101 ключевая идея: Экология - Пол Митчелл

Одно время экологи считали разделение ресурсов основным механизмом сосуществования видов (см. «Разделение ресурсов»), но позже были предложены другие механизмы. Действие хищников или нарушений может поддерживать некоторые виды на таком уровне, при котором конкуренция незначительна, либо действие их уменьшает численность более сильного соперника (см. «Нарушения», «Сосуществование видов при посредстве хищника»).

Иногда процесс конкурентного исключения останавливается или поворачивается вспять из-за достаточно частых изменений окружающей среды. Такое объяснение предлагается в качестве ответа на так называемый «парадокс планктона» (разнообразнейшие виды планктонных организмов сосуществуют в очевидно однородной среде, и все они потребляют одни и те же питательные вещества, запасы которых ограничены).

Во фрагментированных местах обитания сосуществование может поддерживаться различными средствами. Например, в случае если сильный конкурент имеет неравномерное распределение и оставляет незанятые участки для слабого конкурента. А также следует принимать во внимание возможность, что сосуществующие виды просто подвергаются процессу очень длительного конкурентного исключения.

См. также статьи «Вытеснение признака», «Межвидовая конкуренция», «Нарушения», «Ниша», «Разделение ресурсов», «Сосуществование видов при посредстве хищника».

СОСУЩЕСТВОВАНИЕ ВИДОВ ПРИ ПОСРЕДСТВЕ ХИЩНИКА

Овцы и другие пастбищные животные играют важную роль в контроле над охраняемыми лугами. При условии надлежащей плотности в нужное время года их популяция выщипывает излишки доминирующих видов трав и дает возможность выжить менее конкурентоспособным видам, тем самым поддерживая или даже увеличивая разнообразие. Таково сосуществование видов при посредстве хищника. Наиболее известный пример такого сосуществования связан с очень интересным хищником, морской звездой Pisaster, обитающей вдоль скалистых побережий. Термин «хищник» используется здесь в широком смысле и подразумевает в том числе паразитов, паразитоидов и травоядных.

Известно два способа, какими хищник может обеспечить сосуществование конкурирующих видов в тех условиях, при которых один вид неминуемо должен был бы вытеснить другой. Хищник потребляет предпочтительно (или исключительно) более сильного конкурента или не имеет особых предпочтений, но вследствие распространенности доминирующего вида потребляет его в большей степени. Когда какой-то вид становится доминирующим, хищник переключается на него. В любом из этих случаев хищник косвенным образом способствует увеличению шансов на выживание у менее конкурентоспособного или более редкого вида. Реализуется ли такая возможность, зависит от степени предпочтения, демонстрируемой хищником, и от интенсивности его охоты. Слишком большое давление со стороны хищников скорее приведет к исчезновению обоих видов-жертв, чем к их сосуществованию. И наоборот, если предпочтение выражено слабо или давление со стороны хищников невелико, то этого может быть недостаточно для того, чтобы контролировать доминирующий вид.

При этом следует учитывать еще один важный фактор — признаки видов-жертв. Растения, например, по-разному реагируют на выщипывание и имеют различные приспособления, защищающие их от травоядных. При определенных условиях посредничество хищника может стать механизмом для поддержания сосуществования конкурирующих видов. Таким образом, хищники играют ключевую роль в поддержании видового разнообразия.

См. также статьи «Ключевые виды», «Косвенные воздействия», «Нарушения», «Хищничество».

СРЕДИЗЕМНОМОРСКИЕКУСТАРНИКИ

Средиземноморские кустарники (заросли кустарников) встречаются на западных побережьях материков на широте 30–40. К данному типу биомов принадлежат бассейн Средиземного моря, калифорнийский «чапараль» и южноафриканский «финбос».

Климат этих биомов характеризуется мягкой зимой с дождями и засухой в летнее время года. Летние пожары играют решающую роль в экологии средиземноморских кустарников.

Для того чтобы приспособиться к засухе, многие растения выработали неглубокую и широкую корневую сеть с глубоким центральным корнем, который может иметь несколько десятков метров в длину, достигая иногда коренной породы. Преобладают вечнозеленые кустарники с глянцевитыми кутикулами, удерживающими воду; переплетающиеся ветви этих кустарников образуют непроходимые заросли. В таких условиях семенам и молодым побегам трудно прорасти, если только где-нибудь не образуется открытое пространство. Тут — то и приходит на помощь огонь — он не только обогащает почву питательными веществами, но и создает открытые участки.

Многие растения имеют либо хранилища семян, которые находятся в спящем состоянии до тех пор, пока их прорастание не стимулирует дым или тепло, либо огнестойкие корни, которые быстро дают новые побеги после пожаров. Некоторые растения настолько зависят от огня, что было выдвинуто предположение об эволюционном развитии этих видов в сторону повышения воспламеняемости; иными словами, они увеличивают вероятность возникновения пожаров. В число признаков, от которых это зависит, входят густые переплетения тонких и сухих веток, свисающие со стволов куски коры и высокое содержание легких масел в листьях. Появление всех этих черт можно объяснить и другими факторами, поэтому данная гипотеза находится в стадии обсуждения.

Зачем же растение эволюционировало так, что ему нужно сгорать, особенно если в результате пожара оно погибает? Один из ответов состоит в том, что при определенных условиях растения-«факелы» выигрывают от того, что огонь уничтожает другие растения, освобождая место и предоставляя питательные вещества для их потомства, ждущего до поры до времени в хранилищах семян.

См. также статью «Пожары».

СТРАТЕГИИЖИЗНЕННОГОЦИКЛА

Каждый организм за время своей жизни потребляет некое ограниченное количество энергии и питательных веществ, так что важным становится распределение ресурсов на протяжении жизненного цикла. Например, воспроизводство (размножение организмов) связано с определенными затратами. Энергию, направленную на воспроизводство, нельзя одновременно направить на какие — то другие цели. Цена воспроизводства уменьшает скорость роста или степень выживаемости. Иногда индивиды откладывают воспроизводство на более поздний срок и используют ресурсы для роста. В лесу, например, деревьям, для того чтобы выжить, важно достичь уровня древесного полога и солнечного света; они используют все ресурсы для роста и только после достижения определенной высоты приступают к размножению.

Жизненный цикл организма — это схема его роста и воспроизводства на протяжении всей жизни. В большинстве мест обитания не существует оптимальных стратегий жизненного цикла, лучшая стратегия при этом та, которая увеличивает приспособленность организма (см. «Поведенческая экология») в рамках, установленных эволюционной историей и действиями индивидов того же и других видов.

Некоторые виды завершают жизненный цикл за один год, другие живут и повторно размножаются на протяжении нескольких лет, а есть виды, которые живут довольно долго, размножаются лишь один раз и умирают. Одни виды дают многочисленное потомство, другие рождают нескольких особей, за которыми ухаживают. Хотя стратегии сильно отличаются между собой, все они работают более или менее эффективно при определенных условиях. Для экологии важно выяснить эти условия и характер взаимоотношения с окружающей средой.

В непредсказуемых или относительно молодых местообитаниях доминируют преимущественно сорняковые виды с высокой способностью к размножению и расселению. Эти виды могут быстро найти приемлемые для них условия, размножиться и покинуть местообитание перед тем, как оно изменится или исчезнет. Однако такие виды, как правило, обладают плохой конкурентоспособностью по сравнению с длительно развивающимися и хорошо приспособленными видами, которые в конечном итоге занимают их место. Поскольку новые местообитания создаются довольно часто, то эффективными являются обе крайности.

См. также статьи «Жизненные формы», «Сосуществование видов».

СУКЦЕССИЯ

Экологическая сукцессия — это одно из центральных понятий в экологии. Сукцессия в широком смысле определяется как смена одного сообщества другим в результате нарушений, произошедших на данном участке местности. Поскольку сукцессия может происходить на протяжении столетий, то для ее изучения довольно трудно проводить экспериментальные исследования. Поэтому экологи часто подменяют время пространством: участки различного возраста рассматриваются как различные стадии временного развития одного и того же участка, что не всегда бывает верно.