4.Реакции хищника на увеличение численности жертв:

А) функциональная б) Числненная

Реакции на увеличение. Чем выше плотность пищи, тем больше животное ее съедает. Связь между скоростью потребления пищи отдельным консументом и ее плотностью из­вестна как функциональный ответ. Функциональный ответ типа 2. С увеличением плотности жертвы скорость потребления пищи возрастает; но постепенно этот рост замедляется, до тех пор пока кривая не достигнет постоянного уровня, на котором скорость потребления поддерживается независимо от плотности жертвы. На обработку каждой жертвы консумент должен затратить определенное время (т. е. преследовать, поймать и съесть ее, а после этого подготовиться к дальнейшему поиску). По мере возрастания плотности жертвы находить их становится все лег­че. Обработка каждой жертвы отнимает все то же вре­мя. Это продол­жается до тех пор, пока при высокой плотности жертвы кон­сумент не будет тратить все свое время на их поедание. Скорость питания постепенно достигает максимума (выходит на плато). Функциональный ответ типа 1. Н-р, дафния, потребляющая дрожжевые клетки. С увеличением плотности скорость потребления линейно растет, достигая максимального значения, а в дальнейшем независимо от увеличения плотности остается на максимальном уровне. Такая зависимость наблюдается потому, что дрожжевые клетки извлекались дафниями из постоянного объема воды, омываю­щей фильтрующий аппарат, и, таким образом, количество полученной пищи с ростом концентрации взвеси возрастало ли­нейно. При функциональном ответе типа 1 ниже максимального уровня потребления время обработ­ки равно нулю. Функциональный ответ типа 3. При высокой плотности пищи он сходен с функциональным ответом типа 2. Но при низкой плотности пищи на кривой ответа типа 3 имеется участок ускоренного роста, на котором увеличение плотности пищи ведет к более быстрому, чем линейное, возрастанию ско­рости потребления. Ответ типа 3 описы­вается S-образной или сигмоидной кривой. Одним из важных способов, которым может быть получена кривая ответа типа 3, является переключение части консументов.

5. Колебание системы «хищник – жертва».

Колебания системы «хищник – жертва».

Модель Лотки-Вольтерры. Модель состоит из двух ком­понентов: С — численность популяции консумента( = хищник) и N — численность или биомасса популяции жертвы или расте­ний. В отсутствие консументов популяция жертвы будет расти экспоненциально. Но жертвы уничтожаются хищниками со скоростью, которая определяется частотой встреч хищника с жертвой, а частота встреч возрастает по мере увеличения численностей хищника (С) и жертвы (N). Число встреченных и успешно съеденных жертв будет зависеть от эффективности, с которой хищник находит и ловит жертву, т. е. от а' — «эффективности поиска» или «частоты нападений». В отсутствие пищи отдельные особи хищника теряют в весе, голодают и гибнут. Численность популяции хищника в отсутствие пищи вследствие голодания будет уменьшаться экспоненциально. Гибель компенсируется рождением новых особей со скоростью, которая зависит от: 1) скорости потребления пищи и 2) эффективности, с которой эта пища пере­ходит в потомство хищника. Популяции неограниченно долго совершают один и тот же цикл колебаний до тех пор, по­ка какое-либо внешнее воздействие не изменит их численность, после чего популяции совершают новые циклы неограниченных колебаний. Как только популя­ция вступит в очередной цикл, она будет переведена в новый режим. Чтобы циклы колебаний, которые совершает популяция, были регулярными, они должны быть ста­бильными: если внешнее воздействие изменяет уровень числен­ности популяций, то они должны стремиться вернуться к перво­начальному циклу. Такие циклы, в отличие от нейтрально устой­чивых колебаний в модели Лотки—Вольтерры, принято называть устойчивыми предельными циклами. Модель Лотки—Вольтерры показывает основную тенденцию в отно­шениях хищник—жертва, которая выражается в возникновении колебаний численности в популяции жертвы, сопровождающих­ся колебаниями численности в популяции хищника. Основным механизмом таких колебаний является запаздывание по времени, свойствен­ное последовательности состояния от высокой численности жертв к высокой численности хищников, затем к низкой числен­ности жертв и низкой численности хищников. Существование запаздывания по времени дает возможность применить другой способ моделирования системы от­ношений хищник—жертва, основанный на логистиче­ском уравнении:

Скорость роста популяции хищника в этом уравнении за­висит от начальной численности (С) и удельной скорости роста, r(К—С)/К, где К — предельная плотность насыщения популя­ции хищника. Относительная скорость зависит от степени недоиспользования среды (К—С). В реакции популяции хищника на собственную плотность может существовать запаздывание по времени. Если это запаздывание невелико или хищник размножается слишком медленно, то динамика такой популяции не будет заметно отличаться. При уме­ренных или высоких значениях времени запаздывания и скоро­сти размножения популяция совершает колебания с устойчи­выми предельными циклами. Если эти устойчивые предельные циклы возникают с запаздыванием во времени, то их продолжительность превышает продолжительность времени запаздывания. Взаимодейст­вия типа хищник—жертва могут порождать регулярные коле­бания численности обеих взаимодействующих популяций и мо­гут усиливать такие колебания. Заяц-беляк имеет «10-летний цикл численности». Колебаниям его чис­ленности соответствуют колебания численности рыси. 10-летние циклы численно­сти характерны для рябчика и дикуши. Снижение численности зайца-беляка сопровождается низкой рождаемостью, низкой выживаемостью молоди, потерей веса и низкой скоростью роста. Снижение доступности корма наблюдается в периоды максимальной численности зайца. Существует между популяцией зайца и популяциями растений взаимодей­ствие, снижающее численность зайцев и происходящее с запаз­дыванием по времени, что обусловливает циклические коле­бания. Хищники следуют за колебаниями числен­ности зайца, а не вызывают их. При высоком отношении численности рыси к числен­ности зайца хищник поедает большое количество боровой дичи, а при низком отношении — небольшое. Взаимодействие зайцы—растения вызывает колебания численности зайца, хищники повторяют колебания их численно­сти, а циклы численности у растительноядных птиц вызваны из­менениями пресса хищников.