Биотические связи в природе

Вспомните

• какова биологическая роль адаптаций;

• по какому принципу выделяют экологические группы организмов.

 

Ни один вид, ни один живой организм не могут существовать без других. Вся живая природа представляет собой сложную систему биотических связей, от которых зависят возможности питания, размножения, распространения видов, способность существовать совместно и многие свойства их местообитаний. Зависимости организмов друг от друга чрезвычайно разнообразны. Отношения видов в этих связях могут быть различными – от взаимополезных до взаимоневыгодных.

Пищевые связи. От пищевых связей зависит жизнь организмов, обеспеченность их энергией. Эти связи, называемые также трофическими (греч. trophe – «пища», «питание») связями, носят всеобщий характер, так как нет ни одного вида на Земле, который не служил бы пищей другим или сам не использовал бы для этих целей другие виды.

Трофические отношения образуют в сообществах сложную систему, которую называют сетью питания. Её можно схематически изобразить как густую паутину, охватывающую весь органический мир, начиная с любого вида.

Например, разные представители грызунов (сурки, суслики, мыши и др.), поедая десятки видов растений, сами идут в пищу крупным хищникам и множеству паразитов. Каждый из этих видов связан пищевыми отношениями со своим кругом жертв или потребителей, мёртвые остатки растений или животных также служат источниками пищи для множества других видов (моллюсков, червей, грибов, бактерий). В трофической сети нет ни начала, ни конца, так как каждый вид прямо или косвенно связан со многими.

Пищевые связи между организмами играют важную роль. Во-первых, они обеспечивают передачу органического вещества и заключённой в нём энергии от одного организма к другому. Вместе, таким образом, уживаются виды, которые поддерживают жизнь друг друга. Во-вторых, пищевые связи служат механизмом регуляции численности популяций в природе. Пищевые отношения между организмами стоят заслоном на пути чрезмерного размножения отдельных видов, что делает природные сообщества более устойчивыми, стабильными.

Типы взаимодействия видов. Среди способов добывания пищи различают хищничество, паразитизм, собирательство и пастьбу. Они различаются по затратам времени и энергии на получение пищи. Типичные хищники (волк, тигр, беркут и др.) тратят много сил на поиск и овладение живой добычей, которая сопротивляется или убегает, они убивают и съедают в течение жизни много жертв. Собиратели (воробьи, гуси, пчёлы) тратят энергию в основном на поиск и сбор добычи, которая не способна сопротивляться. Паразиты (аскарида, свиной цепень) живут в условиях избыточных пищевых ресурсов, используя хозяина и как место обитания. Пасущиеся животные питаются обильным кормом, который не приходится особенно искать и который легко доступен. Своеобразными собирателями являются фильтраторы и грунтоеды в водоёмах и почвах, а также насекомые-опылители (пчёлы, шмели).

Хищничество – это способ добывания пищи и питания животных, при котором они ловят, умерщвляют и поедают других животных. Иногда любую связь, при которой один вид поедает другой, в широком смысле слова называют связью «хищник – жертва», используя в этом случае слово хищник как синоним слова поедатель, даже если это относится к растительноядным организмам (слоны, бобры, зайцы).

Паразитизм – это способ питания за счёт питательных веществ другого организма (хозяина), причём последний от этого не погибает, но чувствует себя угнетённо. В мёртвом теле хозяина паразиты не живут. Имеются виды организмов, которые паразитируют на других организмах, но способны одновременно и сами добывать пищу. Такие организмы называют полупаразитами. Например, растения омела, марьянник, мытник, паразитируя на других растениях, одновременно сами осуществляют фотосинтез.

Хищничество и паразитизм являются примерами полезновредных связей между организмами.

В одну и ту же экологическую группу по способу питания могут попасть далеко не родственные виды. Например, собирателями являются грифы-падальщики, лесные мыши, воробьи, голуби и насекомоядные растения (росянка, непентес, пузырчатка). Отфильтровывают пищу в водоёмах мелкие рачки-дафнии, двустворчатые моллюски, усатые киты, морские лилии. Жуки божьи коровки и их личинки в колониях тлей пасутся так же, как коровы на лугу, не тратя времени на поиск пищи. А хищные муха-ктырь и стрекоза-коромысло на лету догоняют добычу, как это делают, например, птица сокол в воздухе, а львы и гепарды на земле.

Взаимоневыгодным типом связей между видами является конкуренция. Этот тип отношений возникает, если разные виды существуют за счёт одного общего ресурса, когда его на всех не хватает.

Дело в том, что ресурсы, необходимые для жизни, в природе почти всегда ограниченны. Если вид встречает в своём местообитании конкурента, ему достаётся меньше ресурсов, и это отражается на возможности размножения и на численности его популяции. Поэтому конкуренция неблагоприятна для обоих взаимодействующих видов. Жизнь каждого из них была бы лучше в отсутствие другого.

В природе часто встречаются взаимовыгодные связи, при которых организмы разных видов получают обоюдную пользу от этих отношений. К этой группе биотических связей относятся многообразные симбиотические отношения организмов. Обязательное условие подобных отношений – совместная жизнь, определённая степень сожительства организмов.

Самый простой тип взаимополезных связей – протокооперация (буквально: первичное сотрудничество). При этой форме совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них. Примером таких отношений можно назвать распространение муравьями семян некоторых растений леса, опыление пчёлами разных растений. В этих случаях отсутствует необходимая тесная связь конкретной пары партнёров. Многие птицы кормятся на копытных, выбирая из их шерсти паразитов.

Симбиотические отношения, при которых наблюдается устойчивое взаимовыгодное сожительство двух организмов разных видов, называются мутуализмом (лат. mutuus – «взаимный»). Таковы, например, взаимоотношения рака-отшельника и актинии или узкоспециализированных к опылению растений с опыляющими их видами насекомых (клевер и шмель). Кедровка, питающаяся только семенами (орешками) кедровой сосны, является единственным распространителем её семян. Мутуализм весьма широко развит в природе.

Собственно симбиоз (греч. symbiosis – «сожительство») – это неразделимые взаимополезные связи двух видов, предполагающие обязательное тесное сожительство организмов, иногда даже с элементами паразитизма. Классическим примером симбиоза являются лишайники, представляющие собой тесное взаимовыгодное сожительство грибов и водорослей (или цианобактерий). Благодаря симбиозу лишайники достигли высокого видового разнообразия и получили способность жить в самых суровых условиях: в полярных областях, на голых скалах, на коре деревьев, в высокогорьях. Типичный симбиоз представляют отношения термитов и жгутиковых, живущих в их кишечнике. Эти простейшие производят фермент, разлагающий клетчатку на сахара. Термиты не имеют собственных ферментов для переваривания целлюлозы и без симбионтов погибли бы. А жгутиковые получают в кишечнике благоприятные условия среды и в свободном состоянии в природе не встречаются. Широко известный пример симбиоза – сожительство зелёных растений (прежде всего деревьев) и грибов (микориза).

Существуют и другие формы зависимости организмов друг от друга. Комменсализм – это односторонние связи, выгодные для одного из партнёров и безразличные для другого. Это может быть так называемое нахлебничество (питание остатками пищи другого вида, использование его выделений) либо квартирантство (обитание в норах или гнёздах без вреда для хозяина, размещение растений на стволах и ветвях деревьев).

Одностороннюю выгоду получают некоторые виды, используя других для расселения. Так, мелкие клещи, которые питаются в разлагающейся материи, расселяются на жуках или мухах, используя их в качестве живого транспорта. Семена и плоды многих растений имеют прицепки, что позволяет им путешествовать на шерсти животных. Человек, пробирающийся через заросли череды, также способствует распространению семян этого вида, когда вынужден затем обирать их со своей одежды.

Значение биотических связей. Все эти связи объединяют живую природу в единое целое. Без них невозможно формирование устойчивых сообществ. Наличие и переплетение разнообразных биотических связей в природе вызывает так называемые цепные реакции, когда в результате разрыва связей путём уничтожения или, наоборот, внедрения человеком отдельных видов может измениться всё сообщество. Поэтому так важно знать формы этих связей и их количественные характеристики.

 

1. В чём сходство и различие хищничества и паразитизма?

2. Эволюция хищника и жертвы происходит сопряжено, т. е. коэволюционно. Наблюдается ли это в таких биотических связях, как паразитизм и комменсализм?

3. Какими путями избегают конкуренции птицы, обитающие в одном лесу?

 

Популяции

Вспомните

• какие типы взаимоотношений существуют между организмами;

• что представляет собой цепь питания.

 

Взаимосвязи организмов в популяции. Виды существуют в природе всегда в форме популяций. Взаимодействие между видами осуществляют особи различных популяций. Длительные биотические связи в биоценозах существуют только между популяциями.

Популяция – это группа особей одного вида, существующая некоторое продолжительное время на определённой территории. Любой вид состоит из популяций, потому что занимаемое им на земном шаре пространство (ареал) неоднородно по условиям, и это проявляется в неравномерности распределения вида.

Популяция это форма существования вида в природе.

Разные популяции одного вида связаны между собой либо постоянно, либо эпизодически – перемещением отдельных особей или заносом их зачатков – семян, спор, яиц и т. п. Результаты взаимоотношений между особями и популяциями разных видов в сообществах различим.

Так, хищники являются своего рода санитарами и оздоровителями популяций жертв. Уничтожая в первую очередь больных и слабых, они ведут, таким образом, отбор на выживаемость вида и приобретение им более совершенных адаптаций.

Контакт между особями хищника и его жертвы кратковременен и заканчивается обычно гибелью последней. Связи же между популяциями хищника и жертвы длительны и постоянно поддерживаются обоими видами.

Осваивая подходящую территорию и размножаясь на ней, представители популяции вступают друг с другом в разнообразные отношения. В популяциях проявляются все формы биотических связей, но наиболее распространены конкуренция и мутуализм. Эти прямо противоположные взаимоотношения сложно сочетаются в пределах вида. Подобное явление можно рассмотреть на примере пространственных отношений в популяции.

Каждый вид создаёт особую систему пространственных отношений.

Для многих животных характерно, например, так называемое территориальное поведение. Животное чувствует себя хозяином некоторого участка, живёт на нём, собирает корм, выводит потомство, охраняет этот участок от вторжения соседей. При этом соседи обмениваются информацией, сигналами об опасности, контактируют друг с другом и часто могут собираться на нейтральных территориях. Подросшая молодёжь ищет для себя новые участки обитания или занимает освободившиеся от старших. Вся пригодная территория оказывается поделённой, и ресурсы используются полностью и рационально.

Система использования пространства строится только на отношениях ‘ между особями популяции. В её основе лежит как внутривидовая конкуренция, так и взаимопомощь (мутуализм).

Характеристики популяции. Каждая популяция любого вида представляет собой единство, целостность и является живой системой – био- системой. В результате влияния внешней среды её состояние может быть различным. Чтобы охарактеризовать популяцию, нельзя ограничиваться лишь описанием качеств отдельных её особей, нужны групповые характеристики, выражающие особенности существования популяции в данных условиях.

Все основные экологические характеристики популяции – количественные.

Главный из количественных показателей популяции – численность, т. е. общее число особей. Численность сразу показывает, благоприятны или нет условия для вида на занимаемой территории. Абсолютное число особей в каждой популяции сосчитать чаще всего бывает нелегко (например, число всех мышей на большом поле или окуней в озере), поэтому обычно используют другой показатель – плотность популяции. Она отражает среднее число особей, приходящееся на условно выбранную единицу пространства, где их легко учесть (на квадратный метр, гектар или квадратный километр площади, на литр или кубометр воды и т. п.).

Соотношение особей по полу или возрасту отражает демографическую структуру популяций (половую и возрастную). Демографические показатели (греч. demos – «народ», «население» и grapho – «писать», «описывать») – рождаемость, смертность и разница между ними, т. е. выживаемость, важны для предсказания судьбы конкретных популяций. Они отражают количество особей в популяции и возможности воспроизводства в данных экологических условиях.

Большое значение в определении судьбы популяции имеет её возрастная структура. Состояние популяций сильно зависит от доли особей, приступивших к размножению, количества (много или мало) молодого пополнения, процента особей, закончивших размножаться, и т. п.

Например, если у многолетних растений большинство особей популяции проходят все стадии развития от рождения до смерти, то данная популяция считается нормальной и устойчивой. Если она представлена лишь в виде семян, зачатков и проростков, а цветущих и плодоносящих особей мало или их нет вовсе, то мы имеем дело с популяцией внедряющегося типа. Если же, наоборот, большинство особей старые, уже неплодоносящие, то популяция, которую они образуют, является стареющей и в ближайшем будущем выпадет из биогеоценоза.

При промысле животных и растений, сбережении редких видов в заповедниках, разведении видов в неволе, создании искусственных биоценозов очень важно следить за возрастной структурой популяций.

В характеристике популяции важна также её пространственная структура, т. е. отношения между особями в использовании пространства. Это связано с ресурсами, необходимыми для жизни.

Территориальное поведение характерно для птиц в период строительства гнезда и выведения птенцов, для множества оседлых млекопитающих – мышевидных грызунов, сурков, сусликов, соболей, куниц, для ящериц, ряда видов рыб и даже членистоногих. На своей территории животное чувствует себя в относительной безопасности, так как хорошо знает, где укрыться и где искать корм.

Способы охраны участков у разных видов животных различны: прямая агрессия, драки, чаще – просто агрессивные демонстрации и угрозы либо сигнализация звуками, пением, как у птиц, или пахучими метками, как у псовых, соболей и других зверей.

Кочующие животные также закономерно используют пространство, они регулярно перемещаются по более обширным территориям и возвращаются на старые места по мере восстановления там использованных ресурсов. Кочуют животные только группами – стадами или стаями, так как в одиночку они не в состоянии успешно защищаться от хищников, попадая на новую территорию.

Популяции животных имеют разную структуру и по характеру взаимоотношений между отдельными особями. У некоторых видов все особи живут в одиночку, встречаясь лишь на период размножения. У других популяции включают такие объединения, как семьи, стада, стаи или колонии, со своими сложными связями внутри них. Эти особенности характеризуют так называемую поведенческую, или этологическую (греч. ethos – «обычай», «нрав» и logos – «учение»), структуру популяций.

 

1. Поясните различие между понятиями «численность популяции» и «плотность популяцию».

2. Как по демографическим показателям популяции можно судить о перспективах её существования?

3. Замените выделенные слова утверждений термином.

• Общее число особей на данной территории показывает, благоприятны или нет условия для вида.

• Показатели рождаемость, смертность и разница между ними используют для предсказания судьбы конкретных популяций.