Вся экология | Реклама | Что такое экология? | О нас | Подписка | RSS

Вся экология | Экологические новости



Опубликовано 26/11/2017, в 14 ч. 12 мин., 312 просмотров

Муравьи и птицы не мешают друг другу есть гусениц

Иллюстрация pixabay.com

В умеренных широтах у растительноядных насекомых много врагов, главные из которых — муравьи и мелкие птицы. И до сих пор не ясно, дополняют ли они друг друга, или конкурируют за пищу. Ученые из США изучили влияние нескольких видов муравьев и птиц на сообщество из 69 видов гусениц. Выяснилось, что муравьи и птицы друг друга дополняют, эффективно разделяя сферы влияния в борьбе с насекомыми. Пернатые едят преимущественно крупных и специализируются на полифагах — гусеницах, питающихся двумя или более видами растений. А жертвы муравьев, во-первых, меньшего размера, а, во-вторых, среди них больше монофагов, встречающихся на растениях единственного вида.

Рис. 1. Основные трофические уровни экосистемы лиственного леса в штате Коннектикут (США): а — береза вишневая (Betula lenta), листьями которой питаются гусеницы, например, бабочки-совки (г, Catocala obscura). Гусениц едят муравьи (в частности — Camponotus chromaiodes, в) и птицы (как красноглазый виреон Vireo olivaceus, б). Фото с сайтов wikimedia.org (а–в) и silkmoths.bizland.com (г)

Взаимоотношения плотоядных и травоядных животных часто — для упрощения — рассматривают на примере системы «один хищник — одна жертва». Так построены многие (но не все) математические модели, описывающие этот тип межвидовых отношений (о моделях «хищник–жертва» см.: Общественный образ жизни повышает стабильность системы «хищник — жертва», «Элементы», 20.10.2007). В природе все устроено сложнее и обычно во взаимоотношениях участвуют сразу несколько видов хищников и травоядных. То есть один хищник питается несколькими видами жертв, а за одним видом жертвы могут охотиться сразу несколько хищников. Такие многокомпонентные системы имеют дополнительный параметр -взаимоотношения между хищниками, которые охотятся на один и тот же вид жертвы. Они могут быть как со знаком «плюс» (взаимовыгодные), так и со знаком «минус» (антагонистические).

Два типа взаимоотношений хищников с одинаковым питанием

Антагонистические отношения двух (или более) видов хищников, пожалуй, наиболее известные. В 1934 году, на примере инфузорий наш соотечественник Г. Ф. Гаузе обосновал принцип конкурентного исключения. Согласно Гаузе, два вида со сходным или одинаковым рационом не могут сосуществовать длительное время. В экспериментах Гаузе один из видов инфузорий, более приспособленный, в конце концов вытеснял другой. Это — непрямая конкуренция, когда животные конкурируют опосредованно, потребляя одну и ту же пищу. Но антагонистические отношения могут быть и прямые. Например, тигры (Panthera tigris altaica) могут преследовать волков (Canil lupus) и физически вытеснять их со своей территории (D. G. Miquelle et al., 2005. Tigers and Wolves in the Russian Far East: Competitive Exclusion, Functional Redundancy and Conservation Implications).

Взаимодополняющие отношения хищников — тоже не редкость. В этом случае ресурс охотники тем или иным образом делят. Например, они могут охотиться в разных местах. Бывает при этом и так, что один хищник непреднамеренно другому помогает. Например, главную добычу семиточечной коровки (Coccinella septempunctata) и жужелицы Harpalus pennsylvanicus в агроландшафтах Северной Америки составляет гороховая тля (Acyrthosiphon pisum). Но собирают ее эти хищники в разных местах: коровки на листьях, а жужелицы на земле. В результате они как бы дополняют друг друга. Более того, коровки помогают жужелицам. Собирая тлей на листьях, они вспугивают часть этих насекомых. Те отпрыгивают. Некоторые промахиваются и падают на землю, где они становятся добычей жужелиц.

Количество съеденных тлей: 1 — нет хищников, 2 — присутствует только жужелица Harpalus pennsylvanicus, 3 — присутствует только семиточечная коровка, 4 — есть оба хищника. Данные получены в лаборатории. Видно, что без коровок жужелицы тлей почти не ели. А вот в присутствии коровок жужелицы заметно сокращали численность тлей. Рисунок из статьи John E. Losey, Robert F. Denno, 1998. Positive predator-predator interactions: enhanced predation rates and synergistic suppression of aphid population

В других случаях хищники помогают друг другу еще эффективней — но, конечно же, не специально. Например, муравьиные птицы специализируются в охоте на насекомых, вспугиваемых шествующей колонной странствующих муравьев (см.: Пятнистая муравьянка расширяет спектр стратегий кормодобывания после исчезновения сильного конкурента, «Элементы», 07.07.2015). А в водах близ побережья ЮАР дельфины и олуши помогают друг другу ловить сардин, мигрирующих большими косяками. Механизм здесь простой: атакующий первым хищник, будь то дельфин или олуша, дезорганизует косяк сардин. Этим и пользуются его последователи (любого вида), отлавливая замешкавшихся рыб (см.: Дельфины помогают олушам ловить сардин, «Элементы», 22.01.2016).

Фрагмент фильма The Hunt, на котором прекрасно видно, как несколько видов хищников расправляются с косяком сардин

К настоящему времени неплохо изучены системы «один хищник — одна жертва» и «несколько хищников — одна жертва». А вот более сложные — «несколько хищников — несколько жертв» — до сих пор в природе почти не изучались. Этот пробел решила заполнить группа ученых-экологов из США.

Работа проводилась в лиственных лесах штата Коннектикут (США). Здесь, в умеренном поясе, основными потребителями растительноядных насекомых являются мелкие насекомоядные птицы и муравьи, в меньшей степени — пауки. Большинство этих животных не специализируются на каком-то одном виде насекомых. Они потребляют представителей многих видов, в зависимости от их обилия и доступности. В данной работе исследовали влияние мелких птиц и муравьев на гусениц.

Сообщество гусениц включало не менее 69 видов из 9 семейств. Именно столько ученым удалось найти в своих опытных сборах. Сами же опыты проводили на деревьях 8 видов. Были выбраны наиболее распространенные породы: клен красный(Acer rubrum), береза вишневая (Betula lenta), кария (Carya spp.), бук крупнолистный(Fagus grandifolia), гамамелис виргинский (Hamamelis virginiana), черемуха поздняя(Prunus serotina), дубы белый (Quercus alba) и красный (Q. rubra).

По данным визуальных наблюдений и литературы, в лесах центрального Коннектикута наиболее обычными потребителями гусениц являются пять видов птиц. Это золотоголовый дроздовый певун (Seiurus aurocapillus), красноглазый виреон (Vireo olivaceus), острохохлая синица (Baeolophus bicolor), черношапочная гаичка (Poecile atricapilla) и восточный лесной пиви (Contopus virens). Что касается муравьев, то из них чаще всего встречаются три насекомоядных вида — из родов Формика (Formica neogagates) и Муравьи-древоточцы (Camponotus chromaiodes и C. pennsylvanicus).

Таким образом, фигурантами исследования выступили 8 видов деревьев (в качестве субстрата), 69 видов гусениц (жертвы), не менее пяти видов птиц и трех видов муравьев (хищники) (рис. 1). Ученые хотели выяснить, как муравьи и птицы, вместе и раздельно, влияют на количественный и видовой состав гусениц. Названные виды птиц муравьев если и едят, то лишь случайно: в проведенных авторами экспериментах наличие или отсутствие птиц на численность муравьев не влияло. Поэтому можно считать, что прямых взаимодействий между птицами и муравьями нет. Кроме того, авторы статьи не учитывали влияние на гусениц других, менее многочисленных, хищников (например, пауков), а также — влияние птиц и муравьев на других насекомых.

Для проведения работы исследователи выбрали три лесных массива. В каждом из них — по шесть участков площадью около 1 га каждый. Здесь исследователи работали два сезона, в 2010 и 2011 годах. На каждом участке росли деревья всех восьми видов, а использовалось по одному дереву каждого из видов. Полигоны экспериментов — это крупные ветви и/или побеги деревьев. На каждом экспериментальном дереве выбирали ветки и/или рядом растущие побеги, суммарно — по четыре. При этом к одной ветке не допускали муравьев, к другой — птиц, к третьей — и тех, и других, а к четвертой допускали и муравьев, и птиц (она использовалась в качестве контроля). Чтобы предотвратить доступ к ветке или побегу птиц, его накрывали мелкой сеткой. Количество муравьев сокращали, обмазывая основание 6–8 сантиметровым кольцом липкой смолы. Эта процедура муравьев полностью не ликвидировала, но сокращала их количество в среднем на 60%. При полном отсутствии муравьев описанные ниже эффекты, скорее всего, были бы более выражены.

Спустя три недели с каждой экспериментальной ветви или побега собирали всех муравьев и гусениц. Подсчитывали количество этих насекомых, а для гусениц — также измеряли каждую особь и определяли ее видовую принадлежность. Далее, используя литературные и собственные данные, каждую гусеницу относили либо к полифагам (питается двумя или более видами растений), либо к монофагам (один вид). Затем исследователи перешли к обработке материала при помощи многомерных — так называемые смешанных — статистических моделей. Особенность их в том, что, анализируя взаимосвязь разных переменных, можно учесть возможное влияние побочных, предположительно случайных, факторов. То есть факторов, которые могут по-разному действовать в разных местах проведения эксперимента, но не должны априори влиять на результат. В данном случае к случайным факторам относили вид дерева, где проводили опыт, и год исследования.

Проведенный анализ позволил получить три главных результата:
    1) Муравьи и птицы сокращали плотность гусениц, причем наибольший эффект достигался, когда присутствовали и те, и другие хищники (рис. 2, а). 
    2) При наличии одних только муравьев средний размер гусениц увеличивался на 6%, а если были лишь птицы — уменьшался на 11% (рис. 2, б). Это значит, что птицы, как хищники более крупные, выбирают преимущественно крупных гусениц, а муравьи — мелких. Результат не удивительный, к тому же показанный другими авторами ранее. 
    3) Неожиданным оказалось дифференцированное влияние муравьев и птиц на гусениц с разным типом питания — полифагов и монофагов. Плотность полифагов была в 3,5–4 раза больше (что ожидаемо) чем плотность монофагов: 0,18 гусениц/м2 листовой поверхности против 0,05 (площадь листовой поверхности ветки или саженца оценивали, как число листьев, помноженное на среднюю площадь листа). Ученые подсчитали количество экспериментальных ветвей и побегов, на которых присутствовали гусеницы с одним или другим типом питания. Выяснилось, что птицы сокращались число веток с полифагами на 24%, а муравьи не оказывали влияния на гусениц этой группы (рис. 2, в). Зато под действием муравьев веток с монофагами становилось меньше на 19%, а птицы на таких гусениц не влияли. Но эффект муравьев на гусениц-монофагов был заметен только в присутствии птиц. Дело в том, что меньше всего монофагов оставалось на тех ветвях, к которым имели доступ и птицы и муравьи. А больше всего — там, где хозяйничали одни лишь птицы (рис. 2, г).

Рис. 2. Влияние наличия и отсутствия муравьев и птиц: а — на плотность гусениц (их количество на м2 листовой поверхности), б — на среднюю длину гусениц, в, г — на долю экспериментальных ветвей/побегов, на которых отмечены гусеницы-полифаги и монофаги. Рисунок из обсуждаемой статьи в Journal of Animal Ecology

В обсуждаемой работе удалось показать, что муравьи и птицы дополняют друг друга в борьбе с гусеницами. Муравьи едят преимущественно более мелких, а также уничтожают больше гусениц-монофагов. А птицы — наоборот. Различия в размере добычи между муравьями и птицами предсказуемы и не удивительны. А вот дифференциация их жертв по типу питанию (полифаги или монофаги) — новый неожиданный результат. Причем неожиданный и для самих авторов, которые объяснить его пока не могут. Но предлагают две невзаимоисключающие гипотезы, которые предстоит проверить в будущем: 
    1) Гусеницы-монофаги адаптированы к конкретным растениям не только в плане питания, но и в смысле умения хорошо на них прятаться. Это помогает им укрываться от птиц, разыскивающих добычу визуально. Но не спасает от муравьев, ориентирующихся в основном по запаху. 
    2) В присутствии птиц муравьи переключаются на гусениц-монофагов, которых труднее найти. Так они избегают конкуренции с птицами, которые ориентируются на более многочисленных полифагов.

Посмотрим теперь на полученные результаты с более широкой точки зрения. В целом, судя по литературе, взаимоотношения хищных насекомых и мелких птиц могут быть как антагонистическими, так и взаимодополняющими. В разных сообществах может быть по-разному — в зависимости от конкретных видов и соотношения численностей жертвы и хищников. Все эти данные, не столь многочисленные, получены на системах «несколько хищников — одна жертва». А данные по более приближенным к естественным системам «много хищников — много жертв» пока практически отсутствуют: данное исследование едва ли не первое в этом направлении. Поэтому делать обобщения пока очень рано. Но все же авторы предполагают, что системы «много хищников — много жертв», в том числе включающие муравьев, птиц и их жертв, чаще работают по принципу взаимного дополнения, а не антагонизма между хищниками. Дальнейшие исследования покажут, верно ли это.

Источник: M. S. Singer, R. E. Clark, I. H. Lichter-Marck, E. R. Johnson, K. A. Mooney. Predatory birds and ants partition caterpillar prey by body size and diet breadth // Journal of Animal Ecology. 2017. V. 86(6). P. 1363–1371. DOI: 10.1111/1365-2656.12727.

Алексей Опаев

Источник




Комментарии:

На сайте (регистрация не требуется!):
Комментарии временно отключены
Вконтакте (необходима регистрация на сайте vk.com):

Популярные новости:

Архив новостей:

Экопортал не гарантирует достоверность материалов. Позиция Экопортала не всегда может совпадать с позицией, изложеной в материале. Экопортал не несет ответственности за какие-либо ошибки, также за какие-либо действия, предпринятые на основании этих материалов.

© ECOportal 2002-2017 гг.

Вся экология: Новости, Архив новостей, Пресс-релизы, Экспорт новостей, Каталог организациий, Экологические ссылки, Добавить ссылку, Календарь событий, Добавить событие в календарь, Статьи, Книги, Рефераты, Законы и документы, Составы отходов, Экологический словарь, Доска объявлений, Голосования, Реклама на сайте, Рассылка, RSS, Обучение

Авторские права на материалы принадлежат Всероссийскому Экологическому порталу, за исключением тех, где явно указан автор. При полном или частичном цитировании всех материалов ссылка на Всероссийский Экологический портал обязательна. Все предложения по работе сайта отправляйте на электронный ящик администратора.

RSS лента
Rambler's Top100
Rambler's Top100