Законы конкурентных отношений в природе

При попытках разводить в лабораторных условиях совместно два вида, питающихся одним и тем же кормом, всегда получают сходный результат. Через ряд поколений, рано или поздно, один вид исчезает, а другой остается. Впервые это было показано Г. Ф. Гаузе на опыте с инфузориями (рис. 1). Он содержал два близких вида – туфельку хвостатую и туфельку ушастую в сенном настое порознь и вместе. Обе туфельки питаются бактериальной взвесью и хорошо выживают и размножаются в пробирках по отдельности. Там же, где они были помещены совместно, сначала росла численность обоих видов, затем туфелька хвостатая постепенно снижала темп размножения и исчезала. В этих пробирках оставшийся вид – туфелька ушастая – тоже был малочисленнее, чем в контрольных.

Рис. 1. Ход численности двух видов инфузорий-туфелек:
(А) при совместном содержании в пробирках
(Б) при раздельном их содержании: 1 – парамеция хвостатая; 2 – парамеция ушастая

Оба вида – конкуренты, так как живут за счет одного и того же ресурса (бактерий сенного настоя), имеющегося в ограниченном количестве. Позже выяснилось, что туфелька хвостатая более чувствительна к продуктам обмена веществ бактерий, которые постепенно накапливались в пробирках. Когда вместо бактерий для питания инфузорий использовали дрожжи, раньше исчезала туфелька ушастая.

Невозможность длительного совместного выживания двух видов с близкими экологическими требованиями была названа принципом (правилом) конкурентного исключения или законом Гаузе.

Позднее многочисленные опыты с разными видами подтвердили это правило. Это означает, что в природных сообществах должны уживаться только те виды, которые не конкурируют друг с другом, т. е. живут за счет разных ресурсов. Действительно, попытки акклиматизации чужеземных видов показывают, что они приживаются в новых условиях лишь в тех случаях, если не встречают конкурентов или если им удается вытеснить какой-либо местный вид.

Однако нередко виды, которые, казалось бы, должны конкурировать между собой, живут в природе совместно, не вытесняя друг друга. Например, разные виды синиц после выведения потомства часто образуют смешанные стайки и дружно обследуют одни и те же деревья в поисках насекомых. Во всех таких случаях внимательное изучение показывает, что виды ведут себя несколько различно, практически избегая жесткой конкуренции. Что касается синиц, то у них разные места поиска корма.

Длиннохвостые синицы обследуют в основном концы ветвей, синицы-гаички – их толстые основания, а большие синицы ищут корм и на кустах, и на деревьях, и на пнях, и на снегу. Различные жуки-короеды также распределяются на дереве по-разному, например короед-типограф нападает на нижние части, а короед-гравер – на средние части стволов елей (рис. 2).

Чем больше видов живет вместе, тем более детально они отличаются друг от друга по использованию сходных ресурсов.

Рис. 2. Ходы короеда-типографа и короеда-гравера на стволах елей.
Личинка и жук короеда-типографа

Конкуренты уживаются и в том случае, если условия среды постоянно меняются в пользу то одного, то другого вида. В такой ситуации процесс конкурентного исключения не может дойти до конца и численность видов колеблется как на чаше весов.

В очень богатых видами сообществах резких вспышек численности не бывает не только в результате большого числа врагов у каждого вида, но и в результате конкуренции со стороны других.

Опыты легко показывают, что, если исключить из сообщества какой-либо вид, это влечет за собой увеличение численности другого. Например, в одном из экспериментов по расселению муравьев полностью вывезли обитателей одного из муравейников. Освободившуюся территорию сразу же захватила семья другого вида муравьев, в которой вскоре увеличилось число особей.

Одно из экологических правил гласит, что, чем беднее видами сообщество, тем выше может быть численность каждого отдельного вида.

Это правило подметил немецкий эколог Тинеманн. Таким образом, если деятельность человека ведет к снижению видового разнообразия в окружающей природе, это грозит вспышками численности отдельных оставшихся видов, не испытывающих влияния врагов и конкурентов.

Наиболее жесткая конкуренция возникает у растений. Они не могут покинуть места своего произрастания, а возможности роста зависят от площади питания, света и водообеспечения. Растения перехватывают друг у друга эти ресурсы, и более слабые особи, не выдержав конкуренции, погибают.

Сорняки на полях – конкуренты культурных растений. Их развитие ведет к снижению урожая, поэтому человек активно борется с сорняками, используя методы и механической, и химической прополки, чтобы снизить их конкурентное влияние на выращиваемые виды. На пастбищах конкурентами скота выступают все дикие травоядные животные. Это могут быть суслики, сурки, полевки и другие степные и луговые грызуны, а в годы массового размножения – саранча. Чем больше растительности они поедают, тем меньше остается для домашних животных.

Конкуренция – один из основных типов взаимозависимости видов, влияющих на состав природных сообществ.

При конструировании искусственных сообществ, например создании лесопарков на отвалах горной промышленности или искусственных пастбищ в степных и пустынных районах, в первую очередь подбирают такие виды растений и животных, которые были бы способны ужиться и дополняли друг друга, не вступая в жесткую конкуренцию и полностью используя имеющиеся ресурсы. Такое конструирование сообществ на основе знания экологических законов получило название экологической инженерии.