Взаимоотношения между организмами в экосистемах

Живые организмы образуют сообщества, приспособленные к совместному обитанию. Но организмы могут взаимно влиять и другими путями. Они могут поселяться на поверхности или внутри тела особей другого вида, могут формировать среду обитания для одного или нескольких видов, участвовать в распространении другого вида, перенося семена, споры или пыльцу. Эти разнообразные связи по направлению действия на организм подразделяются на позитивные, негативные и нейтральные.

Позитивные отношения между организмами.Форма отношений, при которой оба партнера или один из них извлекает пользу от другого, называется симбиозом. Существует несколько форм такого сосуществования живых организмов.

Широко известна кооперация – взаимовыгодное сожительство. Так, рак-отшельник поселяется в пустой раковине моллюска и возит ее на себе вместе с актинией. При этом увеличивается пространство, которое актиния использует для ловли добычи, часть которой, пораженная ее стрекалами, падает на дно и поедается раком. В этом симбиозе часто принимают участие мно-гощетинковые черви, которые приносят пользу раку, очищая полость его раковины и поглощая паразитов с его брюшка. Поэтому рак не трогает «своего» червя, даже переносит его с собой в новую раковину. При кооперации польза для всех организмов очевидна, хотя их связь необязательна.

Взаимополезное сожительство, при котором присутствие партнера становится обязательным условием выживания для каждого, называется мутуализмом. Самым известным примером такого рода являются лишайники, представляющие сожительство гриба и водоросли. Гриб, оплетая клетки и нити водорослей, образует отростки, через которые получает продукты фотосинтеза, образованные водорослями, а водоросль из гриба извлекает воду и минеральные соли. У многих животных (жвачных, грызунов) есть кишечные симбионты, участвующие в переработке грубых растительных кормов. Известно сожительство клубеньковых бактерий, усваивающих азот из воздуха, и бобовых растений.

Взаимоотношения, при которых один вид получает пользу от сожительства, а другому это безразлично, называются комменсализмом. Так, крупных морских животных (акул, дельфинов, черепах) часто сопровождают рыбы-лоцманы, которые кормятся остатками их пищи, а также их экскрементами и паразитами. Кроме того, близость к этим животным защищает их от нападения. Лоцманы извлекают из таких отношений несомненную пользу, они становятся «нахлебниками» у крупных животных, которым такое соседство не приносит ни вреда, ни особой пользы.

Подобные отношения могут становиться более тесными. Так, рыбы-прилипалы с помощью своей присоски прикрепляются к крупным животным и путешествуют вместе с ними повсюду. В полости тела морского огурца (голотурии) находят убежище многие виды мелких животных, рыбьи мальки прячутся под зонтиками медуз – это отношения квартиранства. Есть такие отношения и в растительном мире – водоросли, лишайники, мхи, папоротники прикрепляются к древесным растениям, которые становятся местом их обитания, но соков этих деревьев растения, которые называются эпифитами, не используют.

Негативные отношения между живыми организмами.Форма взаимоотношений, при которых обе взаимодействующие популяции или одна из них испытывают отрицательное влияние, называется антибиоз. Он может проявляться в разных формах.

Самой распространенной формой антибиоза является хищничество. Хищниками называются животные и некоторые растения (например, росянка), питающиеся другими животными, которых они ловят и убивают. Хищники могут использовать самую разную пищу. Помимо того, что большинство из них способны есть различные плоды, корнеплоды, они еще могут переключаться с одного вида добычи на другой. Хотя, безусловно, у каждого хищника есть предпочтительные виды жертв.

Хищничество существует уже у одноклеточных организмов. Чем выше на эволюционной лестнице стоит хищник, тем обширнее его пищевая база, тем больше видов, представителями которых он может питаться. Частным случаем хищничества является каннибализм – поедание особей своего вида. Чаще всего это связано с поеданием детенышей (например, у млекопитающих или рыб), также самки могут поедать самцов (например, у пауков).

Овладение хищниками добычей происходит по-разному. Иногда жертва не может оказать сопротивления, а может лишь убегать от своего преследователя (мыши, мелкие птицы). Но часто хищнику приходится добывать себе еду в ожесточенной схватке, исход которой заранее не ясен. Так, при нападении волков на лося некоторые волки могут погибнуть. Поэтому в ходе естественного отбора совершенствуются средства поиска и ловли добычи у хищников – паутина, ядовитые зубы змей, точный удар, при котором жертва мгновенно гибнет, выработка коллективных согласованных действий (стая волков и т.п.). В ответ на это жертвы совершенствуют свои средства защиты и избегания хищников, приобретая покровительственную окраску, шипы и панцири, приспособительное поведение.

Еще одним видом антибиоза является паразитизм, при котором другой организм используется не только как место обитания, но и как постоянный источник питания. Он возник еще у прокариот. Сегодня в природе существует несколько десятков тысяч видов паразитов, которые наносят ущерб сельскому хозяйству (паразитируя на растениях и животных), а также самому человеку.

Существует несколько форм паразитизма. Временные паразиты нападают на организм-хозяина на короткое время, обычно на время питания (клопы, блохи, комары, слепни). Есть также постоянный паразитизм, когда организм-хозяин используется длительное время, обеспечивая комфортное существование паразита. Постоянными паразитами являются малярийный плазмодий, дизентерийная амеба, глисты, вши. Длительное сосуществование хозяина с паразитом приводит к тому, что постепенно вред от присутствия паразита становится менее ощутимым. Поэтому наибольший вред причиняют паразиты, завезенные издалека, так как к ним не выработалось привычки в ходе естественного отбора.

Паразитизм приводит к глубоким изменениям в строении органов и тканей. Обычно у паразитов развиваются различные присоски, крючки – органы прикрепления к хозяину. Часто паразиты утрачиваются отдельные органы и целые системы органов – зрение, передвижение. Кроме того, они обладают высокой продуктивностью, что резко увеличивает вероятность контакта с организмом-хозяином.

Есть форма паразитизма, при которой паразит использует для питания пищу, предназначенную для потомства, – гнездовый паразитизм. Самым известным примером является кукушка, которая откладывает свои яйца в гнезда более 100 видов птиц. Вылупившийся из яйца кукушонок выталкивает из гнезда яйца или птенцов своих хозяев и получает всю пищу, которую приносят ему приемные родители.

На организм своего хозяина паразиты обычно оказывают неблагоприятное воздействие – вызывают механические повреждения органов и тканей, оказывают токсичное действие отходами своей жизнедеятельности. Так, глисты могут привести даже к смерти своего хозяина. Паразиты вызывают слоновость, малярию и другие болезни. Поэтому борьба с паразитами является одной из важнейших задач современной науки.

Формой отрицательных взаимоотношений между видами также является конкуренция, которая возникает, если у двух близких видов наблюдаются сходные потребности. Если эти виды обитают на одной территории, то для них уменьшаются возможности размножения, питания и т.д. Конкуренция у растений проявляется в перехвате минеральных солей и влаги корнями, солнечного света – листьями. Грибы препятствуют росту бактерий путем выработки антибиотиков. Животные могут прямо нападать на представителя другого вида, после чего более слабый вид погибает или покидает спорную территорию. В результате два конкурентных вида не живут долго в одном сообществе. Постепенно один конкурент вытесняет другого. Поэтому в экосистемах совместно уживаются только те виды, которые различаются своими требованиями к условиям жизни. Так, в африканских саваннах зебры объедают верхушки трав, антилопы едят то, что остается после зебр, газели выщипывают самую низкую траву, а антилопы топпи едят сухие стебли, оставшиеся после остальных животных.

Нейтрализм.При этой форме взаимоотношений совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. Тем не менее, особи данных видов участвуют в формировании биоценозов, поэтому состояние экосистемы влияет на самочувствие всех популяций, входящих в нее. Так, в одном лесу живут белки и лоси, которые никак не связаны друг с другом, но если начнется засуха, она скажется на каждом виде.

Говоря о сообществах живых организмов, следует отметить очень важное правило. Оно состоит в том, что чем разнороднее и сложнее биоценозы, тем выше их устойчивость, способность противостоять различным внешним воздействиям. Биоценозы отличаются большой самостоятельностью. Одни их них сохраняются в течение длительного времени, другие постепенно изменяются. Так, озера превращаются в болота, в нем образуется торф, а потом на этом участке вырастает лес.

Процесс закономерного изменения биоценозов на одном участке среды называется сукцессией.

В ходе этого процесса обычно увеличивается разнообразие входящих в биоценоз видов, а это увеличивает устойчивость экосистем.

В ходе естественного отбора в биоценозе сохраняются лишь те виды, которые могут наиболее успешно размножаться в данном сообществе. Кроме того, своеобразный естественный отбор идет и между разными биоценозами. В конечном итоге сохраняются лишь те биоценозы, которые характеризуются наиболее полным разделением труда между своими членами, богатыми внутренними биотическими связями.

Итак, выделим основные законы биологической эволюции:

– закон минимума – он утверждает, что развитие ограничивают лишь те факторы, которые имеются в недостаточном количестве;

– закон толерантности -- показывает, что избыток какого-либо фактора (тепла, света, воды) также может ограничить распространение данного биологического вида;

– принцип Олли – говорит, что недонаселенность или перенаселенность могут оказать лимитирующее воздействие;

– принцип конкурентного исключения – два биологических вида, занимающих одну нишу, не могут сосуществовать в одном месте неограниченно долго;

– большее число трофических уровней ведет к большим энергопотерям в экосистеме;

– принцип гетеротрофной утилизации продуктов автотрофного метаболизма;

– каждый организм может существовать только в постоянной тесной связи со средой своего обитания (с другими организмами и неживой природой);

– размеры популяции возрастают до тех пор, пока среда может выдержать их дальнейшее увеличение, после чего достигается равновесие г при котором численность организмов в популяции колеблется вблизи среднего уровня.

Можно сказать, что каждый биоценоз представляет собой уменьшенную модель биосферы Земли, воспроизводит в уменьшенных масштабах биотический круговорот вещества в ней. Ведь живое вещество биосферы влияет не только на земные процессы. Биосфера Земли неразрывно связана с космосом, ее эволюция определяется как земными, так и космическими факторами. Поэтому следует рассматривать биосферу Земли как космопла-нетарный феномен.

Биосфера и космос

Как уже было отмечено, в атмосфере нет той границы, которая делает биосферу открытой всем космическим излучениям, в том числе и энергии Солнца. Перерабатывая эту энергию, живое вещество преобразует нашу планету. Само образование биосферы, в том числе происхождение жизни на Земле и появление человека, – результат действия космических сил, являющихся важнейшим фактором функционирования биосферы.