Биотические взаимоотношения между популяциями и организмами

Живые организмы – животные, растения, микроорганизмы обитают совместно, вступают во взаимоотношения, которые называют биотическими. Взаимодействия организмов, составляющие природные популяции, не существуют отдельно друг от друга, а находятся в многообразных сложных взаимоотношениях. Эти отношения между видами проявляются за условия существования – почву, воду, свет, питательные вещества. Взаимоотношения между организмами могут быть прямые и косвенные и оказывать положительное влияние друг на друга.

Все разнообразие отношений между организмами можно свести к следующим типам: мутулизм, комменсализм, симбиоз, хищничество, паразитизм, нейтрализм, антибиоз, конкуренция.

· Комменсализм (от лат. com – c, вместе и mensa – стол, трапеза) – одна популяция извлекает пользу от объединения, а для другой это объединение безразлично

Примерами комменсализма могут быть:

–  сожительство рыб-лоцманов и крупных акул. Рыбы-лоцманы находятся в относительной близости от акул, – им перепадают остатки несъеденной пищи акулами. На акул присутствие этих рыб не оказывает никакого влияния. Такой вид комменсализма называют нахлебничеством;

–  сожительство организмов, когда один из видов поселяется в жилище другого или без него, такую форму взаимоотношений называют синойкия. Примером может служить лианы и эпифит (орхидеи, лишайники, мхи);

–  рыба горчак откладывает икру в убежище (мантию) двустворчатого моллюска, не принося ему вреда;

–  сапсан – птица из семейства соколиных, обитающий в Казахстане и Сибири. Он имеет значение для выживания вымирающих видов гуся и краснозобой казарки, поскольку защищает их от прожорливых песцов. Слабенькие гуси не в состоянии самостоятельно отогнать этих хищников от своих гнезд, поэтому гуси гнездятся поближе к сапсанам. Соколам такое соседство безразлично, а гуси получают выгоду.

· Мутуализм (от лат. mutuus – взаимный) – связь популяций благоприятна для роста и выживания обеих, причем в естественных условиях ни одна из них не может существовать без другой. Примером мутуализма может служить сотрудничество между цветковыми растениями и опыляющими их насекомыми (Рис. 3.1). Таким образом, насекомые получают необходимый ему нектар, а взамен осуществляет столь необходимые для растения акт опыления. Без опыления растения оказались бы на грани вымирания, а насекомые без растительной пищи погибли бы.

Мутуалистические отношения могут быть разные. В отдельных случаях использование пищи одним из партнёров и охрана от врагов – длядругого.

Иногда один из видов имеет выигрыш в пище, а другой освобождается при этом от вредителей. Например:

–  мелкие крабы-отшельники имеют мягкое беззащитное тело, поэтому в качестве убежищ используют пустые раковины.Обычно в узком конце такой раковины селится мелкий кольчатый червь. Он использует объедки оставленные крабами и поддерживает чистоту в раковине. Обычно на этих раковинах поселяются актинии, которые своими щупальцами отпугивают от крабов хищников, а взамен получают возможность мигрировать на новые пищевые места вместе с раковиной защищаемого их краба;

–  наглядно прослеживаются мутуалистические отношения между жвачными животными (крупный рогатй скот, олени, антилопы) и бактериями, обитающими в их рубце. Бактреии рубца приспособлены только к анаэробным условиям, и многие виды под воздействием кислорода гибнут. Основная пища жвачных – растительные волокна. Животные лишены ферментов способных ращеплять растительный материал, а бактерии рубца (Bacteroides, Ruminococcus, Clostridium и др.) выделяют целлюлозоразрушающие ферменты. Продукты микробной ферментации используются организмом животных;

–  термиты не способны использовать древесину без участия гигинтских жгутиковых – простейших, и отсутствие этих симбионтов приводит к гибели термитов.

· Симбиоз (от греч. symbiosis – сожительство) тесная взаимосвязь между представителями разных видов, из которых один обойтись без другого не может. Примерами симбиоза могут быть:

–  взаимосвязь муравьев вида “лимонные муравьи” с вечнозеленым деревом амазонских лесов Duroiahirsuta и никакой другой. Появление таких «участков-садов» обусловлено симбиозом Duroia, hirsute с муравьями. Рабочие муравьи вида Myrmelachistaschumanni убивают зеленее растения иных, чем Duroiahirsute, видов, впрыскивая в их листья муравьиную кислоту как гербицид. Следовательно они дают своим любимым деревьям свободно разрастаться без конкуренции. Муравьи используют полые стебли Duroiahirsute для строительства гнезд;

–  морскoй червь Olaviusalgarvensis не имеет ни пищеварительной, ни выделительной системы. Оказалось, что под его наружными покровами обитают симбиоты – бактерии четырех видов. Они не только обеспечивают червя и друг друга всем необходим, но и утилизируют продукты жизнедеятельности червя, позволяя ему обходиться без выделительной системы.

· Хищничество – форма (тип) взаимоотношений, когда для одного вида отношения благоприятны, для другого – неблагоприятны. Данная форма наиболее широко распространена среди животных. Среди всех групп животных встречаются хищники.

Хищником считается всякий организм, потребляющий в качестве пищи другой живой организм, который является источником энергии для других организмов. Для установления факта хищничества необходимо наличие умервщления одним организмом другого с целью использования его в виде пищи.

Эволюцию хищника нельзя отделить от эволюции жертвы и наоборот (Рис. 3.2).

Эволюционируя, хищники вырабатывали множественные уловки: острые зубы и клыки, быстрые ноги, маскирующую окраску, острые втягивающиеся когти, ядовитые железы, охотясь стаями и т.д. Жертва также не оставалась в долгу: выросты тела, шипы, колючки, панцирь, зарываться в грунт и т.д.

Хищники, как правило, в первую очередь уничтожают слабых и больных животных, что особенно важно для малочисленных популяций. Человек регулярно воздействует на хищников путем их отстрела и опосредованного воздействия.

Хищники подразделяются на настоящих хищников, поедающих животных (лев, волк, питающиеся зебрами или зайцами) и растительноядных, которые не умерщвляют жертву, а поедают какую-либо часть (крупный рогатый скот, питающийся травой, колорадский жук – культурным картофелем).

· Паразитизм (от греч. para – возле и sitos – пища) – одна популяция использует другую в качестве среды обитания и источника пищи. Большое количество паразитов имеется среди:

–  животных – блохи, вши, клещи, различные виды тлей, бактерии, вирусы, гельтинты и др.;

–  грибов – ржавчинные, головневые, мучнисторосяные.

Среди животных выделяют временных и постоянных паразитов. Например, паразитируют только личинка овода, а взрослое насекомое ведет свободный образ жизни. Иксодовые клещи – переносчики инцефалита – сосут кровь у животных только в течение восьми суток. Постоянными паразитами являются гельминты, которые всю жизнь, кроме стадии яйца, проводят в теле хозяина. По местоположению паразиты подразделяются на эктопаразитов (вошь, блоха) и эндопаразитов, которые поселяются во внутренних органах, полостях, коже (чесоточный клещ, бычий и свиной солитер, оскарида и др.).

· Нейтрализм (от лат. neutralis – не принадлежащий ни тому, ни другому) – ассоциация двух популяций не сказывается ни на одной из них. Нейтрализм в природе встречается часто и множество примеров:

–  отношение между комаром и дождевым червем;

–  зайцем и дятлом;

–  белкой и зубром.

· Антибиоз или аллелопатия – это когда организм выделяет вещество (жидкое, газообразное) вредное для других организмов. Явление антибиоза характерно для низших и высших растений. Явление «красного моря» связано с выделением токсических веществ микроорганизмами, которые приводят к гибели животных.

Плесневые грибы выделяют антибиотики. Гриб Pinicillium образует антибиотик пенициллин, широко применяемый в медицине. Высшие растения выделяют вещества фитонциды, которые убивают бактерии (фитонцид чеснока, лука). Например, полынь горькая оказывает отрицательное влияние на крестовник, звездчатку, кустарник шалфея белолистного – на травы, эвкалипт – на травы и т.д.

· Аменсализм (от греч. a – отрицание и лат. mensa – стол, трапеза) – одна популяция подавляет другую, но сама же испытывает отрицательное влияние. Например, в процессе роста еловые деревья сильно затеняют почву и вытесняют светолюбивые растения. На рост же самой ели обратного воздействия не происходит.

· Конкуренция (от лат. concurentia – сталкиваться) в борьбе за необходимое – такое взаимодействие, когда две популяции (или две особи) в борьбе за необходимые для жизни условия воздействуют друг на друга отрицательно, т. е. взаимно угнетают друг друга. Главным механизмом возникновения биологического разнообразия является конкуренция. Взаимовлияние приводит к снижению выживаемости конкурирующих особей.

Конкурентные взаимодействия могут касаться пространства, пищи, света, зависимости от хищников, подверженности болезням и т.д. Конкуренция может быть межвидовой и внутривидовой.

Внутривидовая конкуренция – это конкуренция между особями одного вида является наиболее острой и жесткой в природе, поскольку они имеют одинаковые потребности в экологических факторах. В период размножения птиц самец охраняет определенную территорию куда не допускает на одной особи своего вида, кроме своей самки (Рис. 3.3).

Межвидовая конкуренция – это конкурирующие особи, относящиеся к разным видам. Причиной конкуренции может быть любой ресурс, запасы  которого в данной среде недостаточны – территория, пища, участок для гнезд (Рис. 3.4). Как результат может быть расширение области распространения одного вида за счет сокращения численности или исчезновения другого. Это можно подтвердить примером на длиннопалом раке, который постепенно захватил весь Волжский бассеин и добрался до Беларуси и Прибалтики. Здесь он постепенно начал вытеснять родственный вид – рака широкопалого.

Советский биолог Г.Ф. Гаузе в 1934 г., исследуя рост и конкурентные взаимоотношения двух видов рестнитчатых инфузорий, сформулировал закон конкурентного исключения, который гласит: «два вида не могут существовать в одном местообитании (в одной и той же местности), если их экологические потребности идентичны». В этой связи два вида с идентичными потребностями обычно бывают разобщены в пространстве или во времени: они живут в разных биотопах, разных ярусах леса и т.д.

Конкурирующие за пищу или пространство виды избегают или снижают конкуренцию переселением в другое местообитания, либо сменой времени или места добычи корма, например:

–  деление животных на дневных и ночных (ястребы и совы);

–  различные виды рыб, проявляющие активность в разное время суток;

–  для тропических лесов характерно сложившееся распределение животных и птиц по ярусам;

–  растения, произрастая совместно в одном местообитании, простирают свои корневые системы на разную глубину.