Отношения между организмами с точки зрения экологии

Экология – наука о закономерностях взаимоотношений организмов (популяций, видов, сообществ) между собой и со средой обитания. Данный термин был впервые предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1869 г. Как самостоятельная наука она выделилась в начале XX века наряду с физиологией, генетикой и другими. Область приложения экологии – это организмы, популяции и сообщества. Экология рассматривает их как живой компонент системы, которую называют экосистемой. В экологии понятия популяции – сообщества и экосистемы имеют четкие определения.

Популяция (с точки зрения экологии) – это группа особей одного вида, занимающая определенную территорию и, обычно, в той или иной степени изолированная от других сходных групп.

Сообщество – это любая группа организмов различных видов, обитающих на одной площади и взаимодействующих друг с другом посредством трофических (пищевых) или пространственных связей.

Экосистема – это сообщество организмов с окружающей их средой, взаимодействующих между собой и образующих экологическую единицу.

Все экосистемы Земли объединяются в биосферу или экосферу. Понятно, что совершенно невозможно охватить исследованиями всю биосферу Земли. Поэтому точкой приложения экологии является экосистема. Однако, экосистема, как видно из определений состоит из популяций, отдельных организмов и всех факторов неживой природы. Исходя из этого возможно несколько различных подходов в изучении экосистем.

Экосистемный подход.При экосистемном подходе экологом изучаются поток энергии и круговорот веществ в экосистеме. Наибольший интерес в данном случае представляют собой взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. Этот подход позволяет объяснить сложную структуру взаимосвязей в экосистеме и дать рекомендации по рациональному природопользованию.

Изучение сообществ. При этом подходе подробно изучается видовой состав сообществ и факторы, ограничивающие распространение конкретных видов. В данном случае исследуются четко различимые биотические единицы (луг, лес, болото и т.д.).
Популяционный подход. Точкой приложения данного подхода, как явствует из названия, является популяция.
Изучение местообитаний. В данном случае изучается относительно однородный участок среды, где живет данный организм. Отдельно, как самостоятельное направление исследований он обычно не применяется, но дает необходимый материал для понимания экосистемы в целом.
Следует отметить, что все перечисленные выше подходы в идеале должны применяться в комплексе, но в настоящий момент это практически невозможно из-за значительных масштабов исследуемых объектов и ограниченности количества полевых исследователей.

Экология как наука использует разнообразные методы исследования, позволяющие получить объективную информацию о функционировании природных систем.

Методы экологических исследований:

• наблюдение
• эксперимент
• учет численности популяции
• метод моделирования

Некоторые задачи современной экологии:

искусственная регуляция численности видов
изучение взаимоотношения организмов, популяций, видов между собой
изучение закономерностей действия факторов неживой природы на организм
решение проблемы охраны природы
создание эффективной агротехники выращивания сельскохозяйственных культур
изучение проявлений борьбы за существование в популяциях
Каждый организм в процессе своей жизни испытывает воздействие разнообразных экологических факторов. Все факторы, воздействующие на организм можно разделить на три группы: абиотические, биотические и антропогенные. В современной экологии выделяют три группы факторов:

Факторы неживой природы (абиотические) : температура, свет, влажность, концентрация солей, давление, осадки, рельеф, движение воздушных масс.
Абиотические факторы, как явствует из названия, не относятся к факторам живой природы. Их можно также разбить на отдельные группы: эдафические (почвенные), климатические, топографические и другие физические факторы (огонь, морские и речные течения, волны, приливы и отливы).

Эдафические факторы . Почвой называют слои вещества, лежащие поверх горных пород земной коры. Эта структура имеет важное значение для жизни растений. В эдафическом факторе определяющими для жизни являются структура почвы и ее химический состав. Структура почвы влияет на содержание в ней воды и воздуха. Наиболее бедными в плане плодородия являются песчаные и глинистые почвы, так как в песчаных почвах низкое содержание воды, а в глинистых – воздуха. Химический состав почвы зависит от минерального содержимого (горная порода, на которой образовалась данная почва) и органического вещества. От химического состава почвы зависит, какие растения будут на ней произрастать, так как различные виды растений имеют различные потребности к минеральному питанию.

Климатические факторы . Главными климатическими факторами любой экосистемы являются свет, температура, влажность и ветер. Свет играет множественную роль в экосистемах; некоторые процессы, проходящие в экосистемах помощью света, перечислены ниже. Основным источником тепла является солнечное излучение. Его интенсивность зависит от времени года, географической широты, солнечной активности. Кроме того, источником тепла могут быть водные источники, нагретые теплом Земли (геотермальные источники). Однако, они играют роль на очень незначительных участках земной поверхности.

Представители каждой группы организмов могут существовать в узком диапазоне температур, к которому приспособлен их метаболизм и структура. Отклонения отданного диапазона приводят к выработке защитных приспособлений либо к миграциям. В смысле температурной комфортности водная среда является более оптимальной, чем воздушная, так как теплоемкость воды выше и колебания температуры незначительные. Влажность является одним из основных лимитирующих (ограничивающих) факторов в экосистемах. Дело в том, что вода является основным неорганическим веществом любой клетки и играет значительную роль в любой экосистеме.

По способности переносить недостаток воды в почве растения можно разделить на ксерофиты (имеют высокую выносливость), мезофиты (со средней выносливостью) и гидрофиты (приспособлены к избытку воды). Животные также имеют различные механизмы для сохранения воды в организме. Атмосферные явления являют важной составляющей любой экосистемы. Казалось бы такие незначительные факторы, как дождь, ветер или давление могут иметь решающее значение на распределение организмов в экосистеме. Приведем несколько примеров. Ветер на открытой местности может вызывать изменения растительности (особенно древесной). Вспомните хотя бы деревья открытых пространств севера: классический пример с карельской березой, которая на родине имеет искривленный ствол и низкий рост для того, чтобы противостоять натиску ветра. Изменения давления, как климатический фактор также оказывает воздействие на организмы. Достаточно проследить приспособления, которые вырабатываются у организмов высокогорных зон. Ведь, как известно, с уменьшением давления уменьшается парциальное давление кислорода. Проще говоря, животные при дыхании испытывают недостаток кислорода и вынуждены вырабатывать приспособления для борьбы с ним (учащенное дыхание и сердцебиение, увеличение объема легких). У растений с понижением давления возрастает транспирация, поэтому они вынуждены вырабатывать приспособления для сохранения воды в организме.

Процессы, протекающие в экосистемах с участием солнечной радиации (света):

Фотосинтез . На процесс фотосинтеза расходуется около 5 % из падающего на растения света. Фотосинтез является начальным процессом для пищевой цепи, так как с его помощью образуется первичное органическое вещество.
Транспирация . Около 75 % солнечной энергии, попадающей на растение, расходуется на испарение воды.
Фотопериодизм . Периодические колебания продолжительности освещенности важны для «информирования» организмов о смене времени года.
Движение . Фототропизм у растений необходим для обеспечения оптимальной освещенности. Фототаксис у животных и одноклеточных растений необходим для поиска оптимального места обитания.
Зрение у животных. Это один из самых главных органов чувств.
Синтез витамина D у человека осуществляется под действием света.
Разрушительное действие. В зонах с повышенной солнечной радиацией необходима выработка приспособлений, обеспечивающих защиту от избыточного воздействия солнечной радиации.
Приспособления к недостаточной влажности у растений и животных:

Уменьшения потери воды

Листья превращаются в иглы или колючки (кактусы и хвойные деревья). Толстая восковая кутикула (листья большинства ксерофитов, насекомые). Выделение азота в виде мочевой кислоты (насекомые, птицы). Дыхательные отверстия прикрыты клапанами (многие насекомые).

Увеличение поглощения воды

Обширная поверхностная корневая система (однодольные растения) или глубоко проникающие корни (эдельвейс). Прорывание ходов к воде (термиты).

В клеточных стенках (кактусы). В специализированном мочевом пузыре (пустынная лягушка). В виде жира (пустынная крыса, верблюд).

«Уклонение» от проблемы

Переживание неблагоприятных условий в виде семян (однолетние растения), в виде луковиц или клубней (некоторые лилейные). Летняя спячка в слизистом коконе (дождевые черви, двоякодышащие рыбы).

Факторы живой природы (биотические):

• влияние организмов или популяций одного вида друг на друга
• взаимодействие особей или популяций разных видов

Биотические факторы – это факторы, связанные с взаимным влиянием организмов друг на друга. Ниже мы приводим несколько возможных взаимоотношений между организмами с небольшой расшифровкой. К биотическим факторам относятся взаимодействия типа:

Хищник – жертва . Под эти взаимоотношения подходят не только взаимоотношения между плотоядными животными и их жертвами; недавняя «жертва» сама становится хищником, поедая растения. На каждом из этих уровней организм вынужден вырабатывать приспособления, позволяющие выжить и в то же время не умереть от голода. Примеров таких приспособлений множество: защитные образования у растений (колючки, шипы, ядовитые вещества, плотная кутикула…); у травоядных – хороший слух и обоняние, способность к быстрому бегу, различные маскирующие приспособления; у хищников – мощные челюсти и когти, хорошо развитые слух и обоняние (хищники из отряда собачьих) или зрение (хищные птицы).

Паразит – хозяин . Этим типов взаимоотношений занимается целая наука, называемая паразитологией. Ввиду этого мы не будем подробно останавливаться на этом типе взаимоотношений. Отметим только, что такой тип взаимоотношений достаточно распространен в природе и в любой экосистеме паразитические организмы играют одну из ведущих ролей.

Пищевой конкурент – пищевой конкурент . При таком биотическом воздействии не наблюдается открытого уничтожения одних организмов другими, однако, при питании одной и той же пищей преимущество получают те организмы, которые лучше приспособлены к ее поиску и добыче.

Территориальный конкурент – территориальный конкурент . Как и при взаимодействии, отмеченном выше, организмы обычно не вступают в открытую борьбу друге другом, а предпочтение получают организмы, наиболее приспособленные к данному месту обитания.

Факторы, связанные с воздействием человека на природу (антропогенные):

• прямое воздействие человека на организмы и популяции, экологические системы
• воздействие человека на среду обитания различных видов

Антропогенные факторы. Данная группа факторов относится ко всякого рода воздействиям на экосистемы человека. Ввиду того, что человек единственное живое существо на Земле, которое способно к радикальному изменению любой экосистемы, антропогенные факторы являются почти всегда решающими. Антропогенное воздействие на все экосистемы Земли огромно. Трудно даже оценить масштабы такого воздействия. И даже если в какую-то экосистему никогда не ступала нога человека, можно с уверенностью говорить, что данная экосистема подвергается воздействию антропогенных факторов, так как все экосистемы связаны в единую систему, называемую биосфера

В заключение хотелось бы отметить, что любой организм в любой экосистеме ощущает на себе постоянный пресс всех факторов. Воздействие биотических и антропогенных факторов может быть непосредственным и опосредованным.

Непосредственное воздействие проявляется весьма редко, лишь в случаях прямого контакта между организмами или между организмами и человеком. Такой тип воздействия характерен полностью для абиотических факторов.

Опосредованное воздействие на большинство организмов и экосистем оказывает человек, так как любое крупное воздействие на какую-либо экосистему неминуемо влечет за собой изменение соседних экосистем и это воздействие распространяется далее по цепи. Приведем пример. Вырубка дубов в пойме реки Припять на территории Беларуси привела к уничтожению лесной экосистемы. Но на этом изменения не закончились. На смену дубам приходит быстро развивающееся дерево ольха. Однако, ольха обладает совершенно другим водным балансом в сравнении с дубом и территория постепенно заболачивается. Вокруг заболоченной территории начинают процветать гидрофильные виды, Вот так уничтожение всего одного вида организмов повлекло за собой коренное изменение экосистемы и соседних экосистем.

Конкретный фактор среды может воздействовать на организм с той или иной интенсивностью. В этой связи очень важно понять, что такое ограничивающий фактор.

Интенсивность действия фактора среды на организм:

• Оптимальная (благоприятная) – быстрый рост, активное размножение, увеличение численности в популяции.
• Максимальная и минимальная (неблагоприятная) – торможение процесса роста, прекращение размножения, общее угнетение организма, гибель.

Действия ограничивающего фактора выходят за пределы максимальных и минимальных пределов выносливости вида.

• В воде – концентрация кислорода
• В пустыне – недостаток влаги
• В тундре – недостаток тепла

Подробное решение Раздел стр. 250 по биологии для учащихся 9 класса, авторов С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, И.Б. Агафонова, Н.И. Сонин 2016

• Гдз рабочая тетрадь по Биологии за 9 класс можно найти тут

Вопрос 1. Составьте схему, иллюстрирующую многообразие взаимоотношений между организмами.

Вопрос 2. Приведите примеры различных вариантов симбиоза и отметьте положительные стороны такого типа взаимодействия для партнёров.

В тропических морях на небольших глубинах обитают своеобразные кишечнополостные животные, относящиеся к коралловым полипам, – актинии. В отличие от других кораллов, они лишены твёрдого скелета и имеют вид небольшого цилиндра, окаймлённого на верхнем конце венчиком щупалец. Как и все кораллы, актинии ведут сидячий образ жизни. Однако нередко можно видеть, как актинии медленно перемещаются по морскому дну. Это бывает, когда актиния поселяется на пустой раковине какого-нибудь моллюска. В раковине находит убежище рак-отшельник, прячущий в ней своё мягкое брюшко, он и везёт на себе раковину вместе с актинией. Такое сожительство взаимовыгодно: перемещаясь по дну, рак увеличивает пространство, используемое актинией для ловли добычи. Часть добычи, поражённая стрекательными клетками актинии, но не подхваченная ею, падает на дно и достаётся раку. Польза для обоих организмов очевидна, но связь их необязательна: и рак, и актиния могут существовать самостоятельно.

Другой пример необязательной, но взаимовыгодной связи дают взаимоотношения мелких рыбок семейства губановых и крупных хищных мурен. Среди губановых имеются так называемые рыбы-чистильщики, освобождающие крупных рыб от наружных паразитов, находящихся на коже, в жаберной и ротовой полостях. Обитают губаны-чистильщики всегда в одном и том же месте. Крупные хищники, в том числе мурены, страдающие от паразитов, приплывают в места обитания губанов и дают им возможность уничтожать паразитов даже у себя во рту.

У свободноживущих организмов всегда очень много паразитов. Многие птицы кормятся на копытных, выбирая из их шерсти паразитов – клещей. Столь же часто птицы выщипывают зимнюю шерсть у оленей, лосей, коров и т. д. во время линьки, используя её при постройке гнёзд.

Часто встречается такая форма взаимополезного сожительства, когда присутствие партнёра становится необходимым и обязательным условием существования каждого из них. Один из самых известных примеров таких отношений – лишайники, представляющие собой сожительство гриба и водоросли.

Типичный симбиоз – отношения термитов и жгутиковых простейших, обитающих в их кишечнике. Термиты питаются древесиной, однако у них нет ферментов для переваривания целлюлозы. Жгутиконосцы вырабатывают такие ферменты и переводят клетчатку в сахара. Без простейших – симбионтов – термиты погибают от голода. Сами же жгутиковые помимо благоприятного микроклимата получают в кишечнике пищу и условия для размножения.

Вопрос 3. Согласно иной классификации, биотические взаимоотношения — нахлебничество и квартирантство относят к комменсализму — полезно-нейтральным взаимодействиям. Объясните происхождение этого термина.

Комменсализм – такой тип межвидовых взаимоотношений, при котором один вид (комменсал) извлекает пользу из сосуществования, а второй вид не имеет от этого никакой выгоды, но и вреда от подобного сожительства тоже не получает.

Примером этого типа взаимоотношений могут служить бобовые (например, клевер) и злаки, совместно произрастающие на почвах, бедных доступными соединениями азота, но богатых соединениями калия и фосфора. При этом если злак не подавляет бобовое, то оно в свою очередь обеспечивает его дополнительным количеством доступного азота. Но подобные взаимоотношения могут продолжаться только до тех пор, пока почва бедна азотом и злаки не могут сильно разрастаться. Если же в результате роста бобовых и активной работы азотфиксирующих клубеньковых бактерий в почве накапливается достаточное количество доступных для растений соединений азота, этот тип взаимоотношений сменяется конкуренцией. Результатом ее, как правило, является полное или частичное вытеснение менее конкурентоспособных бобовых из фитоценоза.

Вопрос 4. Дайте определение хищничества и приведите примеры из животного и растительного мира.

Хищничество — форма трофических взаимоотношений между организмами разных видов, при которых один из них (хищник) атакует другого (жертву) и питается его плотью, то есть обычно присутствует акт умертвления жертвы.

Хищничество встречается во всех крупных группах эукариотических организмов. Уже у одноклеточных поедание особей одного вида представителями другого вида – обычное явление. Медузы парализуют стрекательными клетками организмы, попадающие в сферу досягаемости их щупалец (у крупных форм – до 20–30 м в длину), хищные насекомые нападают на гусениц и поедают их. Крупные лягушки нападают на птенцов и могут наносить серьёзный ущерб разведению водоплавающей домашней птицы. Змеи охотятся на амфибий, птиц и мелких млекопитающих. Нередко объектами их охоты бывают не только взрослые особи, но и яйца птиц. Гнёзда птиц, расположенные как на земле, так и на ветвях деревьев, буквально опустошаются змеями.

Вопрос 5. Что такое паразитизм? Расскажите о разных формах паразитизма; приведите примеры.

Организмы могут использовать другие виды не только как место обитания, но и как постоянный источник питания. Такая форма сожительства получила название паразитизма. Известно несколько десятков тысяч видов паразитических форм, из которых около 500 – паразиты человека. Паразиты причиняют большой ущерб и сельскому хозяйству. Изучением их жизнедеятельности, путей распространения и разработкой мер борьбы с паразитарными заболеваниями занимается наука паразитология.

Формы паразитизма могут быть весьма разнообразными. Истинный паразитизм является эволюционно-закономерной формой взаимоотношений между двумя организмами, когда другая форма существования для паразита невозможна, при этом истинный паразитизм может проявляться как облигатный, т. е. обязательный и постоянный для данного вида организмов, и как факультативный, когда жизненный цикл паразита может включать и свободный образ жизни, а при попадании его в другой организм он паразитирует в этом организме-хозяине. Примером истинного облигатного паразитизма может служить присутствие малярийных плазмодиев в крови, сосальщиков — в печени хозяина, аскариды — в кишечнике, чесоточного зудня — в кожном покрове и т. п. К факультативному паразитизму можно отнести внедрение личинок угрицы кишечной в организм человека через кожный покров и их миграцию в кишечник, хотя они могут развиваться при благоприятных условиях в почве. Кроме того, существует ложный паразитизм, представляющий собой случайное явление для данного вида, при этом ложный паразит некоторое время сохраняет жизнеспособность в организме хозяина и наносит ему вред, но обычным для него является независимый образ жизни. Примером ложного паразитизма является попадание пиявок в носоглотку человека во время купания. Такой ложный паразитизм пиявок может привести к смерти хозяина в результате закупорки дыхательных путей или кровотечения.

Вопрос 6. К каким изменениям в строении тела и процессах жизнедеятельности приводит паразитический образ жизни?

Образ жизни приводит к глубоким изменениям в строении и жизнедеятельности паразитов, служит причиной появления у них многих приспособлений к условиям существования. У паразитов развиваются органы прикрепления – присоски, крючки, коготки и т. п. У кровососущих животных увеличивается вместимость пищеварительной системы за счёт появления слепых выростов кишечной трубки (клещи, пиявки). Многие паразиты утрачивают отдельные органы и целые системы – органы зрения, передвижения, у них упрощается строение органов чувств. У ленточных червей, всасывающих в кишечнике хозяина питательные вещества поверхностью тела, отсутствует пищеварительная система. Растения-паразиты утрачивают различные вегетативные органы – корни, листья.

Вопрос 7. Как человек использует паразитов в своей практической деятельности?

В практической деятельности человека большой интерес представляет использование паразитов для борьбы с переносчиками возбудителей инфекционных заболеваний или с вредителями сельского хозяйства. Существуют паразитические низшие грибы, которые поражают насекомых или их личинок. Часто встречается заболевание комнатной мухи – микоз, вызываемое грибом. В отдельные годы наблюдается массовая гибель гусениц бабочек, жуков, поражённых грибами. Особенно важно то, что такие паразиты есть и у насекомых, имеющих медицинское значение, – комаров. В настоящее время предпринимаются попытки культивирования грибов – паразитов насекомых. Достигнуты определённые успехи в снижении численности златогузки, тлей, сосновой совки путём заражения насекомых-вредителей грибами.

Вопрос 8. Из предыдущих курсов биологии вспомните, какие паразитические черви могут представлять опасность для человека. В чём проявляется их отрицательное воздействие на человека? Какие меры профилактики позволяют избежать поражения?

Паразиты человека – это паразиты, заражению которыми подвержен человек. Общее определение слова «паразит» касается не только многоклеточных и простейших, живущих за счёт своего хозяина и во вред последнему, но также вирусов, бактерий и грибов с подобными качествами. Согласно исторической традиции, и с точки зрения медицинской паразитологии, паразитами принято называть любые существа, ведущие паразитический образ жизни, кроме вирусов и бактерий с подобными качествами.

Самые распространенные паразиты в организме человека — это глисты.

Глисты (гельминты) это группа червей паразитов, паразитирующих в организме человека. Заражение человека глистами носит название глистной инвазии. Согласно современным исследованиям, на сегодняшний день в мире около 25% всего населения планеты заражено той или иной формой глистов. Наиболее распространенными формами гельминтозов являются энтеробиоз и аскаридоз.

Вот несколько правил, которым нужно следовать, чтобы не допустить проникновения в организм паразитов:

• Не рекомендуется пить воду из природных источников и в незнакомой местности.

• Нельзя есть немытые овощи и фрукты.

• Целесообразно беречься от комаров, клещей и других кровососущих насекомых, которые могут быть носителями паразитов. Необходимо пользоваться специальными средствами защиты от них, а в местах, где их много, носить брюки и рубашки с длинным рукавом.

• Перед поездкой в некоторые страны необходимо сделать прививки от тифа, чумы, тропической лихорадки и других инфекционных болезней. Отправляясь в места, где встречается малярийный комар, нужно принимать анти малярийные таблетки. Собираясь в длительный поход, где могут быть клещи, важно сделать прививку от клещевого энцефалита.

• Не разрешайте детям обнимать и целовать собак, кошек и других домашних животных. Позаботьтесь о здоровье домашних любимцев – проводите им курсы дегельминтизации.

• Соблюдайте правила личной гигиены, поддерживайте чистоту дома.

• Проводите периодические профилактические антипаразитарные курсы всей семье.

Вопрос 9. Рассмотрите рисунок 138. Известно, что многие рыбы погибают от нанесённых миногой многочисленных ран. Можно ли в этом примере чётко определить, являются ли данные взаимоотношения примером паразитизма или хищничества? Аргументируйте свой ответ.

На рисунке показано как миноги прикрепляются ротовой присоской к телу рыбы. На внутренней поверхности их ротовой полости имеются хитиновые зубы, которыми они «протирают» кожные покровы и прилегающие мышечные ткани своей жертвы. Миноги относятся к временным паразитам, однако рыбы погибает не от самого паразита, а от нанесенных ей ран. Поэтому четко определить данный тип взаимоотношений не представляется возможным.

Вопрос 10. Приведите известные вам примеры внутривидовой и межвидовой конкуренции в природе. Постарайтесь объяснить, в чём их различие, а в чём — сходство.

Конкуренцию подразделяют на внутривидовую и межвидовую.

Яркий пример внутривидовой конкуренции, который каждый мог видеть в лесу, так называемое самоизреживание у растений.

Начинается этот процесс с захвата территории. Например, где-нибудь на открытом месте, недалеко от большой ели, дающей множество семян, появляется несколько десятков всходов — маленьких елочек. Первая задача выполнена — популяция выросла и захватила территорию, необходимую ей для выживания. Таким образом, территориальность у растений выражается иначе, нежели у животных: участок занимает не особь, а группа.

Молодые деревца растут, попутно затеняя и угнетая находящиеся под их кронами травянистые растения (это уже межвидовая конкуренция). С течением времени между деревцами появляется неизбежная разница в росте — одни, послабее, отстают, другие обгоняют. Поскольку ель очень светолюбивая порода (ее крона поглощает почти весь падающий на нее свет), то более слабые елочки начинают все больше испытывать затенение со стороны более высоких и постепенно засыхают, отмирают.

Классическим примером межвидовой конкуренции являются описанные русским биологом Г.Ф. Гаузе опыты. В этих опытах культуры двух видов инфузорий-туфелек со сходным характером питания помещали по отдельности и совместно в сосуды с сенным настоем. Каждый вид, помещенный отдельно, успешно размножался, достигая оптимальной численности. При помещении же обеих культур в один сосуд численность одного из видов постепенно уменьшалась и он исчезал из настоя.

Типы связей и взаимоотношений между организмами

Типы связей между организмами

Живые организмы определенным образом связаны друг с другом. Различают следующие типы связей между видами:

Наиболее важными являются трофические и топические связи, так как именно они удерживают организмы разных видов друг возле друга, объединяя их в сообщества.

Трофические связи возникают между видами, когда один вид питается другим: живыми особями, мертвыми остатками, продуктами жизнедеятельности. Трофическая связь может быть прямой и косвенной. Прямая связь проявляется при питании львов живыми антилопами, гиен трупами зебр, жуков-навозников пометом крупных копытных и т. д. Косвенная связь возникает при конкуренции разных видов за один пищевой ресурс.

Топические связи проявляются в изменении одним видом условий обитания другого вида. Например, под хвойным лесом, как правило, отсутствует травянистый покров.

Форические связи возникают, когда один вид участвует в распространении другого вида. Перенос животными семян, спор, пыльцы растений называется зоохория, а мелких особей — форезия.

Фабрические связи заключаются в том, что один вид использует для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки или даже живых особей другого вида. Например, птицы при постройке гнезд используют ветки деревьев, траву, пух и перья других птиц.

Типы отношений между организмами

Воздействие одного вида на другой может быть положительным, отрицательным и нейтральным. При этом возможны разные комбинации типов воздействия. Различают:

• нейтрализм,
• протокооперацию,
• мутуализм,
• комменсализм,
• хищничество,
• паразитизм,
• конкуренцию,
• аменсализм.

Нейтрализм — сожительство двух видов на одной территории, не имеющее для них ни положительных, ни отрицательных последствий. Например, белки и лоси не оказывают друг на друга значительных воздействий.

Протокооперация — взаимовыгодное, но не обязательное сосуществование организмов, пользу из которого извлекают все участники. Например, раки-отшельники и актинии. На раковине рака может поселяться коралловый полип актиния, который имеет стрекательные клетки, выделяющие яд. Актиния защищает рака от хищных рыб, а рак-отшельник, перемещаясь, способствует распространению актиний и увеличению их кормового пространства.

Мутуализм (облигатный симбиоз) — взаимовыгодное сожительство, когда либо один из партнеров, либо оба не могут существовать без сожителя. Например, травоядные копытные и целлюлозоразрушающие бактерии. Целлюлозоразрушающие бактерии обитают в желудке и кишечнике травоядных копытных. Они продуцируют ферменты, расщепляющие целлюлозу, поэтому обязательно нужны травоядным, у которых таких ферментов нет. Травоядные копытные со своей стороны предоставляют бактериям питательные вещества и среду обитания с оптимальной температурой, влажностью и т.д.

Комменсализм — взаимоотношения, при которых один из партнеров получает пользу от сожительства, а другому присутствие первого безразлично. Различают две формы комменсализма: синойкия (квартирантство) и трофобиоз (нахлебничество). Примером синойкии являются взаимоотношения некоторых актиний и тропических рыбок. Тропические рыбки укрываются от нападения хищников среди щупалец актиний, которые имеют стрекательные клетки. Примером трофобиоза служат взаимоотношения крупных хищников и падальщиков. Падальщики, например гиены, грифы, шакалы, питаются останками жертв, убитых и частично съеденных крупными хищниками — львами.

Хищничество — взаимоотношения, при которых один из участников (хищник) умерщвляет другого (жертва) и использует его в качестве пищи. Например, волки и зайцы. Состояние популяции хищника тесно связано с состоянием популяции жертв. Однако при сокращении численности популяции одного вида жертв хищник переключается на другой вид. Например, волки могут использовать в качестве пищи зайцев, мышей, кабанов, косуль, лягушек, насекомых и т.д.

Частным случаем хищничества является каннибализм — умерщвление и поедание себе подобных. Встречается, например, у крыс, бурых медведей, человека.

Паразитизм — взаимоотношения, при которых паразит не убивает своего хозяина, а длительное время использует его как среду обитания и источник пищи. К паразитам относятся вирусы, патогенные бактерии, грибы, простейшие, паразитические черви и др. Различают облигатных и факультативных паразитов. Облигатные паразиты ведут исключительно паразитический образ жизни и вне организма хозяина либо погибают, либо находятся в неактивном состоянии (вирусы). Факультативные паразиты ведут паразитический образ жизни, но в случае необходимости могут нормально жить во внешней среде, вне организма хозяина (патогенные грибы и бактерии).

Конкуренция — взаимоотношения, при которых организмы соперничают друг с другом за одни и те же ресурсы внешней среды при недостатке последних. Организмы могут конкурировать за пищевые ресурсы, полового партнера, убежище, свет и т.д. Различают прямую и косвенную, внутривидовую и межвидовую конкуренции. Косвенная (пассивная) конкуренция — потребление ресурсов среды, необходимых обоим видам. Прямая (активная) конкуренция — подавление одного вида другим. Внутривидовая конкуренция — соперничество между особями одного вида. Межвидовая конкуренция возникает между особями разных, но экологически близких видов. Ее результатом может быть либо взаимное приспособление двух видов, либо замещение популяцией одного вида популяции другого вида, который переселяется на другое место, переключается на другую пищу или вымирает.

Конкуренция приводит к естественному отбору в направлении увеличения экологических различий между конкурирующими видами и образованию ими разных экологических ниш.

Аменсализм — взаимоотношения, при которых один организм воздействует на другой и подавляет его жизнедеятельность, а сам не испытывает никаких отрицательных влияний со стороны подавляемого. Например, ель и растения нижнего яруса. Плотная крона ели препятствует проникновению солнечных лучей под полог леса и подавляет развитие растений нижнего яруса.

Частным случаем аменсализма является аллелопатия (антибиоз) — влияние одного организма на другой, при котором во внешнюю среду выделяются продукты жизнедеятельности одного организма, отравляя ее и делая непригодной для жизни другого. Аллелопатия распространена у растений, грибов, бактерий. Например, гриб-пеницилл продуцирует вещества, подавляющие жизнедеятельность бактерий. Пеницилл используют для получения пенициллина — первого открытого в медицине антибиотика. В последнее время в понятие «аллелопатия» включают и положительное воздействие.

В ходе эволюции и развития экосистем существует тенденция к уменьшению роли отрицательных взаимодействий за счет положительных, увеличивающих выживание обоих видов. Поэтому в зрелых экосистемах доля сильных отрицательных взаимодействий меньше, чем в молодых.

Характеристика типов взаимодействия между популяциями разных видов также приведена в таблице:

1. (0) — существенное взаимодействие между популяциями отсутствует.
2. (+) — благоприятное действие на рост, выживание или другие характеристики популяции.
3. (-) — ингибирующее действие на рост или другие характеристики популяции.
4. Типы 2-4 можно считать «отрицательными взаимодействиями», 7-9 — «положительными взаимодействиями», а типы 5 и 6 можно отнести к обеим группам.

5. Основы синэкологии

5.1. Биоценозы (сообщества)

Основной объект экологии – экосистема – совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом.

Термин «экосистема» введен английским ботаником А. Тенсли (1935 г.). Понятие экосистема применимо как к искусственным (аквариум, теплица, космический корабль), так и к естественным комплексам организмов и среды их обитания (озеро, лес, океан). Различают водные и наземные экосистемы. В каждой экосистеме абиотический компонент – биотоп, или экотоп – участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими, почвенными условиями: и биотический компонент – сообществ, или биоценоз – совокупность всех живых организмов, населяющих данный биотоп.

Биоценоз часто трудно рассматривать отдельно от биотопа. Например, участок земли это не просто «место», но и множество почвенных организмов и продуктов жизнедеятельности растений и животных. Поэтому их объединяют под названием биогеоценоза: «биотоп + биоценоз = биогеоценоз». Биогеоценоз – это элементарная наземная экосистема, главная форма существования природных экосистем.

5.2. Типы взаимоотношений между организмами

Влияние, которое оказывают друг на друга два разных вида, живущие вместе, может быть нулевым (нейтральным), благоприятным или неблагоприятным. При этом возможны разные типы комбинаций.

Нейтрализм — оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния.

Конкуренция (межвидовая) — особи или популяции в борьбе за пищу, местообитание и другие необходимые для жизни условия воздействуют друг на друга отрицательно. Острые конкурентные отношения, соперничество наблюдаются как в животном, так и в растительном мире. В условиях огра-ниченных пищевых ресурсов два одинаковых в экологическом отношении и потребностях вида сосуществовать не могут и рано или поздно один кон-курент вытесняет другого («закон конкурентного исключения» Г. Ф. Гаузе).

Конкурентные отношения являются важнейшим механизмом формирования видового состава сообщества, пространственного распределения видов и регуляции их численности. Именно поэтому они играют огромную роль в эволюционном развитии видов.

Мутуализм (симбиоз) — каждый из видов может жить, расти и раз-множаться только в присутствии другого. Симбионтами могут быть только рас-тения, или растения и животные, или только животные. Характерным приме-ром пищеобусловленных симбионтов являются клубеньковые бактерии и бобовые, микориза некоторых грибов и корни деревьев, лишайники и термиты.

Важную роль в борьбе за существование играет межвидовая взаимопомощь. Примерами могут быть птицы, уничтожающие личинки-пара-зитов под кожей буйволов, носорогов, а также очищающие пасть крокодилов от пиявок или остатков пищи. Совместное гнездование нескольких видов, таких как крачки и цапли, представляет пример «сотрудничества», которое позволяет им более успешно защищаться от хищников.

Комменсализм — деятельность одного вида доставляет пишу или убежище другому (комменсалу). Комменсалы в то же время не приносят используемому виду никакой выгоды или заметного вреда. Ком­менсалы есть у многих морских животных (например, мальки ставриды под колоколом медуз). Некоторые комменсалы живут в норах грызунов, гнездах птиц и т.п., используя их как местообитание с более стабильным и благоприятным микроклиматом.

Формой комменсализма является форезия, когда организм больших размеров носит другой, менее крупный (акула и рыба-прилипала).

Аменсализм — биотическое взаимодействие двух видов, при котором один вид причиняет вред другому, не получая при этом для себя ощутимой пользы. Оно обычно наблюдается в растительном мире, когда, например, деревья затеняют и поэтому угнетают травянистую растительность под их кронами.

Паразитизм — один из видов живет за счет другого, находясь внутри или на поверхности его тела. При этом организм-паразит использует живого хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного обитания. Среди паразитов различают эндопаразитов и эктопаразитов. Эндопаразиты живут в теле хозяина и питаются его тканями или содержимым пищеварительного тракта (паразитические черви). Эктопаразиты обитают на коже хозяина и, обладая достаточной подвижностью, способны переходить от одного хозяина к другому (насекомые-кровососы).

Хищничество — широко распространенный тип биотических отношений в природе. С экологической точки зрения такие отношения между двумя видами благоприятны для одного (хищника) и неблагоприятны для другого (жертвы). В то же время оба вида приобретают такой образ жизни и такие численные соотношения, которые вместо, ожидаемого исчезновения жертвы или хищника обеспечивают их существование. Хищничеству присущи активный поиск и энергичные (с большими затратами энергии) способы овладения сопротивляющейся и убегающей добычей. Это способствовало выработке разнообразных экологических адаптации как у жертвы (шипы, иглы, инстинкгы затаивания и т.п.), так и у хищников (скорость бега, развитие органов чувств и др.).

Уникальным типом биотических связей является аллелопатия — химическое воздействие одних видов растений на другие при помощи своих продуктов метаболизма (эфирных масел, фитонцидов). Аллелопатия чаще всего способствует вытеснению одного вида другим (например, орех и дуб своими выделениями угнетают травянистую растительность под кроной).

Взаимоотношения между организмами

В сообществах наземных и водных организмов могут складываться взаимоотношения, различных типов:
АНТИБИОТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ (обе или одна из взаимодействующих сторон испытывают отрицательное воздействие)
хищник — жертва (например, лисы — зайцы, волки — олени, насекомоядные растения — насекомые),
паразит — хозяин (питание соками, тканями либо пищей хозяина), Паразитизм— форма антагонистических взаимоотношений между организмами, при которой паразит использует другой организм в качестве источника пищи и среды обитания, питаясь соками, тканями либо пищей своего хозяина. Паразитизм чрезвычайно широко распространен, около половины классов животного мира включают паразитические виды, а некоторые классы полностью состоят из паразитических животных.
К паразитам относятся все вирусы, многие бактерии, грибы и простейшие животные, а также некоторые многоклеточные растения и животные. Формы проявления, местообитания и циклы развития паразитов весьма разнообразны. Медицинское значение паразитов обусловлено их способностью вызывать заболевания человека — вирусные, бактериальные и грибковые инфекции. Внедрения животных паразитов — инвазии — вызывают такие болезни, как малярия, аскаридоз, чесотка и др. Возбудители многих инфекционных и инвазионных заболеваний передаются кровососущими клещами и насекомыми (такие болезни называются трансмиссивными). Многие вопросы паразитизма, природной очаговости инфекционных и инвазионных болезней и распространения их возбудителей при помощи кровососущих переносчиков разработаны акад. Е. Н. Павловским и его учениками.
конкуренция — питание одной и той же пищей особями одного и разных видов (олени и зубры, травоядные млекопитающие и саранча, ласка и норка и др.),
антибиоз (против жизни) — способность организмов вырабатывать вещество (антибиотик), подавляющее другие, конкурирующие с ним организмы (гриб пеницилл подавляет рост бактерий, кустарники выделяют токсины-фитонциды, подавляющие прорастание семян других растений).

ПОЗИТИВНЫЕ ОТНОШЕНИЯ
симбиоз различных типов (совместное обитание), подразделяющийся на следующие виды:
1) квартирантство, когда жилище одного вида заселяется особями других видов (норка крысы-песчанки заселяется; свыше 200 видами других животных),
2) комменсализм —
совместная жизнь двух видов, один из которых использует пищу другого, не причиняя ему вреда (норка морского червя, раковина моллюска или речная губка служат приютом для мелких подвижных форм),
3) мутуализм — форма сожительства двух видов, совершенно необходимая для роста и выживания обоих (водоросль и гриб у лишайников, жгутиковые в кишечнике термитов, бобовые растения и азотфиксирующие бактерии на их корнях, рак-отшельник и актиния и др.).

НЕЙТРОЛИЗМ — форма взаимоотношений, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга

Перечисленные типы взаимоотношений существенно влияют на скорость и направление естественного отбора, служат причиной возникновения новых приспособлений. В системе «растительноядное животное — растение» плотность животных играет для растения роль фактора отбора, а если растение приобретает изменение, ограничивающее его поедание, в свою очередь оно станет фактором отбора и окажет влияние на плотность животных, которые им питались. Такие формы взаимоотношений, как квартирантство, комменсализм и мутуализм, могут переходить от безвредного или взаимовыгодного симбиоза в паразитизм.
Хищники, паразиты, болезнетворные микроорганизмы ограничивают скорость роста популяции, ее величину, т. е. регулируют численность особей, при этом выгоду получает не только хищник или паразит, но и популяция в целом: уничтожаются обычно ослабленные особи, что приводит к отбору более жизнеспособных, и тем самым поддерживается и совершенствуется приспособленность вида к выживанию в данной среде. Конкуренция между особями (борьба за выживание) охватывает многие стороны жизни: овладение жизненным пространством, пищей, способность противостоять хищникам, выработка устойчивости к заболеваниям или подверженность им. Обычно, близкородственные виды, ведущие сходный образ жизни и имеющие общий источник питания, не обитают в одних и тех же местах, а если и живут вместе, то потребляют разную пищу, либо активны в разное время. При этом наиболее устойчивыми будут такие виды, особи которых способны питаться разнообразной пищей. В конечном итоге в сообществах популяций межвидовая конкуренция все более обособляет природные участки, например луг, лес, степь, озеро т. п., а внутривидовая — совершенствует их использование.
В результате эволюции возрастает приспособленность организмов к среде обитания, усложняется организованность жизни: увеличивается разнообразие живых существ и усложняется их строение, происходит коренное преобразование абиотической среды, поскольку «живые организмы являются одной из самых могущественных геохимических сил планеты» (В. И. Вернадский, 1967).

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ

Экологическое равновесие и экологические ниши; типы экологических взаимодействий: нейтрализм, комменсализм, конкуренция, хищничество, паразитизм

Все составные компоненты экосистем находятся в постоянном взаимодействии. Однако любая экосистема чрезвычайно устойчива и ее составляющие строго сбалансированы, другими словами, в биогеоценозах соблюдается экологическое равновесие.

Экологическое равновесие — это состояние экосистемы, при котором состав и продуктивность ее биотической части (растений, животных, грибов, водорослей, бактерий) соответствует абиотическим условиям — почве и климату.

Но все же изменения в экосистемах происходят; они бывают обратимые и необратимые.

Обратимые изменения происходят в течение года, с весны до весны. При таких изменениях видовой состав экосистем сохраняется.

Необратимые изменения называются экологическими сукцессиями. При этом меняется видовой состав организмов экосистемы. Роль одних видов увеличивается, роль других уменьшается. Изменение количества особей разных видов в экосистеме напоминает движение маятника, но амплитуда обычно такова, что экологическое равновесие не нарушается.

Равновесие проявляется в следующем:

• 1) в постоянстве циклов питательных элементов: весь углерод, азот, усвоенный экосистемой из атмосферы, возвращается в нее;
• 2) в полном рассеивании поступившей в экосистему энергии: вся энергия, усвоенная экосистемой, после прохождения по цепям «продуцент — консумент — редуцент» рассеивается, т. е. «сжигается» в процессе дыхания.

Равновесие в экосистемах достигается также благодаря тому, что каждая экологическая группа видов занимает свою экологическую нишу. Совокупность факторов среды (абиотических и биотических), которые необходимы для существования вида, называют экологической нишей. Экологическая ниша характеризует образ жизни организма, условия его обитания и питания. В отличие от понятия «ниша» понятие «местообитание» обозначает территорию, где живет организм, т. е. его «адрес». Например, травоядные обитатели степей корова и кенгуру занимают одну экологическую нишу, но имеют различные места обитания. Наоборот, обитатели леса белка и лось, относящиеся к травоядным животным, занимают разные экологические ниши.

У близкородственных видов, живущих вместе, обычно наблюдаются очень тонкие разграничения экологических ниш. Так, пасущиеся в саваннах копытные по-разному используют пастбищный корм: зебры обрывают в основном верхушки трав, антилопы гну кормятся тем, что оставляют зебры, газели выщипывают самые низкие травы. Такое же «разделение труда» в южноевропейских степях осуществляли когда-то дикие лошади, сурки и суслики. Так происходит разделение животных по разным экологическим нишам.

Кроме того, в экосистемах представлены организмы, по-разному использующие питательные вещества и энергию.

Продуценты — автотрофные организмы экосистем — усваивают солнечную энергию и производят первичную биологическую продукцию.

Консументы — гетеротрофные организмы экосистем — перерабатывают эту первичную биологическую продукцию во вторичную.

Редуценты разлагают органическое вещество, возвращая минеральные элементы в почвенный раствор.

В этом сложившемся «производстве» участвуют популяции разных видов. Каждая занимает некоторое пространство, и все они потребляют разные ресурсы в разное время суток или сезонов года.

Разделение между популяциями пространства и ресурсов называется дифференциацией экологических ниш. Например, у представителей разных видов рационы питания различны: птицы поедают плоды и семена растений, насекомых, червей; грызуны — траву, зерно; млекопитающие — животных и растения. Легко понаблюдать дифференциацию экологических ниш в экосистеме водоема: одни организмы обитают в поверхностных слоях (медузы, планктон), другие ведут придонный образ жизни (бентос, камбала). У разных видов планктона и бентоса пища неодинакова.

Ярусность в лесу — пример дифференциации экологических ниш у растений. Растения имеют один тип питания — минеральные компоненты почвы, углекислый газ, вода и энергия солнечного света. Тем не менее их ниши дифференцированы: есть светолюбивые и тенелюбивые, ярусность наземная и подземная; им требуются различные элементы питания и неодинаковое количество воды; они в разное время цветут и плодоносят; каждое растение имеет собственных опылителей — это и означает, что все виды имеют разные экологические ниши. Особенно хорошо заметна ярусность в лесах. Например, в еловых лесах выделяются древесный, травяно-кустар- ничковый и моховой ярусы. Пять-шесть ярусов можно выделить и в широколиственном лесу: первый образован деревьями первой величины (дуб, липа, клен); второй — деревьями второй величины (рябина, дикие яблоня и груша, черемуха); третий — подлеском (лещина, крушина, жимолость); четвертый — высокими травами (борец, чистотел); пятый — более низкими травами (сныть, осока); шестой — низкими, стелющимися травами (копытень).

Ярусность позволяет растениям более полно использовать световой поток: под пологом высоких растений могут существовать теневыносливые, вплоть до тенелюбивых растений. Такую же ярусность можно наблюдать и в почве. Подземная ярусность фитоценозов связана с разной глубиной укоренения растений, входящих в их состав. В лесах можно наблюдать несколько (до шести) подземных ярусов.

Животные также связаны с тем или иным ярусом растительности. Белка и соболь, например, живут в верхних ярусах, но могут спускаться вниз — за грибами и ягодами. Некоторые виды животных вообще не покидают своего яруса. Так, ёж никогда не будет взбираться на деревья. Дифференциация ниш у животных может сопровождаться сигналами, извещающими о том, что участок занят (волки и лисы «метят» стволы деревьев, птицы поют). Некоторые растения выделяют в атмосферу или в почву вещества, препятствующие росту других растений.

Биологический смысл дифференциации ниш — снижение конкуренции и возможность сосуществования различных видов.

Кроме того, что все живые организмы, составляющие экосистему, стремятся занять свою экологическую нишу, представители отдельных популяций вступают в кратковременное либо в длительное, постоянное взаимодействие друг с другом. Виды этих взаимодействий могут быть самыми различными.

В сообществах организмы одной популяции могут питаться особями другой или использовать их как среду обитания в случае паразитизма; один вид может испытывать на себе влияние продуктов жизнедеятельности другого.

Если две популяции не влияют друг на друга, а их отношения нейтральны, такой вид взаимодействия называют нейтрализмом. Но это встречается очень редко. Например, синицы и лоси, которые обитают в разных экологических нишах в одном лесу, не конкурируя и не мешая друг другу.

Форма взаимоотношений, при котором один вид использует другой и последний при этом не получает ни вреда, ни пользы, называется комменсализмом. Это явление можно наблюдать, когда крупные млекопитающие (собаки, лоси) распространяют семена растений, имеющих зацепки (как у репейника), не получая при этом ни вреда, ни пользы.

Существует несколько видов комменсализма.

Нахлебничество — потребление остатков пищи хозяина. Таковы отношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной пищи, или акул с рыбами-прилипа- лами.

Сотрапезничество — потребление разных веществ или частей одного и того же ресурса. Например, это взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших биологических остатков, и высшими растениями, потребляющими образовавшиеся при этом минеральные соли.

Квартирантство — использование одними видами других (их тел или жилищ) в качестве убежища или жилища. Такой тип взаимоотношений широко распространен у растений. Примером могут служить лианы и орхидеи, лишайники, мхи, поселяющиеся на стволах и ветвях деревьев. В норах грызунов обитают многие виды членистоногих. В коралловых рифах обитает большое количество морских организмов (рис. 14,1). Некоторые рыбы прячутся под зонтиком из щупалец медуз.

Часто организмы взаимодействуют друг с другом таким образом, что получают от этого взаимную пользу; два организма ведут совместную жизнь и их отношения в этом случае называются симбиозом. Степень связи партнеров может быть различной — более или менее тесной.

Так, совместное сожительство может выражаться как кооперация. Пример — опыление пчелами луговых растений, и те и другие не могут жить друг без друга.

Более тесные симбиотические связи называются м у- туализмом. Пример — узкоспециализированные к опылению растения (инжир, купальница, дурман, орхидные) опыляются насекомыми строго определенного вида. Еще один пример: птицы кормятся насекомыми-парази- тами на коже носорога, а их взлет, в свою очередь, служит ему сигналом опасности. Рак-отшельник вступает в симбиоз с актинией: актиния защищает рака от врагов, а он переносит актинию с места на место, что расширяет

Рис. 14. Основные типы взаимоотношений организмов:

1,5 — квартирантство; 2, 3, 5 — симбиоз; 4 — паразитизм

ее охотничьи угодья. Часть добычи актинии достается несущему ее раку (рис. 14,2).

И наконец, собственно симбиоз предполагает очень тесное сожительство организмов, даже с элементами паразитизма. Классический пример — лишайники, известный симбиоз водорослей и грибов (организму присущи одновременно черты водоросли и гриба, что позволяет относить их по одним систематическим признакам к водорослям, по другим — к грибам). Одно несомненно: извлекая взаимную пользу из такого сотрудничества, лишайники достигли огромного видового разнообразия (их более 20 тысяч видов), получили способность жить в самых суровых условиях — в полярных областях, на голых скалах, коре деревьев, в высокогорьях (рис. 14,3).

Клубеньковые бактерии на корнях бобовых, обогащающие азотом корневую систему и осуществляющие реакции нитрификации, — еще один пример симбиоза.

Следующий пример: термиты и их кишечные сожители — жгутиковые. Последние вырабатывают фермент, разлагающий клетчатку. Сами термиты таких ферментов не имеют и без симбионтов погибают.

Также явление симбиоза отмечается в отношениях муравьев и тли. Некоторые муравьи в муравейниках культивируют тлей, «доят» их, заставляя выделять особые сахаристые вещества (рис. 14,5).

Известный пример симбиоза — грибы и деревья, когда гифы грибов (микориза) проникают в сосудистую систему деревьев; и те и другие специализируются на усвоении и разложении своих классов питательных веществ (подосиновики, подберезовики, маслята).

Но не всегда все так гармонично в отношениях различных организмов. Иногда их взаимоотношения носят «обостренный» характер, основанный на взаимном отрицании. Такие отношения называют конкуренцией, т. е. соперничеством, соревнованием. Это бывает в тех случаях, когда две популяции используют одни и те же ресурсы среды. Так, например, все растения борются за свет, влагу, питательные вещества почвы, а животные — за пищевые ресурсы, убежища (если они в дефиците), и в конечном счете — за территорию.

Конкуренция между особями одного вида называется внутривидовой, а между особями разных видов — межвидовой. Как правило, из двух видов с одинаковыми экологическими потребностями один обязательно вытесняет другой.

Примеры межвидовой конкуренции: в Европе в поселениях человека серая крыса совершенно вытеснила другой вид — черную крысу, которая теперь живет в лесных и пустынных районах. В Австралии обыкновенная пчела, завезенная из Европы, вытесняет маленькую туземную, не имеющую жала. В Австралии можно наблюдать очень много примеров необычайно широкого распространения животных, завезенных из Европы.

Происходит разделение мест обитания вследствие конкуренции, которая способствует повышению устойчивости сообществ, более эффективному использованию имеющихся ресурсов.

У растений в конкурентной борьбе за свет преимущество получает тот вид, который либо быстрее растет и раньше становится облиственным, либо имеет морфологические особенности (длинный черешок, большая листовая пластинка), позволяющие улавливать больше света.

Пример внутривидовой конкуренции: самоизреживание растений в лесу. Например, появляется множество всходов елочек из семян. С течением времени видна разница в росте: те, которые растут быстрее, получают больше света и опережают в росте других, более слабых. Наконец более высокие совсем затеняют мелкие и последние засыхают и гибнут. Таким образом, побеждает более сильная особь. Конкуренция регулирует плотность популяции.

Конкуренция тем сильнее, чем ближе потребности организмов к фактору или условию, за которое они конкурируют. В этом отношении наиболее близки интересы организмов одного вида и, следовательно, внутривидовая конкуренция рассматривается как более острая по сравнению с межвидовой.

Кроме конкуренции, существует и взаимопомощь. Так, ель восстанавливается после уничтожения только в том случае, если ей помогут «растения-няни» — березы или ивы. Но в конце концов «няня» погибает, ее затеняют взрослые ели.

Еще один вид отношений организмов — хищничество, когда представители одного вида уничтожают (поедая) представителей другого. Для хищников характерно охотничье поведение, когда они сами ловят добычу.

Но, например, насекомоядные птицы могут и не охотиться за добычей, а отыскивать и собирать ее в траве, на земле, деревьях.

Хищнику, как правило, легче овладеть одиноким животным, ослабленным, больным, отбившимся от стада. В этом случае хищники выполняют роль санитаров.

Хищниками могут быть не только животные, но и растения. Например, росянка, а также пузырчатка и мухоловка охотятся и питаются насекомыми (рис. 15, д, е).

Еще один вид взаимоотношений организмов — паразитизм, когда один организм живет за счет питательных веществ и тканей другого. Обычно паразит использует живого хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного проживания.

В отличие от хищничества, при паразитизме хозяин погибает не сразу, а испытывает угнетение и ослабление в течение длительного времени.

Зараженные растения и животные менее продуктивны и раньше умирают, и, таким образом, паразиты регулируют плотность популяции хозяев. Паразиты характеризуются тремя основными особенностями:

• 1) в течение своей жизни они нападают всего на одну особь и поедают только часть вещества своей жертвы (хозяина);
• 2) обязательно живут в теле или на поверхности тела своего хозяина, поэтому они обычно намного мельче его;
• 3) теснее связаны со своим хозяином, чем хищник с жертвой, ввиду узкой специализации.

Паразиты животных: ленточные черви, круглые черви (рис. 14,4), печеночная двуустка, вши, клещи, вирус кори, туберкулезная палочка.

Паразитов растений называют еще фитопатогенами: повилика (рис. 15, ж), заразиха (на подсолнухе), фитофтора (на картофеле), филлоксера (на винограде), вирус табачной мозаики, головневые и ржавчинные грибы на ржи и пшенице.

Рис. 15. Основные типы взаимоотношений организмов:

а, б — яйцееды; в, г — паразитоиды-наездники; хищники (д — росянка, е — мухоловка); паразит (ж — повилика)

Кроме истинных паразитов, существуют парази- тоиды, например наездник; это насекомое ведет свободный образ жизни, но яйца откладывает в тело личинки другого насекомого или в тело пауков и моллюсков. Личинки наездника, вылупившись из яиц, питаются тканями своего хозяина и в конце концов почти целиком съедают его. Паразитоиды, как и настоящие паразиты, не вызывают быстрой гибели хозяина, а убивают его постепенно (рис. 15, а, б, в, г).

Существует особая категория микропаразитов. Это бактерии, вирусы (возбудители кори, тифа, листовой мозаики культурных растений). К этой группе относятся и представители простейших, например возбудитель малярии — малярийный плазмодий.

Некоторые организмы используют хозяина для откладки яиц и выкармливания потомства. Гнездовой паразитизм наблюдается у кукушки: подкладывая свои яйца в гнезда воробьиных птиц, она перекладывает на них обязанность вскармливать птенцов.

Все живые организмы, составляющие экосистему, стремятся занять свою экологическую нишу. Представители отдельных видов вступают в кратковременные или постоянные взаимоотношения друг с другом. Виды этих отношений имеют много возможностей и вариантов: нейтрализм, комменсализм, симбиоз, конкуренция, хищничество, паразитизм. При этом существуют правила: выживает сильнейший; каждый приспосабливается, как может.

Дайте определение понятия экологическая ниша и приведите примеры.

Назовите организмы, исходя из способов их питания.

Перечислите основные виды взаимоотношений организмов друг с другом и приведите примеры.

Охарактеризуйте, в чем общность и различие хищничества и паразитизма.

Покажите на конкретных примерах роль симбиоза в природе. Дайте определение понятия конкуренция. Каковы ее последствия для растений и для животных? Поясните, в каких условиях у растений или животных будет отсутствовать конкуренция.

Разъясните биологический смысл хищничества и взаимопомощи.