuelle et est déterminée par les réserves alimentaires. L'écologiste américain R. Whittaker donne à ce propos l'exemple suivant. Il y a deux étangs identiques. 100 alevins sont relâchés dans le premier et 50 dans le second. Ainsi, après une période de temps égale, la taille des poissons du premier étang peut être deux fois moins grande que celle du second. Cependant, le poids des poissons dans le premier et dans le deuxième étang peut être approximativement le même.

Outre l'épuisement uniforme des ressources, la compétition intraspécifique peut également conduire à une intoxication de l'ensemble de la population. Cela se produit parce que les produits d'excrétion des organismes de la même espèce sont en fait un poison pour eux. Par exemple, dans une communauté végétale, les sécrétions racinaires de certaines espèces végétales peuvent fournir des nutriments à d’autres espèces végétales. Donc dans faune Il est rare de trouver des communautés représentées par une seule espèce.

Le grand-père Darwin, dans sa théorie évolutionniste, a noté que la gravité de la lutte pour l'existence est plus prononcée parmi les représentants d'une même espèce. Et bien que dans le domaine des réalisations récentes en génétique et dans un certain nombre d'autres sciences biologiques, un nombre croissant de commentaires et d'affirmations surgissent à propos de la théorie de Charles Darwin, néanmoins, jusqu'à présent, personne n'a proposé quoi que ce soit de plus significatif en biologie.

Selon l’écologiste ukrainien V. Kucheryavyi : « La compétition intraspécifique a de nombreux conséquences négatives. Non seulement cela épuise les ressources et conduit à l’intoxication environnement, mais favorise également l’automutilation et le cannibalisme, l’échec social et reproductif.

La citation ci-dessus, bon gré mal gré, évoque des associations avec la société humaine. Il fut un temps où les analogies entre les lois de la nature et les relations au sein de la société humaine ont conduit un certain nombre de penseurs à la création d'une doctrine telle que le darwinisme social, qui, selon l'écophilosophe M. Bookchin, « reliait toutes les caractéristiques sauvages de la civilisation avec notre constitution génétique. Selon cette doctrine, l’inégalité de propriété dans la société s’explique comme une compétition interspécifique entre individus d’une même espèce d’une même population.

Et les inégalités géopolitiques entre États s’expliquent par une compétition intraspécifique entre populations d’une même espèce.

A première vue, tout est correct. Cependant, si nous prenons au sérieux le darwinisme social, il s'avère qu'Homo sapiens, en fait, n'est pas tel, mais est un type typique. espèce biologique. Ce n’est évidemment pas le cas. Mais le principal défaut de cet enseignement est qu’il ne cherche pas à changer quoi que ce soit meilleur côté, mais essaie moins d'expliquer que de justifier l'état de choses existant. Le darwinisme social ne reflète pas l’essentiel : perspective d'avenir. En effet, dans les réalités environnementales actuelles, il devient clair que la compétition humaine intraspécifique et interspécifique épuise tellement les ressources de la biosphère qu’elle porte atteinte à la diversité biologique de l’ensemble de l’écosystème mondial et menace donc l’espèce humaine elle-même.

Dans la science biologique moderne, les scientifiques s'intéressent de plus en plus non pas à la compétition, mais à l'assistance mutuelle et à la coopération. Mais vous en saurez davantage dans l’une des publications suivantes. En bref, nous pouvons dire ce qui suit. L'homme est un être social, c'est pourquoi un certain nombre de lois biologiques sont neutralisées en raison d'institutions sociales artificielles et de normes de comportement établies. Dans le même temps, il ne faut pas sous-estimer les lois biologiques de la vie espèce humaine. On peut dire que beaucoup mécanismes sociaux ne sont qu'un moyen qui retarde simplement la réaction des lois biologiques. Et dès que ce mécanisme est détruit en raison d'une surcharge spontanée, compétitive ou de ressources, alors lois biologiques la survie se manifeste dans sa totalité.

1) Pourquoi des relations de compétition naissent-elles dans la nature ?

Entre les organismes d'espèces différentes qui composent l'une ou l'autre biocénose, mutuellement nuisibles, mutuellement bénéfiques, bénéfiques pour un côté et non rentables ou indifférents pour l'autre côté, d'autres relations se développent.

L'une des formes de relations biotiques mutuellement nuisibles entre organismes est la compétition. Cela se produit entre individus de la même espèce ou d’espèces différentes en raison de ressources environnementales limitées. Les scientifiques font la distinction entre la compétition interspécifique et intraspécifique.

La compétition interspécifique se produit lorsque différents types les organismes vivent sur le même territoire et ont des besoins similaires en ressources environnementales. Cela conduit au déplacement progressif d’un type d’organisme par un autre qui présente des avantages dans l’utilisation des ressources. Par exemple, deux types de blattes - rouges et noires - se font concurrence pour l'habitat - l'habitation humaine. Cela conduit au déplacement progressif de la blatte noire par la blatte rouge, puisque cette dernière a un cycle de vie, il se reproduit plus rapidement et utilise mieux les ressources.

La compétition intraspécifique est plus aiguë que la compétition interspécifique, puisque les individus d’une même espèce ont toujours les mêmes besoins en ressources. Du fait d'une telle compétition, les individus s'affaiblissent les uns les autres, ce qui conduit à la mort des moins adaptés, c'est-à-dire à sélection naturelle. La compétition intraspécifique qui survient entre les individus d'une même espèce pour les mêmes ressources environnementales les affecte négativement. Par exemple, les bouleaux d'une même forêt se font concurrence pour la lumière, l'humidité et les minéraux du sol, ce qui conduit à leur oppression mutuelle et à leur auto-éclaircie.

Explication.

La bonne réponse doit contenir les éléments suivants :

1) La nature n’a pas assez de ressources pour la vie.

Les interactions des espèces au sein d'une biocénose sont caractérisées non seulement par des connexions le long de relations trophiques directes, mais également par de nombreuses connexions indirectes qui unissent des espèces de niveaux trophiques identiques et différents.

Concours- Ce une forme de relation qui se produit lorsque deux espèces partagent les mêmes ressources(espace, nourriture, abri, etc.).

Distinguer 2 formes de compétition:

- compétition directe, dans laquelle des relations antagonistes dirigées se développent entre les populations d'espèces dans une biocénose, exprimée en différentes formes oppression : bagarres, suppression chimique d'un concurrent, etc. ;

- concurrence indirecte, exprimée par le fait qu'une des espèces aggrave les conditions d'habitat pour l'existence d'une autre espèce.

La compétition peut être soit au sein d'une espèce, soit entre plusieurs espèces d'un même genre (ou plusieurs genres) :

La compétition intraspécifique se produit entre individus d'une même espèce. Ce type de compétition est fondamentalement différent de la compétition interspécifique et s'exprime principalement dans le comportement territorial des animaux qui défendent leurs sites de nidification et une certaine zone du territoire. Beaucoup d’oiseaux et de poissons sont comme ça. Les relations des individus dans les populations (au sein d'une espèce) sont diverses et contradictoires. Et si les adaptations des espèces sont utiles pour l'ensemble de la population, alors pour les individus, elles peuvent être nocives et provoquer leur mort. À augmentation excessiveÀ mesure que le nombre d'individus augmente, la lutte intraspécifique s'intensifie. C'est-à-dire que la lutte intraspécifique s'accompagne d'une diminution de la fertilité et de la mort de certains individus de l'espèce. Il existe un certain nombre d'adaptations qui aident les individus d'une même population à éviter les conflits directs les uns avec les autres - on peut trouver une assistance et une coopération mutuelles (alimentation, éducation et protection conjointes de la progéniture) ;

La compétition interspécifique est toute interaction entre populations ayant un effet néfaste sur leur croissance et leur survie. Une lutte interspécifique est observée entre les populations de différentes espèces. Cela se déroule très rapidement si les espèces ont besoin de conditions similaires et appartiennent au même genre. La lutte interspécifique pour l’existence implique l’utilisation unilatérale d’une espèce par une autre, c’est-à-dire la relation « prédateur-proie ». Une forme de lutte pour l'existence au sens large est la faveur d'une espèce par une autre sans se nuire (par exemple, les oiseaux et les mammifères distribuent des fruits et des graines) ; la faveur mutuelle d'une espèce par une autre sans se nuire (par exemple, les fleurs et leurs pollinisateurs). La lutte contre les conditions environnementales défavorables est observée dans n'importe quelle partie de l'aire de répartition lorsque conditions extérieures les environnements se dégradent : avec des fluctuations quotidiennes et saisonnières de température et d’humidité. Les interactions biotiques entre les populations de deux espèces sont classées en :

neutralisme - lorsqu'une population n'en affecte pas une autre ;

concurrence - suppression des deux types ;

amensalisme - une population en supprime une autre, mais ne subit pas elle-même d'impact négatif ;

prédation - les individus prédateurs sont plus gros que les individus proies ;

commensalisme - une population profite de la combinaison avec une autre population, mais cette dernière s'en moque ;

protocoopération - l'interaction est bénéfique pour les deux espèces, mais pas nécessaire ;

mutualisme - l'interaction doit être favorable aux deux espèces.

Un exemple de modèle d'interactions interpopulations est la « répartition des individus du « gland de mer » - balanus, qui s'installent sur les rochers au-dessus de la zone de marée, car ils ne peuvent pas résister au dessèchement. Les Chthameclus plus petits, en revanche, ne se trouvent qu'au-dessus de cette zone. Bien que leurs larves s'installent dans la zone d'habitat, la concurrence directe des balanus, capables d'arracher les concurrents du substrat, empêche leur apparition dans cette zone. À leur tour, les balanus peuvent être remplacés par des moules. Mais plus tard, lorsque les moules occupent tout l'espace, les balanus commencent à s'installer sur leurs coquilles, augmentant à nouveau leur nombre. En compétition pour les abris de nidification, la mésange charbonnière domine la plus petite mésange bleue, capturant des nichoirs avec une entrée plus grande. Sans compétition, les mésanges bleues préfèrent une entrée de 32 mm, et en présence d'une mésange charbonnière elles s'installent dans des nichoirs avec une entrée de 26 mm, inadaptés à un concurrent. Dans les biocénoses forestières, la compétition entre souris des bois et campagnols des rivages entraîne des modifications régulières de la répartition biotopique des espèces. Les années où leur nombre augmente, les souris des bois habitent divers biotopes, déplaçant les campagnols des rivages vers des endroits moins favorables.

Principaux types de relations interpopulations (prédateur-proie, mutualisme, symbiose)

Les relations compétitives peuvent être très différentes – de la lutte physique directe à la coexistence pacifique. Et en même temps, si deux espèces ayant les mêmes besoins écologiques se retrouvent dans la même communauté, alors l'un des concurrents déplace nécessairement l'autre. Cette règle écologique est appelée "loi exclusion compétitive", formulé G.F. Gause. Sur la base des résultats de ses expériences, nous pouvons dire que parmi les espèces ayant un modèle d'alimentation similaire, après un certain temps, seuls les individus d'une espèce restent en vie, survivant à la lutte pour la nourriture, car sa population a augmenté et s'est multipliée plus rapidement. Le gagnant du concours est celui-là. une espèce qui, dans une situation écologique donnée, présente au moins de légers avantages par rapport aux autres, et donc une plus grande adaptabilité aux conditions environnementales.

La compétition est l'une des raisons pour lesquelles deux espèces, légèrement différentes dans les spécificités de la nutrition, du comportement, du mode de vie, etc., coexistent rarement dans la même communauté. Dans ce cas, la concurrence est hostilité directe. La compétition la plus sévère, avec des conséquences imprévues, se produit lorsqu'une personne introduit des espèces animales dans des communautés sans tenir compte des relations déjà établies. Mais souvent, la concurrence se manifeste indirectement et est insignifiante, car différentes sortes perçoivent différemment les mêmes facteurs environnementaux. Plus les capacités des organismes sont diversifiées, moins la compétition sera intense.

Mutualisme(symbiose) - une des étapes du développement de la dépendance de deux populations l'une envers l'autre, lorsque l'association se produit entre des organismes très différents et que les systèmes mutualistes les plus importants apparaissent entre autotrophes et hétérotrophes. Des exemples classiques de relations mutualistes sont les anémones de mer et les poissons vivant dans la corolle de leurs tentacules ; bernard-l'ermite et anémones de mer. Il existe d'autres exemples de ce type de relation. Ainsi, le ver Aspidosiphon à un jeune âge cache son corps dans une petite coquille de gastéropode vide.

Des formes de relations mutualistes sont également connues dans le monde végétal : dans le système racinaire plantes supérieures des connexions sont établies avec des champignons mycorhizes et des bactéries fixatrices d'azote. La symbiose avec les champignons mycorhizes fournit aux plantes des minéraux et aux champignons des sucres. De même, les bactéries fixatrices d'azote, fournissant de l'azote à la plante, en reçoivent des glucides (sous forme de sucres). Sur la base de telles relations, un complexe d'adaptations se forme qui assure la stabilité et l'efficacité fonctionnelle des interactions mutualistes.

Des formes de connexions plus étroites et biologiquement significatives apparaissent dans ce qu'on appelle endosymbiose -cohabitation, dans laquelle l'une des espèces vit à l'intérieur du corps de l'autre. Ce sont les relations des animaux supérieurs avec les bactéries et les protozoaires du tractus intestinal.

De nombreux animaux contiennent des organismes photosynthétiques (principalement des algues inférieures) dans leurs tissus. L'installation d'algues vertes dans la fourrure des paresseux est connue, tandis que les algues utilisent la laine comme substrat et créent une couleur protectrice pour le paresseux.

Une symbiose particulière entre plusieurs poisson des profondeurs avec des bactéries brillantes. Cette forme de mutualisme assure la coloration de la lumière, si importante dans l'obscurité, en créant des organes lumineux - les photophores. Les tissus des organes lumineux sont abondamment alimentés en nutriments nécessaires à la vie des bactéries.

Prédation. Lois du système prédateur-proie

Prédateur -est un organisme vivant librement qui se nourrit d’autres organismes animaux ou aliments végétaux, c'est-à-dire que les organismes d'une population servent de nourriture aux organismes d'une autre population. En règle générale, le prédateur attrape d'abord la proie, la tue, puis la mange. Pour cela, il dispose d'appareils spéciaux.

U victimes également développé historiquement propriétés protectrices sous forme de caractéristiques anatomiques-morphologiques, physiologiques, biochimiques, par exemple : excroissances corporelles, épines, épines, coquilles, coloration protectrice, glandes venimeuses, capacité de s'enfouir dans le sol, de se cacher rapidement, de construire des abris inaccessibles aux prédateurs et de recourir à la signalisation de danger.

En raison de ces adaptations interdépendantes, certains groupements d'organismes sous la forme de prédateurs spécialisés et de proies spécialisées. Une abondante littérature est consacrée à l'analyse et à l'interprétation mathématique de ces relations, à commencer par le modèle classique Volterra-Lotka (A Lotka, 1925 ; V. Volterra, 1926, 1931) et à ses nombreuses modifications.

Lois du système « prédateur-proie » (V. Volterra) :

- loi cycle périodique - le processus de destruction des proies par un prédateur conduit souvent à des fluctuations périodiques de la taille de la population des deux espèces, en fonction uniquement du taux de croissance de la population du prédateur et de la proie, et du rapport initial de leurs nombres ;

- loi maintenir des valeurs moyennes - numéro médiane la population de chaque espèce est constante, quel que soit le niveau d'entrée, à condition que les taux spécifiques d'augmentation de la population, ainsi que l'efficacité de la prédation, soient constants ;

- loi violations des valeurs moyennes - avec une perturbation similaire des populations de prédateurs et de proies (par exemple, poissons lors de la pêche proportionnellement à leur nombre), la taille moyenne de la population des proies augmente, et la population du prédateur diminue.

Modèle Volterra-Lotka. Le modèle prédateur-proie est considéré comme une structure spatiale. Les structures peuvent se former à la fois dans le temps et dans l’espace. De telles structures sont appelées « spatio-temporel ».

Un exemple de structures temporaires est l’évolution des effectifs de lièvres d’Amérique et de lynx, qui se caractérise par des fluctuations dans le temps. Les lynx mangent des lièvres et les lièvres mangent de la nourriture végétale, disponible en quantité illimitée, de sorte que le nombre de lièvres augmente (augmentation de l'offre de nourriture disponible pour les lynx). En conséquence, le nombre de prédateurs augmente jusqu'à ce qu'ils deviennent un nombre important, puis la destruction des lièvres se produit très rapidement. En conséquence, le nombre de proies diminue, les réserves alimentaires du lynx s'assèchent et, par conséquent, leur nombre diminue. Ensuite, le nombre de lièvres augmente à nouveau, en conséquence, les lynx commencent à se multiplier rapidement et tout se répète.

Cet exemple est considéré dans la littérature comme le modèle Lotka-Volterra, qui décrit non seulement les fluctuations de population en écologie, mais également un modèle d'oscillations concentriques non amorties dans les systèmes chimiques.

Des facteurs limitants

L'idée de facteurs limitants repose sur deux lois de l'écologie : la loi du minimum et la loi de la tolérance.

Loi du minimum. Au milieu du siècle dernier, un chimiste allemand Yu. Liebig(1840), étudiant l'influence nutriments sur la croissance des plantes, a découvert que la récolte ne dépend pas des nutriments nécessaires à grandes quantités et sont présents en abondance (par exemple, C0 2 et H 2 0), et parmi ceux qui, bien que la plante en ait besoin en plus petites quantités, sont pratiquement absents du sol ou sont inaccessibles (par exemple, phosphore, zinc, bore) . Liebig a formulé ce schéma comme suit : « La croissance d'une plante dépend de l'élément nutritionnel présent dans quantité minimum". Plus tard, cette conclusion est devenue connue sous le nom de loi du minimum de Liebig et a été étendue à de nombreux autres facteurs environnementaux.

La chaleur, la lumière, l'eau, l'oxygène et d'autres facteurs peuvent limiter, ou limiter, le développement des organismes si leur valeur correspond au minimum écologique.

Par exemple, poisson tropical "poisson-ange«Meurt si la température de l'eau descend en dessous de 16°C. Et le développement des algues dans les écosystèmes des grands fonds est limité par la profondeur de pénétration de la lumière solaire : il n'y a pas d'algues dans les couches inférieures.

Loi du minimum de Liebig vue générale peut être formulé ainsi :La croissance et le développement des organismes dépendent avant tout des facteurs environnementaux dont les valeurs se rapprochent du minimum écologique.

Des recherches ont montré que la loi du minimum présente 2 limites dont il convient de tenir compte dans la pratique :

- La première limitation est que la loi de Liebig n'est strictement applicable que dans des conditions Stationnaireétat du système.

Par exemple, dans une certaine étendue d’eau, la croissance des algues est limitée à conditions naturelles manque de phosphates. Dans ce cas, les composés azotés sont contenus en excès dans l'eau. Si des eaux usées à haute teneur en phosphore minéral commencent à être déversées dans un tel réservoir, celui-ci peut alors « fleurir ». Ce processus progressera jusqu'à ce qu'un des éléments soit utilisé jusqu'au minimum restrictif. Il pourrait s'agir désormais d'azote si l'apport de phosphore continue. Au moment de transition (quand il n'y a pas encore assez d'azote, mais il y a déjà assez de phosphore), l'effet minimum n'est pas observé, c'est-à-dire qu'aucun de ces éléments n'affecte la croissance des algues ;

- deuxième limitation associé à interaction de plusieurs facteurs. Parfois le corps est capable remplacer l'élément défectueux d'autres, chimiquement liés .

Ainsi, dans les endroits où il y a beaucoup de strontium, dans les coquilles de mollusques il peut remplacer le calcium en cas de carence de ce dernier. Ou encore, par exemple, les besoins en zinc de certaines plantes sont réduits si elles poussent à l’ombre. Par conséquent, une faible concentration de zinc limitera la croissance des plantes moins à l’ombre qu’en pleine lumière. Dans ces cas, l'effet limitant d'une quantité même insuffisante de l'un ou l'autre élément peut ne pas se manifester.

Loi de tolérance(de lat. tolérance- patience) a été découvert par un biologiste anglais V. Shelford(1913), qui a attiré l'attention sur le fait que le développement des organismes vivants peut être limité non seulement par les facteurs environnementaux dont les valeurs sont minimes, mais aussi par ceux caractérisés maximum écologique. L’excès de chaleur, de lumière, d’eau et même de nutriments peut avoir des effets tout aussi néfastes que leur manque. V. Shelford a appelé la gamme de facteurs environnementaux entre le minimum et le maximum « la limite de tolérance ».

Limite de tolérancedécrit l'amplitude des fluctuations des facteurs qui assurent l'existence la plus épanouissante d'une population.

Plus tard, des limites de tolérance pour divers facteurs environnementaux ont été établies pour de nombreuses plantes et animaux. Les lois de J. Liebig et W. Shelford ont permis de comprendre de nombreux phénomènes et la répartition des organismes dans la nature. Les organismes ne peuvent pas être distribués partout car les populations ont une certaine limite de tolérance par rapport aux fluctuations des facteurs environnementaux environnementaux.

Loi de tolérance de W. Shelford est formulé ainsi : la croissance et le développement des organismes dépendent avant tout des facteurs environnementaux dont les valeurs se rapprochent du minimum écologique ou du maximum écologique. Ce qui suit a été trouvé :

Les organismes présentant un large éventail de tolérances à tous les facteurs sont répandus dans la nature et sont souvent cosmopolites (par exemple, de nombreuses bactéries pathogènes) ;

Les organismes peuvent avoir une large plage de tolérance pour un facteur et une plage étroite pour un autre (par exemple, les humains sont plus tolérants à l’absence de nourriture qu’à l’absence d’eau, c’est-à-dire que la limite de tolérance pour l’eau est plus étroite que pour la nourriture). ;

Si les conditions pour l'un des facteurs environnementaux deviennent sous-optimales, la limite de tolérance pour d'autres facteurs peut également changer (par exemple, en cas de manque d'azote dans le sol, les céréales nécessitent beaucoup plus d'eau);

Les limites réelles de tolérance observées dans la nature sont inférieures aux capacités potentielles de l'organisme à s'adapter à ce facteur. Cela s'explique par le fait que dans la nature les limites de tolérance par rapport aux conditions physiques de l'environnement peuvent être rétrécies par des relations biologiques : compétition, manque de pollinisateurs, prédateurs, etc. Toute personne réalise mieux son potentiel

opportunités dans des conditions favorables (par exemple, rassemblements d'athlètes pour un entraînement spécial avant des compétitions importantes). La plasticité écologique potentielle de l'organisme, déterminée en laboratoire, est supérieure aux possibilités réalisées dans des conditions naturelles. En conséquence, ils distinguent potentiel Et mis en œuvre niches écologiques;

- limites de tolérance chez les individus reproducteurs et il y a moins de progéniture que les adultes, c'est-à-dire que les femelles pendant la saison de reproduction et leur progéniture sont moins robustes que les organismes adultes.

Ainsi, la répartition géographique du gibier à plumes est plus souvent déterminée par l'influence du climat sur les œufs et les poussins que sur les oiseaux adultes. Prendre soin de sa progéniture et adopter une attitude prudente envers la maternité sont dictés par les lois de la nature. Malheureusement, il arrive parfois que des « réalisations » sociales contredisent ces lois ;

Des valeurs extrêmes (stressantes) de l'un des facteurs entraînent une diminution de la limite de tolérance pour les autres facteurs.

Si de l’eau chauffée est déversée dans une rivière, les poissons et autres organismes dépensent presque toute leur énergie pour faire face au stress. Ils manquent d’énergie pour se nourrir, se protéger des prédateurs et se reproduire, ce qui conduit à une extinction progressive. Stress psychologique peut également provoquer de nombreuses maladies somatiques (du grec. soma-.body) maladies non seulement chez les humains, mais aussi chez certains animaux (par exemple les chiens). Avec des valeurs stressantes du facteur, l'adaptation à celui-ci devient de plus en plus difficile.

De nombreux organismes sont capables de modifier leur tolérance à des facteurs individuels si les conditions changent progressivement. Par exemple, vous pouvez vous habituer à haute température de l'eau dans le bain si vous entrez eau chaude, puis ajoutez progressivement du chaud. Cette adaptation à un changement lent du facteur est une propriété protectrice utile. Mais cela peut aussi être dangereux. De manière inattendue et sans signe avant-coureur, même un petit changement peut s’avérer crucial. À venir Effet de seuil. Par exemple, une fine brindille peut briser le dos déjà surchargé d'un chameau.

Si la valeur d'au moins un des facteurs environnementaux s'approche d'un minimum ou d'un maximum, l'existence et le développement d'un organisme, d'une population ou d'une communauté deviennent dépendants de ce facteur, ce qui limite l'activité vitale.

Le facteur limitant s’appelletout facteur environnemental approchant ou dépassant les valeurs extrêmes des limites de tolérance. De tels facteurs qui s'écartent fortement de l'optimum deviennent d'une importance primordiale dans la vie des organismes et systèmes biologiques. Ce sont eux qui contrôlent les conditions d’existence.

L’intérêt du concept de facteurs limitants est qu’il nous permet de comprendre les relations complexes au sein des écosystèmes. Notez que tous les facteurs environnementaux possibles ne régulent pas la relation entre l’environnement, les organismes et les humains. Divers facteurs limitants s’avèrent prioritaires sur une période de temps donnée. Il est nécessaire de porter notre attention sur eux lors de l’étude des écosystèmes et de leur gestion. Par exemple, la teneur en oxygène des habitats terrestres est élevée, et elle est si accessible qu'elle ne constitue presque jamais un facteur limitant (à l'exception des hautes altitudes, des systèmes anthropiques). L’oxygène intéresse peu les écologistes intéressés par les écosystèmes terrestres. Et dans l’eau, c’est souvent un facteur limitant le développement des organismes vivants (les poissons tuent par exemple). C'est pourquoi hydrobiologiste mesure la teneur en oxygène de l'eau, contrairement à un vétérinaire ou à un ornithologue, même si l'oxygène n'est pas moins important pour les organismes terrestres que pour les organismes aquatiques.

Les facteurs limitants déterminent et zone géographique gentil. Ainsi, le mouvement des organismes vers le nord est généralement limité par le manque de chaleur.

La répartition de certains organismes est souvent limitée et biotique facteurs.

Par exemple, les figues importées de la Méditerranée en Californie n'y ont porté leurs fruits que lorsqu'ils ont décidé d'y amener un certain type de guêpe - le seul pollinisateur de cette plante.

L'identification des facteurs limitants est très importante pour de nombreuses activités, notamment Agriculture. En agissant de manière ciblée sur les conditions limitantes, il est possible d’augmenter rapidement et efficacement les rendements végétaux et la productivité animale.

Ainsi, lors de la culture du blé sur des sols acides, aucune mesure agronomique ne sera efficace à moins d'utiliser du chaulage, ce qui réduira l'effet limitant des acides. Ou si vous cultivez du maïs sur des sols très faible contenu le phosphore, alors même avec une quantité suffisante d'eau, d'azote, de potassium et d'autres nutriments, il cesse de croître. Le phosphore dans ce cas est le facteur limitant. Et seuls les engrais phosphorés peuvent sauver la récolte. Les plantes peuvent mourir à cause de trop de choses grande quantité eau ou excès : engrais, qui dans ce cas sont des facteurs limitants.

La connaissance des facteurs limitants constitue la clé de la gestion des écosystèmes. Cependant, à différentes périodes de la vie de l’organisme et dans différentes situations Divers facteurs agissent comme facteurs limitants. Par conséquent, seule une régulation habile des conditions de vie peut donner des résultats de gestion efficaces.

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