Типы взаимодействия между организмами в наземной и водной среде

Примечание: (0) - существенное взаимодействие между  популяциями отсутствует; (+) - благоприятное  действие на рост, выживание или  другие характеристики популяции; ( - ) - ингибирующее действие на рост или  другие характеристики популяции.

Тип взаимодействия определённой пары видов может изменяться в зависимости от условий или от последовательных стадий их жизненных циклов. Иногда отношения двух видов можно охарактеризовать как паразиты, иногда - как комменсализм, а иногда они могут быть нейтральными.

Девять описанных  видов взаимодействий можно свести к двум более обобщенным типам - отрицательным (антибиотическим) и положительным (симбиотическим). В зависимости  от состояния экосистемы к ней  может быть, применим один из следующих  принципов:

• В ходе эволюции и развития экосистемы существует тенденция к уменьшению роли отрицательных взаимодействий за счёт положительных, увеличивающих выживание обоих видов.
• В недавно сформировавшихся или новых ассоциациях вероятность возникновения сильных отрицательных взаимодействий больше, чем  в старых.

Взаимодействие  популяций  может  быть  взаимно  полезным,  полезным  для  одной  из  них  и  безразличным  для  другой.

 Более того, взаимоотношения могут меняться, они не заданы раз и навсегда.

Далее на примерах подробнее рассмотрим типы взаимоотношений между организмами.   

    В  случае, когда одна популяция  не испытывает влияния другой, т.е. между ними нет взаимодействия, то такая ситуация называется  нейтрализмом. Например, белки и  лоси в одном лесу не контактируют между собой. К антибиотическим отношениям можно отнести следующие формы отношений:

• Конкуренцию;
• Паразитизм;
• Хищничество;
• Аменсализм.

      Если популяции являются антагонистами  в борьбе за пищу, место обитания  и другие необходимые для жизни  факторы, то их отношения называют конкуренцией.

В природе возникают  ситуации, когда один вид наносит  ущерб другому, но в то же время  не может существовать без него. Такой тип взаимоотношений называют либо паразитизмом (когда представители  какого-либо вида обитают внутри или на поверхности другого - например, паразитические черви, обитающие внутри млекопитающих и человека), либо хищничеством (когда представители одного вида ловят и поедают представителей другого - например, отношения между волками и грызунами и др.).

    При  аменсализме страдает один вид,  а другой развивается нормально:  например, плесневый гриб Penicillium выделяет  пенициллин - вещество, подавляющее  рост различных бактерий, но бактерии  не оказывают влияния на плесневый  гриб. При клинических испытаниях пенициллина было выявлено, что при его применении увеличилось число грибковых заболеваний, поскольку в естественных условиях развитие грибов сдерживается присутствием бактерий. При антогонизме - аменсализме, паразитизме и хищничестве - ошибочно полагать, что отношения между хозяином и паразитом или хищником и жертвой всегда вредны для хозяина или жертвы.  Со временем под влиянием естественного отбора губительное действие паразита или хищника ослабевает, поскольку паразит может сохраниться лишь в том случае, если перейдет на какой-либо новый вид, пригодный в качестве хозяина. Если же паразит не найдет нового хозяина, то он погибает сам.   

К симбиотическим можно отнести следующие формы  отношений:

• Собственно симбиоз (протокооперация);
• Мутуализм;
• Комменсализм.

Симбиоз - сожительство (от греч. "син" - вместе, "биос" - жизнь) представляет такую форму  взаимоотношений, при которой оба  партнера или один из них извлекает  пользу от другого. Симбиоз - понятие  широкое и включает много разных вариантов отношений между видами. Если присутствие одной популяции благоприятно для другой, но не является необходимым условием существования, то такие отношения носят характер протокооперации (на панцирях многих ракообразных обитают различные кишечнополостные, которые получают пищу, когда его хозяин ловит и поедает других животных, однако они могут существовать и раздельно).  Протокооперацию можно в определенном смысле отнести к симбиозу. Существуют и другие формы симбиоза: мутуализм, комменсализм.

    В  случае, когда оба вида извлекают  выгоду из совместного существования  и не могут жить самостоятельно, то такая ассоциация называется мутуализмом. Примером мутуализма являются термиты, в кишечнике которых обитают жгутиковые (простейшие), имеющие ферменты для разложения древесины, которой питаются термиты.

    Формирование  мутуализма проходит через несколько стадий: сначала ассоциация носит характер комменсализма (т.е. такой тип взаимоотношений, когда один из двух совместно обитающих видов - комменсал - извлекает пользу из совместного существования, не причиняя, однако, вреда другому виду), а затем через фазу протокооперации отношения в ассоциации переходят в мутуализм. Комменсализм широко представлен в океане, где практически в каждой норе, вырытой червем, и в каждой раковине обитают гости, использующие убежище хозяина и не приносящие ему ни пользы, ни вреда.

  Рыбы-лоцманы,  следующие за акулами, черепахами, дельфинами, кормятся остатками  пищи этих животных, а также  их экскрементами и паразитами. Такие отношения между видами  называют нахлебничеством (один  из вариантов комменсализма). Другая  форма комменсализма получила название квартиранства: в полости голотурии "морского огурца" находят убежище разнообразные мелкие виды животных. Растения - эпифиты (от греч. "эпи" - на, сверх, "фитом" - растение) поселяются на деревьях. Например, на деревьях поселяются водоросли, лишайники, мхи, орхидеи - они питаются за счет фотосинтеза и отмирающих тканей хозяина, но не их соками.

4. Экологические факторы

Неживая и живая  природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды  обитания. Множество отдельных компонентов среды, влияющих на организмы, называются экологическими факторами.

По природе  происхождения выделяют абиотические, биотические и антропогенные  факторы. Абиотические факторы - это  свойства неживой природы, которые  прямо или косвенно влияют на живые организмы.

Биотические факторы - это все формы воздействия  живых организмов друг на друга.

Раньше к  биотическим факторам относили и  воздействие человека на живые организмы, однако в настоящее время выделяют особую категорию факторов, порождаемых человеком. Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни. [2]

Таким образом, каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе и человека, и, в свою очередь, оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

4.1.  Законы воздействия экологических факторов на живые организмы

Несмотря на многообразие экологических факторов и различную природу их происхождения, существуют некоторые общие правила и закономерности их воздействия на живые организмы.

Для жизни организмов необходимо определенное сочетание  условий. Если все условия среды  обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором. Первоначально было установлено, что развитие живых организмов ограничивает недостаток какого-либо компонента, например, минеральных солей, влаги, света и т.п. В середине XIX века немецкий химикорганик Юстас Либих первым экспериментально доказал, что рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в относительно минимальном количестве. Он назвал это явление законом минимума; в честь автора его еще называют законом Либиха.

В современной  формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его  экологических потребностей. Однако, как выяснилось позже, лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток фактора, например, гибель урожая из-за дождей, перенасыщение почвы удобрениями и т.п. Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввел спустя 70 лет после Либиха американский зоолог В.Шелфорд, формулировавший закон толерантности. Согласно закону толерантности лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) или экологическую валентность организма к данному фактору. [3]

Благоприятный диапазон действия экологического фактора  называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной угнетения.

Максимально и  минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно.

В соответствии с законом толерантности любой  избыток вещества или энергии  оказывается загрязняющим среду  началом. Так, избыток воды даже в  засушливых районах вреден и вода может рассматриваться как обычный загрязнитель, хотя в оптимальных количествах она просто необходима. В частности, избыток воды препятствует нормальному почвообразованию в черноземной зоне.

Виды, для существования  которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобиотными, а виды, приспосабливающиеся к экологической обстановке с широким диапазоном изменения параметров, - эврибиотными. [3]

Закон толерантности – существование, распространенность и распределение видов живых организмов в экосистеме определяется тем, может ли уровень одного или нескольких физических или химических факторов быть выше или ниже уровней толерантности этих видов.

Уровень толерантности  отдельного организма зависит от его возраста, здоровья, физиологического состояния, генотипа (например, толерантность к спиртному). К постепенно изменяющимся условиям можно адаптироваться (привыкнуть).

Пороговый эффект – малое изменение или воздействие может оказаться критическим и вызвать негативные последствия (если система находится в предпороговой области).Например, массовая гибель деревьев после длительного воздействия загрязненного воздуха.

Принцип лимитирующего  фактора – избыток или недостаток одного абиотического фактора может повлечь за собой ограничение или остановку роста численности популяции в экосистеме, даже если значения других факторов оптимальны.

Лимитирующий  фактор – любой фактор, тормозящий рост популяции в экосистеме.

Лимитирующие  факторы для наземных экосистем:

• - температура;
• - вода;
• - свет;
• - питательные вещества в почве.

Лимитирующие  факторы для водных экосистем:

• - температура;
• - солнечный свет;
• - содержание растворенного кислорода;
• - соленость.

Вывод: среди законов, определяющих взаимодействие индивида или особи с окружающей его средой, выделим правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма. Оно утверждает, что вид организмов может существовать до тех пор, посколько окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям.

4.2. Абиотические факторы среды обитания

Абиотические  факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. Начнем рассмотрение с климатических факторов внешней  среды.

Температура

Температура является наиболее важным климатическим фактором. От нее зависит интенсивность обмена веществ организмов и их географическое распространение. Любой организм способен жить в пределах определенного диапазона температур. И хотя для разных видов организмов (эвритермных и стенотермных) эти интервалы различны, для большинства из них зона оптимальных температур, при которых жизненные функции осуществляются наиболее активно и эффективно, сравнительно невелика. Диапазон температур, в которых может существовать жизнь, составляет примерно 300 С : от -200 до +100 ˚С. Но большинство видов и большая часть активности приурочены к еще более узкому диапазону температур. Определенные организмы, особенно в стадии покоя, могут существовать по крайней мере некоторое время, при очень низких температурах. Отдельные виды микроорганизмов, главным образом бактерии и водоросли, способны жить и размножаться при температурах, близких к точке кипения. Верхний предел для бактерий горячих источников составляет 88 С, для сине-зеленых водорослей - 80 С, а для самых устойчивых рыб и насекомых - около 50 С. Как правило, верхние предельные значения фактора оказываются более критическими, чем нижние, хотя многие организмы вблизи верхних пределов диапазона толерантности функционируют более эффективно.