Биотические факторы

Биотические факторы - это совокупность воздействий жизнедеятельности одних организмов на другие. К биотическим факторам относят всю сумму воздействий, которые оказывают друг на друга живые существа - бактерии, растения, животные.

Все многообразие взаимоотношений между организмами можно разделить на два основных типа: антагонистические (гр. аntagonizma -борьба) и неантагонистические.

Антагонистические - это такие отношения, при которых организмы двух видов подавляют друг друга или один из них подавляет другой без ущерба для себя. Основные формы этого вида биотических отношений: хищничество, паразитизм и конкуренция.

Антагонистические отношения проявляются сильнее на начальных стадиях развития сообщества. В зрелых экосистемах наблюдается тенденция к замене отрицательных взаимодействий положительными, повышающими выживание видов.

Тип взаимодействий видов может меняться в зависимости от условий или стадий жизненного цикла.

Неантагонистические взаимоотношения теоретически можно выразить многими комбинациями: нейтральные, взаимовыгодные, односторонние и др.

Биотическими факторами являются не измененные организмами абиотические условия среды (влажность, температура и др.) и не сами организмы, а взаимоотношения между организмами, прямые воздействия одних из них на другие, т. е. характер биотических факторов определяется формой взаимосвязей и взаимоотношений живых организмов.

Эти взаимоотношения чрезвычайно разнообразны. Они могут складываться на основе совместного питания, обитания и размножения и бывают прямыми и опосредованными.

Опосредованные взаимодействия заключаются в том, что одни организмы являются средообразователями по отношению к другим (растения служат непосредственным местом обитания для других организмов). Для многих видов, в основном скрытно живущих животных, место питания совмещено с местом обитания.

При классификации биотических факторов выделяют:

- зоогенные (воздействия животных),

- фитогенные (воздействия растений) и

- микробогенные (воздействия микроорганизмов).

Иногда к биотическим факторам относят все антропогенные факторы (как физические, так и химические). Помимо всех этих классификаций, выделяются факторы, зависящие от численности и плотности организмов. Так же, факторы можно подразделять:

- на регулирующие (управляющие) и

- регулируемые (управляемые).

Все эти классификации действительно присутствуют, однако при определении экологического фактора необходимо замечать - является ли этот фактор фактором прямого действия или нет. Фактор прямого действия можно выразить количественно, тогда как фактор непрямого действия обычно выражается только качественно. Например, климат или рельеф могут быть обозначены в основном словесно, но они определяют режимы факторов прямого действия - влажности, температуры, длины светового дня и т. п.

Биотические факторы можно условно делить на следующие группы:

1. Топические взаимоотношения организмов на основе их совместного обитания: угнетение или подавление одним видом организмов развития других видов; выделение растениями летучих веществ - фитонцидов, обладающих антибактериальными свойствами и др.

2. Трофические поглощения. По способу питания все организмы планеты делятся на две группы: автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные (происходит от греческих слов autos - сам и trophe - пища) организмы обладают способностью создавать органические вещества из неорганических, которые затем используются гетеротрофными организмами. Использование органических веществ в качестве пищи у гетеротрофных организмов различное: одни используют в качестве пищи живые растения или их плоды, другие - мертвые остатки животных и т. д. Каждый организм в природе в конечном счете прямо или косвенно служит источником питания.

В то же время, сам он существует за счет других или продуктов их жизнедеятельности.

3. Генеративные отношения. Они складываются на основе размножения. Образование органического вещества в биогеоценозах (экологических системах) осуществляется по пищевым (трофическим) цепям. Пищевой цепью называется ряд живых организмов, в котором одни поедают предшественников по цепи и, в свою очередь, оказываются съеденными теми, которые следуют за ними.

Пищевые цепи первого типа начинаются с живых растений, которыми питаются травоядные животные. Биотические компоненты состоят из трех функциональных групп организмов:

продуцентов, консументов, редуцентов.

1. Продуценты (ргоducens - создающий, производящий) или автотрофные организмы (trophe - пища) - создатели первичной биологической продукции, организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений (диоксида углерода СО₂ и воды). Главная роль в синтезе органических веществ принадлежит зеленым растительным организмам - фотоавтотрофам, которые используют в качестве источника энергии солнечный свет, а в качестве питательного материала - неорганические вещества, в основном углекислый газ и воду:

СO₂ + Н₂О = (СН₂O)_n + O₂.

В процессе жизнедеятельности они синтезируют на свету органические вещества - углеводы или сахара (СН₂O)_n.

Фотосинтез - превращение зелеными растениями лучистой энергии Солнца в энергию химических связей и органические вещества. Световая энергия, поглощаемая зеленым пигментом (хлорофиллом) растений, поддерживает процесс их углеродного питания. Реакции, в которых поглощается световая энергия, называются эндотермическими (эндо - внутрь). Энергия солнечного света аккумулируется в форме химических связей.

Продуценты - преимущественно хлорофиллоносные растения. Под влиянием солнечных лучей в процессе фотосинтеза растения (автотрофы) образуют органическое вещество, т.е. накапливают потенциальную энергию, содержащуюся в синтезированных углеводах, белках и жирах растений. В наземных экосистемах основные продуценты - зеленые цветковые растения, в водной среде - микроскопические планктонные водоросли.

2. Консументы (соnsume - потреблять), или гетеротрофные организмы (heteros - другой, trophe - пища), осуществляют процесс разложения органических веществ. Эти организмы используют органические вещества в качестве питательного материала и источники энергии. Гетеротрофные организмы делят на фаготрофы (рhagos - пожирающий) и сапротрофы (sapros - гнилой). К фаготрофам относятся животные; к сапротрофам - бактерии.

Консументы - гетеротрофные организмы, потребители органического вещества, созданного автотрофами.

К первичным консументам относят травоядных животных, а также паразитов (животные и растения) зеленых растений. Среди травоядных животных в наземной среде преобладают насекомые, грызуны и копытные, а в водной - мелкие ракообразные и моллюски.

Вторичные консументы питаются травоядными животными, т. е. относятся к плотоядным (или всеядным). Третичные консументы питаются вторичными, т. е. хищниками, поэтому их называют хищниками хищников. Состав вторичных и третичных консументов разнообразен: здесь и хищники, убивающие свою добычу, и паразиты, и трупоеды.

3. Биоредуценты (редуценты или деструкторы) - организмы, разлагающие органические вещества, преимущественно микроорганизмы (бактерии, дрожжи, грибы-сапрофиты), поселяющиеся в трупах, экскрементах, на отмирающих растениях и разрушающие их. Иначе говоря, это организмы, которые превращают органические остатки в неорганические вещества.

Редуценты: бактерии, грибы — участвуют в последней стадии разложения - минерализации органических веществ до неорганических соединений (СО₂, Н₂О, метан и др.). Они возвращают вещества в круговорот, превращая их в формы, доступные для продуцентов. Без редуцентов в природе накапливались бы груды органических остатков и иссякли бы запасы минеральных веществ.

Среди животных существуют виды, способные питаться только одним видом пищи (монофаги), на более или менее ограниченном круге источников пищи (узкие или широкие олигофаги), или на многих видах, используя в пищу не только растительные, но и животные ткани (полифаги). Яркий пример полифага - птицы, способные поедать как насекомых, так и семена растений, или медведь - хищник, который с удовольствием поедает ягоды и мёд.

Из других форм взаимодействий между организмами можно назвать:

- опыление растений животными (насекомыми);

- форезию, т. е. перенос одними видами других (семян растений птицами и млекопитающими);

- комменсализм (сотрапезничество), когда одни организмы питаются остатками пищи или выделениями других (гиены или грифы);

- синойкию (сожительство) - использование одними животными мест обитания других животных;

- нейтрализм, т. е. взаимонезависимость разных видов, обитающих на общей территории.

Наиболее распространённый тип гетеротипических взаимосвязей между животными - хищничество, т. е. непосредственное преследование и поедание одних видов другими.

Другой тип - паразитизм. Обычно организм - паразит постоянно обитает на поверхности другого животного или растения и живёт за счёт его питательных веществ. Паразитизм, при котором паразит не убивает своего хозяина, называют истинный, а если паразит, или его последствия убивают хозяина, то его называют ложным паразитом или паразитоидом.

Хищничество - форма взаимоотношений организмов разных трофических уровней - хищник живет за счет жертвы, поедая ее. Это наиболее распространенная форма взаимоотношений организмов в пищевых цепях. Хищники могут специализироваться на одном виде (рысь - заяц) или быть многоядными (волк).

Жертвы вырабатывают целый ряд защитных механизмов. Некоторые умеют быстро бегать или летать. Другие обладают панцирем. Третьи имеют защитную окраску или меняют ее, маскируясь под цвет зелени, песка, почвы. Четвертые выделяют химические вещества, пугающие или отравляющие хищника, и т. д.

Хищники тоже приспосабливаются к добыванию пищи. Одни очень быстро бегают, как гепард. Другие охотятся стаями: гиены, львы, волки. Третьи отлавливают больных, раненых и прочих неполноценных особей.

В любом биоценозе эволюционно сформировались механизмы, регулирующие численность и хищника, и жертвы. Неразумное уничтожение хищников часто приводит к снижению жизнеспособности и численности их жертв и наносит ущерб природе и человеку.

К числу экологических факторов биотической природы относятся химические соединения, продуцируемые живыми организмами. Например, фитонциды, - образуемые растениями преимущественно летучие вещества, убивающие микроорганизмы или подавляющие их рост (1 га лиственного леса выделяет около 2 кг летучих веществ, хвойного - до 5 кг, можжевелового - около 30 кг). Кстати, именно поэтому воздух лесных экосистем имеет важнейшее санитарно-гигиеническое значение, убивая микроорганизмы, вызывающие опасные заболевания человека. Для растения фитонциды выполняют функцию защиты от бактериальных, грибных инфекций, от простейших. Летучие вещества одних растений, в свою очередь, могут служить средством вытеснения других растений. Взаимное влияние растений путём выделения в окружающую среду физиологически активных веществ называют аллелопатией. Органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие способностью убивать микробов (или препятствовать их росту), называют антибиотиками, например - пенициллин. Также к антибиотикам относятся антибактериальные вещества, содержащиеся в растительных и животных клетках (в этом смысле ценным антибиотиком является прополис, или «пчелиный клей», защищающий пчелиный улей от вредной микрофлоры).

Свойствами вырабатывать и выделять отпугивающие, привлекающие, сигнальные, убивающие вещества обладают позвоночные и беспозвоночные животные, пресмыкающиеся. Человек широко использует яды животных и растений в лечебных целях. Совместная эволюция животных и растений выработала у них сложнейшие информационно-химические взаимоотношения, например, многие насекомые по запаху различают свои кормовые породы, жуки-короеды, в частности, прилетают только к умирающему дереву, распознавая его по составу летучих терпенов живицы. Исследование химических процессов, происходящих на уровне живых организмов, является предметом биохимии и молекулярной биологии, на базе результатов и достижений этих наук сформировалась особая область экологии -химическая экология.

Паразитизм (гр. раrasitos - тунеядец)- межвидовые взаимоотношения, при которых один вид живет за счет другого, поселяясь внутри или на поверхности тела организма-хозяина. Он поедает питательные вещества хозяина, постепенно ослабляя и убивая его. Паразитизм наиболее широко распространен среди растений и низших животных - вирусов, бактерий, грибов, простейших, червей и др. Паразиты делятся на эктопаразитов, живущих на поверхности тела (клещи, пиявки, блохи), и эндопаразитов, обитающих в теле хозяина (гельминты, бактерии, вирусы, простейшие). Одни могут перемещаться от хозяина к хозяину (блохи), другие всю жизнь паразитируют на одном хозяине, как ленточные черви, живущие в кишечнике человека и животных

Конкуренция (лат. cопсиrrentia - соперничество) - форма взаимоотношений, при которых организмы одного трофического уровня борются за дефицитные ресурсы пищу, СО₂, солнечный свет жизненное пространство, места-укрытия и другие условия существования, подавляя друг друга. Конкуренция наглядно проявляется у растений. Деревья в лесу стремятся охватить корнями возможно большее пространство, чтобы получать воду и питательные вещества. Они также тянутся в высоту к свету, стремясь обогнать своих конкурентов. Сорные травы забивают другие растения.

Много примеров из жизни животных. Обостренной конкуренцией объясняется, например, несовместимость в одном водоеме широкопалого и узкопалого раков, побеждает обычно более плодовитый узкопалый рак.

Чем больше сходства в требованиях двух видов к условиям жизни, тем сильнее конкуренция, которая может приводить к исчезновению одного из них. При одинаковом доступе к ресурсу один из конкурирующих видов может иметь преимущества перед другим за счет интенсивного размножения, способности потреблять больше пищи или солнечной энергии, умения защитить себя и большей выносливости к колебаниям температур и вредных воздействий.

Основные формы этих взаимодействий следующие: симбиоз, мутуализм и комменсализм.

Симбиоз (гр. symbiosis - сожительство) - это обоюдовыгодные, но не обязательные взаимоотношения разных видов организмов. Пример симбиоза - сожительство рака-отшельника и актинии: актиния передвигается, прикрепляясь к спине рака, а тот получает с помощью актинии более богатую пищу и защиту. Сходные взаимоотношения можно наблюдать между деревьями и некоторыми видами грибов, произрастающих на их корнях: грибы получают из корней растворенные питательные вещества и сами помогают дереву извлекать из почвы воду и минеральные элементы. Иногда термин «симбиоз» используют в более широком смысле - «жить вместе».

Мутуализм (лат. mutuus - взаимный) - взаимовыгодные и обязательные для роста и выживания отношения организмов разных видов. Лишайники - хороший пример положительных взаимоотношений водорослей и грибов, которые не могут существовать порознь. При распространении насекомыми пыльцы растений у обоих видов вырабатываются специфические приспособления: цвет и запах - у растений, хоботок - у насекомых и др. Они также не могут существовать один без другого.

Комменсализм (лат. соттепsalis - сотрапезник) - взаимоотношения, при которых один из партнеров извлекает выгоду, а другому они безразличны. Комменсализм часто наблюдается в море: почти в каждой раковине моллюска, в теле губки есть «незваные гости», использующие их как укрытия. В океане некоторые виды рачков селятся на челюстях китов. Рачки приобретают убежище и стабильный источник пищи. Киту такое соседство не приносит ни пользы, ни вреда. Рыбы-прилипалы, следуя за акулами, подбирают остатки их пищи. Птицы и животные, питающиеся остатками пищи хищников, - примеры комменсалов.

Иногда очень трудно провести грань между симбиозом и мутуализмом, комменсализмом и паразитизмом и другими взаимодействиями. Однако четко наблюдается тенденция перехода по ходу эволюции от паразитизма к комменсализму и мутуализму, так как в условиях, когда лимитированы некоторые ресурсы, кооперация дает преимущества.

Ясно, что люди должны переходить к мутуализму с природой и друг с другом. Если этого не произойдет, то, подобно паразиту, человек погубит своего хозяина - природу, за счет которой он живет, и тем самым погубит себя.