Формы взаимодействия особей
1. Внутривидовые (гомотипические реакции).
2. Межвидовые (гетеротипические реакции).
Внутривидовые отношения–отношения между особями одного вида. Эти отношения зависят от численности и плотности популяции, поэтому большое экологическое значение имеет эффект группы.
Эффект группы – это влияние группы как таковой и числа особей в группе на поведение, физиологию, размножение и развитие членов группы.
Примеры: многие насекомые (сверчки, тараканы) в группе имеют более интенсивный метаболизм, быстрее растут и созревают; стада бизонов успешнее обороняются от хищников; волки в стае способны нападать на более крупную добычу; а вот рост головастиков в группе замедляется (поэтому трудно разводить лягушек в искусственных условиях). Т.о. эффект группы может приводить как к положительным, так и к отрицательным результатам.
Кроме эффекта группы наблюдается эффект массы. Эффект массы вызывается изменениями в среде обитания, происходящими при увеличении числа особей и плотности популяции. Как правило, эффект массы отрицательно сказывается на плодовитости, скорости роста, продолжительности жизни и т.д. Например, мучной хрущак в муке – по мере роста популяции в муке накапливаются экскременты, что ведет к ухудшению муки как среды обитания. Плодовитость падает, смертность повышается.
Принцип Олли: для каждого вида животных существует оптимальный размер группы и плотность популяции. Пример: для успешного выживания стадо слонов должно состоять хотя бы из 25 особей, а стадо северного оленя минимум из 300 голов, чайки не могут успешно размножаться, если размер колонии слишком мал, но и большая численность группы оказывается для них неблагоприятной, то есть принцип Олли объясняется совместным влиянием эффектов группы и массы.
Кроме эффектов группы и массы к внутривидовым отношениям относится внутривидовая конкуренция (раньше в том же смысле использовался термин борьба за существование).
Конкуренция – борьба за одни и те же ресурсы внешней среды, находящиеся в недостатке. В основном это борьба за овладение источниками энергии (растения – за свет, животные – за различные пищевые материалы). Понятно, что чем более совпадают потребности конкурентов, тем острее конкуренция. Поэтому внутривидовая конкуренция – самая острая. Победивший в борьбе оставляет потомство, побежденный погибает (элиминирует). Основной результат, к которому приводит внутривидовая конкуренция- это дивергенция особей (расхождение признаков), завершающаяся формированием популяций.
Межвидовые отношения
Конкуренция –борьба за одни и те же ресурсы, имеющиеся в недостатке; в этой борьбе каждый из двух видов неблагоприятно влияет на другой.
Примеры: конкуренция за пищу, за свет, за территорию;
крот-землеройка, ласка и хорёк, сорное и культурное растение, ондатра и выхухоль, деревья за свет.
Антагонизм: одна популяция вытесняет другую, т.к. имеет большую конкурентоспособность. Пример: норка европейская – норка американская.
Нейтрализм –ситуация, когда два вида не взаимодействуют, и ни один из них не влияет на другой. Этого практически не происходит, т.к. между видами существуют косвенные отношения.
Хищничество –такое взаимодействие между видами, при котором один из них использует другой в качестве источника пищи; обычно жертва убивается хищником и съедается целиком (исключение: ящерица обычно успевает “сбросить” хвост и ускользнуть; травоядные, как правило, объедают только листья).
С эволюционной точки зрения хищничество играет положительную роль и для хищника, и для жертвы:
· хищник уничтожает, как правило, слабых и больных Þ вид жертвы оздоравливается и тем самым совершенствуется;
· из хищников выживают только наиболее успешные, что также совершенствует вид хищника.
Примеры: щука – мелкие рыбы, лиса – заяц, совы – мыши, орёл – сурок, хорёк – грызуны
и т.д.
Паразитизм- такая форма взаимоотношений, при которой один организм (паразит) использует другой организм (хозяина) как источник пищи и среду обитания, возлагая при этом на хозяина полностью или частично функцию взаимоотношения с внешней средой.
(Классификация паразитов и примеры – см. спецкурс «Паразитология»)
Комменсализм (нахлебничество) – пищевые отношения, выгодные для одного вида и безразличные для другого. Примеры: мальки рыб среди щупалец актинии, барсук доедает еду волка, клёст – белка.
Синойкия (квартиранство) – пространственное сожительство, полезное для одного и безразличное для другого. Пример: рыбы-прилипалы на акуле.
Мутуализм(симбиоз) – взаимовыгодное сожительство, приносящее обоюдную пользу. Примеры: цветки – насекомые, термиты – жгутиковые в пищеварительном тракте, ленивец – водоросли, бобовые – клубеньковые бактерии (облигатное объединение), акация – муравей.
Сотрудничество –ситуация, когда жизнь в сообществе приносит обоим видам пользу. Пример: рак-отшельник и актиния (актиния защищает рака, а от него получает остатки пищи).
Зоохория – распространение животными семян и спор растений через кишечник или на шерсти.
Аллелопатия – взаимодействие, основанное на выделении организмами веществ:
· у растений – фитонциды;
· у животных – теллергоны.
Аменсализм –один из видов (аменсал) испытывает угнетение роста и размножения, а вторая (ингибитор) этого не испытывает Þ аменсал выделяет вещества, угнетающие другие организмы. Примеры: плесневые грибы и растения выделяют антибиотики Þ подавляют другие организмы; ястребинка выделяет токсины.
Рабовладение(встречается у муравьёв). Самки-амазонки совершают набеги на соседние муравейники, захватывают личинок, вылупившихся муравьёв превращают в рабов.
Ярусность у растений и животных – пространственные отношения в сообществе, которые снижают конкуренцию.
Пример: ярусность в лесу
| I | II | III | IV | V |
| высокие деревья | низкие деревья | кустарники | травы | мхи, лишайники, грибы |
Ярусность характерна и для корневых систем.
Животные также распределяются по ярусам (см. «БГЦ дубравы»).
При любых типах взаимоотношений каждый вид имеет свою среду обитания и экологическую нишу.
Среда обитания
Среда обитания – это всё, что окружает особь (популяцию, сообщество) и воздействует
на неё.
На нашей планете живые организмы освоили 4 среды обитания:
· водную;
· наземно-воздушную;
· почвенную;
· организменную.
Первой была освоена водная среда. Затем живые организмы освоили наземно-воздушную среду (скорпионы, стрекозы и т.д.).
Под почвенной средой обитания подразумевают не только почву, но и горные породы верхнего слоя литосферы.
Организменную среду освоили паразиты и симбионты.
Среда обитания включает в себя:
- физические и химические явления и процессы;
- любые объекты косной природы;
- особей того же вида или других видов.
У каждого из видов, населяющих одно и то же сообщество, своя среда обитания.
Организм полностью зависит от среды, т.к. постоянно испытывает потребность в притоке вещества и энергии.
На жизнедеятельность организмов влияет и химических состав среды:
- недостаток О2 в воде приводит к гибели гидробионтов;
- повышение концентрации солей в воде – к обезвоживанию организмов;
- понижение концентрации солей в воде – к избыточному поступлению воды в организм;
- сильно щелочная или сильно кислая среда ® к гибели.
Таким образом, состояние среды обитания – это важный фактор в жизни организма.
Экологическая ниша
Экологическая ниша – это совокупность требований организма к условиям существования, включая условия среды и взаимоотношения с другими организмами.
Подробно этот вопрос изучался Гаузе. Опыты Гаузе: наблюдал за трёмя видами инфузорий:
- все три вида выращивались изолированно друг от друга Þ развиваются успешно.
- при совместном выращивании I и II вид II исчезает:
Þ вид I (туфелька золотистая) оказался более конкурентоспособным, чем вид II (туфелька хвостатая)
- при совместном выращивании I и III оба вида сохраняются, но при этом численность I превышает численность III.
Гаузе сформулировал важный принцип:
Два вида со сходными требованиями к среде не могут существовать в одном месте в одно время, один вид либо вытесняем другой, либо угнетаем, либо виды займут разные экологические ниши.
Отсюда вытекает экологический критерий вида Þ два вида не могут одновременно занимать одну экологическую нишу.
Дифференцировка ниши
I. в пространстве:
в лесу существуют
· светолюбивые
· теневыносливые растения
· тенелюбивые
Светолюбивые: сосна, берёза, лиственница.
Теневыносливые: липа, дуб, бук, ясень.
Тенелюбивые: папоротники, вороний глаз, майник, ветреница, кислица.
II. во времени:
в лесу растения цветут в разное время:
· ранней весной – первоцветы, лещина;
· в течение всего лета – теневыносливые.
III. по ресурсам:
· пример с дятлом, ящерицами;
· баклан большой ныряет глубоко и собирает пищу на дне, баклан хохлатик питается сельдевыми.
Экологическая ниша:
фундаментальная – это те условия среды, в которых вид может существовать при отсутствии конкурентов
реализованная – это те условия, в которых вид реально существует
Таким образом, реализованная ниша – это часть фундаментальной ниши, которую данный вид может отстоять от конкурентов (как правило, фундаментальная и реализованная ниши не совпадают).
Таким образом, чтобы охарактеризовать экологическую нишу вида, надо знать:
· где, чем и как он питается;
· кто его поедает;
· где гнездится (строит норы, берлоги и т.д.);
· каковы его отношения с другими организмами (семейные, брачные, стайные, стадные, с другими организмами);
· какова его способность к передвижению и т.д.
Примеры:
1) большой пёстрый дятел живёт на стволах, средний пёстрый дятел – на больших ветвях, малый пёстрый дятел – на ветвях кроны;
2) в нашем городе – чёрная крыса живёт на чердаках, серая крыса – в подвалах;
3) пустынные ящерицы могут обитать в одном месте, но делятся по пищевому рациону:
· одни питаются муравьями,
· другие – термитами,
· третьи – растениями;
4) активность видов, обитающих в одном ареале, разделяется во времени:
· ласточки активны днём,
· летучие мыши – ночью;
5) классический пример: 5 близких видов славок в ельниках США:
Экологическая ниша всегда определяет распространение вида и его роль в сообществе.
Пример: в природе злак полевица (газонная трава) вытесняется на более бедную перегноем почву крупными злаками.
!
- разные виды могут иметь сходную ЭН (растения в БГЦ – продуценты);
- один вид в разных БГЦ может занимать разные ЭН:
· жук-короед живёт на ели (в Сибири);
· жук-короед живёт на сосне (на Кавказе);
- близкие виды в одном БГЦ занимают разные ЭН:
· клоп-гладыш в водоёме – хищник;
· клоп-гребляк – детритофаг;
- один и тот же вид в разные периоды развития может занимать разные экологические ниши:
а) личинки трематод – мариты;
б) гусеница – бабочка;
в) головастик – лягушки.
С понятием ЭН связано понятие насыщенности биоценоза.
Биоценоз называется насыщенным, если все ЭН в нём заняты. Включение в него дополнительных организмов затруднено.
Насыщенный БЦ более устойчив, т.к. пищевые цепи в нём разветвлённые, образуются пищевые сети, поэтому выпадение одного звена не принесёт заметного ущерба
такому БЦ.
В благоприятных климатических условиях БЦ содержат, как правило, большое количество ЭН. В суровых климатических условиях ЭН в БЦ мало, но при этом они являются насыщенными. Примеры: тундра, пустыня.