Лекция 19 Циклические колебания численности. Зайцы и рыси в

Лекция 19. Lect_19_Predation
Циклические колебания численности. Зайцы и рыси в
Северной Америке. Лиственничная листовёртка в Альпах
– 10-летние циклы. Регулярные вспышки численности
леммингов и их нарушение в последнее десятилетие.
Разнообразные типы популяционной динамики. Факторы,
ограничивающие рост численности популяций наземных
позвоночных: соотношение сил, действующих «снизу» и
«сверху». Пример двух островных популяций копытных
(одичавшие овцы и благородный олень), регулируемых
нехваткой пищи. Различия, определяемые
особенностями видов. Особый случай популяционной
динамики - саранчёвые, дающие вспышки численности.
Коэволюция хищников и жертв. Гонка вооружений и
средств защиты. Пример планктонных животных. Цена
суточных вертикальных миграций
http://www.anselm.edu/homepage/jpitocch/genbios/52-19aPopCycleHareLynxPhot.jpg
Примеры циклических
колебаний численности
природных популяций
Процесс, протекающий не
только во времени, но и в
пространстве
Charles Elton (1900-1991)
Очень большая смертность
молоди от хищников
http://www.taiga.net/yourYukon/col250.html
Larch bud
moth
Zeiraphera
diniana
LBM (Larch Bud Moth) fingerprint in larch wood
LBM fingerprint in larch wood. Photomicrograph of larch tree rings (AD 942–948)
and their density profile (black curve). During outbreak years, such as AD 944,
LBM larvae feeding hinder ‘normal’ growth and cause narrow rings and an
exceptionally low (frequently below 0.6 g cm−3) maximum latewood density.
Esper J. et.al. // Proc. R. Soc. B
2007; v. 274:671-679
©2007 by The Royal Society
Лемминги и другие мелкие
грызуны в северных
широтах
Динамика численности полёвок в Лапландском
заповеднике (по: Семёнов-Тян-Шанский, 1970)
1.Clethrionomys rufocanus (красно-серая
полевка)
2.Clethrionomys glareolus (рыжая полевка)
P. Turchin, et al., 2000.
Are lemmings prey or
predators? // Nature 405,
pp. 562-565
Solid curve shows prey density. Dotted curve shows predator density. Broken line is the
predator trajectory that would be observed when there is a threshold below which
predator density is undetectable. Note the log scale of the y axis (thus, exponential
growth/decline periods are represented by linear segments in the curves).
P. Turchin, et al., 2000. Are lemmings prey or predators? // Nature 405, 562-565
Population dynamics of lemmings at Finse (a), Kilpisjärvi (b) and Finnmark (c), and of
voles at Kilpisjärvi (d), Pallasjärvi (e) and Finnmark (f)
P. Turchin, et al., 2000. Are lemmings prey or predators? // Nature 405, 562-565
Kyrre L. Kausrud, Atle Mysterud, Harald Steen, et al. Linking climate
change to lemming cycles // Nature. 2008. V. 456. P. 93-97
Норвежский лемминг на снегу. Фото с сайта: http://funzoo.ru/amazing/472-legendarnye-lemmingi.html
Kyrre L. Kausrud, Atle Mysterud, Harald Steen,
et al. Linking climate change to lemming cycles
// Nature. 2008. V. 456. P. 93-97
Начиная с 1994 г., регулярные
вспышки численности
леммингов фактически
прекратились. Аналогия с
нашествиями саранчи уже
ничего не объяснит молодому
поколению норвежцев.
После того как в тундре сойдет
снег, во многих местах
остаются следы ходов,
которые лемминги сделали
зимой. В данном случае – это
ходы сибирского лемминга
(Lemmus sibiricus) на Таймыре.
Фото с сайта: http://www.muldernatuurlijk.nl/Siberia%202005%20engels.h
tm
Kyrre L. Kausrud, Atle Mysterud, Harald Steen, et al. Linking climate change to
lemming cycles // Nature. 2008. V. 456. P. 93-97
Разнообразные
типы
популяционной
динамики
Циклические
Population growth rate is
determined in all
vertebrate populations by
food supplies, and we
postulate bottom-up
control as the universal
primary standard
But this primary control system can be
overridden by three secondary controls:
1. top-down processes
from predators
2. social interactions
within the species and
3. disturbances
Different combinations of these processes affect
population growth rates in different ways
Complex interactions
between food, predators,
environmental disturbance
and social behaviour
produce the myriad
observations of population
growth in nature
Revenons à nos
moutons!
The Island of Soay
T. H. Clutton-Brock
and T. Coulson
Phil. Trans. R. Soc.
Lond. B (2002) 357,
1285–1298
Овцы (Soay sheep Ovis aries) на
острове Св.Кильда
(Гебридские о-ва)
T. H. Clutton-Brock
and T. Coulson
Phil. Trans. R. Soc.
Lond. B (2002) 357,
1285–1298
Олени Cervus elaphus
на острове Рам
(Внутренние
Гебридские о-ва)
Time-series for (a) deer and (b) sheep numbers. Filled circles - total; open
circles - females; open triangles - males. The ranges on the y-axes for
sheep and deer are identical to allow comparison of the relative size of
fluctuations in population size
The higher rate of recruitment in the sheep,
combined with the lack of density
dependent changes in the early stages of
population growth, permits sheep
populations close to ecological carrying
capacity to increase by over 50% in the
following summer (when resources are not
limiting) and to enter the following winter at
levels that cannot be sustained by winter
food supplies, generating overcompensatory mortality that reduces
population size to a level below ecological
carrying capacity
Саранча – особый редкий тип
динамики
http://ngm.nationalgeographic.com/2007/07/swarms/miller-text
«…Настало утро, и восточный ветер
нанес саранчу. И напала саранча на всю
землю Египетскую и легла по всей
стране Египетской в великом
множестве: прежде не бывало такой
саранчи, и после сего не будет такой;
она покрыла лице всей земли, так что
земли не было видно, и поела всю траву
земную и все плоды древесные,
уцелевшие от града, и не осталось
никакой зелени ни на деревах, ни на
траве полевой во всей земле
Египетской…». Вторая книга Моисеева. Исход. Глава 10.
Сэр Борис Петрович
Уваров (1889–1970)
Ещё в 1913 г., изучая саранчовых в
Средней Азии, заметил, что из яиц,
отложенных Locusta migratoria,
стали развиваться особи,
выглядевшие как типичные
представители другого вида
Locusta danica. Стало очевидно,
что это не разные виды, а сильно
различающиеся по внешнему
облику разные формы одного вида,
которые он назвал "фазами»
Виды, образующие стадную
форму (фазу) и дающие
вспышки чиленности:
Schistocerca gregaria,
Locusta migratoria,
Nomadracis septemfasciata
и еще несколько менее
значимых
Самка пустынной саранчи (Schistocerca gregaria), откладывающая яйца.
Фотография сделана Christiaan Kooyman в 1994 г. во время вспышки
численности этого вида в Мавритании. С сайта:
http://en.wikipedia.org/wiki/Desert_locust
Desert locust,
Schistocerca gregaria
Copulating desert locust pair
Nomadacris
septemfasciata
Locusta migratoria
http://macroid.ru/showphoto.php/photo/2520/size/big/cat/2054
Locusta migratoria
(вверху – одиночная форма внизу –
стадная).
По: Uvarov, 1966
Schistocerca gregaria
http://www.newprophecy.net/A_child_swings_a_broom_stic
k_at_a_swarm_of_locusts_in_Mexico.jpg
Стая Schistocerca gregaria,
совершившая налёт в Сомали в
1957 г., состояла из
1.6 × 1010 особей.
Масса стаи - около 50 тысяч тонн.
За день саранча съедает сколько весит сама
Гонка вооружений
и средств защиты
Коэволюция хищников и
жертв
Взаимоотношения
планктонных
животных с
позвоночными и
беспозвоночными
хищниками
Вертикальное распределение Daphnia galeata и Daphnia hyalina в Боденском
озере в разное время суток. Один вид совершает вертикальные миграции,
другой – нет. Справа – вертикальное распределение температуры и
количества пищи (Particulate Organic Carbon)
Хищник и
жертва
www.atelier-biologie-llg.org
http://www.ravon.nl/Soorten/Vissen/Vetje/tabid/167/language/nlNL/Default.aspx
Жертвы и
хищники
Epischura
nevadensis
и её жертвы
- босмины