Взаимовыгодные отношения — мутуализм. Симбиоз. Нейтральные отношения.

63

• Примеры и дополнительная информация

1. Россия издавна славилась собственным жемчугом, который до- бывали в северных реках из раковин пресноводных двустворча- тых моллюсков — европейской жемчужницы. Они живут круп- ными скоплениями и эффективно очищают воду. Каждый мол- люск пропускает через себя более 50 л воды в сутки. Весной самка выбрасывает в воду до 3,5 млн крохотных личинок. Личинки могут прожить лишь 2—3 суток, если не успеют прикрепиться к жабрам мальков лососевых рыб — семги, форели, хариуса, ко- торые появляются из икринок в то же время. Чистота воды имеет особое значение для развития лососей, в мутных реках икра по- гибает. Около месяца личинки жемчужницы паразитируют на жабрах рыб, затем освобождаются, падают на дно и начинают вес- ти самостоятельную жизнь. Сейчас жемчужницы в реках прак- тически исчезли. Одна из причин — перевылов лососей. Без них у жемчужниц не вырастает потомство, а без моллюсков реки не очищаются до такой степени, чтобы могла развиваться икра ло- сосей.

2. На основании пищевых связей формируются сложные жизнен- ные циклы паразитов. Один из них — широкий лентец, плоский червь с большим числом члеников, паразитирующий в тонких кишках человека. Он достигает 10 м длины и продуцирует огром- ное количество яиц. Если яйца смываются в водоемы, они могут быть проглочены мелкими рачками — циклопами и начинают в них свое развитие. Если циклопы проглатываются рыбами, за- родыши лентеца пробираются из желудка рыб в мышцы и печень, где продолжают развитие. Человек заражается, если съест такую рыбу в непрожаренном или непросоленном виде. Широкий лен- тец чаще встречается у человека в тех районах, где существует обычай есть строганину — мелко наструганную сырую мороже- ную рыбу.

i. Пример экологической цепной реакции, вызванной нарушением связей между видами, — «цветение» водоемов. До 40% вносимых на поля удобрений смывается в озера, пруды, реки, водохранили- ща, где служат причиной массового размножения одноклеточных водорослей. Потребители водорослей не успевают их уничтожать, в результате чего большая масса отмерших клеток разлагается бак- териями. Вода мутнеет, приобретает неприятный запах. В ней рез- ко снижается содержание кислорода, иногда появляются токсиче- ские вещества. Происходят массовая гибель и отравление рыб, моллюсков и других водных обитателей. Снижение качества воды

 

54

отражается на здоровье людей и приводит к необходимости боль- ших затрат на очистку.

• Вопросы. 1. Приведите примеры: 1) прямых и косвенных и 2) односторонних и двусторонних связей между видами. 2. Подумайте, какие типы связей возни- кают в лесных сообществах между такими парами видов, как белка и дятел, синица и дятел, дождевой червь и дуб, заяц-беляк и синица. 3. Какими будут последствия для урожая, если усилить или ослабить каждую из трех связей в пищевой цепи: культурное растение — растительноядные насекомые — их паразиты — сверхпаразиты? 4. Приведите примеры возможного использова- ния взаимовыгодных отношений между видами при разведении лесов в степных районах.

 

Q Задания. 1. Начертите схему пищевых связей волка и зайца, учитывая, что каждый из них — многоядный вид и сам служит источником пищи для других.

. *- Каждый вид обозначьте кружком, каждую связь — стрелкой от жертвы к хищни- ку. 2. Предложите методы предупреждения заражения человека широким лен- тецом на основе анализа жизненного цикла паразита и его связей с другими

*-. *  видами.

Р Тем ы ДЛЯ ДИСКУССИЙ. 1. Всегда ли присутствие сорняков на полях оказывается вредным для культурных растений? 2. Встреча хищника и жертвы часто оказывается для жертвы роковой. Однако известно много случаев, когда уничтожение видов хищников приводит в конце концов к резкому снижению численности видов жертв. Как вы думаете, почему? 3. Каковы могут быть биоло- гические последствия широкого применения гербицидов — химических средств борьбы с сорняками? Должны ли мы отказаться от гербицидов или, наобо- рот, усилить их применение? 4. Стоит ли стремиться полностью уничтожить всех паразитов человека? 5. В начале нашего века широко пропагандировали пе- реселение чужеземных растений и животных для обогащения отечественной фауны и флоры. Было сделано много практических попыток такого переселе- ния. Постепенно это увлечение прошло. Как вы думаете, почему? Должны ли мы полностью отказаться или, наоборот, усилить практику такого переселения видов?

 

 

ВСПОМНИТЕ               § 9.  Законы и следствия    Л

Пищевые •                       пищевых отношений

связи

Пищевые отношения не только обеспечивают энергетические потребности организмов. Они играют в природе и дру- гую важную роль — удерживают виды в сообществах, регулируют их численность и влияют на ход эволюции. Пищевые связи чрезвычайно разнообразны.

Типичные хищники тратят много сил на то, чтобы выследить добы-

ЧУ, догнать ее и поймать (рис. 40). У них развито специальное охотничье

3 Основы экологии 10(11) класс                                                     *                                                       6                                                       5

 

поведение. Им надо много жертв в течение жизни. Обычно это сильные и активные животные.

Паразиты всю жизнь проводят в одном или двух, реже — трех хо- зяевах. Они живут в условиях избытка пищи, которую не надо активно добывать, и используют хозяев как среду своего обитания. У них упро- щено строение и ослаблены связи с внешним миром.

Животные-собиратели тратят энергию на поиск семян или насе- комых, т. е. мелкой добычи. Овладение найденным кормом для них не представляет труда. У них развита поисковая активность, но нет охот- ничьего поведения.

Пасущиеся виды не тратят много сил на поиск корма, обычно его достаточно много вокруг, и основное время у них уходит на поглощение и переваривание пищи.

В водной среде широко распространен такой способ овладения пи- щей, как фильтрация, & на дне — заглатывание и пропускание через кишечник грунта вместе с пищевыми частицами.

Последствия пищевых связей наиболее ярко проявляются в отноше- ниях хищник — жертва (рис. 41).

Если хищник питается крупными, активными жертвами, которые могут убегать, сопротивляться, прятаться, то в живых остаются те из них, кто делает это лучше других, т. е. имеет более зоркие глаза, чуткие уши, развитую нервную систему, мускульную силу. Таким образом, хищник ведет отбор на совершенствование жертв, уничтожая больных и слабых. В свою очередь, и среди хищников тоже идет отбор на силу, ловкость и выносливость. Эволюционное следствие этих отношений — прогрессивное развитие обоих взаимодействующих видов: и хищника, и жертвы.

 

66

Если же хищники питаются малоактивными либо мелкими, не спо- собными сопротивляться им видами, это приводит к другому эволюци- онному результату. Погибают те особи, которых хищник успевает заме- тить. Выигрывают менее заметные или чем-то неудобные для захвата жертвы. Так осуществляется естественный отбор на покровительствен- ную окраску, твердые раковины, защитные шипы и иглы и другие ору- дия спасения от врагов. Эволюция видов идет в сторону специализации по этим признакам.

Самый существенный результат трофических взаимосвязей — ь                  сдерживание роста численности видов. Существование пищевых отношений в природе противостоит геометрической прогрессии

размножения.

Для каждой пары видов хищника и жертвы результат их взаимодейст- вия зависит прежде всего от их количественных соотношений. Если хищники ловят и уничтожают своих жертв примерно с той же скоро- стью, с какой эти жертвы размножаются, то они могут сдерживать рост их численности. Именно такие результаты этих взаимосвязей чаще все- го характерны для устойчивых природных сообществ. Если скорость размножения жертв выше, чем скорость поедания их хищниками, про- исходит вспышка численности вида. Хищники уже не могут сдержи- вать его численность. Это тоже временами встречается в природе. Об- ратный результат — полное уничтожение жертвы хищником — в при- роде очень редок, а в экспериментах и в нарушенных человеком условиях встречается чаще. Связано это с тем, что с падением численно- сти какого-либо вида жертв в природе хищники переключаются на дру- гую, более доступную добычу. Охота только за редким видом отнимает слишком много энергии и становится невыгодной.

В первой трети нашего века было открыто, что отношения хищник — жертва могут быть причиной регулярных  периодических  колеба- ний численности   каждого из  взаимодействую- щих видов. Это мнение особенно окрепло после результатов исследований русского ученого Г. Ф. Гаузе. В своих экспериментах Г. Ф. Гаузе изучал, как изменяется в пробирках численность двух видов инфузорий, связанных отношениями хищник — жертва (рис. 42). Жертвой был один из видов инфузорий-туфелек, питающийся бак- териями, а хищником — инфузория-дидиниум,

                                               поедающая  туфелек.

российский ученый,                               Вначале  численность  туфельки  росла  быст- э к с п ^                           Р е е ' ч е м численность хищника, который вскоре экологии получил хорошую кормовую базу и тоже стал

быстро  размножаться.  Когда  скорость  поедания

туфелек  сравнялась со  скоростью  их  размножения, рост численности вида прекратился. А так как дидиниумы продолжали ловить туфелек и размножаться, скоро выедание жертв намного превысило их пополне- ние, количество туфелек в пробирках начало резко снижаться. Спустя некоторое время, подорвав свою кормовую базу, прекратили  деление и начали погибать  дидиниумы. При  некоторых  модификациях опыта цикл повторился сначала. Беспрепятственное размножение оставшихся в живых туфелек вновь увеличило их обилие,  а вслед за ними пошла вверх и кривая численности дидиниумов. На графике кривая численно- сти хищника следует за кривой жертвы со сдвигом вправо, так что изме- нения их обилия оказываются несинхронны.

Таким образом было доказано, что взаимодействия хищника и жерт- вы могут при известных условиях приводить к регулярным цикличе- ским колебаниям численности обоих видов. Ход этих циклов можно рас- считать и предсказать, зная некоторые исходные количественные характеристики видов. Количественные законы взаимодействия видов в их  пищевых связях очень  важны для  практики. В  рыболовстве, до- быче  морских беспозвоночных,  пушном  промысле,  спортивной охоте, сборе декоративных и лекарственных растений — везде, где человек уменьшает в природе численность нужных ему видов,  он с экологиче- ской точки зрения выступает по отношению к этим видам в роли хищни- ка. Поэтому важно уметь предвидеть последствия своей деятельности и организовать ее так, чтобы не подорвать природные запасы.

В рыболовстве и промысле необходимо, чтобы при снижении числен- ности видов нормы промысла также уменьшались, как это бывает

 

68

в природе, когда хищники переключаются на более легко доступную до- бычу (рис. 43). Если же, наоборот, стремиться всеми силами добывать сокращающийся вид, он может не восстановить свою численность и пре- кратить свое существование. Таким образом, в результате перепромыс- ла, по вине людей уже исчез с лица Земли ряд видов, бывших когда-то очень многочисленными: американские бизоны, европейские туры, странствующие голуби и другие.

При случайном или намеренном уничтожении хищников какого- либо вида сначала возникают вспышки численности его жертв. Это тоже приводит к экологической катастрофе либо в результате подрыва видом собственной кормовой базы, либо — распространения инфекци- онных заболеваний, которые часто бывают гораздо более губительны,

69

чем деятельность хищников. Возникает явление   экологического  буме- ранга, когда результаты оказываются прямо противоположными  на- чальному направлению воздействия. Поэтому грамотное использование природных экологических законов — основной путь взаимодействия че- ловека с природой.

 

 

• Хищники. Паразиты. • Пищевые связи влияют на численность Собиратели.                                                         взаимодействующих видов и на ход их Пасущиеся животные.   эволюции. Отношения хищник — жерт- Отношения хищник -                      ва могут приводить к регулярным коле- жертва. Циклические бани ям численности  как  жертвы, так колебания   и хищника,