Содержание
Растения- хищники — презентация, доклад, проект
Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на
тему Растения- хищники.
Презентация на заданную тему содержит 26 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь
проигрывателем,
если материал оказался полезным для Вас — поделитесь им с друзьями с
помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!
Презентации»
Образование»
Растения- хищники
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1
Описание слайда:
Слайд 2
Описание слайда:
Слайд 3
Описание слайда:
Цель моей работы:
выявить причины, по которым растения превратились в хищников.
Гипотеза:
если растения «поедают» насекомых, то это необходимо для того, чтобы выжить в окружающей среде.
Слайд 4
Описание слайда:
Слайд 5
Описание слайда:
Слайд 6
Описание слайда:
Слайд 7
Описание слайда:
Чарльз Дарвин в 1860 году начал изучать в болотах росянку.
Он изучал «поведение» и кормил ее насекомыми, соленым английским сыром.
Слайд 8
Описание слайда:
«насекомоядные растения»
и
«растения-хищники»
около 500 видов
Слайд 9
Описание слайда:
Слайд 10
Описание слайда:
Слайд 11
Описание слайда:
Зачем же растениям ловить животных?
Слайд 12
Описание слайда:
Слайд 13
Описание слайда:
Слайд 14
Описание слайда:
Захлопывающиеся ловушки
Слайд 15
Описание слайда:
Слайд 16
Описание слайда:
Слайд 17
Описание слайда:
Слайд 18
Описание слайда:
Слайд 19
Описание слайда:
Липучие ловушки
Слайд 20
Описание слайда:
Слайд 21
Описание слайда:
Засасывающие ловушки
Слайд 22
Описание слайда:
Ловушки — рачевни
Слайд 23
Описание слайда:
Ловушки в виде кувшинчика
Слайд 24
Описание слайда:
Слайд 25
Описание слайда:
Слайд 26
Описание слайда:
Многие растения произрастают на столь бедных почвах, что им не хватает питательных элементов, добываемых из земли.
Этим растениям недостает азота, которого мало в болотных, сухих и каменистых почвах. Растения вышли из положения и стали ловить насекомых. У них существуют специальные для ловли органы-ловушки. А также яркая окраска цветов, аромат и сладкий сок привлекают насекомых, которые становятся жертвами растения-хищника.
Tags
Растения- хищники
Похожие презентации
Презентация успешно отправлена!
Ошибка! Введите корректный Email!
Хищные растения (6 класс) доклад, проект
Слайд 1ХИЩНЫЕ РАСТЕНИЯ – живые арканы, зеленые капканы
Автор: Попов Матвей ученик 6
«Б» класса школы №23
Руководитель: Чернышева Татьяна Васильевна
Муниципальное Бюджетное Образовательное Учреждение «Средняя Общеобразовательная школа №23»
Дегтярск 2019
Слайд 2Актуальность
Работа над данным проектом поможет мне расширить знания и представления о
разнообразии растительного мира, о существовании таких необычных и загадочных растений, об их особенностях.
Расширит знания о новых, ранее неизвестных мне растениях нашего края.
Позволит мне поработать с Красной книгой России и узнать о исчезающих видах «плотоядных» растений.
Слайд 3Проблема
«Хищные» растения – не такая уж редкость на планете, их
около 500 видов. Но люди очень мало знают о них. И кто знает, что могут дать людям их разгадки? Разве нельзя предположить, что люди со временем как-то научатся управлять растениями и заставят их служить себе – охранять урожай, или бороться с докучливыми кровососами. Нужно только, чтобы эти растения уцелели!
Слайд 4Объект и предмет исследования
Объект исследования — хищные растения.
Предмет исследования: выращивание
хищных растений в домашних условиях
Слайд 5Задачи:
Найти видовой состав хищных растений;
Выявить особенности строения и причины превращения
растений в хищников;
Рассмотреть, какие хищные растения занесены в Красную книгу России;
Узнать виды хищных растений, произрастающих на территории Урала;
Пополнить домашнюю коллекцию хищным растением
Цель проекта:
Изучить возможность выращивания хищных растений в домашних условиях.
Слайд 6Методы исследования
Эксперимент
Анализ
Синтез
Наблюдение
Изучение
Слайд 7Гипотеза
Опираясь на литературные источники, была выдвинута следующая гипотеза: дома можно вырастить
хищное растение, если создать необходимые условия
Слайд 8
Мы привыкли считать растения неподвижными, а они как минимум наделены «рефлексами»,
охотничьими и пищеварительными реакциями. Хищные растения, затаивающиеся в ожидании жертвы, похоже, наделены едва ли не разумом и сознанием. Все это удивительный, неповторимый, коварный растительный мир.
Слайд 9Насчитывается 500 видов хищных растений, относящихся к 6 семействам:
росянковые
саррацениевые
ароидные
библисовые
непентесовые
пузырчатковые
Слайд 10Для ловли добычи растения имеют 5 различных типов приспособлений:
ловчие листья в
форме кувшинчика
захлопывающиеся листья
липучие ловушки
засасывающие ловушки
ловушки типа рачевни.
Слайд 11Саррацения.
Семейство саррацениевые.
Аронник.
Семейство ароидные.
Венерина мухоловка.
Семейство росянковые.
Слайд 12Библис.
Семейство библисовые.
Непентес.
Семейство непентесовые.
Пузырчатка.
Семейство пузырчатковые.
Слайд 13Хищные растения встречаются на всех материках, кроме Антарктиды. Огромное количество их
в тропиках и на экваторе.
Слайд 14А почему же растениям пришлось стать хищными!?
Многие из них произрастают на
столь бедных почвах (болотах, пустынях), где царит вечный «голод». Растениям не хватает: азота, натрия, калия, магния, фосфора. И тут они нашли выход из положения и стали ловить насекомых. Хищные растения вырабатывают фермент непентезий, алкалоид кониин, муравьиную кислоту, которые способствуют растворению животных тканей и всасыванию питательных веществ в клетки растения.
Растения хищники могут обходиться и без животной пищи, но от этого они становятся вялыми, мало жизнеспособными.
Также ученые из США определили, что важную роль в этом деле играют многочисленные перестройки хромосом.
Слайд 15Красная книга России
В Красную книгу России из хищных растений занесена АЛЬДРОВАНДА
ПУЗЫРЧАТАЯ — растение из семейства Росянковых.
При раздражении нежных волосков, находящихся на поверхности листа, он складывается вдоль, при этом края находят один на другой. Мелкие водяные личинки и ракообразные, которые попадаются в эту ловушку, перевариваются растением[.
Она встречается Ладожском озере, в Воронежской, Курской, Ростовской областях, дельте Волги и на Дальнем Востоке. Растет в озерах, речных заводях, заросших мелиоративных каналах.
На снижение численности данного растения влияют климатические условия, загрязнение водоема, гидротехническое строительство, мелиорация. За состоянием популяций альдрованды пузырчатой установлен контроль в Астраханском и Хоперском заповедниках, на Дальнем Востоке.
Слайд 16Хищные растения Урала
видов росянок, таких как Росянка круглолистная, или обыкновенная и
Росянка английская, или длиннолистная, четыре вида рода Пузырчатки, шесть видов рода Жирянки.
Слайд 17Хищные комнатные растения
В домашних условиях можно выращивать более 100 видов хищных
растений. Для выращивания в домашних условиях более всего подходят венерина мухоловка, различные росянки, некрупные виды непентесов, тропические виды жирянок и большинство саррацений.
Слайд 18Мой опыт с комнатным «хищником»
Из личной любознательности в подтверждение этому мы
с мамой приняли решение разнообразить нашу домашнюю коллекцию комнатных цветов «хищником». Изучив объявления и предложенный выбор, мы остановились на небольшом отросточке Росянки Алисии.
Слайд 19К сожалению, наш опыт не увенчался успехом.
Мы выбрали для покупки
не самое удачное время, это был холодный январь. Хоть мы и пытались транспортировать его максимально бережно, но кончики листочков прилично подмёрзли.
У предыдущих хозяев, а они занимаются именно разведением «хищников», растения питаются раз в месяц насекомыми.
Такое питание мы обеспечить естественно не могли, и ограничились только фитолампой и поливом дистиллированной водой, но учитывая, что он подмерз, наш «хищник» постоянно был вялым, нам не удалось его спасти.
Через полтора месяца он погиб.
Слайд 20Правила ухода за комнатными «хищниками»
Все «хищники» светолюбивы и любят хорошо проветриваемые
помещения.
Для всех необходима высокая влажность воздуха – 80-90%. При этом не следует опрыскивать растения и тем более мыть их под душем.
Температурный режим: летом — 22-26ºС, зимой — не менее 10ºС.
Поливать растения-хищники следует теплой, отстоянной, мягкой, слегка подкисленной водой.
Желательно – дождевой или талой, добавив в нее немного уксусной кислоты. Режим полива также важен: летом почва должна быть влажной постоянно, а вот зимой полив сокращают до 1 раза в 2 недели.
Чтобы корни не гнили в горшке, необходим хороший дренаж: слой 1-2 см керамзита или битой керамической крошки. Всем хищным растениям, за исключением непентеса, нужна кислая почва, лучше всего торф.
В сезон активного роста с — марта по сентябрь — хищные растения можно раз в месяц подкармливать жидкими минеральными удобрениями, разбавив питательный раствор в 2 раза.
Слайд 21Ученые пока не получили всех экземпляров хищных и паразитических растений. Науке
еще предстоит разобраться с этими представителями флоры, ведь они служат своеобразной переходной ступенью между животным и растительным царствами. Но при этом растения демонстрируют черты, которые не свойственны даже животным-хищникам. Во всем этом необыкновенном многообразии хищных растений придется разбираться молодому поколению ученых.
Слайд 22Вывод
Изучив видовой состав хищных растений, их ловчие приспособления, узнав о их
происхождении, а также опираясь на свой небольшой опыт, я могу сделать вывод, что всё это необходимо им для того, чтобы прожить в условиях их обитания.
Слайд 23Источники информации
https://pptcloud.ru/biologiya/hischnye-rasteniya-885
https://ru.wikipedia.org/wiki/Насекомоядные_растения
https://www.infoniac.ru/news/10-udivitel-nyh-hishnyh-rastenii.html
http://rasteniy.net/s-krasnimi-cvetkami/aronnik-udlinenniy.html
https://more-dokladov.ru/doklad-soobshchenie/rasteniya/xishhnyie-rasteniya-6-klass
https://ru.wikihow.com/ухаживать-за-хищным-растением
Слайд 24СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
Как новые хищники меняют экосистему? Наблюдайте за добычей, говорят исследователи из Принстона
Вторжение хищников может опустошить экосистему. На самом деле, основной причиной вымирания является внедрение хищников в изолированную систему, такую как остров или озеро.
По словам международной группы исследователей во главе с Робертом Принглом из Принстона, в разрушении обычно обвиняют предпочтения хищника в еде, но иногда ключ кроется в реакции животных-жертв.
«Вы действительно не можете понять взаимодействие хищника и жертвы — или то, как хищники повлияют на биоразнообразие и экосистемы — без понимания поведения добычи», — сказал Прингл, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии. «Способы, которыми добыча меняет свое поведение, чтобы избежать съедения, трудно предсказать, но, не понимая этого, вы не можете предсказать ничего другого. Большинство теорий в экологии просто предполагает, что хищники поедают добычу, конец истории. Реальный мир сложнее. Но это не так сложно, чтобы мы не могли докопаться до сути».
Чтобы изучить последствия вторжения хищников, исследовательская группа под руководством Роба Прингла из Принстона использовала три вида ящериц: один хищник, курчавую ящерицу ( Leiocephalus carinatus , внизу слева), и два вида добычи, зеленые анолы ().
Anolis smaragdinus , вверху) и бурые анолы ( Anolis sagrei , внизу справа). Они обнаружили, что анолисы могут мирно сосуществовать с зелеными анолисами на деревьях и коричневыми анолисами ближе к земле, но введение хищников загнало коричневых анолисов на деревья, усилив конкуренцию и подорвав их способность к сосуществованию. Таким образом, их результаты ставят под сомнение общность гипотезы о краеугольном камне и хищничестве и поддерживают конкуренцию за убежище.
Фотографии Джонатана Лососа, Вашингтонский университет (внизу справа) и Киёко Готанда, Университет Макгилла (внизу слева и вверху) Университет Макгилла в Монреале, Квебек. «Человеческая деятельность увеличивает появление новых хищников в ранее изолированных экосистемах», — сказал он. «Наша работа показывает, что последствия этих вторжений хищников для биоразнообразия могут сильно зависеть от изменений в поведении жертв, которые изменяют то, как виды-жертвы используют свою среду обитания».
Чтобы ответить на этот вопрос, команда использовала три вида ящериц: одного хищника, курчавую ящерицу Leiocephalus carinatus , и два вида добычи, зеленых анолисов ( Anolis smaragdinus ) и коричневых анолисов ( Anolis sagrei ).
Их результаты опубликованы в выпуске журнала Nature от 6 июня.
Исследователи посетили 16 небольших островов на Багамах, которые они использовали в качестве экспериментальных экосистем. Коричневые анолы были установлены на всех 16 ящерицах, а двух других ящериц исследователи вводили по отдельности или в комбинации.
«В экологии так редко удается манипулировать целыми экосистемами — эти маленькие острова подобны большим океаническим чашкам Петри, которые позволяют нам проводить очень сложные и убедительные эксперименты», — сказал Прингл. «Это просто невозможно сделать в большинстве мест».
Роб Прингл (слева) и Араш Аскари из Университета Макгилла обыскивают остров Багама в поисках ящериц, чтобы собрать образцы фекалий для метабаркодирования ДНК. Прингл впервые задумал этот эксперимент с 16 островами в 2010 году и представил зеленых анолисов (добыча) и курчавых ящериц (хищников) в различных комбинациях в 2011 году. В 2013 году у него была короткая паника, когда казалось, что зеленые анолы не смогут прижиться населения на любом из островов.
«Я испытал большое облегчение, когда в 2014 году мы начали наблюдать закономерность, когда популяции зеленых анолов стремительно растут, но только на островах, где нет курчавохвостых ящериц».
Фото Нила Лосина, Day’s Edge Productions
Исследователи обнаружили, что в отсутствие хищников два вида анолов прекрасно сосуществовали: зеленые анолы жили на деревьях, а коричневые анолы жили ближе к земле. Два вида конкурировали за насекомых, но конкуренция была «несерьезной», сказал Прингл. Но когда команда представила хищников с кудрявыми хвостами, коричневые анолы убежали на деревья, а коренастая наземная ящерица не могла последовать за ними. Это усилило конкуренцию между двумя видами-жертвами за пространство и пищу, что подорвало их способность сосуществовать. Результаты показывают, что, когда жертва может быстро отреагировать на присутствие хищника, изменив свое поведение, хищники обычно могут снизить способность видов-жертв к сосуществованию.
«Одним из ключевых выводов нашего исследования является то, что размер убежищ жертвы от хищников может быть очень важным для обеспечения того, чтобы добыча не вымерла», — сказал Тодд Палмер, соавтор исследования.
Университет Флориды. «Когда не хватает места для добычи без постоянного риска быть съеденным, что-то должно уступать, и именно тогда мы наблюдаем исчезновение видов. Некоторые из недавних примеров катастрофического вымирания видов, такие как исчезновение действительно разнообразной группы видов рыб в великих африканских озерах, могли частично произойти из-за того, что в этих экосистемах просто не было достаточно безопасного места. Таким образом, наши результаты не только дают нам некоторые подсказки о том, как управлять будущими интродукциями хищников, но и лучше понимают, как могли возникнуть прошлые вымирания».
Исследователи ходят между островами во время отлива. Слева направо: Джош Даскин, доктор философии. 2017; Прингл; Наоми Ман ин’т Вельд из Университета Макгилла; и Тайлер Картзинель, бывший научный сотрудник лаборатории Прингла.
Фото Роуэна Барретта, Университет Макгилла
Это исследование «дает прекрасный контрпример к классической экологической теории», — сказал Гаку Такимото, эколог-теоретик из Токийского университета, не участвовавший в исследовании.
«Теоретически хищничество способствует сосуществованию конкурирующих видов-жертв, сокрушая более сильных конкурентов и вставая на сторону более слабых конкурентов, но их эксперимент показал, что риск хищничества заставил более сильного конкурента сместить свою среду обитания, чтобы узурпировать среду обитания более слабых конкурентов и разрушить их сосуществование».
Ученым давно известно, насколько важными могут быть «краеугольные хищники» для здоровых экосистем. Согласно теории ключевых хищников, высшие хищники могут помешать тому, чтобы какой-либо один вид добычи стал слишком многочисленным и вытеснил все другие виды добычи, что в целом должно увеличить разнообразие видов на нижних уровнях пищевой цепи. Хотя это исследование не опровергает эту концепцию, оно подчеркивает, что экосистема с высшим хищником не обязательно будет более разнообразной, чем экосистема без высшего хищника.
«Хищники могут сократить разнообразие видов добычи», — сказал Прингл. «Это не «хорошо» и не «плохо» — это то, что есть. Для меня важно то, что мы понимаем, как и почему хищники оказывают такое воздействие, чтобы мы могли предсказать, что произойдет, когда в экосистемах появятся новые хищники в результате вторжений или когда они потеряют существующих хищников в результате вымирания. Именно на это и было направлено наше исследование. Это не моральная игра. Нет ни добра, ни зла. Мы просто пытаемся получить четкое представление о биологии».
Ученые до сих пор не до конца понимают, как интродуцированные хищники влияют на местных видов добычи. В некоторых случаях, конечно, внедренный хищник может опустошить популяции жертв, просто поедая их. Но жертва также может реагировать на хищников таким образом, чтобы снизить вероятность того, что ее съедят, — например, прятаться на деревьях, как это делали коричневые анолы. Там риск нападения хищников невелик, но затем эти районы становятся многолюдными, и конкуренция обостряется. Это приводит к результату, противоположному классическому сценарию хищничества замкового камня; Команда Прингла назвала это «соревнованием-убежищем».
«После шести лет наблюдения за популяцией мы обнаружили, что курчавохвостые ящерицы дестабилизировали сосуществование конкурирующих видов-жертв, вынуждая бурых и зеленых анолисов жить в одних и тех же убежищах, свободных от хищников, и усиливая конкуренцию между ними, что привело к исчезновению некоторых видов. населения», — сказал Барретт из McGill. Таким образом, их результаты бросают вызов универсальности гипотезы хищничества и краеугольного камня и подтверждают гипотезу о конкуренции за убежище в этой среде, сказал он.
Человек в ’т-Вельде проводит перепись ящериц с помощью шприца, наполненного красной краской. Полевые работы не были тропическим отдыхом, как многие себе представляют, сказал Прингл. «Вы говорите людям, что у вас есть исследовательский проект на Багамах, и почти у всех возникает такая саркастическая реакция: «О, тяжелая жизнь!» Но на самом деле этот проект был самой изнурительной, самой неудобной и требующей физических усилий работой, которую мне приходилось выполнять». мы когда-либо делали: ползали на руках, коленях и животах сквозь очень густую растительность по очень острым известняковым скалам в 90-градусная жара. У нас было много порезов и синяков. Некоторым из нас наложили швы. Я точно не жалуюсь. Нам так повезло, что мы можем работать в полевых условиях где угодно, и это не только потрясающе красивое место, но и место, которое предлагает уникальные возможности для проведения действительно элегантных экспериментальных исследований. Это был взрыв. Но мне всегда был забавен контраст между тем, что представляют люди, когда вы говорите, что работаете на Багамах, и характером того, на что эта работа похожа на самом деле».
Фото Киёко Готанда, Университет Макгилла
Исследователи хотели копнуть глубже, чем простые опросы населения, поэтому они провели метабаркодирование ДНК образцов фекалий каждого вида ящериц, чтобы проанализировать их рацион. Метабаркодирование ДНК, мощный инструмент, который использует короткие фрагменты фекальной ДНК для идентификации видов жертв, съеденных хищником, показал, как виды ящериц боролись за пищу на островах. Исследователи также использовали анализ стабильных изотопов, чтобы проанализировать, как экспериментальные методы лечения повлияли на длину пищевых цепей на островах и положение каждого вида в пищевой цепи.
В совокупности эти методы позволили исследователям гораздо глубже понять свои результаты, сказал Прингл. «Много раз вы будете проводить эксперимент в полевых условиях и получать какие-то результаты, но вы не обязательно поймете, почему вы получили эти результаты — у вас может быть лучшее предположение или предпочитаемая гипотеза, но часто это немного двусмысленно. ,» он сказал. «Моей целью в течение долгого времени было интегрировать новые методы, такие как меташтрихкодирование ДНК, с устоявшимися методами, такими как полевые эксперименты в грязных ботинках, чтобы попытаться лучше понять механизм. В этом исследовании мы действительно объединили все эти элементы в течение шестилетнего эксперимента, и это очень приятно».
Прингл разделяет первое соавторство с Тайлером Картзинелем, бывшим постдоком в его лаборатории, который сейчас работает в Университете Брауна, и с Палмером из UF. Другими соавторами из Принстона являются аспирант Мэтью Хатчинсон и выпускники Тайлер Ковердейл (доктор философии, 2018 г.) и Джош Дакин (доктор философии, 2017 г.). Бакалавриат Лорен Вайман (выпуск 2014 г.) внесла свой вклад в полевые исследования, а она и Энни Ферлманн (выпуск 2016 г.) написали дипломные работы, используя данные этого проекта.
«Доктор. Pringle смог имитировать естественное появление новых конкурентов и хищников, а затем отслеживать происходящее в режиме реального времени», — сказала Джоди Джавор, программный директор Национального научного фонда, который финансировал это исследование. «Это редкий и ценный тест того, что происходит с сообществами, когда появляются новые виды. … Среда обитания и состав сообществ животных могут меняться по разным причинам — стихийным бедствиям, застройке, строительству — поэтому эта работа помогает нам понять экологические последствия и, возможно, реагировать на них заранее и более полно».
«Вызванный хищниками коллапс структуры ниш и сосуществование видов», Роберт М. Прингл, Тайлер Р. Картцинел, Тодд М. Палмер, Тимоти Дж. Турман, Кена Фокс-Доббс, Чарльз С.Ю. Сюй, Мэтью С. Хатчинсон , Тайлер С. Ковердейл, Джошуа Х. Даскин, Доминик А. Евангелиста, Киёко М. Готанда, Наоми А. Человек в ‘т-Велде, Джоанна Э. Вегенер, Джейсон Дж. Колбе, Томас В. Шонер, Дэвид А. Спиллер, Джонатан Б. Лосос и Роуэн Д. Х. Барретт появляются в выпуске журнала Nature от 6 июня (DOI: 10.1038/s41586-019).-1264-6). Исследование было поддержано Национальным научным фондом США (грант DEB-1457697), Принстонским экологическим институтом, Канадским исследовательским центром и стипендией Vanier Canada от Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады.
Динамика хищничества | Learn Science at Scitable
Популяции организмов не остаются постоянными; количество особей в популяции меняется, иногда резко, от одного периода времени к другому. Экологи задокументировали примеры таких колебаний у самых разных организмов, включая водоросли, беспозвоночных, рыб, лягушек, птиц и млекопитающих, таких как грызуны, крупные травоядные и плотоядные.
Экологи давно задавались вопросом о факторах, которые регулируют такие колебания, и ранние исследования показали, что доступность ресурсов играет важную роль. Исследователи обнаружили, что когда ресурсы (еда, места для гнездования или убежища) были ограничены, популяции сокращались, поскольку особи боролись за доступ к ограниченным ресурсам. Такой контроль снизу вверх помог регулировать численность населения в соответствии с пропускной способностью. Совсем недавно ученые обнаружили, что хищничество также может влиять на размер популяции добычи, действуя как нисходящий контроль. На самом деле взаимодействие между этими двумя формами контроля популяции работает вместе, чтобы стимулировать изменения популяции с течением времени. Дополнительные факторы, такие как паразиты и болезни, могут дополнительно влиять на динамику популяции.
Циклы популяции в системе хищник-жертва
Рисунок 1: Циклы популяции в шведском лесном сообществе
На верхнем рисунке (а) показаны изменения в размере популяции полевок и мелкой дичи. Полосатые стрелки указывают годы, когда полевки потребляли кору деревьев в качестве маргинальной пищи. На нижнем рисунке (b) показано, как меняются популяции хищников в зависимости от численности добычи.
Некоторые из наиболее заметных примеров изменений популяции происходят у видов, которые испытывают большие циклические колебания в размере популяции. Довольно часто эти циклы совпадают с циклами популяций других видов в том же месте. Например, рыжие лисы ( Vulpes vulpes ) в северной Швеции охотятся на полевок, тетеревов и зайцев. Исследования этих видов продемонстрировали связанные популяционные циклы у каждого из видов-жертв с пиками популяции каждые 3-4 года (рис. 1). Что движет этими циклами?
Тетерева, зайцы и полевки питаются растительностью, и доступность их предпочтительной пищи будет влиять на размер популяции каждого из них. Доступность пищи действует как восходящий контроль, влияющий на размер популяции. В годы, когда их любимые продукты питания будут в изобилии, популяция будет расти. Когда предпочитаемых продуктов не хватает, люди должны переходить на менее желательные продукты, чтобы предотвратить голодание. Они медленнее растут, меньше размножаются, и популяция сокращается. Когда популяция полевок достигает пика и конкуренция за пищу становится наиболее сильной, они превращаются в кору в качестве маргинальной пищи, и этот сдвиг в кормодобывающем поведении совпадает с сокращением популяции (рис. 1а). Цикличность популяций тетеревов и зайцев сравнима с популяциями полевок, что позволяет предположить, что доступность пищи играет роль в регулировании популяций этих травоядных.
Лисы предпочитают поедать полевок и других мелких грызунов, но иногда поедают тетеревов и зайцев, когда полевки менее многочисленны. Мы ожидаем, что количество лисиц в популяции будет увеличиваться по мере увеличения доступности предпочитаемой ими пищи, и исследования показали, что это действительно происходит (рис. 1b). Популяции сов меняются аналогичным образом, внимательно следя за обилием полевок.
По мере увеличения популяции хищников они создают большую нагрузку на популяции жертв и действуют как нисходящий контроль, подталкивая их к состоянию упадка. Таким образом, и доступность ресурсов, и давление хищников влияют на размер популяций жертв. Мы не можем легко определить, в какой степени каждый из этих элементов управления управляет популяционными циклами в шведских бореальных лесах, потому что эта система не поддается экспериментам с клетками, но исследования показывают, что пища и хищничество работают вместе, чтобы регулировать размер популяции.
Экспериментальные исследования популяций зайца-беляка
Рисунок 2: Результаты полевого эксперимента с зайцем-беляком
Средняя плотность зайца-беляка увеличилась в условиях дополнительного корма и удаления хищников. Плотность резко увеличилась, когда были изменены как пища, так и хищничество.
Полевые эксперименты, проведенные Чарльзом Дж. Кребсом и его коллегами, экспериментально выявили влияние изобилия пищи и хищничества на зайца-беляка ( Lepus americanus ) популяции в Канаде. Они установили девять участков площадью 1 км 2 в нетронутом лесу. Три участка служили контролем. Исследователи использовали оставшиеся шесть, чтобы проверить влияние доступности ресурсов, хищничества и взаимодействия обоих факторов на популяции зайцев-беляков. Они запасли два блока дополнительной пищей на время эксперимента, чтобы проверить влияние доступности ресурсов. Чтобы проверить влияние давления хищников, они обнесли два блока электрическими заборами, чтобы исключить хищников из числа млекопитающих (ястребы и совы сохранили доступ). Они обработали оставшиеся два блока удобрениями, чтобы увеличить обилие растений. Из двух блоков исключения хищников один содержал дополнительную пищу для изучения влияния как наличия ресурсов, так и давления хищников. Пищевые добавки давали питательные вещества более высокого качества, чем растения, растущие в лесу. На каждом из этих участков зайцев отлавливали, метили и выпускали дважды в год: в марте, перед началом сезона размножения, и в октябре, с наступлением зимы.
Кребс и его коллеги наблюдали за популяциями зайцев-беляков на девяти участках в течение восьми лет, в течение одного популяционного цикла, в котором популяция достигала пика и снижалась на каждом изучаемом участке. В конце они усреднили количество зайцев по всему эксперименту. Они обнаружили, что блоки с подкормкой увеличили плотность зайцев в три раза, тогда как удобрения увеличили биомассу растений на обработанных участках, но не соответствовали увеличению численности зайцев. Эти результаты показывают, что качество ресурсов, а не доступность ресурсов, действует как восходящий контроль над популяциями зайцев. Блоки исключения хищников увеличили среднюю плотность зайцев в два раза, что подтвердило идею о том, что популяции зайцев также контролировались сверху вниз посредством хищничества. Самый поразительный вывод исследования был сделан на участке, который исключал хищников и имел дополнительные запасы пищи. В этом блоке наблюдалось 11-кратное увеличение средней плотности зайцев по сравнению с контролем (рис. 2). Исследователи обнаружили, что повышенная плотность зайцев была связана как с более высокой выживаемостью, так и с более высокой репродукцией на исследуемых участках.
Моделирование взаимодействия хищник-жертва
Рисунок 3: Графический вид модели Лотка-Вольтерра
Популяции хищников и жертв меняются во времени, поскольку хищники уменьшают количество добычи. Отсутствие пищевых ресурсов, в свою очередь, снижает численность хищников, а отсутствие давления со стороны хищников позволяет популяциям жертв восстанавливаться.
Чтобы выжить и размножаться, особи должны получать достаточные пищевые ресурсы, одновременно не становясь пищей для хищников. Исследование зайца-снегоступа демонстрирует влияние как избегания хищников, так и доступности пищи на размер популяции. Компромисс между потреблением пищи и избеганием хищников нелегко решить в полевых условиях, и экологи обратились к математическим моделям, чтобы лучше понять поведение при поиске пищи и динамику хищник-жертва, как это делают экономисты и исследователи атмосферы.
Модели Лотки-Вольтерры представляют собой полезный инструмент, помогающий популяционным экологам понять факторы, влияющие на динамику популяции. Они были особенно полезны для понимания и прогнозирования циклов популяций хищник-жертва. Хотя модели значительно упрощают реальные условия, они демонстрируют, что при определенных обстоятельствах популяции хищников и жертв могут колебаться во времени (рис. 3) аналогично наблюдаемому в популяциях, описанных выше.
Поведение при поиске пищи
Немногие системы колеблются циклически, как те, что описаны до сих пор. На самом деле системы «хищник-жертва» сложны; в них часто участвуют несколько хищников и несколько типов добычи. Какие факторы влияют на тип добычи, которую берет отдельный хищник? Что влияет на пищевое поведение хищников? В идеальных условиях человек будет регулярно сталкиваться с высококачественными продуктами питания. Эти предпочтительные продукты обеспечивают наибольшую питательную ценность при наименьших затратах. Затратами для организма может быть время обработки (например, время, необходимое, чтобы поймать добычу или очистить орех от скорлупы) или присутствие химических веществ, таких как дубильные вещества, которые снижают пищевую ценность пищевого продукта.
Когда предпочтительных продуктов не хватает, организмы должны переключаться на другие, менее желательные альтернативы. Точку, в которой организм должен совершить этот сдвиг, предсказать нелегко. Это зависит от многих факторов, включая относительное изобилие каждого из продуктов, потенциальные затраты, связанные с каждым продуктом, и другие факторы, такие как риск контакта с хищниками во время еды.
Рассмотрим систему полевок, описанную в первом разделе. Полевки ( Microtus agrestis ) и рыжие полевки ( Clethrionomys glareolus ) преимущественно потребляют разнотравье и травы, но они обратятся к коре деревьев, когда их любимая пища станет дефицитной. Кора содержит питательные вещества более низкого качества, чем травы и разнотравье. Кроме того, полевки должны выходить на открытое пространство, чтобы приблизиться к деревьям, чтобы питаться корой, что делает их более уязвимыми для хищников со стороны лисиц, которые полагаются на зрение, чтобы найти свою добычу. Только когда любимую пищу очень трудно найти, как это происходит во время пика численности, полевки переключаются на лай.
Возрастающая сложность: взаимодействие хозяина и паразита
До сих пор мы фокусировались на взаимодействии травоядных и растений и на взаимодействии хищников и жертв, но паразиты также играют важную роль в регулировании популяций своих хозяев. Бактерии Francisella tularensis , вызывающие туляремию, обычно обнаруживаются как у полевок, так и у зайцев в северных лесах Швеции. Полевки служат видом-хозяином для F. tularensis и не проявляют симптомов болезни; однако другие виды, такие как зайцы-беляки ( Lepus timidus ), при заражении проявляют симптомы туляремии. Заражение этими бактериями может играть роль в популяционных циклах этих видов (рис. 1b), хотя в настоящее время у нас нет данных, демонстрирующих причинно-следственную связь.
Однако было показано, что другие паразиты воздействуют на общую пищевую сеть. Эктопаразит Sarcoptes scabiei — клещ, вызывающий саркоптоз. В конце 1970-х — начале 1980-х годов чесотка заразила рыжих лисиц в Швеции, что уменьшило количество лисиц в сообществе примерно на 70%. Эрик Р. Линдстрем и его коллеги были удивлены, обнаружив, что сокращение популяции лисиц не повлияло на численность полевок, которая продолжала колебаться, как и прежде. Однако сокращение популяции лисиц привело к увеличению численности зайцев-беляков и тетеревов. S. scabiei уменьшил силу нисходящего контроля, осуществляемого лисами над этими видами добычи, что увеличило количество особей в популяциях добычи и ослабило 3-4-летнее колебание размера популяции каждого вида (рис. 4).
Рисунок 4: Изменения популяции во время вспышки саркоптоза
Паразитам со сложным жизненным циклом требуется два хозяина; в некоторых из этих систем жертвы действуют как промежуточные хозяева для паразита, а хищники действуют как первичные хозяева. Паразиты могут манипулировать поведением промежуточного хозяина, чтобы повысить вероятность передачи первичному хозяину. Эти изменения обычно происходят, когда паразит находится на той стадии своего жизненного цикла, когда он может успешно заразить основного хозяина. Поведенческие изменения, способствующие передаче паразита, часто связаны с необычным поведением промежуточного хозяина при поиске пищи: поиск пищи в местах, которые делают особь более восприимчивой к хищничеству со стороны основного хозяина. В результате паразиты могут изменять размер популяции жертв во время сильного заражения; поскольку паразиты заражают основного хозяина, популяции хищников также могут сокращаться.
Взаимодействия видов происходят на многих уровнях как часть сложной динамической системы в экологических сообществах. Хищники, жертвы, растения и паразиты — все они влияют на изменение численности популяции с течением времени. Простые системы могут претерпевать большие циклические изменения, но сообщества с более сложными пищевыми цепями, вероятно, будут испытывать более тонкие сдвиги в ответ на изменения нагрузки паразитов, давления хищников и травоядности. Учтите, однако, что люди повлияли на многие экологические сообщества, уничтожив хищников или уменьшив доступность ресурсов. Как такие изменения повлияют на колебания населения в остальной части сообщества?
Ссылки и рекомендуемая литература
Бервен,
К. А. Факторы, влияющие на колебания численности личиночной и взрослой стадий
лесная лягушка (Rana Sylvatica) Экология 71 , 1599-1608 (1990).
Карр,
M.H., Anderson, T.W. и др. .
Биоразнообразие, регулирование популяции и стабильность коралловых рифовых рыб
сообщества. Труды Национальной академии наук США
Штаты Америки 99 ,
11241-11245 (2002).
Хорнфельдт,
Б. Синхронные колебания популяций полевок, мелкой дичи, сов и др.
туляремия на севере Швеции. Oecologia 32 , 141-152 (1978).
Кребса,
CJ & Boutin, S. Влияние пищи и хищников на цикл зайца-шоушу.
Science 269 , 112-115 (1995).
Кребса,
C.J., Boonstra, R.