Лекция 9 : Хищничество и паразитизм

Динамика популяции.

Динамика популяции ― это изменения основных демографических показателей популяции во времени ― численно

сти, биомассы, популяционной структуры (возрастного состава) ― под влиянием действующих на них факторов.

Важным процессом динамики популяций является рост численности (или просто рост популяции), который происходит при освоении организмами новых мест обитания или после перенесённой катастрофы.

Выделяют 3 типа динамики популяции.

1. Для стабильного типа динамики характерна незначительная изменчивость численности. Период колебания численности в среднем составляет 10–20 лет. Стабильный тип динамики характерен для крупных млекопитающих. Например, для слонов.

2. Лабильный тип (изменчивый). Он характерен для менее крупных животных. Например, для крупных грызунов, которые в отличие от слонов, имеют отличаются меньшую продолжительность жизни. И амплитуда их колебаний укладывается в 5–11 лет. И численность исходя из графика, меняется достаточно значительно.

3. Эфемерный (взрывной) тип динамики характерен для недолго живущих видов (2–3 года) ― насекомых и мелких грызунов. Данный тип динамики нестабилен. Колоссальные изменения численности могут происходить в течении одного сезона.

Численность популяций в силу различных причин постоянно меняется… происходит колебание численности.

Иногда колебания происходят регулярно, и их можно назвать циклами. Изучать их трудно, для этого требуется длительное время, так как данные о диких организмах часто приходится собирать в течение нескольких лет.

Циклические колебания численности характерны для многих мышевидных грызунов (мышей полёвок, леммингов) и их хищников (полярной совы, песцов).

Примеры значительных колебаний численности демонстрируют некоторые виды северных млекопитающих. Классическим примером 9-10-летних колебаний служит изменение численности зайца-беляка и рыси в Канаде, причём пики численности зайца на год или более предшествуют пикам численности рыси.

Периодические изменения численности популяций — «популяционные волны» — одна из важных характеристик популяции как элементарной эволюционной единицы.

Важное эволюционное значение популяционных волн состоит в том, что они приводят к резкому колебанию концентраций разных генотипов в популяции, что очень важно для естественного отбора.

Часто популяции при помощи механизма обратных связей способны сами регулировать свою численность с тем, чтобы она не превысила предел, за которым может наступить катастрофа. Так, гусеницы некоторых бабочек массово гибнут, если выходят из яиц до окончания холодов (когда они погибают от переохлаждения) либо через длительное время после распускания листьев (тогда они погибают от голода). Если гусеницы появляются вовремя, то популяции грозит перенаселение.

В это время так же на уменьшение численности влияют хищники или паразиты, которые начнут их уничтожать. В данном случае действие регулирующего фактора зависит от плотности популяции.

 

Плотность популяции, как и численность, очень изменчива. Разным группам организмов свойственны разные уровни и пределы изменений плотности. Например, плотность популяции зяблика в лесу на 1 га может достигать нескольких десятков, а плотность популяции дождевых червей несколько десятков и сотен тысяч особей также на 1 га. В популяции зяблика невозможна плотность даже в несколько сотен птиц на гектар, как и не может существовать популяция дождевых червей при плотности в несколько десятков особей на 1 га.

По уровню плотности популяции можно судить о состоянии и перспективах ее развития. При плотности, близкой к верхнему пределу, в популяции возникает угроза перенаселения, падает рождаемость, возрастает смертность и эмиграция, чем создаются предпосылки для падения численности.

При плотности близкой к нижнему пределу затрудняется контакт разнополых особей, возникает угроза вымирания или длительной депрессии. А повышение рождаемости и усиление иммиграции особей из соседних популяций могут привести к возрастанию плотности.

Плотность популяции увеличивается до тех пор, пока не начинают действовать факторы, ограничивающие рост численности популяции. Ограничение может быть связано с полным использованием потребляемых популяцией ресурсов или с иными видами ограничений. В конце концов достигается биологическое равновесие, которое и сохраняется. Значительные колебания плотности и численности популяций сопровождаются физиологическими и генетическими изменениями составляющих их особей.

 Лекция 8: Основные типы экологических взаимодействий

 

Начнём с примера.
Вот от чего зависит сплочённость коллектива людей? Насколько, например, ваш класс можно назвать сплочённым?
Всем нам хотелось бы учиться среди единомышленников, готовых в любую трудную минуту подставить плечо, с которыми всегда можно поделиться радостью или временными неудачами. Формирование такой благоприятной среды – дело каждого члена коллектива. Чем более коммуникабельным и внимательным он будет к своим товарищам, тем больше внимания получит к себе и в конечном итоге извлечёт больше выгоды. Ему помогут разобраться с новой темой по биологии, подменят на дежурстве, поделятся обедом. И чем чаще будут происходить такие взаимодействия в коллективе и чем более разнородными они будут, тем устойчивее и сплочённее мы получим коллектив. Либо это сегодняшний 11-й «А», либо завтрашняя группа 2Б в вузе, либо послезавтрашняя фирма по реализации стартапа доставки пиццы с помощью дронов. Да вы и сами знаете о Team building не хуже своих учителей.
Всё вышесказанное, конечно же, применимо и к так называемой дикой природе. Особи, которой также живут в коллективе. И не в одном. Можете привести примеры? Совершенно верно. Это и стая волков, и прайд львов, и популяция большой синицы, дубрава или вся биосфера, в конце концов.

 

И сплочённость этих коллективов точно так же будет зависеть от взаимодействий между их членами. А выгода от сплочённости – большая вероятность выжить и оставить потомство не только у конкретной особи, но и популяции или вида в целом. Своеобразная уверенность в завтрашнем дне, чего так иногда не хватает самому человеку разумному. Устойчивость и стабильность.
Так от чего же зависит стабильность сообществ живых организмов? От их связей между собой или, как они прозвучали в теме урока, экологических взаимодействий.
Чем больше будет таких взаимодействий между каждым звеном и чем больше будет звеньев, тем устойчивее будет сообщество. Вот почему выпадение любого, даже, на первый взгляд, незначительного звена (а именно это мы наблюдаем при исчезновении какого-либо вида живых организмов) может привести к самым непредсказуемым последствиям и нарушить систему балансов как на уровне небольшого сообщества, так и всей биосферы в целом.
Так каким же образом связаны живые существа в группы и сообщества? Сегодня вы об этом узнаете и, уверяем, откроете для себя много нового.
Итак, фундаментом всех отношений в живой природе, конечно же, являются пищевые взаимодействия. А самое главное уже из пищевых – хищничество. То есть, когда представители одного вида (хищники) поедают представителей другого (жертвы). Обычно у нас на слуху оказываются те хищники, которые сами ловят и умерщвляют добычу. Для них характерно охотничье поведение. Рысь нападает из засады и, как все кошачьи, не способна долго преследовать жертву. Волки же, как представители собачьих, хорошо приспособлены к бегу. Помните, у них даже ключицы в связи с этим отсутствуют. За сутки эти хищники способны преодолевать расстояние в десятки километров и долго преследовать жертву, объединяясь в стаи.
Кроме хищников-охотников, существует и большая армия хищников-собирателей. Они не преследуют добычу, а ищут и собирают. Например, многие насекомоядные птицы выискивают пропитание на земле, в траве или на деревьях.
Скорее всего, вы удивитесь, но хищничество – это не всегда отношения исключительно между животными. Поедание растений животными – травоядность – тоже хищничество. Как и обратный процесс – поедание растениями насекомых. Росянка, венерина мухоловка и непентес – хищники.

 

Однако, в узком, экологическом смысле принято считать хищничеством только поедание животных животными.
Под определение хищничества подходит и паразитизм (от др.-греч. παράσιτος «нахлебник») – такая форма взаимосвязей между видами, при которой организмы одного вида (их называют паразиты, потребители) живут за счёт питательных веществ или тканей организма другого вида (хозяина). И происходит это в течение определённого времени, за которое паразит обычно использует хозяина не только как источник пищи, но и как место своего постоянного проживания (например, аскарида) или временного (тот же овод). Таким образом, паразит частично или полностью возлагает на хозяина регуляцию своих взаимоотношений с окружающей средой. Это важное замечание, вы должны его уяснить.

 

Паразитический образ жизни широко распространён. К нему приспособились как животные, так и бактерии, грибы и даже цветковые растения.
Как мы уже сказали, паразитизм можно отнести к хищничеству. Но с существенной оговоркой. Если хищники сразу умерщвляют жертву, то паразиты, наоборот, чуть ли не в первую очередь заинтересованы в том, чтобы жизнедеятельность жертвы-хозяина не прерывалась как можно дольше. Ну или как минимум тот период времени, который требуется паразиту для завершения своей стадии развития в организме-хозяине. То есть паразиты также изнуряют свою жертву, но постепенно.
Хотя насчёт изнурения могут возникать вопросы. Существует мнение, что, хотя бы один вид паразитов живёт в теле 85–95 % американцев. А в России, по статистике разных лет, ежегодно регистрируется около 2 млн больных паразитарными заболеваниями.
Паразиты невероятно живучи, они размножаются с огромной скоростью и умеют приспосабливаться к условиям обитания, выживая даже при самых неблагоприятных обстоятельствах. Некоторые из них могут жить в организме-хозяине на протяжении десятков лет, никак себя не проявляя.
В любом случае паразиты от взаимодействия с организмом-хозяином извлекают выгоду, нанося последнему вред. Но в природе существуют и такие экологические взаимоотношения, когда один вид получает какие-либо преимущества, не принося другому ни вреда, ни пользы. Такая форма взаимодействия называется комменсализмом (от латинского com – «с», «вместе» и mensa – «стол», «трапеза»).
Комменсализм предусматривает одностороннее использование одного вида организма другим без нанесения ему вреда. То есть это отношения, когда один из партнёров, как и в случае с паразитизмом, возлагает на другого регуляцию своих отношений с внешней средой, но не вступает с ним в тесные взаимоотношения (комменсал – хозяин). Различают несколько разновидностей комменсализма.
Первая вытекает из дословного перевода термина «комменсализм» – сотрапезничество. При нём происходит потребление разных веществ или частей одного и того же ресурса. Например, бактерии-сапротрофы разлагают органические вещества почвы, а высшие растения потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли.
Следующая форма пищевых взаимодействий – нахлебничество. В этом случае комменсал потребляет остатки пищи хозяина. Например, песцы доедают остатки добычи белого медведя, а рыба-прилипала подчищает акульи застолья.
Далее рассмотрим формы взаимоотношений, не связанные с обеспечением организмов пищей-энергией. Однако это не значит, что они не важны.
Комменсал и хозяин могут взаимодействовать в форме квартиранства. В биологии это означает, что одни виды используют тела или жилища других в качестве укрытия или жилища уже для себя. Квартиранство широко распространено у растений. Наверное, потому, что у них нет нервной системы. Так, лишайники поселяются на стволах деревьев, а лианы используют их как опору, чтобы добраться ближе к источнику света.
Но не отстают и животные. Птицы с удовольствием занимают дупла деревьев, а в их гнёздах, в свою очередь, поселяются членистоногие.
Всем известен и пример горчака – рыбы, которая откладывает икру в мантийную полость беззубки или перловицы. Там в гораздо большей безопасности, чем в открытом пространстве, происходит развитие мальков, которые через выводной сифон покидают моллюска. Казалось бы, классический пример квартиранства. Но не одностороннего. Дело в том, что личинки моллюсков – глохидии – успевают поселиться на теле рыб и уплывают вместе с ними, что способствует расселению моллюсков.

 

Пример с горчаком и беззубкой демонстрирует своеобразное зарождение взаимовыгодных – симбиотических взаимоотношений между организмами. Симбиоз от греческого συμ-βίωσις — «совместная жизнь».
Рассмотрим виды симбиотических отношений.
Протокооперация (буквально: первичное сотрудничество). Совместное существование двух видов при таком типе взаимодействия выгодно для обоих, но необязательно. Например, муравьи участвуют в распространении семян растений, а пчёлы опыляют их цветки. При этом необходимая тесная связь конкретной пары партнёров отсутствует.
Мутуализм (от лат. mutual – «взаимный») – широко распространённая форма взаимополезного сожительства, когда присутствие партнёра уже становится обязательным условием существования каждого из них. Можно сказать, высшая форма экологических взаимоотношений.
Классическими примерами мутуализма являются лишайники – взаимовыгодное сожительство зелёных водорослей (цианобактерий) и грибов.
К мутуализму отнесём и микоризу – срастание мицелия грибов и корней высших растений, а также сожительство термитов и жгутиконосцев, которые перерабатывают потребляемую термитами клетчатку и превращают её в сахара.

 

Следует отметить, что существует и другой взгляд на симбиотические отношения. Это когда к ним относят любой вид сожительства, а не только взаимовыгодный.
Предложите свои варианты?
А нам осталось разобрать такой редкий вид взаимоотношений, как нейтрализм, когда организмы в природе не влияют друг на друга. Хотя истинный нейтрализм очень редок, поскольку между всеми видами возможны опосредованные (косвенные) взаимодействия, эффекта которых мы не видим просто в силу неполноты наших знаний. Да. В биологии ещё далеко не всё известно. Так что дерзайте.
И последнее понятие – амменсализм – тип межвидовых взаимоотношений, при котором один вид (аменсал) претерпевает угнетение роста и развития, а второй, угнетающий, не получает ни вреда, ни пользы. Например, под пологом деревьев уменьшается освещённость, повышается влажность воздуха. При разложении опада деревьев почвы обедняются, поскольку при этом образуются кислоты, способствующие вымыванию элементов минерального питания вглубь почвенного слоя. Тем самым происходит угнетение роста травянистых растений, которое никак не влияет на рост деревьев.
Таковы основные типы биотических взаимоотношений в живой природе. Но помните, – тип взаимодействия конкретной пары организмов может изменяться в различных условиях и в зависимости от стадий их циклов развития. Кроме того, один и тот же вид в сообществе может находиться в разных отношениях с окружающими его видами. Вы должны понимать, что межпопуляционные связи в природе бесконечно многообразны и, как мы сказали в начале урока, являются залогом устойчивости и стабильности всей системы. А потому изучение и познание их – важнейшая задача экологии.

Лекция 9: Хищничество и паразитизм

 

Хищничество – это форма взаимодействия организмов, при котором особь одного вида, называемая хищником, питается организмами (или частями организмов) другого вида, называемого жертвой, причем хищник живет отдельно от жертвы. В таких случаях говорят, что два вида вовлечены в отношения хищник - жертва.

Виды-жертвы выработали целый ряд защитных механизмов, чтобы не стать легкой добычей для хищника: умение быстро бегать или летать, выделение химических веществ с запахом, отпугивающим хищника или даже отравляющим его, обладание толстой кожей или панцирем, защитной окраской или способностью изменять цвет.

У хищников тоже есть несколько способов добычи жертвы. Одни хищники вынуждены быстро бегать (гепарды развивают скорость до 100км/ч при погоне за жертвой), другие достигают своей цели, охотясь стаями (львы), третьи отлавливают преимущественно больных, раненых и неполноценных особей. Другой путь обеспечения себя животной пищей - это путь, по которому пошел человек, - изобретение орудий лова и одомашнивание животных.

Еще один тип взаимодействия видов - паразитизм. Паразиты питаются за счет другого организма, называемого хозяином, однако в отличие от хищников они живут на хозяине или внутри его организма на протяжении значительной части их жизненного цикла. Паразит использует для своей жизнедеятельности питательные вещества хозяина, тем самым постоянно ослабляя, а нередко убивая его. Среди простейших паразитами являются многие инфузории, живущие в кишечнике и органах мочеполовой системы высших животных, или, например, малярийные плазмодии, вызывающие малярию у человека. Тип червей - пример наиболее широкого развития паразитизма, так как среди червей целые классы и отряды являются по преимуществу паразитами: таковы сосальщики, ленточные глисты, нематоды. Паразитами являются также бактерии - возбудители инфекционных заболеваний (чумы, сибирской язвы).

От паразитизма отличается аменсализм, при котором один вид причиняет вред другому, не извлекая при этом для себя никакой пользы. Чаще всего это те случаи, когда причиняемый вред заключается в изменении среды. Так поступает человек, разрушая и загрязняя окружающую среду.