Природні угруповання, вплив людини на них та їх охорона.

Ставок — природне угруповання. Одним з природних угруповань є ставок. У ньому, як і в будь-якому іншому при­родному угрупованні, рослини, тварини й мікроорганізми розпо­діляються нерівномірно. Найбільш заселена його прибережна частина, де ростуть різні трав’янисті рослини, бо тут найсприят­ливіші умови для життя: краще прогрівається сонцем вода, більше кисню тощо. У цій частині ставка водиться багато тварин. Цілими днями вистоює в мілкій прибережній воді сіра чапля на довгих ногах, терпляче вичікуючи здобич — жаб та водяних комах, яких вона хапає своїм довгим дзьобом. Літають тут бабки — хижаки з великими очима, вистежуючи дрібних комах і ловлячи їх на льоту. Серед водяних рослин живуть малорухливі личинки бабок — теж хижаки.

Різноманітне населення й у товщі води ставка. Тут живуть різні мікроорганізми: одноклітинні водорості, найпростіші. Ними живляться дрібні ракоподібні (дафнії, циклопи), якими в свою чергу живляться мальки риб, личинки земноводних (наприклад, пуголовки); вони ж е кормом для багатьох хижих риб.

На дні водойми життя бідніше порівняно з її прибережною частиною і товщею води, бо сюди слабко проникає сонячне світло, вода тут прохолодна, у ній мало кисню. У цій частині ставка живуть одноклітинні організми. У мулі можна знайти амебу звичайну, під корчами й камінням ховається планарія біла, по стеблах водяних рослин повзають, наприклад, ставковик великий. Він періодично підіймається на поверхню ставка, щоб запастися свіжим повітр’ям, а живиться водяними рослинами. На дні живуть водяні жуки: плавунець, водолюб та ін. Перший з них — хижак, він знищує черв’яків, пуголовків, личинок комах, мальків риб. Жук-водолюб живиться водяними рослинами, не відмовляється і від тваринної їжі.

Ланцюг живлення тут такий. Одноклітинними водоростями живляться дафнії, личинки комарів. Вони є їжею для клопів і жуків, яких поїдають риби й жаби. їх не може схопити чапля, яка годується в прибережній мілкій воді.

Ліс — природне угруповання. Ми всі не раз бували в лісі. Ось шугонула з сонячного місця ящірка й зникла в траві. То тут то там трапляються свіжі горбочки землі — кріт нарив. У гуща­вині панують напівморок і прохолода, хоча й не відчувається вітру. А ось ледь тремтить натягнута між деревами сітка павука-хрестовика. Метушаться мурашки біля високого мурашника, складеного з паличок та хвої. А на освітлених сонцем галявинах красуються квітки і з однієї на іншу, перелітають бджоли та джмелі, збираючи нектар і пилок. Де-не-де на листках виги­наються гусениці метелика, повзає сонечко серед скупчення попелиць, пожираючи їх. Пурхнула якась пташка, тримаючи в дзьобі зеленого коника. Відразу помітно відмінність між різними природними угрупованнями. Спека, яскраве сонце й вітер на березі ставка змінюються прохолодою, сутінками й затишком лісу. І навіть не знаючи назв рослин і тварин, ми відразу відзначаємо про себе відмінність між ними.

Вплив діяльності людини на природні угруповання. У природ­них угрупованнях до появи людини кількість різних організмів у деякі роки могла різко змінюватися. Але якщо не траплялося ніякої катастрофи (пожежі, повені) або істотних кліматичних змін, то сформовані природні угруповання існували сотні й тисячі років. З появою людини ситуація на Землі змінилася. Діяльність людини стала могутнім фактором впливу на природні угруповання.

У первісному суспільстві людей було небагато, тому вони не могли помітно впливати на природу. Але чим більше ставало на Землі людей і, основне, чим частіше вони діяли разом, тим значнішим ставав їхній вплив на навколишнє середовище. Особ­ливо посилилося втручання людини в природу з появою земле­робства. Досить було розорати якусь цілинну ділянку степу, як на ній уже змінювався склад організмів. А щоб дістати нові ділянки придатної для обробітку землі, люди стали вирубувати, випалювати й викорчовувати ліс. Зрозуміла річ, що в такому разі зміна в складі рослин і тварин була ще більшою. Та навіть якщо ліс і не цілком вирубували, все одно умови в ньому ставали іншими. На зрубах склад організмів не такий, як у лісі.

Застосування різних хімічних засобів боротьби зі шкідниками також дуже впливає на живу природу, бо при цьому гинуть не тільки шкідники, а й багато інших тварин, нерідко дуже корисних і надзвичайно важливих для всього угруповання.

Прокладання доріг, будівництво промислових підприємств, інших об’єктів впливають не тільки на безпосередньо зайняту ними площу, а й на всю навколишню місцевість. Наприклад, зведення гідроспоруд, насамперед гребель на річках, змінює повністю водний режим, а отже, й природні водні угруповання. Сильний вплив на природу спостерігається і при меліорації — осушенні боліт і заболочених грунтів: оскільки рівень ґрунтових вод знижується, то змінюється й склад рослин, а разом з цим і тварин. Унаслідок діяльності людини на Землі майже не залиши­лося незайманого куточка. Тепер в усіх країнах вживають заходів для того, щоб зберегти навколишню природу.

 

Природні угруповання

Взаємозв’язок організмів. Як вам відомо, різні види рослин розповсюджені не рівномірно, а залежно від місцевих умов, утворюючи природні поєднання, або рослинні угруповання.

Часто гадають, що дикі тварини вільні у виборі свого місця життя, тобто можуть жити, де хочуть і як хочуть. Насправді це не так. Якщо ми приглянемося до складу тваринного світу в будь-якій місцевості, то побачимо не випадковий набір, а певний комплекс видів тварин, властивих саме тому чи іншому рослин­ному угрупованню. Таким чином, можна вести мову вже про природне угруповання рослин і тварин. Але ці рослини й тварини в свою чергу пов’язані з мікроорганізмами.

Отже, природне угруповання — це сукупність рослин, тварин і мікроорганізмів, які пристосувалися до умов життя на від­повідній території і впливають одні на одних та на навколишнє середовище. У ньому здійснюється й підтримується кругообіг речовин. Можна виділити різномасштабні природні угрупо­вання — материк, океан, ліс, луку, тайгу, степ, пустелю, ста­вок, озеро. Дрібніші природні угруповання входять до більших. Людина створює штучні угруповання, наприклад поля, сади, акваріуми.

Кожному природному угрупованню властиві різноманітні взає­мозв’язки: за живленням, місцем життя тощо.

Основна форма зв’язків між організмами в природному угру­пованні — це зв’язки живлення. Початковою, вихідною ланкою в будь-якому природному угрупованні, первісним джерелом нагро­мадження енергії є рослини. Тільки вони, використовуючи й акумулюючи енергію Сонця, з мінеральних речовин, що є в грунті чи воді, та вуглекислого газу утворюють органічні речовини. Рослинами живляться рослиноїдні безхребетні й хребетні тварини. А ними в свою чергу живляться м’ясоїдні тварини — хижаки. Так у природних угрупованнях виникають зв’язки «живлення, ланцюг живлення: рослини — рослиноїдні тварини — м’ясоїдні тварини (хижаки). Іноді цей ланцюг ускладнюється: першими хижаками можуть живитися другі, а ними — треті. Наприклад, гусінь поїдає рослини, а її поїдають хижі комахи, які є їжею для комахоїдних птахів, на яких у свою чергу полюють хижі птахи.

Нарешті, до складу природного угруповання входять ще різні організми, які живляться відходами: відмерлими рослинами чи їхніми частинами (гілками, листям), трупами загиблих тварин, екскрементами. Це жуки-гробарики, дощові черв’яки. Але основну роль у розкладанні органічних речовин відіграють цвілеві гриби та бактерії. Саме вони доводять розклад органічних речовин до мінеральних, які знову можуть бути використані рослинами. Отже, в природних угрупованнях відбувається кругообіг речовин.

Крім зв’язків живлення, у природних угрупованнях існують ще й інші зв’язки. Зокрема, рослини в будь-якому місці створю­ють особливий мікроклімат. Різні фактори неживої природи — температура, вологість, освітленість, рух повітря або води — під пологом рослин помітно відрізняються від тих, що характерні для тієї чи іншої місцевості. Зміна цих факторів під прикриттям рослин завжди менш різка, ніж на відкритому просторі. Напри­клад, у лісі вдень прохолодніше, більше вологи й свіжіше повітря, а вночі тепліше й затишніше, ніж у полі, де нема дерев. Навіть на луці, вкритій тільки травою, температура й вологість на поверхні інші, ніж на голій землі. До того ж, тільки рослинний покрив уберігає грунт від ерозії — розпилення й розмивання.

Природно, що від мікроклімату залежать і видовий склад, і життєдіяльність тварин, які населяють дане угруповання. Кож­ний вид тварин вибирає для себе такі місця, де є не тільки достатня кількість їжі, а й відповідна температура повітря, освіт­леність, умови для влаштування гнізд та нір.

Зі свого боку тварини в природних угрупованнях теж впли­вають на рослинність. Багато квіткових рослин запилюються комахами, іноді навіть якимись певними видами, без яких вони не можуть розмножуватися. Тварини розповсюджують насіння деяких рослин. Чимало тварин, насамперед дощові черв’яки, роз­пушують грунт, завдяки чому в нього легше і глибше проникають вода та повітря і швидше розкладаються органічні рештки.

Симбіо́з

Симбіо́з — взаємодія і співіснування різних біологічних видів.

У природі зустрічається широкий спектр прикладів взаємовигідного симбіозу. Від шлункових і кишкових бактерій, без яких було б неможливе травлення, до рослин (часто орхідеї), чий пилок може поширювати лише один, певний вид комах. Такі відносини завжди успішні, коли вони збільшують шанси обох партнерів на виживання. Здійснювані в ході симбіозу дії або вироблювані речовини є для партнерів істотними і незамінними. В узагальненому розумінні такий симбіоз — проміжна ланка між взаємодією і злиттям.

У ширшому науковому розумінні симбіоз є будь-якою формою взаємодії між організмами різних видів, зокрема паразитизм — відносини, вигідні одному, але шкідливі іншому симбіонту. Обопільно вигідний вид симбіозу називають мутуалізмом. Коменсалізмом називають відносини, корисні одному, але байдужі іншому симбіонту, а аменсалізмом — відносини, шкідливі одному, але байдужі іншому.

Різновид симбіозу — ендосимбіоз, коли один з партнерів живе усередині клітини іншого.

Наука про симбіоз називається симбіологія.

 

Приклади симбіозу

· Запилення квіткових рослин комахами, в ході якого комахи харчуються нектаром.

· Транспортування насіння рослин тваринами, які поїдають плоди і виділяють неперетравлене насіння разом з послідом у іншому місці.

· Лишайник складається з гриба і водорості. Водорость в результаті фотосинтезу проводить органічні речовини (вуглеводи), що використовуються грибом, а той поставляє воду і мінеральні речовини.

· Деякі мурашки захищають («пасуть») попелицю і замість цього одержують від неї виділення, що містять цукор.

· Багато грибів одержують від дерева живильні речовини і забезпечує його мінеральними речовинами (мікориза).

· Біологи виявили взаємовигідне співробітництво між мурахами, що мешкають на Борнео, і комахоїдними рослинами непентесами. Це перший відомий випадок мутуалізму між комахами і комахоїдними рослинами.

Непентес мешкає на бідних поживними речовинами торф'яних болотах і змушений отримувати азот та інші елементи від комах, що падають у своєрідний глечик зтравними ферментами. Виявляється, що в цьому хижій рослині допомагають інші комахи — мурашки.
Вчені порівняли непентеси, заселені і не заселені мурашиними колоніями. У рослин зіставили такі параметри, як площа листя, їхнє забарвлення, хімічний та ізотопний склад. Виявилося, що в тих рослинах, які позбавлені сусідів-мурашок, вміст азоту в листках було майже втричі менший, ніж у тих, які були заселені колоніями. Фактично, рослини, позбавлені допомоги сусідів, постійно перебували в стані азотного голодування і не могли повноцінно розвиватися.
Мурахи доглядали за непентесами: очищали краї глечика, щоб вони завжди залишалися гладкими, видаляли з глечика занадто велику неперетравлену здобич і навіть проганяли довгоносиків, які намагалися поласувати пагонами рослини. Але найголовніша послуга з боку мурах для квітки полягала в тому, що комахи залишали свої продукти життєдіяльності рослині і, таким чином, підгодовували її. Більшу частину азоту, як показав ізотопний аналіз, непентес отримував саме від мурашок.
У подяку рослина надавала мурашкам спеціалізовані пагони, в яких вони влаштовували свої житла. Крім того, непентиси підгодовували комах нектаром.

Світна бактерія живе поперемінно то в круглих черв'яках, де вона виступає в ролі корисного співмешканця, то в комахах, для яких вона — смертельний патоген. Перехід з одного стану в інший супроводжується радикальними змінами властивостей бактеріальних клітин. Мікроби перетворюються з патогенної P-форми в мутуалістичну M-форму за рахунок невеликої оборотної генетичної зміни — повороту (інверсії) регуляторної ділянки геному — промотора madswitch. Якщо промотор знаходиться в положенні «включено», бактерії виробляють речовини, необхідні для мирного життя в тілі хробака. Розворот промотора в положення «вимкнуто» позбавляє бактерії здатності проникати в клітини хробака, зате дозволяє їм виробляти токсини, смертельні для комах, а також антибіотики та інші речовини, необхідні для спільного життя бактерій і черв'яків в тілі убитої комахи. Інверсія промотора здійснюється двома спеціальними ферментами — ДНК-інвертази, причому відбувається це більш-менш випадково. Переважання P-форм в тілі комахи і M-форм в клітинах хробака, мабуть, пояснюється відбором, тобто селективною перевагою, яке мають ці форми в різних умовах.

 

Мушки-пірати

Симбіотичні відносини з мікроскопічними грибками перетворили мушок-галиць на справжніх піратів — грибки дозволяють їм «нападати» навіть на незнайомі і неїстівні для них рослини і успішно паразитувати на них.

Ці мушки є майже справжніми піратами. Вони використовують гриби як «кораблі», які дозволяють їм вільно плавати по «морю геномів» і «брати на абордаж» навіть ті рослини, які генетично далеко відстоять від тих представників флори, якими мушки можуть харчуватися самостійно.

Порівняли дієту та інші особливості декількох сотень мушок з родини галиць, що харчуються соками рослин всередині здуття на поверхні їхнього листя. Біологи практично відразу виявили, що мушок можна розділити на дві великі групи — «звичайних» галиць і симбіотичних комах, пристосованих до співіснування з грибками роду Botryosphaeria.

Даний грибок, на відміну від самих комах, пристосованих до паразитизму на одному виді флори, здатний заражати безліч різних рослин. Завдяки цьому, симбіоз з Botryosphaeria дозволив комахам значно розширити свій раціон. За розрахунками біологів, дані мушки вражають у 7 разів більше типів рослинності, ніж їхні «звичайні» побратими, незважаючи на значно меншу кількість видів симбіотичних галиць.

Іншим, більш важливим наслідком симбіозу між грибками і мушками стало прискорення їхньої еволюції. Зокрема, цей феномен виявився в тому, що в одному з родів симбіотичних мушок в 1,5 рази більше видів, ніж в спорідненій йому групі звичайних галиць. Даний факт свідчить на користь того, що симбіоз є одним з найважливіших двигунів еволюції.

 

Гриби-агрономи

Європейські вчені досліджували симбіотичні відносини між грибами і ґрунтовими бактеріями. Це тривіальне завдання вони вирішували за допомогою оцінки потоків речовин від грибів до бактерій і від бактерій до грибів на різних стадіях життєвого циклу грибів, отримавши у результаті зовсім нетривіальний результат. Виявилося, що взаємодія грибів і бактерій дуже нагадує сільськогосподарську практику. Гриби вирощують поряд з собою певну бактеріальну монокультуру, підгодовують її, збирають урожай, зберігаючи його у спеціальних місцях, та ще й запасаються «розсадою» для наступних посівів. Цей підхід до тлумачення симбіотичних відносин серед нижчих організмів суттєво збагачує наші уявлення і про власну землеробську діяльність, і про еволюцію симбіозу у грибів і бактерій.

Симбіоз безхребетних

У світі безхребетних є дуже цікаві приклади симбіозу. Раки-пустельники оселяються в спустілих мушлях черевоногих молюсків. До поверхні їхньої мушлі прикріпляються актинії, що використовують мушлю рака як транспортний засіб; вони ж і поїдають рештки здобичі господаря. Натомість, актинії своїми стрекальними нитками ловлять для раків невелику здобич. Багато видів пустельників взагалі не можуть існувати без актиній.
Мурашки, наприклад, захищають колонії попелиць і переносять комах на нові рослини. Попелиці харчуються соком рослин і виділяють надлишок цукру у вигляді медвяної роси, яку залюбки з'їдають мурахи. Тому мурахи відганяють від колонії попелиць їхніх ворогів.
Руді лісові мурахи забирають до мурашника личинок метеликів із родини голуб'янок. Там вони піклуються про них, годують їх, тому що личинки виділяють речовину, необхідну для виробництва мурашиної кислоти.

Нерівноцінне партнерство

Не всі зв'язки є однаково корисними для всіх партнерів. У залежності від стосунків обох партнерів, виділяють такі симбіотичні відносини, як паразитизм, коменсалізм і мутуалізм. Паразитизм - це такі відносини між „паразитом" і „господарем", за яких один партнер завдає шкоди іншому. Відносини „паразит-господар" дещо нагадують відносини „хижак-жертва". При коменсалізмі партнери не вступають у близькі стосунки. Основа такого співробітництва - спільний дім і спільний стіл. Користь від коменсалізму отримує лише один партнер. Так, наприклад, єгипетська чапля задля зручності сідає на спини великих ссавців, таких як слони і буйволи. Стадо на пасовиську налякує безліч комах, що здіймаються з трави в повітря. Цими комахами, у свою чергу, годуються чаплі.
Ремора - невелика тоненька рибка, яка за допомогою присоски кріпиться до спин великих риб, наприклад, ската або акули. Третій тип стосунків - мутуалізм. При ньому вигоду від співробітництва мають обидва партнери, вони не можуть існувати одне без одного.

Багато видів тварин так чи інакше змушені миритися одне з одним і навіть спільно існувати. Нерідко симбіоз є настільки важливим для обох партнерів, що заважає нормальним стосункам хижака і жертви. У деяких випадках симбіозу тварини не можуть існувати одне без одного.

СПІВІСНУВАННЯ

Спільне існування двох різних організмів, що є корисним для них, має чимало переваг. У багатьох випадках воно гарантує постійне і надійне джерело їжі, а іноді захищає від ворогів або паразитів. Нерідко ці зв'язки настільки тісні, що партнери не можуть вижити одне без одного.
Багато видів тварин підтримують між собою досить тісні стосунки. Наприклад, синиці та зяблики взимку об'єднуються у великі зграї.
Великі пташині групи забезпечують членам зграї кращі можливості для пошуку їжі та своєчасне попередження про наближення небезпечних для них хижаків.

ПАРТНЕРСТВО З ПТАХАМИ

Існує багато прикладів симбіотичних стосунків між птахами та іншими тваринами. Як правило, такі стосунки приносять користь обом партнерам. До найвідоміших належить співробітництво медоїда і медовода. Медовід - це птах розміром, як дрізд, але харчується він воском.
Знайшовши бджолиний вулик, птах приводить до нього медоїда, який легко проникає в гніздо і ласує комахами, їхніми личинками і медом, залишаючи віск медоводу. Коли медоїд наїсться, птах накидається на стільники.
Червонодзьобий буйволів шпак - африканський вид шпака з бурим оперенням і червонувато-жовтим дзьобом - сідає на спини африканських буйволів, носорогів і зебр, і міцно тримається гострими кігтями, втримуючи рівновагу за допомогою хвоста. Птах харчується кліщами та іншими паразитами, що присмокталися до шкіри господаря, який самостійно їх позбутися не може. Таким чином буйволів шпак робить йому велику послугу. Крім того, швидкими ударами крил і гучним криком буйволів шпак попереджає тварину про небезпеку.
Єгипетський бігунок - це невеличкий птах, якого також називають „крокодиловим вартівником". Він досліджує шкіру на спині крокодила і вибирає кліщів зі складок. Кажуть, що крокодил навіть лежить у воді з розкритою пащею, а птах виймає з його гострих зубів залишки їжі і паразитів-кровососів. Дивно, що крокодил навіть не робить спроб з'їсти цих сміливців. Мабуть, ця послуга для нього є ціннішою, ніж один маленький шматочок м'яса, тому птахи перебувають у безпеці.

ГРУПИ РИБ

Маленькі рибки-санітари, шо мешкають на коралових рифах, живуть у симбіозі з багатьма іншими видами риб, навіть хижих - наприклад, таких як мурени. Вони харчуються паразитами і бактеріями, що їх вони об'їдають з тіла риб, і відмерлими частинами шкіри своїх господарів.
Рибки-санітари мають яскраве забарвлення. Потенційний клієнт піднімає плавники або відкриває зяброві кришки, щоб рибки могли потрапити всередину. В деяких районах риби навіть створюють черги, очікуючи на чистку.
Амфіпріони живуть у симбіозі з актиніями, які можуть своїми щупальцями зі стрекальними клітинами вбити більшість дрібних риб. Амфіпріони сміливо плавають посеред щупалець своєї актинії, тому що їхню шкіру від дії отрути оберігає захисний шар слизу. Рибка залишається серед щупалець актинії, навіть коли та зачиняється.
Амфіпріон не тільки очищає актинію від забруднень і паразитів, але й приваблює до неї інших риб, якими харчується актинія, „здобуває для неї їжу".
Подібним чином деякі види риб взаємодіють з таким цікавим створінням, як фізалія. Фізалія, або португальський кораблик - це медуза з довгими отруйними щупальцями, що тягнуться за нею по воді.
Деякі риби ховаються серед її щупалець від своїх ворогів і водночас приманюють здобич, яку фізалія вбиває отрутою своїх стрекальних клітин.