Инверсия «хищник-жертва»

Смена ролей хищника и жертвы — это биологическое взаимодействие, при котором организм, который обычно является добычей во взаимодействии с хищником , вместо этого выступает в роли хищника. Различные взаимодействия считаются сменой ролей. Один тип — когда жертва сталкивается со своим хищником, и взаимодействие заканчивается отсутствием кормления. Два конкурирующих хищника могут взаимодействовать, и более крупный хищник будет охотиться на более мелкого. Более мелкие организмы могут охотиться на более крупные организмы. Изменение плотности популяции может вызвать смену ролей. Кроме того, взрослая добыча может нападать на молодых хищников. ^[1]

Согласно исследованию Технологического института Джорджии , роли добычи и хищника имеют циклы, в которых популяция добычи может увеличиваться, тем самым вызывая увеличение популяции хищников. Но иногда популяция хищников подавляет добычу до такой степени, что опустошает популяцию добычи, что впоследствии приводит к опустошению популяции хищников. Некоторые исследования показывают, что роли каждого могут поменяться до такой степени, что добыча начинает есть хищников. Используя данные, собранные относительно отношений норка - ондатра , кречет - тундряная куропатка и фаг - холерный вибрион , было проведено исследование, чтобы определить, может ли теория, предложенная исследователями Технологического института Джорджии, объяснить, как и почему это происходит. ^[2]

Джошуа Вайц , профессор Школы биологии Технологического института Джорджии, который был соавтором исследования, сказал, что определенные фенотипы могут проявляться как доминирующие в зависимости от изменений окружающей среды вокруг них. Когда и хищник, и жертва развиваются одновременно, и популяция хищника оказывает радикальное воздействие на жертву, жертва может осознать, что у нее есть возможность преодолеть меньшее количество хищников и эволюционировать до роли типа хищника. Знание того, как конкретные виды взаимодействуют друг с другом таким образом, позволяет ученым изучать влияние этого на экосистемы более продвинутыми способами, чем с помощью одних лишь числовых данных. Они способны определить, почему в экологических системах происходят общие тенденции. ^[3]

Модель, названная моделью Лотки–Вольтерры в честь ее основателей Альфреда Дж. Лотки и Вито Вольтерры , фокусируется на изучении экологии и демографии, пытаясь объяснить, почему определенные взаимодействия растений и животных происходят именно так, а не иначе. Хотя эта модель была создана в начале 1900-х годов, она оказалась гибкой и адаптивной, что позволяет использовать ее и сегодня.

Исследование, проведенное Королевским обществом открытой науки ^[4], имело целью объяснить причины взаимодействия хищника и добычи, описанные в литературном произведении ^[5] Амоса Баркая и Кристофера Маккуэйда.

Для анализа данных с целью воссоздания ролей хищника и жертвы использовались алгебраические уравнения и графики. Заключение этого эксперимента показало, что роли между видами могут меняться, когда обычные популяции жертвы уменьшаются до значительно низких уровней, что приводит к уменьшению численности популяции хищников. Как только это происходит, жертвы начинают наращивать численность своей популяции и по мере этого охотятся на своих первоначальных хищников.

Понимание того, как функционируют экосистемы и как взаимодействуют отдельные виды в экосистемах, как предполагается, будет полезным при управлении природными ресурсами и дикой природой в этих экосистемах. Согласно этому исследованию, ^[4] поддерживаемые биосети могут быть созданы посредством более точного прогнозирования реакций видов.

Амфибии часто охотятся на личинок жуков . Однако личинки жужелиц Epomis поступают наоборот и охотятся исключительно на амфибий, которые пытаются их съесть. Два вида Epomis ( E. circumscriptus и E. dejeani ) используют хищническое поведение амфибий в своих интересах , заманивая амфибию к себе. « Личинка Epomis сочетает стратегию «сидеть и ждать» с уникальными движениями своих усиков и челюстей, чтобы привлечь внимание амфибии к присутствию потенциальной добычи». ^[6] Из 400 тестов личинки избегали языка амфибии и контратаковали, прикрепляясь к телу амфибии с примерно 98% вероятностью успеха. После прикрепления личинки Epomis начинают питаться. ^[6]

Около 10% отношений хищник-жертва имеют более мелкие организмы, охотящиеся на более крупных. Однако все это активные атаки, в отличие от стратегии личинок Epomis , направленной на приманивание более крупных амфибий. Визен и Гасит предполагают, что стратегия могла начаться в ходе эволюции как защита от хищников, а затем стать средством существования для личинок. Амфибии пока не эволюционировали, чтобы приспособиться к личинкам Epomis , поскольку большинство животных, на которых они охотятся, являются легкой добычей для амфибий. ^[7]

Вид южноамериканских муравьев адаптировал способность охотиться на существ, которые в 13 350 раз тяжелее их среднего веса. Муравьи Azteca andreae развили физический крючок, который позволяет им устраивать засады: муравьи ведут древесный образ жизни и нападают на летающих насекомых, которые садятся на их деревья. Всякий раз, когда на лист приземляется насекомое, муравьи вступают в действие: небольшое количество кусает ноги крылатого существа. Пока насекомое застревает и крепится к листу, другие муравьи приходят, чтобы расчленить добычу. Средний муравей может удерживать вес, в 5700 раз превышающий его собственный вес. Причина этого кроется в возможной совместной эволюции муравьев Azteca andreae и листьев Cecropia obtusa . Листья имеют ярко выраженные петли, похожие на липучки, за которые муравьи могут цепляться. Муравьи не дают другим насекомым есть листья, в то время как листья дают муравьям, на которых часто охотятся, хищное преимущество. ^[8]

Гигантский водяной клоп Kirkaldyia deyrolli , подсемейство Lethocerinae в составе Belostomatidae , является находящимся под угрозой исчезновения видом, обитающим в Японии , который в основном питается мелкими лягушками и рыбой. Доктор Син-я Оба сделал фотографии K. deyrolli, питающегося за пределами своего известного основного рациона. 58-миллиметровый самец водяного клопа был обнаружен поедающим молодую черепаху Ривза во время ночного отбора проб. Доктор Оба обнаружил, что K. deyrolli поедает змей, что является еще одним редким поведением водяного клопа. ^[9]

Охота на молодняк развилась как эффективная стратегия борьбы с хищниками и смена ролей. Молодые хищники подвергаются риску со стороны представителей своего вида и конкурентов, а также могут быть уязвимы для взрослых особей видов добычи, поскольку молодые хищники практически не представляют риска хищничества для взрослых жертв. ^[10] Эксперимент, в котором молодые жертвы подвергались воздействию взрослых хищников, пока они развивались, с большей вероятностью убивали молодых хищников во взрослом возрасте, чем добычу, которая не подвергалась воздействию в молодом возрасте. ^[11] Повышенный уровень нападения на молодых хищников может отпугивать взрослых хищников, поскольку взрослые хищники будут избегать мест, где их молодняк может подвергнуться нападению. Это, в свою очередь, снижает риск хищничества для видов добычи. ^[11]

Эксперимент с клещами в качестве хищников и трипсами в качестве добычи показал, что даже ювенильная добыча может атаковать ювенильных хищников. Эти атаки вызвали родительскую заботу у взрослых хищников, которые убивали ювенильную добычу, которая нападала на их детенышей. Это создало «каскад из нападения хищника, контратаки добычи и защиты хищника». ^[12]

Более распространенным обратным явлением является межвидовое убийство среди хищников. Некоторые виды могут испытывать 68% известных случаев смертности от убийств другими хищниками. Возможно, что один вид хищников может убить другой, а не наоборот, или оба вида могут убить друг друга. Убийство среди хищников может сократить популяции, даже до точки вымирания , и может сократить или увеличить популяции добычи. ^[13]

Два острова у западного побережья Южной Африки имеют совершенно разные экосистемы морского дна .

На острове Малгас население в основном состоит из морских водорослей и лангустов . Лангусты действуют как хищники, охотясь на мидий , которые пытаются осесть. Лангусты также охотятся на трубачей , за исключением одного вида, Burnupena papyracea , раковина которого обычно инкрустирована комменсальной мшанкой .

Напротив, на острове Маркус большая популяция мидий и почти нет водорослей или лангустов. У моллюсков Burnupena spp также большая плотность популяции на острове Маркус. Моллюски, привезенные на остров Маркус, быстро съедались моллюсками, которые превосходили их численностью. Это взаимодействие показало смену ролей между видом добычи (моллюском) и видом хищника (лангустом). ^[14]

Смена ролей хищника и жертвы является сюжетной темой множества книг и фильмов; это одна из версий истории неудачника, который выживает в невероятных условиях и побеждает значительно превосходящего противника, от «Дракулы» Брэма Стокера до детских фильмов, таких как «Университет монстров» .

Фильм «Хищник » 1987 года — пример перестановки жертвы, когда жертва становится хищником. Вооруженный стелс-костюмом и новейшим высокотехнологичным снаряжением, хищник методично расправляется с людьми, которые оказываются в джунглях. Последний из его отряда, «Голландец» ( Арнольд Шварценеггер ), должен превратиться из жертвы в охотника. ^[15] Добыча активно противостоит своему хищнику.

• Баркай, Амос; Маккуэйд, Кристофер (1988). «Изменение ролей хищник–жертва в морской бентосной экосистеме». Science . 242 (4875): 62–64. Bibcode :1988Sci...242...62B. doi :10.1126/science.242.4875.62. PMID  17757631. S2CID  31421784.
• Полис, Гэри А.; Майерс, Кристофер А.; Холт, Роберт Д. (1989). «Экология и эволюция внутригильдейского хищничества: потенциальные конкуренты, которые едят друг друга». Annual Review of Ecology and Systematics . 20 : 297–330. doi :10.1146/annurev.ecolsys.20.1.297. JSTOR  2097094.
• Санчес-Гардуно, Ф.; Мирамонтес, П.; Маркес-Лаго, ТТ (2014). «Смена ролей во взаимодействии хищник-жертва». Королевское общество открытой науки . 1 (2): 140186. arXiv : 1404.2685 . Бибкод : 2014RSOS....140186S. дои : 10.1098/rsos.140186. ISSN  2054-5703. ПМЦ  4448886 . ПМИД  26064541.
• «Эволюция видов может обратить вспять циклы популяций хищников и жертв». Технологический институт Джорджии . Получено 3 мая 2015 г.
• Wizen, Gil; Gasith, Avital (2011). «Беспрецедентная смена ролей: личинки жужелиц (Coleoptera: Carabidae) заманивают амфибий и охотятся на них». PLOS ONE . ​​6 (9): e25161. Bibcode :2011PLoSO...625161W. doi : 10.1371/journal.pone.0025161 . ISSN  1932-6203. PMC  3177849 . PMID  21957480.
• Смит, Крис (25 сентября 2011 г.). «Смена ролей хищник-жертва: охотник становится добычей». The Naked Scientists . Кембриджский университет . Получено 9 мая 2015 г.
• Дэвис, Элла. «Сфотографировано, как гигантский водяной клоп пожирает детеныша черепахи». BBC Nature . BBC . Получено 9 мая 2015 г. .
• Янссен, Арне; Фараджи, Фарид; ван дер Хаммен, Тесса; Магальяйнс, Сара; Сабелис, Морис В. (июль 2002 г.). «Межвидовое детоубийство отпугивает хищников» (PDF) . Экологические письма . 5 (4): 490–494. Бибкод : 2002EcolL...5..490J. дои : 10.1046/j.1461-0248.2002.00349.x.
• Choh, Yasuyuki; Ignacio, Maira; Sabelis, Maurice W.; Janssen, Arne (11 октября 2012 г.). "Смена ролей хищник-жертва, опыт молодых особей и поведение взрослых особей против хищников". Scientific Reports . 2 : 728. Bibcode :2012NatSR...2E.728C. doi :10.1038/srep00728. PMC  3469038 . PMID  23061011.
• Magalhaes, S.; Janssen, A.; Montserrat, M.; Sabelis, M. W (22 сентября 2005 г.). «Добыча нападает, а хищники защищаются: контратака добычи запускает родительскую заботу у хищников». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 272 ​​(1575): 1929–1933. doi :10.1098/rspb.2005.3127. PMC  1559880. PMID  16191599 .
• Паломарес, Ф.; Каро, Т. М. (май 1995 г.). «Межвидовое убийство среди плотоядных млекопитающих». The American Naturalist . 153 (5): 492–508. doi : 10.1086/303189. hdl : 10261/51387 . JSTOR  303189. PMID  29578790. S2CID  4343007.
• Кейм, Брэндон. «Муравьи используют собственную липучку, чтобы ловить сверхкрупную добычу». Wired . Получено 11 мая 2015 г.