کنام واقعی و کنام بنیادی؛ صیادی و رقابت؛ تنوع زیستی و تولیدکنندگی

 رقابت به جوامع زیستی شکل می‌دهد. 

استفاده‌های مشترک از منابع کمیاب باعث رقابت می‌شود.

هنگامی که دوگونه در یک زیستگاه از منابع مشترکی استفاده می‌کنند، می‌گویند این دو گونه در حال رقابت با یکدیگر هستند. جانداران معمولاً برای به‌ دست آوردن غذا، مکان آشیانه، فضا برای زیستن، نور، مواد معدنی و آب، با یک دیگر رقابت می‌کنند. برای ایجاد رقابت، لازم است منابع مورد رقابت فراوان نباشند. مثلاً در آفریقا، شیر و کفتار بر سر شکار با یکدیگر در حال رقابت هستند. ستیزی که نتیجه‌ی این رقابت درمی‌گیرد، معمولاً منجر به زخمی شدن هر دو طرف می‌شود. بسیاری از انواع رقابت منجر به درگیری و ستیز نمی‌شود. بعضی از جانداران رقیب هرگز با یکدیگر برخورد نمی‌کنند.

اثر آن‌ها بر رقیبان خود از طریق اثری است که بر منابع می‌گذارند. برای قضاوت درباره‌ی نقش هر جاندار در اکوسیستم، لازم است به این پرسش‌ها درباره‌ی آن پاسخ دهید: آن جاندار چه می‌خورد، یا به عبارت صحیح‌تر آن جاندار انرژی مورد نیاز خود را ازکجا تأمین می‌کند و آن جاندار کجا زندگی می‌کند؟ نقش هر جاندار را در اکوسیستم کُنام آن جاندار می‌نامند. در واقع کنام یعنی همه‌ی راه‌های ارتباطی جاندار با محیط زیست راه‌های ارتباطی جاندار با محیط زیست. کُنام هر جاندار را می‌توان با تعیین عواملی مانند فضایی که مورد استفاده قرار می‌دهد، غذایی که می‌خورد همچنین نیازهای دمایی، رطوبتی یا جفت‌گیری، تعریف کرد. کنام را نباید با زیستگاه اشتباه گرفت. زیستگاه مکان است، در حالی که کنام الگویی از زندگی است. در شکل ۱ خلاصه‌ی کنام پلنگ جاگوار را مشاهده می‌کنید.

شکل ۱- کنام پلنگ جاگوار. 

غذا: پستانداران کوچک‌تر، ماهی و لاک‌پشت

تولیدمثل: در طول تابستان

زمان فعالیت:  هم در روز شکار می‌کند و هم در شب

کنام را اغلب از نظر تأثیری که هر جاندار بر سیر انرژی اکوسیستم می‌گذارد، توصیف می‌کنند؛ مثلاً کنام یک گوزن که از بوته‌ها تغذیه می‌کند، به صورت گیاه‌خوار توصیف می‌شود. کنام بعضی از جانداران با یکدیگر همپوشانی دارد. اگر در یکی از منابع مورد نیاز چنین جاندارانی کمبود وجود داشته باشد، امکان رقابت بین آن‌ها افزایش می‌یابد.

کنام گونه‌های مختلف، هم اندازه نیست: برای درک بهتر کنام، بهتر است کنام چند گونه‌ی مختلف را مورد بررسی قرار دهیم. سِسْک نوعی پرنده‌ی آوازخوان است که در جستجوی غذایی که حشرات کوچک هستند، در درختان سرو به سر می‌برد. برای تعریف کنام این پرنده، متغیرهای مختلفی را باید در نظر گرفت: دمای مورد نیاز این پرنده، موقعی از سال که این پرنده آشیانه می‌سازد، غذای مورد علاقه‌ی آن و محلی از درخت که این پرنده غذای خود را از آنجا به دست می‌آورد، از جمله‌ی این متغیرها هستند. طیفی از موقعیت‌هایی که این جاندار، توان زیستن در آن‌ها را دارد، کنام بنیادی می‌نامند.

تقسیم منابع بین گونه‌ها: سسک زرد غذای خود را از حشرات ساکن بالای درختان کاج نوئل تأمین می‌کند، در حالی که این حشرات در بخش‌های دیگر درخت نیز حضور دارند (شکل ۲). به عبارت دیگر سسک زرد تنها بخش کوچکی از درخت کاج نوئل را اشغال می‌کند.

در اواخر دهه‌ی ۱۹۵۰ رابرت مک آرتور که بوم‌شناس بود پژوهشی درباره کنام این پرندگان انجام داد. پژوهش این محقق در شکل ۲ خلاصه شده است. او رفتارهای تغذیه‌ای پنج‌ گونه‌ی سسک را که رقیب یکدیگر هستند، مورد تحقیق قرارداد و پی برد که این پنج گونه همزمان، اما از مناطق مختلف درخت کاج نوئل، غذای خود را کسب می‌کنند.

توجه داشته باشیدکه کنام بنیادی هر پنج گونه یکی است، اما مکان کسب منابع غذایی آن‌ها متفاوت است. گویی آن‌ها توافق کرده‌اند که هرگونه از بخش ویژه‌ای از درخت کاج نوئل غذای خود را به‌ دست آورد. بخشی از کنام بنیادی که هرگونه اشغال می‌کند، کنام واقعی آن می‌نامند. بنابراین کنام واقعی سسک زرد بخش کوچکی (بخش بالایی درخت) از کنام بنیادی آن (درخت کاج نوئل به طور کلی) است.

مزیت کسب غذا از بخش کوچکی از کنام بنیادی چیست؟ این پژوهشگر اعتقاد دارد که این الگوهای تغذیه‌ای باعث کاهش رقابت بین پنج گونه‌ی سسک می‌شود. چون محل‌های کسب غذای پنج گونه‌ی سسک رفتارهای متفاوتی به وجود آورده است. بسیاری از بوم شناسان با این عقیده موافق‌اند.

شکل ۲- کنام واقعی. اگرچه کنام بنیادی این پنج نوعِ سسک که روی یک نوع درخت زندگی می‌کنند، یکسان است، اما کنام واقعی آن‌ها متفاوت است.

بر اثر رقابت دسترسی گونه‌ها به منابع محدود می‌شود.

در دهه‌ی ۱۹۶۰ پژوهشگری به نام ژوزف کانل پژوهشی درباره‌ی یک مورد رقابت انجام داد. این پژوهشگر امریکایی دو گونه کشتی چسب را که در صخره‌های همانندی در سواحل اسکاتلند زندگی می‌کنند، مورد بررسی قرار داد. کشتی چسب جانوری دریازی، از گروه سخت پوستان است. نوزاد این جانور که در ابتدا آزادانه در آب زندگی می‌کند، خود را به تخته سنگ‌ها می‌چسباند و بقیه‌ی عمر خود را چسبیده به آن باقی می‌ماند. در شکل ۳ مشاهده می‌کنید که کشتی چسب گونه‌ی ۱ بر مناطق بالایی صخره‌ها که هنگام جزر از آب خارج می‌شود، زندگی می‌کند. در همین شکل نوعی دیگر کشتی چسب (گونه‌ی ۲) را مشاهده می‌کنید که روی همان نوع تـخته سنگ‌ها، اما در مناطق پایین‌تر که به ندرت در معرض هوا قرار می‌گیرد، زندگی می‌کند.

کانل در پژوهش‌های خود قسمت‌های پایینی زیستگاه این کشتی چسب‌ها را از وجود گونه‌ی ۲ پاک می‌کرد و پس از آن مشاهده می‌کرد که پس از مدتی گونه‌ی ۱ قسمت‌های پایینی تخته سنگ‌ها را نیز اشغال می‌کند. این نشان می‌دهد که عدم گسترش گونه‌ی ۱ در مناطق عمیق به علت عدم توانایی آن برای زیستن در آن بخش از زیستگاه نیست و در واقع مناطق کم عمق و عمیق تخته سنگ‌ها کنام بنیادی آن محسوب می‌شود. وقتی که او بار دیگر گونه‌ی ۲ را روی این تخته سنگ‌ها کشت می‌داد، مشاهده می‌کرد که این گونه، همواره مناطق عمیق‌تر تخته سنگ‌ها را انتخاب و در آنجا جایگزین می‌شود. به عبارت دیگر گونه‌ی ۱ نمی‌تواند در حضور گونه‌ی ۲ به مناطق عمیق تخته سنگ‌ها نفوذ کند (شکل ۳) گونه‌ی ۲ در حضور یا عدم حضور گونه‌ی ۱ همواره مناطق عمیق‌تر را ترجیح می‌دهد. به نظر می‌رسد سازش گونه‌ی ۲ به مناطق کم عمق که مدت طولانی‌تری از آب خارج می‌شود، به پای گونه‌ی ۱ نمی‌رسد. گونه‌ی ۱ به علت رقابت با گونه‌ی دیگر فقط بخشی از کنام بنیادی خود را اشغال می‌کند. این پژوهش نشان می‌دهد همان گونه که در پژوهش‌های مک آرتور نیز مشخص شده، رقابت دسترسی گونه‌ها را به منابع محدود می‌کند.

شکـل ۳- اثر رقـابت بین دو گونه کشتی چسب. کُنام واقعی۱ از کنام بنیادی آن کوچک‌تر است. چون این‌گونه در رقابت با گونه‌ی ۲ است.

رقابت بدون تقسیم منابع باعث انقراض می‌شود.

محدودیت و کمبود منابع در طبیعت یک قاعده است و گونه‌هایی که از منابع یکسانی استفاده می‌کنند، در معرض رقابت با یکدیگر قرار می‌گیرند. داروین مشاهده کرد که رقابت بین گونه‌هایی که شباهت زیاد به یکدیگر دارند، حادتر است، چون این‌گونه‌ها معمولاً با روش مشابهی از منابع یکسانی استفاده می‌کنند. بنابراین آیا می‌توانیم ادعا کنیم که در رقابت بین گونه‌های شبیه به یکدیگر، یک گونه همواره از آن محیط حذف می‌شود؟ در سال‌های دهه‌ی ۱۹۳۰ پژوهشگری روسی به نام گوس با انجام آزمایش‌هایی دقیق کوشش کرد به این پرسش پاسخ دهد.

گوس در آزمایش خود، دو گونه‌ی پارامسی (گونه‌ی ۱ و گونه‌ی ۲) را که از یک نوع باکتری تغذیه می‌کنند، در یک ظرف کشت داد. حاصل این رقابت همواره حذف گونه‌ای بود که نسبت به مواد دفعی باکتری‌ها مقاومت کمتر دارد (شکل ۴). گوس نتیجه گرفت که اگر دو گونه در حال رقابت با یکدیگر باشند، گونه‌ای که با کارآیی بیشتری می‌تواند از منابع استفاده کند گونه‌ی دیگر را از زیستگاه حذف می‌کند. این نوع حذف در اثر رقابت را حذف رقابتی می‌نامند.

شکل ۴- حذف رقابتی بین گونه‌های پارامسی. در آزمایش گوس معلوم شد که نتیجه‌ی رقابت به تشابه و همپوشانی کنام‌های واقعی گونه‌های رقیب بستگی دارد.

رقابت کنندگان می‌توانند با هم سازش داشته باشند: آیا در صورت وجود منابع محدود، همواره حذف رقابتی بین گونه‌ها روی می‌دهد؟

گوس در آزمایشی دیگر گونه‌ی دیگری از پارامسی (گونه‌ی ۳) را به محیط کشت پارامسی ۱ وارد کرد. غذای این دو پارامسی نیز یکسان است. او انتظار داشت مطابق با آزمایش قبلی، یکی از گونه‌ها از صحنه‌ی رقابت حذف شود.

اما نتیجه‌ی آزمایش جور دیگری بود. این دو گونه، مانند سسک‌های شکل ۲ هر دو در اما نتیجه محیط باقی ماندند. چون در واقع، این دو گونه، غذای خود را از مناطق متفاوتی کسب می‌کنند.

قسمت بالای ظرف را، که در آنجا غلظت اکسیژن بیشتر است، بیشتر گونه‌ی ۱ اشغال می‌کند. در قسمت پایینی ظرف که غلظت اکسیژن کمتر دارد، گونه‌هایی از باکتری‌ها که تنفس بی‌هوازی دارند، زندگی می‌کنند. گونه‌ی ۳ برای زندگی در قسمت‌های پایین‌تر ظرف و تغذیه از باکتری‌ها سازش بیشتر دارد.

بنابراین کنام بنیادی هر دو گونه، همه‌ی ظرف محیط کشت است؛ اما کنام واقعی آن دو، به علت توانایی‌های سازشی آن‌ها، متفاوت است در نتیجه این دو گونه در یک محیط کشت با هم زندگی می‌کنند و هیچکدام دیگری را از صحنه‌ی رقابت حذف نمی‌کند.

صیادی رقابت را کاهش می‌دهد: پژوهش‌هایی که در اکوسیستم‌های طبیعی صورت گرفته، معلوم کرده است که صیادی اثرات رقابت را کاهش می‌دهد. یکی ازپژوهش‌هایی که در این مورد صورت گرفته درباره‌ی تاثیر ستاره‌ی دریایی روی تعداد و نوع گونه‌هایی است که در مناطق جزر و مدی دریا زندگی می‌کند ستاره‌ی دریایی شکارچی جانوران دریازی، مانند صدف باریک و صدف پهن است. پژوهشگری به نام رابرت پاین ستاره‌های دریایی یک منطقه‌ی طبیعی را ازآن خارج کرد. او مشاهده کرد که تعدادگونه‌های شکار این ستاره‌های دریایی از ۱۵ به ۸ می‌رسد. در واقع صدف‌های باریک که شکار اصلی ستاره‌ی دریایی محسوب می‌شوند، این هفت گونه را از محیط حذف کرده‌اند. ستاره‌های دریایی با شکار صدف‌های باریک، جمعیت آن‌ها را به حداقل کاهش و با این کار رقابت را نیز کاهش می‌دهند (شکل ۵).

تنوع زیستی و تولید کنندگی: در سال‌های دهه‌ی ۱۹۹۰ پژوهش مهمی درباره‌ی رابطه‌ی بین زیستی و تولیدکنندگی صورت گرفت. دیوید تیلمن و ۵۰ نفر از همکاران او در مجموع ۱۴۷ منطقه‌ی آزمایشی را در علفزارهای مینه سوتا، در امریکا، انتخاب کردند. هر منطقه‌ی آزمایشی آن‌ها شامل ۱ تا ۲۴ گونه‌ی خاص و بومی بود. آنان مقدار ماده‌ی زنده‌ی تولید شده دراین مناطق را اندازه‌گیری کردند و به این نتیجه رسیدند که هرقدر تنوع گونه‌های گیاهی در منطقه بیشتر باشد، به همان نسبت نیتروژن جذب شده از زمین در هر قطعه بیشتر است. آزمایش‌های تیلمن و همکاران او به روشنی نشان می‌دهد که افزایش تنوع گیاهان باعث افزایش تولیدکنندگی می‌شود.

شکل ۵- اثر حذف ستاره‌های دریایی از دریا. هنگامی که این ستاره دریایی از اکوسیستم دریا حذف شد، تنوع زیستی کاهش و رقابت بین گونه‌هایی که شکار آن هستند، افزایش یافت.

این پژوهشگران همچنین دریافتند مناطقی که تعداد گونه‌های آنها بیشتر است، در برابر خشکی‌ها و کم آبی‌های محیط مقاوم‌ترند، بنابراین افزایش تنوع گیاهان موجب افزایش پایداری زیستگاه‌ها و اجتماعات زیستی نیز می‌شود.