Глава 8.Биотические взаимоотношения
Основной типы биотических связей, специфика их проявления в межвидовых и внутривидовых отношениях. Отношения типа хищник-жертва, паразит-хозяин.
Значение взаимовыгодных взаимосвязей в регуляции численности видов. Конкуренция Симбиоз. Комменсализм. Амменсализм. Нейтрализм.
Биотические взаимоотношения это воздействие между различными организмами населяющими данную среду.
Биотические взаимоотношения бывают:
- Гомотипические реакции это взаимодействия между особями одного и того же вида.
- Гетеротипические реакции взаимоотношения между особями разных видов.
Действие, оказываемое одним видом на другой, обычно осуществляется через прямой контакт между особями.
Всякий вид в процессе жизнедеятельности в какой то мере изменяет окружающую среду, которая через .посредство абиотических факторов в свою очередь, оказывает воздействие на другие виды. Например, отдельные растения растут под деревом, тогда как других здесь не встретить. Дерево изменяет луг, создав особый микроклимат, более или менее благоприятный для некоторых видов. Любой организм в той или иной степени изменяет свою среду обитания.
Животные также оказывают воздействие на обитание. Например, дождевые черви оказывают сильное воздействие на почву. Они способствуют лучшей аэрации почвы, проникновению в неё воды и перемешиваний, что делает её более пригодной для возделывания, взаимодействие организмов между собой и со средой очень многогранно и разнообразно.
В большинстве случаев в природе в окружении одного вида присутствие особей другого не оказывает на него никакого влияния. В свою очередь данный вид не оказывает влияния на окружающие его виды. Такие отношения называют нейтрализмом. В действительности, в природных условиях довольно трудно наблюдать, что два вида абсолютно независимы друг от друга.
В природе часто наблюдается, что два разных вида вступают в конкуренцию. Это свойство особенно наглядно проявляется у растений.
Примером “борьбы за существование” в мире животных может служить переселение форели или судака в озеро Иссык-Куль. В условиях горной теплой воды они смогут найти удобное место для существования.
В природе близкие виды живущие на одной территории, имеют несколько различный образ жизни и потребности. Они используют в какой то степени различные возможности среды обитания и потому не вступают в сильную конкуренцию. Каждый вид играет в своей среде обитания особую роль. Вид обладает своей собственной экологической нишей. Это совокупность экологических характеристик вида местообитание, питание, место размножения, сопротивление факторам среды, отношения между конкурентными видами, т.е. все условия его существования.
Понятие “экологической ниши” ввел Гаузе. Конкуренция между двумя видами тем сильнее, чем эти виды близки между собой. Два вида с совершенно одинаковыми потребностями не могут существовать вместе: один из них обязательно будет вытеснен. Это положение называется принцип Гаузе или принцип конкурентного вытеснения.
Иногда два близких вида, имеющие одинаковые пищевые потребности, живут на одной территории, не конкурируя друг с другой. Например, большой баклан и хохлатый баклан совместно гнездятся на одних и тек же водах, но они вылавливают разную пищу.
Еще Дарвин выдвигал принцип экологической ниши. Два вида обитающих на одной и той же территории, не могут занимать совершенно одинаковую экологическую нишу. В противном случае один из них вытесняет другой. Эти положения подлежат математическому анализу. Итальянский математик Вольтерра разработал математические модели применительно к экологической нише вида.
Если размер экологической ниш и двух видов данного биотипа обозначить двумя переменными Х и У, то возможны четыре случая:
- Две экологические ниши N1 и N2 -совершенно раздельны;
- Обе ниши частично заходят друг на друга и имеют общую часть;
- Обе ниши касаются друг друга.
- Ниша N2 целиком входит в нишу N1 .
В первом случае, если виды имеют разные ареалы, их экологические ниши могут быть раздельны. Во втором случае экологические ниши видов частично могут заходить друг на друга или могут накладываться.
В третьем случае экологические ниши соприкасаются друг с другом. В четвертом случае одна из них может быть целиком включена в другую.
В природе очень редко, но бывает, что один из видов извлекает для себя пользу из сожительства с другим видом и не причиняет ему при этом никакого вреда — это положение называется положительное взаимодействие.
К явлениям положительного взаимодействия относится симбиоз организмов. Например, гриб защищает водоросль, а последний кормит его. Гриб и водоросль в природе во многих случаях раздельно не встречаются. И еще, в корнях бобовых растений имеется клубеньки, в них обитают бактерии —фиксаторы азота. Бактерии снабжают растение нитратами, вырабатываемыми из азота воздуха, взамен они получают из растения углеводы, у животных также много симбиоза. Например, термиты не способны переваривать древесину без участия жгутиковых, обитающих в их кишечнике. Езди удалить этих симбионтов из их кишечника, термиты погибнут от голода. Жвачные животные переваривают клетчатку о помощью бактерии.
При менее развитой форме сотрудничества оба вида способны жить раздельно, но сожительство приносит им взаимную пользу, при этом существуют все типы перехода к настоящему симбиозу.
Свободно живущих организмов, которые питаются другими животными организмами и растительной пищей называют хищником. Паразит не ведет свободной жизни. Один из видов конкуренции называется аменсализм.
Явление аменсализм в природе широко распространено. Например, многие грибы и бактерии синтезируют антибиотики, тормозящие рост других бактерий. Например, отдельные виды не могут совместно жить или расти из-за эфиромасличных и др. выделений. Например, многие растения выделяют сапонины, эфирные и др. сильно пахучие ароматические вещества.
Возможность совместного произрастания иди проживания многих видов организмов определяется их экологическим и биологическим своеобразием, а также пространственной и временной гетерогенностью экотипа. Гетерогенность среды, обуславливается различиями отдельных видов организмов на экотип. Каждый вид, каждая видовая популяция специфичны в отношении средообразования. Обычно ни один вид не способен полностью использовать наличные ресурсы среды.
Любое растение в процессе своей жизнедеятельности изменяет окружающую среду. Это изменение проявляется в поглощении воды и элементов минерального питания, а также в перехвате света, выделении растением в окружающую среду продуктов его жизнедеятельности и т.п. Таким образом, среди трансабиотических взаимоотношений можно различать воздействие одних растений на другие через конкуренцию из-за средств жизни; прижизненные выделения и т.д. Воздействие через прижизненные выделения и через вещества, образующиеся в результате разложения отмерших организмов, в том числе растений, объединяются под названием "Аллерпатии".
Глава 9.Популяция
Популяцией называют совокупность особей одного вида, живущих на территории, границы которой обычно совпадают с границами биоценоза, включающего данный вид. Особи, составляющие популяцию, могут иметь различные типы распространения или ареала. Плотность популяции определяется числом особей, приходящихся на единицу площади или объема. Рост популяции определяется двумя явлениями рождаемостью и смертностью, а также миграций и иммиграций.
Важной характеристикой популяции является ее возрастная структура. Соотношение разных возрастных групп в популяции определяет ее способность к размножению и показывает перспективу популяции. В быстрорастущих популяциях молодые особи составляют большую долю.
Возрастная структура популяции изменяется и без изменения численности. В популяции выделяют три экологические возрастные группы: предрепродуктивную, репродуктивную и протрепродуктивную. Эти явления у разных организмов сильно изменяются. Для многих животных и растений предрепродуктивный период очень длинный. У человека три явления примерно одинаковы. Знание демографических факторов популяции позволяет изучить ее структуру и эволюцию.
Пирамида возрастов позволяет судить о том, молода или стара данная популяция. Важным фактором изменения численности популяций является и соотношение полов. Местообитание организма — это место, где он живет, растет. Каждый вид и его организмы обладают собственной экологической нишей. Экологическая ниша — это совокупность экологических характеристик вида — местообитание; пища, место размножения, сопротивление факторам среды, соотношений между конкурентными видами, т.е. все условия существования.
Для характеристики ниши используют два измерения — ширина ниши и перекрывание ниши с соседними. Группы видов в сообществе, обладающих сходными функциями и нишами одинакового размера называются гильдиями. Виды, занимающие одинаковые ниши в разных географических областях называются экологическими эквивалентами.
Способность популяций поддержать определенную численность называется гомеостазом. Гомеостаз греч. (gomeas— подобный, одинаковый, ostas — состояние). Виды организмов, участие которых в биоценозах резко снижается в годы неблагоприятного условия, восстанавливают свое положение в биоценозах, как только создается благоприятное положение. Такое состояние гомеостаза может нарушаться человеком. Природные биоценозы, не тронутые человеком, характеризуются устойчивостью (с колебаниями по годам) взаимоотношением между животными и растениями. Определенный уровень взаимодействия на растения животных (фитофагов и др.) является для них нормой. Исключение из состава биоценозов определенных видов животных сопровождается изменением фитоценозов.
Периодически создаются условия, приводящие к массовому размножению определенных видов фитофагов, особенно насекомых, т.е. такое повышение плотности популяций, которое преодолевает мощность регулирующих факторов и тем самым нарушает их действие. К стабилизирующим факторам относятся численность хищников и паразитов, метеорологические условия, обеспеченность кормом и т.п. Некоторые случаи массового размножения фитофагов, сопровождающиеся изменениями в составе фитоценозов, является следствием нарушения существовавшего гемеостаза, вызванного человеком.
При массовых размножениях фитофагов происходит частичное, а иногда сплошное отклонение особей, что порой сопровождается сменой фитоценозов. Примеров очень много. Под воздействием фитофагов происходит отбор наиболее устойчивых к ним видов и форм растений и животных в новые для них регионы.
В природных популяциях происходят сезонные и годичные изменения. Годичные изменения бывают под воздействием абиотических экологических внешних факторов и изменений, происходящих под действием одного из лимитирующих факторов. У некоторых популяций бывают циклические вспышки численности. Например, периодичность или циклические вспышки численности популяций некоторых насекомых, сельскохозяйственных вредителей. Наиболее известные примеры колебаний численности у саранчовых. Саранча живет в пустынях и полуаридных зонах и на протяжении многих лет не совершает миграций. Однако, время от времени плотность популяций саранчи достигает больших размеров. Под влиянием скученности насекомые начинают мигрировать. Подъем и спад численности.
В природной популяции особи распределяются случайно или равномерно или группами. Если среда однородна, а организмы не стремятся в группы, то это случайное распределение особей в пространстве. Равномерное распределение встречается, если между особями существует конкуренция. Конкуренция способствует равномерному распределению особей в пространстве. Групповое распределение встречается часто. Групповое распределение также бывает равномерным, случайным.
В результате агрегирования особей происходит образование групп разных размеров. Образование этих групп происходит по разным причинам: вследствие локальных различий в местообитаниях, под влиянием суточных и сезонных изменений погодных условий; в связи с процессами размножения, и т.д. Агрегация усиливает конкуренцию между особями за компоненты минерального питания и т.п. Степень агрегации колеблется у разных видов и в разных условиях. Поэтому как отсутствие агрегации (недонаселенность) так и перенаселенность могут оказывать лимитирующее влияние, это называется принцип Олли.
Высокая выживаемость в группе — важный признак, который может быть результатом агрегации, например, пчелы выделяют и сохраняют достаточно тепла для выживания всех особей при температуре, при которой гибнут изолированные особи.
Под действием экологических факторов и биотическими взаимодействиями каждый вид приобретает адаптивную комбинацию популяционных особенностей. Каждый вид характеризуется уникальным, свойственным только ему жизненным циклом.
Свойство ценопопуляций определяется числом, возрастным и жизненным состоянием особей, входящие в их состав. Там, где точное определение возраста особей невозможно, популяция характеризуется соотношением особей, входящих в различные возрастные группы. В таких случаях определяется возрастной спектр популяции. У многолетних растений возрастные группы различаются: латентный (период первичного покоя), виргинальный (девственный), от произрастания семени до размножения особи генеративным путем; генеративный, сенильный (старческий).
Существуют пять типов распределения:
- равномерное,
- случайное,
- случайное групповое,
- равномерное групповое,
- групповое, с образованием скоплений, групп.
В природе широко встречаются все эти типы распределения.
Факторы, способствующие изоляции или разделение в пространстве особей, составляющих популяцию мало встречаются в природе. Но эти факторы очень важны для улучшения приспособленности и возможно, для регуляции размеров популяций. Обычно изоляция возникает как следствие конкуренции между особями за дефицитные ресурсы или антогонизмы.
Конкуренция - это взаимодействие двух организмов стремящихся получить один и тот же ресурс. Межвидовая конкуренция - это любое взаимодействие между популяциями двух или более видов, которое неблагоприятно сказывается на их росте и выживании. Конкуренция способствует возникновению в процессе отбора многих адаптаций, что приводит к увеличению разнообразия видов.
Конкуренция между особями одного вида - это один из важных факторов в природе, она зависит от плотности вида. То же можно сказать о межвидовой конкуренции. Конкуренция оказывает сильное влияние на распределение близких видов.
Обычно, в природе, близкородственные виды или виды с очень сходными потребностями обитают в разных географических областях или разных местообитаниях в одной и той же области, или избегают конкуренции каким-либо другим способом, например, благодаря различиям в суточной или сезонной активности или различиями в пище. Действие естественного отбора в процессе эволюции направлено на то, чтобы исключить конкуренцию видов со сходным образом жизни.