Взаимоотношения между организмами

Ж ивые организмы могут оказывать друг на друга положительное влияние (симбиотические отношения), отрицательное влияние (антибиотические отношения) или не вли­ять друг на друга (нейтрализм).

Нейтрализм — сожительство двух видов на одной терри­тории, не имеющее для них ни положительных, ни отрица­тельных последствий (например, белки и лоси).

Симбиотические отношения — такие отношения между организмами, при которых участники извлекают от совместно­го сожительства пользу или хотя бы не вредят друг другу. Раз­личают протокооперацию, мутуализм, комменсализм и др.

Протокооперация — взаимовыгодное, но не обязательное сосуществование организмов, пользу из которого извлекают все участники (например, рак-отшельник и актиния).

Мутуализм — форма симбиотических отношений, при ко­торой либо один из партнеров, либо оба не могут существовать без сожителя (например, травоядные копытные и целлюлозо-разрушающие микроорганизмы).

Комменсализм — форма симбиотических отношений, при которой один из партнеров получает пользу от сожительства, а другому присутствие первого безразлично. Различают две фор­мы комменсализма: синойкия, или квартирантство (напри­мер, некоторые актинии и тропические рыбки)и трофобиоз, или нахлебничество (например, крупные хищники и падальщики).

Антибиотические отношения — такие отношения между организмами, при которых один или оба участника испытыва­ют отрицательное воздействие партнера. Различают хищниче­ство, паразитизм, конкуренцию, аменсализм и др.

Хищничество — форма антибиотических отношений, при которой один из участников (хищник) умерщвляет другого (жер­тва) и использует его в качестве пищи (например, волки и зай­цы). Каннибализм — частный случай хищничества — умерщв­ление и поедание себе подобных (встречается у крыс, бурых медведей, человека).

Паразитизм — форма антибиотических отношений, при которой паразит не убивает своего хозяина, а длительное вре­мя использует его как среду обитания и источник пищи (виру­сы, некоторые бактерии, грибы, паразитические черви и др.). Различают облигатных и факультативных паразитов. Облигатные паразиты ведут исключительно паразитический образ жиз­ни и вне организма хозяина либо погибают, либо находятся в неактивном состоянии (вирусы). Факультативные паразиты ведут паразитический образ жизни, но в случае необходимости могут нормально жить во внешней среде, вне организма хозя­ина (патогенные грибы и бактерии).

Конкуренция — форма антибиотических отношений, при которой организмы соперничают друг с другом за пищевые ресурсы, полового партнера, убежище, свет и др. Различают межвидовую и внутривидовую конкуренции.

Аменсализм — форма антибиотических отношений, при которой один организм воздействует на другой и подавляет его жизнедеятельность, а сам не испытывает никаких отрицатель­ных влияний со стороны подавляемого (например, ель и расте­ния нижнего яруса).

3. Адаптации.

Живые организмы хорошо адаптированы к периодическим факторам. Непериодические факторы могут вызывать болезни и даже смерть живого организма. Человек использует это, при­меняя пестициды, антибиотики и другие непериодические фак­торы. Однако длительное их воздействие также может вызвать к ним адаптацию.

НАПРИМЕР:

ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) относится к числу хлорорганических инсектицидов. Когда-то этот препарат спас жизнь миллионам людей, предотвратив эпидемии сыпного тифа (во время Первой мировой войны от тифа погибли 2 500 000 чел. в России) и малярии (одной из самых коварных и изнурительных болезней человека). Будучи отличным инсектицидом, ДДТ имеет, однако, один принципиальным недостаток. Это очень устойчивое соединение способно накапливаться в окружающей среде, где сохраняется в течение многих лет, и концентрироваться при движении по пищевым цепям. По этой причине его применение запрещено во многих странах, но из-за дешевизны и эффектности ДДТ по-прежнему широко применяют в развивающихся странах.

Некоторые насекомые выработали устойчивость (резистентность) к ДДТ: их организмы стали вырабатывать ферменты, которые катализируют отщепление HCl от молекулы ДДТ, в результате чего образуется нетоксичное вещество дихлордифенилдихлорэтилен (ДДЭ).

При образовании двойной связи в ДДЭ молекула становится неактивной, поскольку при этом меняется характер ее взаимодействия с рецепторами насекомых. Пестициды убивают насекомых, поедающих наши урожаи. С помощью пестицидов борются со многими живыми организмами – переносчиками заболеваний, например комарами.

4. Действие экологических факторов

Для нормального существованияорганизма существуют определенные пределы температуры, освещения, концентрации кислорода в воздухе и тд. И по отношению к каждому фактору можно выделить зону оп­тимума (зону нормальной жизнедеятельности), зонупессимума (зону угнетения) и пределы выносливости организма. Оп­тимум — такое количество экологического фактора, при кото­ром интенсивность жизнедеятельности организмов максималь­на. В зоне пессимума жизнедеятельность организмов угнете­на. За пределами выносливости существование организма не­возможно.

Различают нижний и верхний предел выносливос­ти.

Интенсивность фактора

Рис. Зависимость действия экологического фактора отегоинтенстивности

Способность живых организмов переносить количествен­ные колебания действия экологического фактора в той или иной степени называется экологической толерантностью (вален­тностью, устойчивостью). Виды с широкой зоной толерант­ности называются эврибионтными, с узкой — стенобионтными. Организмы, переносящие значительные колебания тем­пературы называются эвритермные, а приспособленные к уз­кому интервалу температур — стенотермные. Таким же обра­зом по отношению к давлению различают эври- и стенобатные организмы, по отношению к степени засоления среды — эври-и стеногалинные, и т.д.

5. БИОТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ

Биотические компоненты состоят из двух функциональных групп организмов: автотрофов (продуцентов) и гетеротрофов.

Автотрофное питание (автономное питание)– синтез органических веществ из неживой природы (углекислого газа и воды) посредством фотосинтеза (фотоавтотрофные организмы) и хемосинтеза (хемоавтотрофы).

К фотоавтотрофам относятся все зеленые растения и некоторые бактерии (примеры автотрофов: мох, деревья, фитопланктон). В процессе жизнедеятельности они синтезируют на свету органические вещества – углеводы или сахара (СН₂О)_n:

СО₂ + Н₂О (СН₂О)_n+ О₂

_{ХЛОРОФИЛЛ, СВЕТОВАЯ ЭНЕРГИЯ}

6 СО₂ + 6 Н₂О С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂

Процесс осуществляется под действием световой энергии, которую улавливает зеленый пигмент листьев (хлорофилл). При этом энергия Солнца накапливается в виде энергии химических связей органических соединений растений. Из сахаров и минеральных элементов питания (биогенов), полученных из почвы или воды, растения синтезируют все сложные вещества, входящие в состав их организмов.

Гетеротрофное питание (питающиеся другими) – потребление готового органического вещества. К гетеротрофам относятся все животные, грибы и большая часть бактерий. Гетеротрофы выступают как потребители и разрушители (деструкторы) органических веществ. В зависимости от источников питания и участия в деструкции органических веществ они подразделяются на консументов, детритофагов (сапротрофов), редуцентов.

Детритофаги (сапротрофы) – организмы, питающиеся мертвым органическим веществом – остатками растений и животных (детритом). Это различные гнилостные бактерии, грибы, черви, многоножки, личинки мух, раки, крабы, шакалы и другие животные – все они выполняют функцию очищения экосистем. Детритофаги – тоже консументы.

6. Понятие о биоценозе, биогеоценозе, экосистеме

Живые организмы находятся между собой и абиотически­ми условиями среды обитания в определенных отношениях, образуя тем самым, так называемые, экологические системы.

Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитаю­щих на определенной территории. Растительный компонент биоценоза называется фитоценозом, животный —зооценозом, микробный —микробоценозом.

Биотоп — определенная территория со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (климат, почва).

Биогеоценоз — совокупность биоценоза и био­топа (рис.1).

Экосистема — система живых организмов и окружающих их неорганических тел, связанных между собой потоком энергии и круговоротом веществ. Термин «эко­система» был предложен английским ученым А. Тенсли (1935), а термин «биогеоценоз» — российским ученым В.Н. Сукаче­вым (1942).

Типы экосистем (матрешки)

Между экосистемами нет четких границ и одна экосистема постепенно переходит в другую. Большие экосистемы состоят из экосистем меньшего размера, подобно «матрешкам», входя одна в другую. Например, муравейник, пень, нора с ее населением (микроэкосистема) входят в состав лесной экосистемы (мезоэкосистема). Лесная экосистема наряду с такими экосистемами, как, луг, водоем, пашня, входят в состав более крупных экосистем – водосборный бассейн, природная зона. Все экосистемы земного шара связаны через атмосферу и Мировой океан и составляют единое целое –биосферу- глобальную экосистему.

7. Поток энергии — переход энергии в виде химических свя­зей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому).

Для понимания нужно знать законы термодинамики.

1. Энергия не может создаваться заново и не исчезает, а только переходит из одной формы в другую. Энергия не может появляться сама собой, а поступает от Солнца.

2. Процессы, связанные с превращением энергии могут протекать самопроизвольно при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную. В связи с этим растениями используется часть поступающей солнечной энергии, остальная рассеивается и переходит в тепловую. Переход с одного уровня на другой=10%.

8. Биологическая продуктивность э/с.

Производительность э/с измеряется количеством органического вещества, которое создано за единицу времени на единице площади. Такая производительность называется биологическая продуктивность.

Растения создают первичную биологическую продукцию, гетеротрофы (животные) → вторичную (в 20-50 раз меньше первичной)

По продуктивности э/с делятся на четыре группы:

1. Э/с с очень высокой биологической продуктивностью (>2 кг/м²*год)

Например: тропики, субтропики, заросли тростника в дельтах Нила.

2. Э/с с высокой биологической продуктивностью 1-2кг/м²*год

Например: лес липовый, дубовый, тростник на озере, посевы кукурузы, многолетние травы на удобренных землях.

3. Э/с с умеренной биологической продуктивностью0,25—1^кг_мг*год

Например: сосновые, берёзовые леса, сенокосные луга, степи, озеро с водорослями, тиной.

4. Э/с низкой биологической продуктивностью<0,25 ^кг_м*_год

Пустыни, полупустыни, морские э/с, тундра. Средняя биологическая продуктивность 0,3кг/м²*год. Факторы, ограничивающие биологическую продуктивность э/с:

- наличие питательных веществ;- температура;- осадки.

9. Сукцессия.

Сукце́ссия — последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза другим на определённом участке среды. Выделяют первичную и вторичную сукцессии. Первичная происходит при заселении живыми организмами ранее безжизненных территорий, вторичная начинается при повреждении сообщества или изменении условий среды. Часто вторичные сукцессии могут быть автогенными, когда сообщество само создаёт условия, в которых не может существовать, и сменяется на другое. Первичные сукцессии развиваются параллельно с почвообразованием под влиянием постоянного попадания извне семян, отмирания неустойчивых к экстремальным условиям сеянцев и лишь с определённого времени — под влиянием межвидовой конкуренции. Например, после отступления ледника первыми появляются лишайники и некоторые растения с поверхностными корнями — то есть виды, способные выжить на бесплодной, бедной питательными веществами почве. В качестве примера вторичной сукцессии обычно приводят ельник, уничтоженный после пожара. На занимаемой им ранее территории сохранилась почва и семена. Травяное сообщество образуется уже на следующих год. Дальше возможны варианты: во влажном климате доминирует ситник, затем он сменяется малиной, она — осиной; в сухом климате преобладает вейник, он сменяется шиповником, шиповник берёзой. Под покровом осинового или берёзового леса развиваются растения ели, со временем вытесняющие лиственные породы, таким образом восстановление экосистемой нарушенного равновесия проходит через четко определенные стадии.