Урок 3-5. Понятие о среде обитания и экологических факторах. Общие закономерности действия факторов среды на организм. Межвидовые отношения.

 

Среда обитания организма — это совокупность абиотиче­ских и биотических условий его жизни. Свойства среды посто­янно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосаб­ливается к этим изменениям.

Земной биотой освоены три основные среды обитания: вод­ная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными поро­дами. Биологи еще часто выделяют четвертую среду жизни — сами живые организмы, заселенные паразитами и симбионтами.

Воздействие среды воспринимается организмами через по­средство факторов среды, называемых экологическими.

Экологические факторы — это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздейст­вие на организм. Они подразделяются на абиотические, биоти­ческие и антропогенные (рис. 3.1).

Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и рас­пространение животных и растений. Среди них различают фи­зические, химические и эдафические.

Физические факторы — это те, источником которых слу­жит физическое состояние или явление (механическое, волно­вое и др.). Например, температура, если она высокая — будет ожог, если очень низкая — обмораживание. На действие тем­пературымогут повлиять и другие факторы: в воде — течение, на суше — ветер и влажность, и т. п.

Химические факторы — это те, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды, если она высокая, жизнь в водоеме может вовсе отсутствовать (Мерт­вое море), но в то же время в пресной воде не могут жить боль­шинство морских организмов. От достаточности содержания кислорода зависит жизнь животных на суше и в воде, и т. п.

Эдафические факторы, т. е. почвенные, — это совокупность химических, физических и механических свойств почв и гор­ных пород, оказывающих воздействие как на организмы, жи­вущие в них, т. е. для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Хорошо известны влия­ния химических компонентов (биогенных элементов), темпе­ратуры, влажности, структуры почв, содержания гумуса и т. п. на рост и развитие растений.

Однако не только абиотические факторы влияют на орга­низмы. Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые ресурсы, за обладание определенными пастбищами или территорией охоты, т. е. вступать в конку­рентную борьбу между собой. При этом проявляются хищни­чество, паразитизм и другие сложные взаимоотношения как на внутривидовом, так и, особенно, на межвидовом уровнях. Это уже факторы живой природы, или биотические факторы.

Биотические факторы совокупность влияний жизне­деятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания. Например, в лесу под влиянием растительного покрова создается особый микроклимат, где по сравнению с открытым местообитанием создается свой температурно-влажностной ре­жим: зимой здесь на несколько градусов теплее, летом — прох­ладнее и влажнее.

Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида складываются из группового и массового эффек­тов и внутривидовой конкуренции. Групповой эф­фект — обозначают объединение животных одного вида в группы по две или более особей или эффект, вызванный перенаселением среды. В настоя­щее время чаще всего эти эффекты называются демографиче­скими факторами. Они характеризуют динамику численности и плотность групп организмов на популяционном уровне, в ос­нове которой лежит внутривидовая конкуренция, которая в кор­не отличается от межвидовой. Она проявляется в основном в территориальном поведении животных.

Межвидовые взаимоотношения значительно более разно­образны. Два живущие рядом вида могут вообще никак не влиять друг на друга, могут влиять благоприятно или неблагоприятно. Межвидовые отношения лежат в основе существования био­тических сообществ (биоценозов).

нейтрализм — оба вида независимы и не оказывают ни­какого действия друг на друга; конкуренция — каждый из видов оказывает на другой не­благоприятное воздействие; мутуализм — виды не могут существовать друг без дру­га; протокооперация (содружество) — оба вида образуют со­общество, но могут существовать и раздельно, хотя со­общество приносит им обоим пользу; комменсализм — один вид, комменсал, извлекает поль­зу от сожительства, а другой вид — хозяин не имеет ни­какой выгоды (взаимная терпимость); аменсализм — один вид, испытывает от друго­го угнетение; паразитизм — паразитический вид тормозит рост и раз­множение своего хозяина и даже может вызвать его ги­бель; хищничество — хищный вид питается своей жертвой.

Антропогенные факторы факторы, порожденные чело­веком и воздействующие на окружающую среду.

Среди абиотических факторов довольно часто выделяют климатические (температура, влажность воздуха, ветер и др.) и гидрографические факторы водной среды (вода, течение, со­леность и др.).

Факторы, изменение которых во времени повторяются ре­гулярно, называют периодическими. К ним относятся не толь­ко климатические, но и некоторые гидрографические — при­ливы и отливы, некоторые океанские течения. Факторы, воз­никающие неожиданно (извержение вулкана, нападение хищ­ника и т. п.) называются непериодическими.

Подразделение факторов на периодические и непериодические имеет очень важное значение при изу­чении приспособленности организмов к условиям жизни.

 

Закономерности действия факторов среды на организмы

1)Правило оптимума. Для экосистемы, организма или определенной стадии его

развития имеется диапазон наиболее благоприятного значения фактора. Там, где

факторы благоприятны плотность популяции максимальна. 2)Толерантность.

Эти характеристики зависят от среды, в которой обитают организмы. Если она

стабильна по своим свойствам, в ней больше шансов на выживание организмов.

3) Правило взаимодействия факторов. Одни факторы могут усиливать или

смягчать силу действия других факторов.

4) Правило лимитирующих факторов. Фактор, находящийся в недостатке или

избытке отрицательно влияет на организмы и ограничивает возможность прояв. силы

действия других факторов. 5)Фотопериодизм. Под фотопериодизмом

понимают реакцию организма на длину дня. Реакция на изменение света.

6) Адаптация к ритмичности природных явлений. Адаптация к суточной и

сезонной ритмике, приливно-отливным явлениям, ритмам солнечной активности,

лунным фазам и др. явлениям, повторяющимся со строгой периодичность.

Эк. валентность (пластичность) — способность орг. адаптироваться к отд. факторам окр. среды.

 

Межвидовые отношения.

Основные термины:

Внутривидовые отношения — биотические связи между особями одного вида. Примеры: конкуренция между самцами из-за самки, борьба особей из-за лидерства в группе, забота родителей о потомстве, охрана самцами молодых животных и самок.  Межвидовые отношения — биотические связи между особями разных видов (хищничество, конкуренция, паразитизм, симбиоз).

Хищничество — прямые пищевые связи между организмами, при которых одни организмы уничтожаются другими организмами.

Конкуренция — тип взаимоотношений, возникающий между видами со сходными экологическими потребностями из-за пищи, территории и др.

Паразитизм — форма межвидовых отношений, при которых одни организмы существуют за счет других, питаясь их кровью, тканями или переваренной пищей. Многократное использование паразитом организма хозяина.

Симбиоз — тип межвидовых отношений, при котором оба организма получают взаимную пользу

Мутуализм – форма взаимодействия, при которой пользу получают обе популяции, причем они полностью зависят друг от друга.  Комменсализм – форма взаимодействия, при которой пользу получает одна из двух взаимодействующих популяций.  Вид – естественная биологическая единица, всех членов которой связывает участие в общем генофонде.  Аменсализм – форма взаимодействия, при которой одна популяция подавляет другую, но сама не испытывает отрицательного влияния. 

Межвидовые отношения обычно классифицируются по “интересам”, на базе которых организмы строят свои отношения:

  1. пищевые (трофические) связи - формируют трофическую структуру экосистемы; помимо отношений, когда одни организмы служат пищей другим, сюда же можно отнести отношения между растениями и насекомыми-опылителями цветов, конкурентные отношения из-за похожей пищи и др.; это самый распространенный тип связей;
  2. топическиесвязи (от греческого слова топос - место) - основаны на особенностях местообитания, например, отношения между деревьями и гнездящимися на них птицами, живущими на них насекомыми, отношения между организмами и их паразитами и т.п.;
  3. форическиесвязи (от латинского слова форас - наружу) - отношения по распространению семян, плодов и т.п.;
  4. фабрическиесвязи (от латинского слова фабрикато - изготовление) - использование растений, пуха, шерсти для постройки гнезд, убежищ и т.п.

Различные формы взаимодействия между особями и популяциями:

 

Взаимоотношения

Взаимовредные:

  • борьба за существование
  • Внутривидовая конкуренция ( животные дерутся между собой до смерти. У растений – аллопатия – выделение токсинов ).
  • межвидовая конкуренция  (главный биотический фактор для вида -  чем больше совпадают потребности, тем сильнее борьба).

Взаимополезные(симбиоз):

  • протокооперация (крабы и кишечнополостные) - каждый из партнеров может существовать самостоятельно при разрушении симбиоза;
  • мутуализм (лишайники) - оба партнера настолько взаимозависимы, что удаление одного из партнеров приводит к неминуемой гибели их обоих
  • внутривидовая взаимопомощь и сотрудничество (стадо)

Полезнонейтральные (комменсализм):

  • сотрапезничество -потребление разных частей или веществ одной и той же пищи или последовательная переработка одного и того же вещества;
  • нахлебничество (львы и гиены) - один организм питается остатками пищи другого;
  • квартирантство (лиана и опора) - одни организмы используют другие как убежища или транспорт;
  • синоикия – собака и репей;

Вреднонейтральные(аменсализм):

  • (травы растут под тенью дерева) - отношения отрицательны для одного вида, который угнетается другими видом, для которого эти отношения безразличны.

Полезновредные:

  • хищничество (волк и заяц) -  оба организма постоянно совершенствуются; 
  • паразитизм - адаптации паразита часто направлены на упрощение внутренней организации и приспособление к конкретному местообитанию на теле или в теле хозяина.

Подробное описание типов взаимодействий:

В природе часто встречается сожительство двух или более видов, которое в ряде случаев становится необходимым для обоих партнеров. Такое сожительство называют симбиотическим взаимоотношением организмов (от сочетания сим - вместе, био - жизнь) или симбиозом. Термин «симбиоз» является общим, им обозначают сожительство, обязательным условием которого является совместная жизнь, определенная степень сожительства организмов.

По степени соединения организмов и по их пищевой зависимости друг от друга различают несколько типов симбиоза:

  1. Мутуализм (Тесные взаимовыгодные отношения, при которых присутствие каждого из двух видов-партнеров становится обязательным, называется мутуализмом(++))

Пример: взаимоотношения узкоспециализированных к опылению растений (инжир, купальница, дурман, орхидные) с опыляющими их видами насекомых.

Отношения термитов и живущих в их кишечниках одноклеточных жгутиковых. Эти простейшие производят фермент, разлагающий клетчатку на сахар. Термиты не имеют собственных ферментов для переваривания целлюлозы и без симбионтов погибли бы. А жгутиковые находят в кишечнике благоприятные условия, способствующие их выживанию.

  1. Паразитизм (организмы одного вида (паразита) живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида (хозяина) (+ ?)) Паразит изнуряет, но не губит хозяина, поскольку последний обеспечивает его существование. Популяция паразита, как правило, больше популяции хозяина. Обычно он использует живого хозяина как место своего временного или постоянного проживания.
  2. Комменсализм (взаимоотношения, при которых один вид получает какое-либо преимущество, не принося другому ни вреда, ни пользы, называется комменсализмом (+0))
  3. Нахлебничество (потребление остатков пищи хозяина).

Пример: Взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной пищи, или акул с рыбами-прилипалами.

  1. Сотрапезничество (потребление разных веществ или частей одной и той же пищи).

Пример: взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли.

  1. Квартирантство( использование одними видами других (их тел, их жилищ) в качестве убежища или жилища).

Пример: лианы и эпифиты (орхидеи, лишайники, мхи), поселяющиеся непосредственно на стволах и ветвях деревьев.

НЕ симбиотические взаимоотношения:

В природе встречаются и такие формы взаимоотношений между видами, когда совместное существование не является для них обязательным. Эти взаимоотношения не относятся к симбиотическим, хотя и играют важную роль в существовании организмов. Примером взаимополезных связей является протокооперация (первичное сотрудничество) (++), к которой можно отнести распространение муравьями семян некоторых растений леса или опыление пчелами разных луговых растений.

Если два и более вида используют сходные экологические ресурсы и обитают совместно, между ними может возникнуть конкуренция, или борьба за обладание необходимым ресурсом. Конкуренция происходит там, где экологические ресурсы находятся в недостатке, и между видами неизбежно возникает соперничество. Каждый вид при этом испытывает угнетение, что отрицательно сказывается на росте и выживаемости организмов, на численности их популяций.

Конкуренция чрезвычайно широко распространена в природе. Так, например, растения конкурируют за свет, влагу, питательные вещества почвы и, следовательно, за расширение своей территории. Животные борются за пищевые ресурсы и за убежища (если они в дефиците), то есть, в конечном счете, также за территорию. Конкурентная борьба ослабевает в местностях с редким населением, представленным малым числом видов: например, в арктических или пустынных областях почти нет конкурентной борьбы растений за свет

Хищничество - такой тип взаимоотношений организмов, при котором представители одного вида убивают и поедают представителей другого. Хищничество одна из форм пищевых отношений.

Для типичного хищника (волка, рыси, норки) характерно охотничье поведение. Но кроме хищников-охотников существует большая группа хищников-собирателей, способ питания которых заключается в простом поиске и сборе добычи. Таковы, например, многие насекомоядные птицы, собирающие пищу на земле, в траве или на деревьях. Хищничество широко распространенная форма биотических отношений. В качестве ослабленной формы хищничества можно рассматривать паразитизм.

Если два вида не влияют друг на друга, то это нейтрализм. В природе истинный нейтрализм очень редок, поскольку между всеми видами возможны опосредованные взаимодействия, эффекта которых мы не видим в силу неполноты наших знаний.

Нередко в природе встречаются такие взаимоотношения, которые одновременно несут признаки различных типов. Например, переходными от хищничества к паразитизму являются взаимоотношения между кровососущими пиявками и их хозяевами.

Следует помнить, что типы взаимоотношений конкретной пары видов могут изменяться в зависимости от внешних условий или стадии жизни взаимодействующих организмов. К тому же в природе во взаимоотношения оказывается вовлеченной не пара видов, а гораздо большее число. Межвидовые связи в природе бесконечно разнообразны...