Общественный образ жизни повышает стабильность системы «хищник–жертва»

Экологи из США и Канады показали, что групповой образ жизни хищников и их жертв радикально меняет поведение системы «хищник–жертва» и придает ей повышенную устойчивость.
Хотя львы почти всегда живут группами (прайдами), охотятся они часто в одиночку. С большинством видов добычи лев вполне может справиться самостоятельно. Фото с сайта galenfrysinger.us.
Хотя львы почти всегда живут группами (прайдами), охотятся они часто в одиночку. С большинством видов добычи лев вполне может справиться самостоятельно. Фото с сайта galenfrysinger.us.
В основе данного эффекта, подтвержденного наблюдениями за динамикой численности львов и антилоп гну в парке Серенгети, лежит то простейшее обстоятельство, что при групповом образе жизни снижается частота случайных встреч хищников с потенциальными жертвами.

Экологи разработали целый ряд математических моделей, описывающих поведение системы «хищник–жертва». Эти модели, в частности, хорошо объясняют наблюдающиеся иногда согласованные периодические колебания численности хищников и жертв.

Для подобных моделей обычно характерен высокий уровень неустойчивости. Иными словами, при широком спектре входных параметров (таких как смертность хищников, эффективность превращения биомассы жертв в биомассу хищников и т. п.) в этих моделях рано или поздно все хищники либо вымирают, либо сначала съедают всех жертв, а потом всё равно погибают от голода.

Классический пример согласованных периодических колебаний численности хищника и жертвы: рост численности зайцев стимулирует рост численности рысей, размножившиеся рыси выедают зайцев и сами начинают голодать, снижение численности рысей ведет к новому подъему численности зайцев и т. д. Рис. с сайта www.globalchange.umich.edu.
Классический пример согласованных периодических колебаний численности хищника и жертвы: рост численности зайцев стимулирует рост численности рысей, размножившиеся рыси выедают зайцев и сами начинают голодать, снижение численности рысей ведет к новому подъему численности зайцев и т. д. Рис. с сайта www.globalchange.umich.edu.
В природных экосистемах, конечно, всё сложнее, чем в математической модели. По-видимому, существует множество факторов, способных повысить устойчивость системы «хищник–жертва», и в реальности дело редко доходит до таких резких скачков численности, как у канадских рысей и зайцев.

Экологи из Канады и США опубликовали в последнем номере журнала Nature статью, в которой обратили внимание на один простой и очевидный фактор, который может резко изменить поведение системы «хищник–жертва». Речь идет о групповом образе жизни.

Большинство имеющихся моделей исходят из предположения о равномерном распределении хищников и их жертв в пределах данной территории. На этом основаны расчеты частоты их встреч. Ясно, что чем выше плотность жертв, тем чаще натыкаются на них хищники. От этого зависит число нападений, в том числе успешных, и в конечном счете — интенсивность выедания жертв хищниками.

Антилопы гну, как и все остальные жертвы львов, предпочитают держаться группами. Это снижает вероятность встречи льва с потенциальной добычей. Фото с сайта www.wildabouttheworld.com.
Антилопы гну, как и все остальные жертвы львов, предпочитают держаться группами. Это снижает вероятность встречи льва с потенциальной добычей. Фото с сайта www.wildabouttheworld.com.
Например, при избытке жертв (если не надо тратить время на поиски), скорость выедания будет ограничиваться только временем, необходимым хищнику для того, чтобы поймать, убить, съесть и переварить очередную жертву. Если добыча попадается редко, главным фактором, определяющим скорость выедания, становится время, необходимое для поисков жертвы.

В экологических моделях, используемых для описания систем «хищник–жертва», ключевую роль играет именно характер зависимости интенсивности выедания (число жертв, съедаемых одним хищником в единицу времени) от плотности популяции жертв. Последняя оценивается как число животных на единицу площади.

Авторы обратили внимание, что при групповом образе жизни как жертв, так и хищников исходное допущение о равномерном пространственном распределении животных не выполняется, и поэтому все дальнейшие расчеты становятся неверными. Например, при стадном образе жизни жертв вероятность встречи с хищником фактически будет зависеть не от количества отдельных животных на квадратный километр, а от количества стад на ту же единицу площади.

Интенсивность поедания львами антилоп гну в зависимости от плотности популяции жертв при групповом и одиночном образе жизни (модельные предсказания). По вертикальной оси: число антилоп, убиваемых одним львом в сутки; по горизонтальной оси: число антилоп на 1 км2. a — хищники и жертвы ведут одиночный образ жизни, b — хищники живут группами, c — жертвы живут группами, d — и хищники, и жертвы ведут групповой образ жизни. Кривая d лучше всего соответствует фактическим данным. Рис. из обсуждаемой статьи в Nature.
Интенсивность поедания львами антилоп гну в зависимости от плотности популяции жертв при групповом и одиночном образе жизни (модельные предсказания). По вертикальной оси: число антилоп, убиваемых одним львом в сутки; по горизонтальной оси: число антилоп на 1 км2. a — хищники и жертвы ведут одиночный образ жизни, b — хищники живут группами, c — жертвы живут группами, d — и хищники, и жертвы ведут групповой образ жизни. Кривая d лучше всего соответствует фактическим данным. Рис. из обсуждаемой статьи в Nature.
Если бы жертвы были распределены равномерно, хищники натыкались бы на них гораздо чаще, чем при стадном образе жизни, поскольку между стадами образуются обширные пространства, где нет никакой добычи. Сходный результат получается и при групповом образе жизни хищников. Прайд львов, бредущий по саванне, заметит ненамного больше потенциальных жертв, чем заметил бы одинокий лев, идущий тем же путем.

В течение трех лет (с 2003-го по 2007 год) ученые вели тщательные наблюдения за львами и их жертвами (прежде всего антилопами гну) на обширной территории парка Серенгети (Танзания). Плотность популяций фиксировалась ежемесячно; регулярно оценивалась также и интенсивность поедания львами различных видов копытных. И сами львы, и семь основных видов их добычи ведут групповой образ жизни.

Авторы ввели в стандартные экологические формулы необходимые поправки, учитывающие это обстоятельство. Параметризация моделей проводилась на основе реальных количественных данных, полученных в ходе наблюдений. Рассматривалось 4 варианта модели: в первом групповой образ жизни хищников и жертв игнорировался, во втором учитывался только для хищников, в третьем — только для жертв, и в четвертом — для тех и других.

Львица нападает на группу антилоп гну (фото из популярного синопсиса к обсуждаемой статье в Nature).
Львица нападает на группу антилоп гну (фото из популярного синопсиса к обсуждаемой статье в Nature).
Как и следовало ожидать, лучше всего соответствовал реальности четвертый вариант. Он оказался к тому же и самым устойчивым. Это значит, что при широком спектре входных параметров в этой модели оказывается возможным длительное устойчивое сосуществование хищников и жертв.

Данные многолетних наблюдений показывают, что в этом отношении модель тоже адекватно отражает реальность. Численности львов и их жертв в парке Серенгети довольно устойчивы, ничего похожего на периодические согласованные колебания (как в случае с рысями и зайцами) не наблюдается.

Полученные результаты показывают, что, если бы львы и антилопы гну жили поодиночке, рост численности жертв приводил бы к стремительному ускорению их выедания хищниками. Благодаря групповому образу жизни этого не происходит, активность хищников возрастает сравнительно медленно, и общий уровень выедания остается низким. По мнению авторов, подкрепленному рядом косвенных свидетельств, численность жертв в парке Серенгети лимитируется вовсе не львами, а кормовыми ресурсами.

Если выгоды коллективизма для жертв вполне очевидны, то в отношении львов вопрос остается открытым. Данное исследование наглядно показало, что групповой образ жизни для хищника имеет серьезный недостаток — по сути дела, из-за него каждому отдельному льву достается меньше добычи. Очевидно, что этот недостаток должен компенсироваться какими-то очень весомыми преимуществами.

Традиционно считалось, что общественный образ жизни львов связан с охотой на крупных животных, с которыми трудно справиться в одиночку даже льву. Однако в последнее время многие специалисты (и в том числе авторы обсуждаемой статьи) стали сомневаться в правильности этого объяснения. По их мнению, коллективные действия необходимы львам только при охоте на буйволов (Syncerus caffer), а с другими видами добычи львы предпочитают расправляться в одиночку.

Более правдоподобным выглядит предположение, что прайды нужны для регулирования чисто внутренних проблем, которых немало в львиной жизни. Например, у них распространен инфантицид — убийство самцами чужих детенышей. Самкам, держащимся группой, легче защищать своих детей от агрессоров. Кроме того, прайду гораздо легче, чем льву-одиночке, оборонять свой охотничий участок от соседних прайдов.

   
автор: Александр Марков
Кроме того...
Хроники безумной кометы
В ночь на 24 октября 2007 года по неизвестным причинам резко увеличилась яркость короткопериодической кометы Холмса. За считанные дни яркость...
Молекулярный «Лего», или некоторые вопросы биоэтики
Бурное развитие молекулярной биологии и генетики постоянно ставит перед человечеством этические проблемы, на...
Противозачаточная таблетка от рака
Согласно одной из крупнейших работ за все время исследования рака, прием оральных противозачаточных средств...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
Создана система вывода данных за пределы наладонника
Создана система вывода данных за пределы наладонника Создана система вывода данных за пределы наладонника
Профессор Дэн Ольсен (Dan Olsen) и его коллеги из университета Бригема Янга (Brigham Young University) создали интерактивную систему работы с данными на карманном компьютере
Разработан логический вентиль для теплового компьютера
Разработан логический вентиль для теплового компьютера Разработан логический вентиль для теплового компьютера
Ученые создали логические вентили для теплового компьютера. Вентили – основные элементы логической обработки данных – состоят из термических транзисторов
Ученые используют теорию игр для предсказания будущего
Ученые используют теорию игр для предсказания будущего Ученые используют теорию игр для предсказания будущего
Американский ученый Брюс Буэно де Мескита из Нью-Йоркского университета разработал компьютерную модель на основе теории игр, которая позволяет с высокой точностью предсказывать будущее
Новая технология определения подлинности отпечатка пальца
Новая технология определения подлинности отпечатка пальца Новая технология определения подлинности отпечатка пальца
Природа личности перестала быть исключительно сферой интересов философов и психологов. Теперь, с появлением новейших цифровых технологий, личность приобретает более конкретные характеристики, включая пароли
Безопасный радиоактивный брелок
Безопасный радиоактивный брелок Безопасный радиоактивный брелок
Не можете найти замочную скважину в темноте? Воспользуйтесь радиацией. Маленькие трубочки-брелоки, светящиеся без всяких батареек 10-12 лет, помогут вам. Радиоактивный брелок, да ещё в кармане
Создано концептуальное рабочее место в форме ракушки
Создано концептуальное рабочее место в форме ракушки Создано концептуальное рабочее место в форме ракушки
Эта так называемая «офисная система» под названием Eclipse является разработкой дизайнера Маркуса Каррена и представляет собой офисное рабочее место будущего
Honda представила потребительский водородный автомобиль
Honda представила потребительский водородный автомобиль Honda представила потребительский водородный автомобиль
Японская компания Honda представила свой первый водородный автомобиль, выпущенный не в форме концепт-кара, а в виде модели, которая пойдет на рынок конечных покупателей. Формально новый Honda Civic FCX представлен вчера
В Корее построят тематические парки роботов
В Корее построят тематические парки роботов В Корее построят тематические парки роботов
Южной Корее будут построены два тематических парка роботов, первых в своем роде. Руководить парками будет Министерство коммерции, индустрии и энергии Кореи
Комета размером с солнце
Комета размером с солнце Комета размером с солнце
Астрономы всего мира, отмечают, что комета, которая до сих пор считалась довольно обычным космическим объектом после неожиданного извержения стала по своим размерам больше Солнца
Катастрофа за Марсом породила убийц динозавров
Катастрофа за Марсом породила убийц динозавров Катастрофа за Марсом породила убийц динозавров
Новая версия гибели динозавров заставляет по-новому взглянуть на роль главного пояса астероидов в истории. Глобальная катастрофа на Земле, приведшая к массовому вымиранию видов 65 миллионов лет назад
Жизнь на Марсе. Репетиция.
Жизнь на Марсе. Репетиция. Жизнь на Марсе. Репетиция.
Вполне возможно пилотируемая экспедиция на Марс никогда не осуществится, и для исследования красной планеты будет достаточно беспилотных аппаратов
NASA на Сатурне. Часть вторая: сюрпризы колец
NASA на Сатурне. Часть вторая: сюрпризы колец NASA на Сатурне. Часть вторая: сюрпризы колец
"В течение многих лет мы мечтали о получении таких снимков, как эти. После долгого планирования, ожидания и волнения только наблюдение этих первых изображений делает всё это стоящим"
Пластиковые бутылки для детского питания опасны
Пластиковые бутылки для детского питания опасны Пластиковые бутылки для детского питания опасны
Пластиковые бутылки для детского питания могут быть опасны и повлиять на репродуктивную функцию тех детей, которые питаются с их помощью
Пессимистов будут лечить от апноэ
Пессимистов будут лечить от апноэ Пессимистов будут лечить от апноэ
Пациенты, которые лечатся от синдрома обструктивного апноэ сна, нередко излечиваются и от депрессии, обнаружили американские ученые, чью статью в журнале «Journal of Clinical Sleep Medicine», посвященного проблемам сна
Пиво полезно после занятий спортом
Пиво полезно после занятий спортом Пиво полезно после занятий спортом
Ученые утверждают, что употребление пива после игры в футбол, долгой пробежки или напряженного раунда гольфа может быть полезно для организма
Люди могут следить за восьмью движущимися объектами одновременно
Люди могут следить за восьмью движущимися объектами одновременно Люди могут следить за восьмью движущимися объектами одновременно
Американские исследователи выяснили, что люди способны отслеживать одновременно движение вдвое большего количества объектов, чем считалось ранее
Японские ученые вывели мышей, которые не боятся кошек
Японские ученые вывели мышей, которые не боятся кошек Японские ученые вывели мышей, которые не боятся кошек
Японские генетики вывели мышей, которые не боятся запаха кошки и не интересуются запахом вкусной пищи. При этом мыши сохраняют способность чувствовать запахи и могут обучиться на них реагировать
Общественный образ жизни повышает стабильность системы «хищник–жертва»
Общественный образ жизни повышает стабильность системы «хищник–жертва» Общественный образ жизни повышает стабильность системы «хищник–жертва»
Экологи из США и Канады показали, что групповой образ жизни хищников и их жертв радикально меняет поведение системы «хищник–жертва» и придает ей повышенную устойчивость
Две основные причины гибели динозавров
Две основные причины гибели динозавров Две основные причины гибели динозавров
В существовании динозавров сомневаться не приходится. Но по-прежнему остается загадкой, что же их убило. Основной теорией много лет оставалась теория огромного метеорита, упавшего на землю в меловой период. Но
Побит рекорд Пизанской башни
Побит рекорд Пизанской башни Побит рекорд Пизанской башни
Колокольня одной из немецких церквей побила рекорд Пизанской башни и даже была внесена в Книгу рекордов Гиннесса как самое наклонное здание в мире
Коробка передач
Коробка передач Коробка передач
Самая деликатная часть трансмиссии современного легкового автомобиля уйдет в историю раньше бензинового двигателя внутреннего сгорания
Витамин С. Как его понимать?
Витамин С. Как его понимать? Витамин С. Как его понимать?
Как самостоятельное, причем массовое и смертельное заболевание, цинга (скорбут) была подробно описана в Средние века. Она наваливалась на людей как бич божий во время длительных морских походов

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • Планета Земля
  • История изобретений
  • Коробка передачКоробка передач
    Самая деликатная часть трансмиссии современного легкового автомобиля уйдет в историю раньше бензинового двигателя внутреннего сгорания
  • Чёрный ящик
  • Витамин С. Как его понимать?Витамин С. Как его понимать?
    Как самостоятельное, причем массовое и смертельное заболевание, цинга (скорбут) была подробно описана в Средние века. Она наваливалась на людей как бич божий во время длительных морских походов
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Космос
  • NASA на Сатурне. Часть вторая: сюрпризы колецNASA на Сатурне. Часть вторая: сюрпризы колец
    "В течение многих лет мы мечтали о получении таких снимков, как эти. После долгого планирования, ожидания и волнения только наблюдение этих первых изображений делает всё это стоящим"
  • Комета размером с солнцеКомета размером с солнце
    Астрономы всего мира, отмечают, что комета, которая до сих пор считалась довольно обычным космическим объектом после неожиданного извержения стала по своим размерам больше Солнца
  • Катастрофа за Марсом породила убийц динозавровКатастрофа за Марсом породила убийц динозавров
    Новая версия гибели динозавров заставляет по-новому взглянуть на роль главного пояса астероидов в истории. Глобальная катастрофа на Земле, приведшая к массовому вымиранию видов 65 миллионов лет назад
  • Жизнь на Марсе. Репетиция.Жизнь на Марсе. Репетиция.
    Вполне возможно пилотируемая экспедиция на Марс никогда не осуществится, и для исследования красной планеты будет достаточно беспилотных аппаратов
064