В целом популяции одного вида никогда не живут изолированно от популяций другого вида. Взаимодействующие популяции, населяющие данную среду обитания, образуют экологическое сообщество.
Количество видов, обитающих в одной и той же среде обитания, и их относительная численность известны как разнообразие сообщества. В районах с низким видовым разнообразием, таких как ледники Антарктиды, по-прежнему обитает большое разнообразие живых организмов, в то время как разнообразие тропических дождевых лесов настолько велико, что его невозможно точно оценить.
Ученые изучают экологию на уровне сообществ, чтобы понять, как виды взаимодействуют друг с другом и конкурируют за одни и те же ресурсы.
Хищники и травоядные
Возможно, классическим примером взаимодействия видов является взаимосвязь хищника и травоядного. Самое узкое определение взаимодействия хищника и травоядного описывает особей одной популяции, которые убивают, а затем потребляют особей другой популяции.
Размеры популяций хищников и травоядных в сообществе не являются постоянными с течением времени, и они могут меняться в циклах, которые кажутся взаимосвязанными. Наиболее часто приводимый пример динамики популяции хищников и травоядных- цикличность популяции рыси (хищник) и зайца (добыча) с использованием данных по Северной Америке за 100 лет отлова.
Этот цикл изменения численности хищников и кормовых популяций длится около десяти лет, причем популяция хищников отстает на один-два года от популяции травоядных. Очевидным объяснением этой тенденции является то, что по мере увеличения численности зайцев для рыси становится все больше корма, что позволяет также увеличивать популяцию рыси. Однако, когда популяция рыси достигает порогового уровня, она убивает так много зайцев, что численность зайцев начинает снижаться, за чем следует сокращение популяции рыси из-за нехватки пищи. Когда популяция рыси низкая, численность зайцев начинает увеличиваться, отчасти из-за низкого давления хищников, что приводит к новому началу цикла.
Механизмы защиты от хищников у травоядных
Любой наследуемый характер, позволяющий добыче лучше избегать хищников, будет представлен в большем количестве в последующих поколениях.
Аналогичным образом, черты, позволяющие хищнику более эффективно определять местонахождение и отлавливать добычу, приведут к увеличению количества потомства и увеличению распространенности этого признака среди популяции. Такие экологические взаимоотношения между конкретными популяциями приводят к адаптации, которая обусловлена взаимными эволюционными реакциями в этих популяциях.
Виды развили многочисленные механизмы, позволяющие избежать хищников. Защита может быть механической, химической, физической или поведенческой.
Механическая защита, такая как наличие брони у животных или шипов у растений, препятствует хищнику, препятствуя физическому контакту.
Многие животные производят или получают от растений химическую защиту и хранят ее для предотвращения быть съеденными. Многие виды растений производят вторичные растительные соединения, которые не выполняют никакой функции для растения, за исключением того, что они токсичны для животных и препятствуют их потреблению.
Например, наперстянка вырабатывает несколько соединений, в том числе дигиталис, которые являются чрезвычайно токсичными при употреблении в пищу. (Ученые-биомедики считают химическое вещество, производимое наперстянкой, лекарством от сердца, которое спасает жизни людей на протяжении многих десятилетий).
Некоторые виды используют окраску как способ предупреждения хищников о том, что они неприятны или ядовиты. Например, гусеничные секвестры монархической бабочки отравляют пищу (растения и молочные водоросли), делая себя ядовитыми или неприятными для потенциальных хищников. Гусеница ярко-желтого и черного цвета, что свидетельствует о ее токсичности. Гусеница также способна передавать секвестированные токсины взрослому, который также окрашен в черно-красный цвет, что является предупреждением для потенциальных хищников.
Огненные жабы вырабатывают токсины, которые делают их неприятными для потенциальных хищников. У них ярко-красная или оранжевая окраска живота, которую они демонстрируют потенциальному хищнику, чтобы показать свою ядовитую природу и предотвратить нападение. Это лишь два примера предупреждающего окрашивания, которое является относительно распространенной адаптацией. Предупреждение окраски срабатывает только в том случае, если хищник использует зрение, чтобы обнаружить добычу - наивный хищник должен испытать на себе негативные последствия от ее употребления, прежде чем он избежит других подобных по цвету особей.
В то время как некоторые хищники учатся избегать употребления в пищу определенных потенциальных жертв из-за своего окраса, другие виды животных разработали механизмы, имитирующие этот цвет, чтобы избежать употребления в пищу, даже если они сами могут быть неприятны в пищу или содержать токсичные химические вещества.
В некоторых случаях при мимикрии безвредный вид имитирует предупреждающую окраску вредного вида. Если предположить, что их объединяют одни и те же хищники, то эта окраска защищает безобидных. Многие виды насекомых имитируют окраску ос, которые жалят, тем самым отпугивая хищников .
В других случаях мимикрии несколько видов имеют одинаковую предупреждающую окраску, но на самом деле все они имеют защитные силы. Распространенность сигнала улучшает соблюдение всеми потенциальными хищниками.
