Гомотипические реакции

Биотические экологические факторы. Внутривидовые отношения

Биотические факторы (коакции) делятся на два типа:

- гомотипические реакции – взаимодействия между особями одного и того же вида,

- гетеротипические реакции – взаимодействия между особями разных видов.

Групповой эффект. Это изменения, связанные с объединением животных одного вида в группы по две или более особей (в основном у насекомых и позвоночных). Он проявляется у очень многих видов, которые могут нормально размножаться и выживать только в том случае, когда представлены достаточно крупными популяциями. При совместной жизни облегчается поиск пищи, борьба с врагами. Например, при групповой охоте волков часто практикуется преследование с выходом на перехват жертвы, нагон жертвы в засаду или захват ее в кольцо, что требует согласованности и координации действий всех особей. Стайность известна для гиен, койотов, и др.

Массовый эффект – уменьшение плодовитости и т.д. в случае перенаселения среды, или т.н. самоограничения. Например, если в муке, в которой живут хрущаки, накапливается некоторое количество экскрементов, мука становится менее качественной, наблюдается уменьшение плодовитости и увеличение продолжительности личиночной стадии. Эффекты обратимы. Они прекращаются, как только хрущак снова оказывается в чистой муке.

Внутривидовая конкуренция. Она проявляется:

1 – в территориальном поведении, когда животное защищает место своего гнездования, как, например, многие птицы и рыбы.

2 – существование социальной иерархии, или появление в популяции особей доминирующих и подчиненных. Ранг животного в группе определяется столкновениями между особями, которые могут иметь характер прямой борьбы или ритуальных угроз. После установления ранга всех членов группы прямые столкновения между ними прекращаются и порядок поддерживается сигнальным или ритуальным поведением. Например, в стадах павианов доминанты могут прибегать к преследованию и укусам, тогда как у горил вожак нередко восстанавливает порядок лишь взглядом или движением головы.

Лидером чаще становится более опытный член стада. Например, стада северных оленей обычно ведут старые важенки. Они лучше других ориентируются при миграциях и нападении хищников, так как периодически им приходится делать это в одиночку: самка для рождения олененка удаляется и несколько дней, пока не окрепнет малыш, вынуждена одна оберегать и защищать его, а затем с ним вместе догонять стадо.

7. Биотические экологические факторы. Межвидовые отношения

Теоретически влияние, которое оказывают друг на друга две особи, живущие совместно, может представляться как:

· нейтрализм – оба вида независимы и не оказывают влияние друг на друга;

· конкуренция – каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие, виды конкурируют в поисках пищи, укрытий, мест кладки яиц;

· мутуализм (симбиоз) – взаимовыгодные отношения - каждый из видов может жить, расти и размножаться только в присутствии другого (лишайник – тесное сожительство гриба и водоросли, бобовые растения с клубеньковыми бактериями, термиты и их кишечные сожители, которые переваривают целлюлозу);

· амменсализм – для одного последствия совместного обитания отрицательны, тогда как другой не получает от них ни вреда, ни пользы. Такая форма взаимодействия чаще встречается у растений. Например, светолюбивые травянистые виды, растущие под елью, испытывают угнетение в результате сильного затенения ее кроной, тогда как для самого дерева их соседство может быть безразличным;

· комменсализм (или нахлебничество) – одностороннее использование одного вида другим – комменсалом (убежище, пища), без принесения ему вреда. Например, взаимоотношения львов и гиен, крупных акул и рыб-прилипал, членистоногих и жителей нор, поселение растений-эпифитов на коре деревьев;

· сотрудничество – когда оба вида образуют сообщество, но оно не является обязательным, т.к. они могут существовать и отдельно. Например, совместное гнездование нескольких видов птиц, актиния, краб и т.д.

· паразитизм – паразитический вид, обычно мелких размеров тормозит рост и размножение своего хозяина, от которого непосредственно и всецело зависит его питание. Паразит может вызвать даже гибель своего хозяина. Иногда организм-потребитель использует живого хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного обитания

· хищничество. Хищник – это любой свободноживущий организм, который питается другими живыми организмами или растительной пищей.

Лекция 3. ПОПУЛЯЦИЯ. БИОЦЕНОЗ. ЭКОСИСТЕМА. БИОСФЕРА

Популяция - совокупность особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию. Каждый вид, занимая определенную территорию (ареал), представлен на ней системой популяций. Чем сложнее территория (сложный рельеф, густая речная сеть, разнообразные группировки растительности), занимаемая видом, тем больше возможностей для обособления популяций и слабее обмен особями. В горных районах возможностей для обособления популяций больше, чем на открытых пространствах.

Крупные, но немногочисленные группировки - если вид характеризуется постоянным перемещением по территории заселения (северные олени, песцы). Границы между популяциями таких видов проходят по крупным географическим преградам: широким рекам, проливам, хребтам. Бывает одна популяция на небольшом ареале: популяция кавказского тура постоянно кочует по двум хребтам этого горного массива.

Мелкие группировки, многочисленные - если популяции (растений, малоподвижных организмов) постоянно находятся на одной территории. В составе вида формируется множество мелких популяций, отражающих мозаичность ландшафта.

Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньше воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов: между ними возникают отношения – мутуалистические (симбиоз), конкурентные, возрастные, родственные. Слишком длительная изоляция популяций приводит к образованию новых видов.

Популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельно взятой особи – основными характеристиками популяций:

1) численность – общее количество особей на выделяемой территории,

2) плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства;

3) рождаемость – число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения,

4) смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени,

5) прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью, прирост может быть как положительным так и отрицательным,

6) темп роста – средний прирост за единицу времени.

Биоценоз (сообщество) – группировка совместно обитающих и взаимосвязанных организмов, населяющая более или менее однородный участок суши или водной среды. Биоценоз любого участка состоит из фитоценоза – растений, зооценоза – животных, микробоценоза – микроорганизмов. Термин «биоценоз» чаще употребляют к населению территориальных участков, которые на суше выделяют по относительно однородной растительности, например биоценоз ельника, биоценоз ковыльной степи. В водной среде различают биоценозы, соответствующие экологическим подразделениям частей водоемов, например: биоценозы прибрежных галечных, песчаных или илистых грунтов, абиссальных глубин.

Различают бедные и богатые видами биоценозы:

1. Бедные биоценозы – в полярных арктических пустынях и северных тундрах, в тех биоценозах, которые часто подвергаются каким-либо катастрофическим воздействиям (ежегодное затопление, пахота, применение гербицидов), в искусственно создаваемых в сельском хозяйстве биоценозах – агроценозах.

2. Богатые биоценозы – везде, где условия абиотической среды приближаются к оптимальным в среднем для жизни – в тропических лесах, на коралловых рифах, в долинах рек в аридных районах, в местах контактов лесных и травянистых (опушка леса), водных и сухопутных сообществ (лагуны, побережье) и т.д.

Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни выражается в определенном сходстве требований к важнейшим абиотическим условиям среды и закономерных отношениях друг с другом. Каждый вид создает условия для закрепления в биоценозе и других видов, связанных с ним абиотическими факторами (пища, местообитание). Например, суслики, осваивающие новые для них местообитания, могут привлечь туда хищников, для которых они служат привычной добычей, а также привнести около 50 видов своих паразитов и сотни видов норовых сожителей.

Виды, преобладающие по численности, являются доминантами сообщества. Доминанты, которые своей жизнедеятельностью создают среду для всего сообщества и без которых существование других видов невозможно, называют эдификаторами (с латинского – строители). Например, в ельнике – ель, в степях – дерновинные злаки. Редкие и малочисленные виды придают биоценозу устойчивость и обеспечивают надежность его функционирования в разных условиях.

Количественный учет видов в биоценозе ведется с помощью различных показателей:

- обилие вида – число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого ими пространства,

- частота встречаемости – характеризует равномерность или неравномерность распределения вида в биоценозе,

- степень доминирования – показатель, отражающий отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки (если среди 200 птиц, зарегистрированных на данной территории, 50 составляют соловьи, степень доминирования этого вида среди птичьего населения равна 25 %).

Тот участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют биотопом. Биотоп составляют атмосфера (климатоп) и система почва-грунт (эдафотоп).

Биогеоценоз является совокупностью биоценоза и биотопа, и является объектом изучения науки биогеоценологии. Автор «учения о биогеоценозах» – академик В.Н. Сукачев.

Экосистема – это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Система, в которой постоянно происходит малый биологический круговорот веществ. Термин предложен в 1935 г. английским экологом А.Тенсли.

С биологической точки зрения в составе экосистемы выделены следующие компоненты:

- неорганические вещества (C, O₂, CO₂, H₂O и др.);

- органические вещества (белки, липиды, гумусные вещества и др.);

- продуценты (в основном зеленые растения) – автотрофные организмы, которые могут производить пищу из простых неорганических веществ;

- консументы – гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы. Организмы, питающиеся только растениями, называют консументами первого порядка. Животные, питающиеся только (или преимущественно) мясом, называют консументами второго порядка.

- редуценты – живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения (микроорганизмы).

Основные типы природных экосистем:

1. Наземные (биомы): тундра, тайга, широколиственные леса, степи, пустыни, саванны, гилеи и др.

2. Пресноводные: реки и ручьи, озера, пруды и водохранилища, болота и болотистые леса.

3. Морские: открытый океан, прибрежные воды шельфа, районы апвеллинга (с продуктивным рыболовством), эстуарии (бухты, устья рек, лиманы), глубоководные рифтовые зоны («оазисы жизни» у гидротермальных выходов на дне Мирового океана, где соединения серы используются хемотрофными бактериями для производства питательных веществ для червей, моллюсков, креветок, крабов, рыб).

Масштабы экосистем в природе чрезвычайно различны:

- микроэкосистемы (разрушающийся пень с его населением),

- мезоэкосистемы (луг, лес, степь),

- макроэкосистемы (континент, океан)

- глобальная экосистема (биосфера Земли).

Экосистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Запасы биогенных элементов, из которых строят тела живые организмы, на Земле в целом и в каждом конкретном участке небезграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни. Поддержать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Таким образом, функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы – древнейшее свойство жизни.