Взаимоотношения в экологии

В биологии эти  взаимодействия принято называть биотическими факторами окружающей среды, т.о. Биотические факторы - это взаимодействие между живыми организмами.

Взаимоотношения между живыми организмами в природе  принято делить на несколько основных групп.

Среди огромного  разнообразия взаимосвязей живых существ  выделяют определенные типы отношений, имеющие много общего у организмов разных систематических групп.

- Нейтрализм, при котором совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно. Примером нейтрализма могут быть взаимоотношение белки и лося в одном лесу, где они не контактируют друг с другом.

- Симбиоз - сожительство ( от греческого "син" - вместе, "биос" - жизнь) - форма взаимоотношений, при которых оба партнера или один из них извлекает пользу от другого.

- Антибиоз, при котором обе взаимодействующие популяции или одна из них испытывают отрицательное влияние.

Рассмотрим  эти типы взаимодействий подробнее.

Симбиоз. Положительные симбиотические взаимоотношения представлены в природе самыми разнообразными формами.

Комменсализм - тип взаимоотношений, при котором один из двух обитающих совместно видов извлекает пользу из совместного существования, не причиняя вреда другому виду. (Слайд № 8)

В открытом океане крупных морских животных - акул, дельфинов, черепах - часто сопровождают небольшие рыбы - лоцманы. Лоцманы кормятся остатками пищи животных, которых они сопровождают, а так же их экскрементами и паразитами. Близость к крупным хищникам защищает лоцманов от нападения. Инстинкт следования за крупными движущимися телами заставляет лоцманов сопровождать и корабли. В этом случае они питаются кухонными отбросами. Такие отношения между видами называют нахлебничеством. Нахлебничество может принимать разные формы. Например, гиены подбирают остатки недоеденной львами добычи.

Примером перехода нахлебничества в более тесные взаимоотношения  между видами служат рыбы-прилипалы, обитающие в тропических и  субтропических морях. Их передний спинной  плавник преобразовался в присоску, что позволяет прилипалам прочно удерживаться на поверхности тела акул, китообразных. Биологический смысл прикрепления прилипал заключается в облегчении передвижения и расселения этих рыб.

Если прилипалы  используют крупных рыб, как "извозчиков", то гораздо чаще тела животных других видов или их местообитание (постройки) служат убежищем. Эта форма взаимоотношений получила название квартирантства. 

В полости тела голотурии (тип Иглокожие), называемой так же морским огурцом, находят  убежище разнообразные мелкие животные. Мальки рыб прячутся под зонтиками  крупных медуз, где находятся под защитой щупалец, снабженных стрекательными клетками. В гнездах птиц, норах грызунов, обитает огромное количество насекомых и клещей. Особую важность приобретает использование надежных убежищ для сохранения икры или молоди. Морские рыбы карепрокты откладывают икру под панцирь крабов в его жаберную полость. Отложенные на жабры икринки развиваются в условиях идеального снабжения чистой водой, непрерывно пропускаемой через жабры хозяина. Такое же приспособление выработалось у пресноводного горчака, откладывающего икру в мантийную полость двустворчатых моллюсков - беззубок.

Взрослые рыбы также нередко ищут защиты у животных других видов. Мелкие кривохвостки подолгу  держатся между длинными иглами морских  ежей, в полной безопасности от хищников.

Растения тоже используют другие виды как места  обитания. Примером могут служить  эпифиты ("эпи" - сверх, "фитон" - растение) - растения, поселяющиеся на деревьях. Эпифитами могут быть водоросли, лишайники, мхи, папоротниковые, цветковые. Древесные растения служат им местом прикрепления, но не источником питания или минеральных солей. Питаются эпифиты за счет отмирания тканей, выделений хозяина или в процессе фотосинтеза. В нашей стране эпифиты представлены в основном лишайниками и некоторыми мхами.

Протокооперация - совместное существование выгодно обоим видам, но не обязательно для них.

В тропических  морях на небольших глубинах обитают  своеобразные кишечнополостные животные, относящиеся к коралловым полипам,- актинии. В отличие от других кораллов они лишены твердого скелета и имеют вид небольшого цилиндра, окаймленного на верхнем конце венчиком из щупалец. Как и все кораллы, актинии ведут сидячеприкрепленный образ жизни. Однако нередко можно видеть, как актинии медленно перемещаются по морскому дну. Это бывает в тех случаях, когда актиния поселяется на пустой раковине какого-нибудь моллюска. В раковине находит себе убежище рак-отшельник, прячущий в ней свое мягкое брюшко, и он-то и "везет" на себе раковину вместе с актинией. Такое сожительство взаимовыгодно: перемещаясь по дну, рак увеличивает пространство, используемое актинией для ловли добычи. Часть добычи, пораженная стрекательными клетками актинии, не захватывается ею, падает на дно и поедается раком. Польза для обоих организмов очевидна, но связь их необязательна: и рак и актиния могут существовать обособленно.

Другой пример необязательной, но взаимовыгодной связи  дают взаимоотношения мелких рыбок  семейства Губановых и крупных  хищных мурен. Среди Губановых имеются  так называемые рыбы-чистильщики, освобождающие крупных рыб от наружных паразитов, находящихся на коже, в жаберной и ротовой полости. Обитают губаны-чистильщики всегда в одном и том же месте. Крупные хищники, в том числе мурены, страдающие от паразитов, приплывают в места обитания губанов и дают им возможность уничтожать паразитов даже у себя во рту, хотя могли бы с легкостью их проглотить.

У свободноживущих  организмов всегда очень много паразитов. Поэтому в некоторых случаях  они становятся единственным источником пищи для чистильщиков. Известны креветки, выполняющие туже роль, что и губаны. Рыбы, мелкие и крупные, те же мурены, приплывают к местам, где их ожидают креветки, принимают определенную позу - ложатся на бок и открывают пасть - и ждут, пока креветки не соберут паразитов с поверхности тела или в ротовой полости. Заодно с паразитами креветки выстригают клешнями поврежденные отмершие участки тканей. Среди позвоночных животных такое явление распространено достаточно широко. Многие птицы кормятся на копытных, собирая с их тел паразитов - клещей. Столь же часто птицы выщипывают зимнюю шерсть у оленей, лосей, коров, во время линьки, используя ее при постройке гнезд.

Примером взаимовыгодных отношений служит сожительство так  называемых клубеньковых бактерий и  бобовых растений (гороха, фасоли, сои, клевера, люцерны, вики, белой акации, земляного ореха). Эти бактерии, способные усваивать азот воздуха и превращать его в аммиак, а затем в аминокислоты, поселяются в корнях растений. Присутствие бактерий вызывает разрастание тканей корня и образование утолщений. Утолщения на корнях называются клубеньками. Растения в симбиозе с азотфиксирующими бактериями могут произрастать на почвах, бедных азотом, и обогащать им почву. Вот почему бобовые - клевер, люцерну, вику - вводят в севообороты как предшественники для других культур.

Другая форма  симбиотических взаимоотношений у  растений сожительство гриба с корнями  высших растений - микориза. На корнях березы, сосны, дуба, ели, а так же орхидейных, вересковых, брусничных и  многих многолетних трав мицелий  гриба образует толстый слой. Корневые волоски на корнях высших растений при этом не развиваются, а вода и минеральные соли поглощаются с помощью гриба. Мицелий гриба проникает даже внутрь корня, получая от растения-партнера углеводы и доставляя ему воду и минеральные соли. Деревья с микоризой растут гораздо лучше, чем без нее.

Мутуализм - оба вида извлекают выгоду из совместного существования и не могут жить самостоятельно. Это наиболее сильная взаимосвязь между организмами.

Типичный симбиоз - отношения термитов и жгутиковых простейших, обитающих у них в кишечнике. Термиты питаются древесиной, однако у них нет ферментов, переваривающих целлюлозу. Жгутиконосцы вырабатывают такие ферменты и переводят клетчатку в сахара. Без простейших - симбионтов - термиты погибают от голода. Сами же жгутиковые, помимо благоприятного микроклимата в кишечнике термитов получают пищу и условия для размножения.

Антибиоз - отрицательные взаимоотношения могут принимать следующие формы:

Хищничество - отношения, при которых представители одного вида ловят и поедают представителей другого вида.

Хищничество встречается  во всех крупных группах эукариотических  организмов. Уже у одноклеточных  поедание особей одного вида другим - обычное  явление.

Медузы парализуют стрекательными клетками любые организмы, попадающие в сферу досягаемости их щупалец (у крупных медуз - до 20-30 метров в длину), и поедают их. Крупные лягушки нападают на птенцов и могут наносить серьезный ущерб разведению водоплавающей домашней птицы. Змеи охотятся на амфибий, птиц и мелких млекопитающих. Нередко объектами их охоты бывают не только взрослые особи, но и яйца птиц. Гнезда птиц, расположенные как на земле, так и на ветвях деревьев, буквально опустошаются змеями.

Частным случаем  хищничества служит каннибализм - поедание особей своего вида, чаще всего молоди. Каннибализм часто встречается у пауков (самки нередко поедают самцов), у рыб (поедание мальков). Самки некоторых млекопитающих также иногда съедают своих детенышей.

Хищничество связано  с овладением сопротивляющейся и убегающей добычей. При нападении на птиц сокола-сапсана большинство жертв погибает мгновенно от внезапного удара его когтей. Мыши и полевки так же не могут оказать сопротивления лисице или сове. Но иногда борьба хищника и жертвы превращается в ожесточенную схватку. Поэтому естественный отбор, действующий в популяции хищников, будет увеличивать эффективность поиска, ловли и поедания добычи. Этой цели служит ловчая паутина пауков, ядовитые зубы змей, точные нападающие движения стрекоз, змей, птиц и млекопитающих. Вырабатывается сложное поведение, например, согласованные действия стаи волков при охоте на оленей.

Жертвы в процессе отбора также совершенствуют средства защиты и избегания хищников. Сюда относятся покровительственная окраска, различные шипы и панцирь, приспособительное поведение. При нападении хищника на стаю рыб все особи бросаются врассыпную, что увеличивает их шансы уцелеть. Напротив, скворцы, заметив сапсана, сбиваются в плотную кучу. Хищник избегает нападать на плотную стаю, так как рискует получить увечья. Крупные копытные при нападении на них волков становятся кругом. Для волков вероятность отбить и зарезать отдельную особь в результате такого поведения стада значительно уменьшается. Поэтому они предпочитают нападать на старых и ослабленных болезнями животных, особенно отбившихся от стада.(Слайд № 17)

В эволюции связи хищник - жертва происходит постоянное совершенствование  и хищников, и жертв.

Потребность в  азоте у растений, произрастающих на бедных питательными веществами почвах, промываемых водой, привела к возникновению у них очень интересного явления - хищничества. Растения, относящиеся к семейству росянковых, обладают приспособлениями для ловли насекомых. У встречающейся в России росянки крупнолистной листья собраны в прикорневую розетку. Вся верхняя сторона каждого листа усажена железистыми волосками. В центре листа железистые волоски короткие, по краям длинные. Головку каждого волоска окружает прозрачная капелька густой липкой тягучей слизи. Мелкие мухи и муравьи садятся или вползают на лист и прилипают к нему. Насекомое бьется, пытаясь освободиться, но только больше прилипает к листу. Край листа медленно загибается и покрывает насекомое. Слизь, выделяемая волосками, содержит ферменты, поэтому добыча вскоре переваривается. В тропических лесах росянки гораздо крупнее по размерам (до 60-100 см. в высоту) и могут ловить не только насекомых, но даже мелких позвоночных.

Паразитизм - отношения, при которых представители одного вида используют представителей другого вида не только как место обитания, но и как источник питания.

Переход к паразитизму  резко увеличивает возможность  вида выжить в борьбе за существование. Организм - хозяин служит для паразита источником питания, очень часто - местом обитания, защитой от врагов. Тело хозяина создает для живущих в нем организмов благоприятный и относительно ровный микроклимат, не подверженный тем изменениям, которые происходят в природе.

Паразитизм не всегда можно отличить от хищничества. Например, миноги, относящиеся к классу круглоротых (подтип Позвоночные), европейская речная минога и морская минога, нападают на треску, лососей, корюшку, осетров и других крупных рыб даже на китов. Присосавшись к жертве, минога питается соками ее тела в течение нескольких дней, даже недель. Выделения щечных желез миноги препятствуют свертыванию крови, разрушают эритроциты и вызывают распад тканей. Многие рыбы погибают от ран. При массовом размножении миноги наносят огромный ущерб ценным промысловым рыбам.

При тесном контакте паразита с хозяином преимущество получают организмы, способные долгое время  использовать хозяина, не приводя его  к слишком быстрой гибели и  обеспечивая себе долгое комфортное существование. Паразитизм становится постоянным. К числу постоянных паразитов относятся простейшие (малярийный плазмодий, дизентерийная амеба), плоские черви (сосальщики, цепни), круглые черви (аскарида, трихина, власоглав), членистоногие (чесоточный зудень, вши). Поскольку при постоянном паразитизме организм хозяина - единственное место обитания для организма, с гибелью хозяина погибает и паразит. С течением времени отбор на сопротивляемость организма хозяина приводит к тому, что вред от присутствия паразита становится менее ощутимым. Например, в крови африканских антилоп часто обнаруживаются жгутиковые простейшие трипаносомы, переносчиком которых является африканская муха цеце. Антилопам трипаносомы ощутимого вреда не приносят. Но если простейшие попадают в кровь человека, развивается тяжелая болезнь (сонная болезнь), всегда приводящая к смертельному исходу. Таким образом, катастрофические последствия заражения паразитами наблюдаются в тех случаях, когда взаимоотношения паразит - хозяин не стабилизированы длительным естественным отбором. По этой причине гораздо больший вред сельскохозяйственным растениям приносят завозные вредители, чем местные. Паразиты могут паразитировать не только в крови, но и на поверхности тела и в тканях. Например, личинки бычьего цепня с недостаточно проваренным или прожаренным мясом попадают в кишечник человека, где превращаются во взрослую форму длиной 9-10 метров. Цепень питается содержимым тонкого кишечника, всасывая его всей поверхностью тела и тем самым лишая хозяина части пищи.