Типы биологических отношений в сообществах

Экологическая система – закрытая, функционально единая совокупность организмов (растений, животных и микроорганизмов), населяющих общую территорию и способных к длительному существованию при полностью замкнутом круговороте веществ (т. е. при отсутствии материального обмена через ее границы).

Понятие «экосистема» можно применить к объектам разной сложности и размера. Экосистемой может быть отдельная кочка на болоте и все болото, лужа, озеро и океан, луг, лес и Земля в целом. Таким образом, каждая конкретная экосистема характеризуется определенными границами (экосистема елового леса, экосистема низинного болота). Однако само понятие «экосистема» обладает признаком безразмерности, ей не свойственны территориальные ограничения. Обычно экосистемы отграничивают друг от друга элементами абиотической среды, например, рельефом, видовым разнообразием, почвенными условиями и т. п. Термин «экосистема» применяется и по отношению к искусственным образованиям, например, экосистема парка, сельскохозяйственная экосистема.

Экосистемы по размерам можно разделить на микроэкосистемы (экосистема гниющего пня или дерева в лесу, прибрежные заросли водных растений), мезоэкосистемы (болото, сосновый лес) и макроэкосистемы (океан, море, пустыня).

Для естественной экосистемы характерны три признака:

1. экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

2. в рамках экосистемы осуществляется полный цикл круговорота веществ, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3. экосистема сохраняет устойчивость в течение определенного времени.

Таким образом, любая экосистема включает в себя две принципиально отличающиеся компоненты: живую – биоценоз; неживую – экотоп;

Экотоп – включает в себя водную среду, геологическую среду и почво-грунты, климат во всех его многообразных проявлениях, в том числе микроклимат.

Биогеоценоз– это совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, почвы и атмосферы на однородном участке суши, которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс. Важной особенностью биогеоценоза является то, что он связан с определенным участком земной поверхности. Биогеоценоз – это один из вариантов наземной экосистемы.

Структура биогеоценоза. Биогеоценоз включает живую часть, или биоценоз – совокупность живых организмов, и неживую, абиотическую часть, которую слагают климатические факторы данной территории, почва и условия увлажнения (биотоп). Биогеоценоз и экосистема – понятия сходные, но не одинаковые. Каждый биогеоценоз является экосистемой. Но не каждая экосистема соответствует биогеоценозу. Любой биогеоценоз выделяется только на суше. На море, в океане и вообще в водной среде биогеоценозы не выделяются. Биогеоценоз имеет конкретные границы. Они определяются границами растительного сообщества – фитоценоза. Образно говоря, биогеоценоз существует только в рамках фитоценоза. Там, где нет фитоценоза, нет и биогеоценоза. Понятия «экосистема» и «биогеоценоз» тождественны только для таких природных образований, как лес, луг, болото, поле. Лесной биогеоценоз = лесная экосистема; луговой биогеоценоз = луговая экосистема и т. д.

Для природных образований, меньших или больших по объему, нежели фитоценоз, либо там, где фитоценоз выделить нельзя, применяется только понятие «экосистема». Например, кочка на болоте - экосистема, но не биогеоценоз. Текущий ручей – экосистема, но не биогеоценоз. Точно так же только экосистемами являются море, тундра, влажный тропический лес и т. д. В тундре, тропическом лесу можно выделить не один фитоценоз, а множество. Это совокупность фитоценозов, представляющих более крупное образование, нежели биогеоценоз. Экосистема может быть пространственно и мельче, и крупнее биогеоценоза. Таким образом, экосистема – образование более общее.

Экологический фактор – условие среды, на которое живое реагирует приспособительными реакциями. Экологические факторы определяют условия существования организмов. Различают абиотические, биотические, природные и антропогенные экологические факторы. Воздействие экологических факторов на живой организм весьма многообразно. Одни факторы оказывают более сильное влияние, другие действуют слабее; одни влияют на все стороны жизни, другие – на определенный жизненный процесс. Тем не менее, в характере их воздействия на организм и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей, которые укладываются в некоторую общую схему действия экологического фактора на жизнедеятельность организма. В состав любой экосистемы или биоценоза обычно входит множество видов растений, животных, грибов, бактерий, каждый из которых представлен здесь популяцией. Все живые организмы испытывают влияние со стороны организмов, как своего, так и других видов. Внутри одной популяции между организмами могут существовать как положительные взаимодействия, т. е. сотрудничество, без которого популяция не может существовать, так и отрицательные взаимодействия, проявляющиеся в конкуренции и внутривидовой борьбе. Взаимодействия между различными популяциями могут также быть как положительными, так и отрицательными. В некоторых случаях взаимодействие оказывается положительным для обеих популяций (мутуализм), иногда положительным для одной и отрицательным для другой (хищничество, паразитизм), отрицательным для обеих (конкуренция) или положительным для одной и безразличным для другой (комменсализм). Совокупность всех взаимодействий между организмами составляет биотические факторы, действующие в экосистеме.

Конкуренция– это взаимоотношения, возникающие между организмами одного или различных видов в одинаковых условиях среды или со сходными экологическими требованиями. Например, саранчовые, грызуны и копытные, питающиеся травами, вступают между собой в конкурентные взаимоотношения. Такие взаимоотношения существуют между хищными птицами и лисами, основной пищей которых служат мышевидные грызуны. У организмов, являющихся потенциальной жертвой для хищников, происходит конкуренция за лучшие способы защиты. У растений постоянно происходит конкуренция за свет, влагу, лучшую защиту от поедания животными. Конкуренция – единственная форма экологических отношений, отрицательно сказывающаяся на обоих взаимодействующих партнерах. Обычно, если два вида с одинаковыми потребностями оказываются в одном сообществе, рано или поздно один конкурент вытесняет другого.

Хищничество – прямое уничтожение одного вида другим или однократное использование добычи хищником таким образом, что используемый организм погибает. Отношения типа «хищник-жертва» – это прямые пищевые связи, которые для одного из партнеров имеют отрицательные, для другого – положительные последствия. Хищниками обычно называют животных, питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют. Для хищника характерно охотничье поведение.

Паразитизм – это форма взаимоотношений между орга­низмами разных видов, при которой один организм (паразит) использует другой организм (хозяина) как среду обитания и источник питания, причиняя ему вред, но, как правило, не уничтожая его. Паразитический образ жизни обычно служит специфическим признаком вида, он свойственней всем особям без исключения и закреплен в эволюции. Формы проявления паразитизма чрезвычайно многообразны. Паразиты могут обитать в различных тканях и органах хозяина, питаться его тканями или переваренной пищей, проводить на теле или в теле хозяина всю свою жизнь или только часть ее, а также быть постоянными или временными паразитами. Паразитизм широко распространен в природе, существует 60–65 тыс. видов животных, ведущих паразитический образ жизни, что составляет 6–7 % от общего числа всех видов, живущих на Земле. Количество паразитических форм у разных типов животного мира неодинаково. Наибольшее число паразитов установлено у типа простейших, плоских и круглых червей, а также членистоногих. Паразитическими организмами являются все вирусы, некоторые бактерии и грибы. Даже среди высших растений встречаются паразитические, поселяющиеся на других растениях, например, невелика, заразиха и др.

Комменсализм– использование партнера в качестве жилища и в качестве источника питания, но без вреда для него. Комменсализм, основанный на потреблении остатков пищи хозяев, называют еще нахлебничеством. Например, комменсалами крупных акул являются сопровождающие их рыбы-прилипалы; пресноводная рыба горчак откладывает икринки в раковину моллюсков, икринки развиваются, не нанося вреда хозяину; некоторые морские кишечнополостные – полипы, поселяясь на крупных рыбах, используют в пищу их испражнения. Важным фактором стабилизации экосистемы является генетическое разнообразие особей популяций. Изменение условий внешней среды может вызвать гибель большинства особей популяции, адаптированных к прежним условиям существования. Поэтому чем более генетически разнородной является та или иная популяция экосистемы, тем больший шанс у нее иметь организмы с аллелями, ответственными за появление признаков и свойств, позволяющих выжить и размножаться в новых условиях и восстановить прежнюю численность популяции. Время, необходимое для восстановления популяции, будет зависеть от скорости размножения особей, так как изменение признаков происходит только путем отбора в каждом поколении.

Стабильность экосистемы зависит также от степени колебаний условий внешней среды. В тропиках и субтропиках стабильны и оптимальны для многих видов температурные условия, влажность, освещенность. Поэтому тропические экосистемы с высоким биологическим разнообразием входящих в них организмов отличаются высокой устойчивостью. И, напротив, тундровые экосистемы менее устойчивы. Им свойственны резкие колебания численности популяций разных видов. Способность экосистемы к саморегуляции и поддержанию динамического равновесия называется гомеостазам.Гомеостаз экосистемы выражается в способности сохранять постоянство видового состава и численности особей, поддерживать относительную стабильность и целостность генетической структуры в меняющихся условиях внешней среды. Нарушение природных цепей питания под воздействием антропогенного фактора, непродуманное вмешательство человека в экосистемы могут привести к неконтролируемому росту или снижению численности особей определенных популяций и к нарушению природных экосистем.

Лекция 7