» Строительство »

Біотичні фактори середовища та екосистеми

  1. Біотичні фактори середовища та екосистеми

Біотичні фактори середовища та екосистеми

Позитивні відносини організмів

Склад і характер життєдіяльності спільнот, їх стійкість і розвиток залежать від безлічі біотичних факторів. Зв'язок з іншими організмами дає харчування і можливість розмноження, захист, пом'якшує несприятливі умови середовища, але є також чималу небезпеку. Планету населяють істоти, створені для спільного проживання. У їхніх стосунках можна виділити характерні типи взаємозв'язків, подібні у істот різних систематичних груп. За характером впливу на особину взаємини умовно ділять на позитивні (симбіотичні), негативні (антибіотичні) і нейтральні. До позитивних відносять кооперацію, мутуалізмом, комменсализм, до негативних - конкуренцію, паразитизм і хижацтво.

Позитивні відносини ще називають симбіозом (лат. Sym разом) - таким співіснуванням організмів, яке біологічно доцільно для обох учасників, не будучи при цьому харчовим або конкурентним. Розглянемо характерні типи симбіозу.

Кооперація. Раки-відлюдники селяться в порожніх раковинах молюсків і возять їх на собі разом з кораловими поліпами - актиніями. Рак розширює життєвий простір актинії, необхідне їй для лову видобутку, і поїдає частина жертв, уражених жалкі клітини поліпа. Актинія захищає раку від хижаків. Іноді до цього симбіозу приєднується ще і многощетінковий черв'як. Мешкаючи в раковині відлюдника, він очищає її і об'їдає паразитів з м'якого черевця раку. Хробакові дістається частина трапези раку. Поліхети є їжею раків, але "свого" хробака рак не чіпає, а нерідко при зміні раковини переносить його з собою.

Багато дрібні і великі риби періодично припливають до місць, де їх уже чекають креветки. Там вони приймають характерну позу - лягають на бік або відкривають пащу. Креветки збирають паразитів з поверхні тіла і в роті, вистригають омертвілі тканини. Птахи сміливо сідають на копитних (оленів, лосів, корів) і харчуються їх паразитами (кліщами) або вищипують стала непотрібною та обтяжливою зимову шерсть, яка використовується птахами при будівництві гнізд.

Шапинкових грибів утворюють симбіоз з насіннєвими рослинами (мікоризу), покриваючи грибницею їх кореневу систему. У рослини за рахунок грибниці істотно збільшується обсяг коренів, грибниця поставляє воду і мінеральні речовини, отримуючи натомість необхідні грибу як гетеротрофи органічні сполуки. За допомогою грибів рослини засвоюють поживні речовини з важкодоступних сполук грунту. Мікоризні рослини містять більше азоту, калію, фосфору, у них збільшується вміст хлорофілу. На коренях вересових, брусничних і інших багаторічних трав мікориза утворює товстий шар. В кооперації з різними грибами живе більшість вищих рослин (понад 3/4 видів квіткових) і в тому числі дерев - грибниця проникає навіть всередину їх коренів. У симбіозі з грибами дерева ростуть значно краще. Взаємовигідний симбіоз бобових рослин (гороху, квасолі, сої, конюшини, арахісу, земляного горіха, люцерни) з азотфиксирующими бульбочкових бактерій широко використовується в сільському господарстві. Бактерії засвоюють азот повітря і переводять його спочатку в аміак, а потім в інші сполуки, забезпечуючи ними рослина і одержуючи замість продукти фотосинтезу. Тканини кореня інтенсивно розростаються, утворюючи бульби. У сівозміні бобові культури, які збагачують грунт сполуками азоту, чергують звичайно з кукурудзою і картоплею. Коли відсутність у грунті азоту є обмежувальним чинником, симбіоз з азотфиксирующими бактеріями дозволяє рослинам розширити зону проживання.

Інший приклад кооперації - взаємовідносини акул і риб-лоцманів. Лоцмани переміщаються в спутном водному потоці акули з великими швидкостями при мінімальних зусиллях і харчуються залишками трапези хижаків, їх паразитами і екскрементами. Лоцмани "наводять" своїх людей з вадами зору господарів на видобуток, і акули їх не чіпають.

У перерахованих прикладах кооперації корисність співіснування організмів очевидна, але їх зв'язок не обов'язкова.

Мутуалізм (лат. Mutuus взаємний) являє собою тип симбіозу, коли присутність партнера стає необхідним. Багатоклітинні тварини не здатні перетравлювати целюлозу (клітковину), їм в цьому допомагають певні види мікроорганізмів. У комах (наприклад, термітів, жуківьточильників) та інших членистоногих цю функцію виконують одноклітинні тварини з класу джгутикових. У травному тракті термітів жгутіконосци виробляють ферменти, що розщеплюють клітковину на прості цукри. Без своїх симбіонтів терміти гинуть від голоду. Жгутикові отримують в організмах термітів умови для розмноження і поживні речовини. У хребетних ссавців (в тому числі гризунів, копитних та інших травоїдних) целюлозу розщеплюють інфузорії і кишкові бактерії. У шлунку жуйних тварин їх живе до декількох кілограмів. В організмі людини симбіотичні бактерії не тільки розщеплюють клітковину, а й синтезують ряд вітамінів.

Деякі види мурашок харчуються цукристими екскрементами попелиць і захищають їх від хижаків, одним словом - "пасуть". Багато видів комах запилюють квіткові рослини і харчуються їх нектаром.

Лишайники представляють собою мутуалізмом гриба і водорості. Грибниця, обплітаючи клітини водоростей спеціальними усмоктувальними відростками, проникає в них і витягує продукти фотосинтезу. Водорості отримує від гриба воду та мінеральні речовини.

Комменсализм (лат. Cum разом + mensa стіл) - тип симбіозу, коли один вид отримує користь, а іншому співжиття байдуже. Так, гієни харчуються залишками левової трапези, а риби-прилипали південних морів полегшують собі пересування і розселення, роз'їжджаючи на більших видах. Замість переднього верхнього плавця у них присоска. Заодно риби-візники захищають прилипав від хижаків.

Деякі істоти використовують інші види як притулок, будучи їх "квартирантами". Дрібні рибки ховаються від хижаків між голками морських їжаків, ховаються в порожнині "морських огірків" голотурій (тип голкошкірих) або під парасольками великих медуз, жалкі щупальця яких служать надійним захистом.

Морські рибки карепрокти метають ікру в зябрових порожнину краба, а прісноводні горчаки - в порожнину двостулкових молюсків. У норах гризунів і гніздах птахів поселяється величезна кількість членистоногих. Там вони знаходять сприятливий мікроклімат і залишки хазяйської трапези. Ящірка туатара - мешканка пустельних островів Нової Зеландії - не обтяжує себе пристроєм нори, як це роблять її родичі, а користується затишним гніздечком буревісника. За суворим "розпорядком" птах і ящірка користуються гніздом в дві зміни. Птах повертається додому тільки до ночі, коли ящірка вирушає на полювання.

Мохи, лишайники, водорості, папороті і деякі квіткові кріпляться до деревним рослинам. Не будучи паразитами, вони самостійно виробляють необхідні речовини за допомогою фотосинтезу, від хазяїна беруть на переробку тільки виділення і відмирають тканини. Такі рослини називають епіфітами, їх особливо багато в тропіках.

У шлунку людини теж живуть комменсали - кишкові амеби. Вони харчуються бактеріями кишкової порожнини і не впливають на життєдіяльність організму.

питання

1. Що називають симбіозом? Охарактеризуйте три типи симбіозу - кооперацію, мутуалізмом і комменсализм.
2. Чим кооперація відрізняється від мутуалізму і комменсализма? Наведіть приклади.
3. Які симбіонти живуть в шлунку людини?

Негативні відносини організмів

Відносини можуть мати характер, протилежний симбіозу, коли один з організмів відчуває негативний вплив іншого.

Паразитизм є взаємини, при яких одна істота отримує користь від іншого, завдаючи йому шкоди. Паразитизм може бути як зовнішнім, так і внутрішнім. Існує кілька десятків тисяч паразитичних форм, близько 500 з них - паразити людини. Крім кишкових амеб-комменсалов в організмі людини зустрічається їх вид-двійник - амеба дизентерійна. Спосіб життя цих видів дуже схожий. Негативні якості дизентерійної амеби виявляються при нестачі заліза - вона починає харчуватися клітинами епітелію кишечника, викликаючи небезпечне захворювання - амебної дизентерію. Пристосовані до паразитичного перебування в організмах ссавців і людини плоскі черви (ціп'яки, сисун), круглі черв'яки (гострики, аскариди, трихіна), членистоногі (воша, коростяний свербіння), а також найпростіші (малярійний плазмодій та ін.).

Клопи, блохи, комарі та деякі мухи не поєднують паразитизм з Квартиранство, будучи тимчасовими паразитами. Тропічні мухи це-це переносять трипаносом - збудників важкої недуги сонної хвороби. Переносники цього захворювання тропічні домашні "Поцелуйного клопи" кусають людину виключно в губи.

У деяких видів існує і так званий суперпаразітізм. Оса-наїзниця відкладає яйця в тіло личинки гусениці златки. Розвивається личинка оси харчується плоттю гусениці. Більш дрібні оси-суперпаразіти відкладають яйця в личинки оси-наїзниці.

Міноги присмоктуються до тіла риб (тріски, лососів, корюшки, осетрів) і китів, протягом багатьох днів і тижнів харчуючись їх соками. Секрет клітин щічних залоз міноги перешкоджає згортанню крові, викликаючи руйнування еритроцитів. Іноді риби гинуть від ран. Подібний паразитизм вже близький до хижацтва.

Паразити здатні і до спільних дій. Жуки-короїди видають запах, який приваблює інших особин. Спільне напад викликає швидку загибель дерева, воно перестає виділяти отруйну для жуків смолу. Чисельність короїдів ніколи не виростає занадто сильно, жуки не виносять свого надмірного запаху і починають залишати дерево, тому личинкам завжди вистачає живлення. Метелики сибірського шовкопряда, гусениці яких знищують хвою, при надмірних скупченнях розлітаються на відстані до 100 км і більше.

Паразитичні рослини і гриби поселяються на вегетативних частинах дерев і трав, порушуючи їх життєдіяльність. У деревних порід спостерігається борошниста роса і плямистість листя, пожовтіння і в'янення листя і хвої, хвороблива гіллястість пагонів ( "відьомський мітли"). Нижчі гриби пітіум викликають гниття коренів багатьох рослин, в тому числі цукрових буряків. Гриб фітофтора паразитує практично на будь-яких вищих рослинах. Нижчі гриби завдають шкоди зерновим культурам, паразитують на комах та їх личинках. Грибом викликано захворювання кімнатної мухи - мікоз. Поразка грибами жуків, метеликів і гусениць може носити масовий характер, особливо восени, коли їх організми ослаблені. Шляхом штучного зараження грибом вдається знижувати чисельність попелиць та інших шкідливих комах.

На вербах, вільхи, тополі, травах і чагарниках паразитує витка рослина - повитиця. Листя і коріння у березки відсутні. Обвиваючись навколо стебел хазяїна, вона впроваджується в них присосками і поглинає органічні та мінеральні речовини. На коренях соняшнику і конопель паразитує вовчок. У неї м'ясистий стебло і безбарвні листя - вовчок не має хлорофілу і не здійснює фотосинтез, всі необхідні речовини вона бере у "господаря".

Рослини-"удушітелі" з родів Ficus, Closia поселяються у верхніх частинах крони дерева-господаря і спочатку ведуть епіфітний спосіб життя. Потім вони вкорінюються в грунті і пишно розростаються, викликаючи відмирання дерева-господаря.

Інший вид паразитизму - гніздовий. Зозуля не висиджують своїх яєць, надаючи цю можливість іншим видам, в основному - дрібним горобиним. Підкинуті в чуже гніздо кукушата, як правило, вилуплюються з яєць швидше і випихають хазяйські яйця з гнізда. Та ж доля чекає хазяйських пташенят, якщо вони вже з'явилися на світло. Зозуленя отримує всю їжу і швидко росте. Деякі мухи, вистежуючи ос, відкладають яйця в їх гнізда, дочекавшись, коли господиня покине житло. Личинки мух харчуються паралізованими комахами, приготованими осою для свого потомства. Спалахи чисельності сибірського шовкопряда зазвичай відбуваються після холодних і малосніжних зим, коли гинуть паразити-яйцеїди, що знищують в звичайні роки до 90% яєць.

Внутрішньоклітинний паразитизм малярійних плазмодіїв, що харчуються гемоглобіном, викликає у людей лихоманку. Розвиток плазмодіїв протікає циклами. Спочатку вони розмножуються всередині еритроцитів, а потім практично одночасно у всьому організмі розривають оболонки еритроцитів і потрапляють в кров. Продукти їх обміну токсичні і викликають циклічні напади лихоманки з різким підвищенням температури.

Істоти поступово виробляють стійкість до паразитів, тому особливо небезпечне зараження нетиповими паразитами. Спроба акліматизації волзької севрюги в басейні Аральського моря закінчилася масовою загибеллю місцевих осетрових. Їх знищили паразитичні хробаки, які переселилися з "гостей". Перші спалахи захворювання, викликаного у людей іншим організмом, провідним паразитичний спосіб життя, - вірусом грипу - наприкінці ХIХ ст. закінчилися вкрай важкими наслідками. З часом організми людей виробляли стійкість до захворювання, а лікарі намагалися боротися з вірусом. В результаті хвороба перетворилася в практично безпечне ГРЗ, а паразит успішно пристосувався до всіх ліків. Пристосованість в даному випадку розвивалася обома сторонами: і організмом, і вірусом.

Конкуренція. Якщо в екосистемі мешкають види зі схожими потребами, то між ними може виникнути конкуренція. Багато рослин для придушення інших видів виробляють спеціальні хімічні сполуки. Кореневища вівса виділяють речовини, що затримують ріст і розвиток бур'янів. Гриби борються з конкуруючими видами грибів і бактеріями, синтезуючи антибіотики. Сосни виділяють фітонциди - речовини, які пригнічують несприятливі для сосен рослини, а також вбивають хвороботворні організми. Тому в сосновому бору повітря особливо чистий. Кількість мікроорганізмів в ньому в 7-10 разів менше, ніж в березовому лісі.

Якщо конкуренція напружена, види можуть розійтися в різні екологічні ніші, розділившись за часом активності, харчовим ресурсів чи територіально. Неможливість тривалого спільного проживання двох видів з близькими екологічними потребами носить назву закону Гаузе, або правила конкурентного виключення.

Розглянемо для прикладу пустельні популяції мурашок. Екосистему може населяти одночасно до 20 видів. Одні мурахи харчуються комахами, інші - екскрементами. Є види, які промишляють вночі, коли комахи найбільш доступні для мурашок. Денні комахоїдні мурахи харчуються, в основному, ослабленими або мертвими комахами. Частина видів годуються в кронах саксаулу, інші - на поверхні землі.

Розділені зони видобутку комах у видів американських славок - дрібних пташок. Полюючи в кронах дерев, один вид ловить комах в верхівках, інший - в середині крони, третій - нижче, і т.д. Дванадцять видів галапагосских в'юрків харчуються різною їжею: горіхами, гусеницями, жуками і т.д. Копитні африканських саван також займають різні екологічні ніші: зебри поїдають самі верхівки трав, антилопи гну щипають те, що залишилося від зебр, газелі дощіпивают самі нижні листочки, а антилопи топи доїдають голі стебла.

Три види польових злаків - райграс, вогнище і лисохвіст, - виростаючи окремо, воліють один і той же рівень стояння грунтових вод. При змішуванні цих видів райграс, як найбільш конкурентоспроможний, витісняє вогнище на сухі грунту, а лисохвіст - на вологі.

Між видами може існувати кілька типів взаємовідносин. Мальки ляща і лосося конкурують за харчові ресурси, а дорослі лососі - хижаки, що поїдають молодь ляща.

Хижацтво - один з найпоширеніших типів взаємовідносин. Взаємодія хижак-жертва виступає одним з головних чинників саморегуляції біоценозів.

Розмноження рослиноїдних звірів - зайців, гризунів, білок - зазвичай залежить від врожаю кормів. За збільшенням їх чисельності слід інтенсивне розмноження хижаків - лисиць, вовків, рисей. Скорочення кількості жертв знижує і кількість хижаків. Падіння чисельності жертв зумовлено як підривом кормової бази, так і поїданням хижаками. Якщо хижаки харчуються якимось одним видом, то їх чисельність скорочується з виїданням жертв. У тих випадках, коли хижак не має інших джерел їжі, деякі популяції жертв можуть виявитися повністю знищеними.

Відсутність хижаків також може виявитися несприятливим для жертв. Їх безконтрольне розмноження супроводжується з'їдання всього запасу кормів, і тоді голод катастрофічно скорочує чисельність популяцій жертв інтенсивніше будь-яких хижаків. Надмірне розмноження тварин обмежують також епідемії, що виникають в численних популяціях (хвороба легко передається іншим особам).

Історія знає Чима віпадків, коли повне знищення хіжаків виготовляють до екологічних катастроф. Наприклад, масове знищення хижих птахів в деяких регіонах призвело до розмноженню змій, що полюють на жаб, їли сарану. Чисельність комах безконтрольно збільшувалася, вони знищували рослинність і посіви сільськогосподарських культур на величезних територіях. До аналогічних результатів привела і "війна" з горобцями в Китаї.

Скорочення чисельності виду дозволяє які залишилися особинам розвиватися успішніше колишнього, а видовий склад біоценозу може навіть стати більш різноманітним. Так, морські зірки харчуються мідіями, равликами, молюсками-хітонами, морськими жолудями, іноді вони знищують великі поселення коралових поліпів. За відсутності морських зірок мідії здатні захопити весь вільний простір і виїсть практично всі види водоростей. Чим бідніша видами співтовариство, тим вище може бути чисельність окремого виду (правило Тінеманна). Збіднюючи біоценози, ми ризикуємо викликати сплеск розмноження будь-якого виду, що залишився без ворогів і конкурентів.

У сучасному світі хижацтво ми спостерігаємо всюди. Жаби, пожираючи пташенят, сильно перешкоджають розведенню водоплавних птахів. Змії поїдають жаб, птахів і їх яйця, спустошуючи гнізда на землі і на деревах. Електричні вугри паралізують жертв (риб, жаб, крабів) в радіусі 3-6 м імпульсом електричного струму, їм залишається лише підпливти і проковтнути. Медузи секретом клітин жалких залоз паралізують будь-які організми, що потрапили в зону щупалець, що досягають 20-30 м. Інший хижак - сонечко - з'їдає щодня до 350 попелиць. Мешканці одного великого мурашника поїдають в день до 100 тис. Личинок ялинового пильщика, до 12 тис. Личинок метеликів сірої лиственничной листовійки. Всього 5-8 мурашників успішно захищають гектар лісу від ушкодження цими шкідниками.

Щоб уникнути повного знищення істоти забезпечені захисними пристосуваннями: панциром і шипами, протекційною і застерігає забарвленням, маскуванням, мімікрією. У найдрібніших тварин водних коловерток і дафній у відповідь на присутність у воді продуктів обміну хижих видів виростають шипи. Якщо хижаки відсутні, шипи не з'являються.

Стадні тварини і стайня птиці наділені здібностями співдії проти хижаків. Шпаки при появі сокола збиваються в щільну купу, і хижак не ризикує атакувати, боячись отримати каліцтва. Великі копитні при появі хижаків стають в коло, молодь і самки ховаються всередину. Аналогічно надходять павіани під час нападу леопардів. Хижаки в таких випадках вважають за краще обмежитися отбівшіміся від стада хворими чи старими ослабленими тваринами. Санітарія біоценозів - ще одна важлива функція хижаків.

Хижацтво поширене не тільки серед тварин. Деякі рослини, які ростуть на бідних азотом грунтах, здатні ловити комах. Листочки венериної мухоловки утворюють міцні стулки, забезпечені жорсткими віями. Як тільки комаха торкнеться чутливих волосків, стулки закриваються. Тягуча слиз, що покриває верхню сторону листочків росички, утримує комах - мух і мурах. Листочок поступово вигинається, обертаючи комаха. Слиз містить і ферменти, що перетравлюють видобуток.

Грибниця хижих грибів виділяє речовина, що приваблює хробаків, вона утворює ловчі петлі, швидко набухають при вповзання хробака і затискають його, або клейкі мережі, здатні вловити навіть круглих хробаків (довжиною до 1 см), що значно перевершують гриби за розміром. Всього за добу грибниця проростає всередину хробака і заповнює його тіло. Коли черв'яки відсутні, гриби не плетуть мереж. Включення відповідних генів відбувається у них при наявності в середовищі продуктів життєдіяльності черв'яків.

Розглянуті типи позитивних і негативних відносин характерні в наш час для всіх царств живої природи.

питання

1. Охарактеризуйте три основні типи негативних взаємин між організмами.
2. З яких причин істотам зручно займати різні екологічні ніші?
3. В озерах співіснує до 7 видів дафнії, в ставках 3-4, а в дрібних калюжах не більше 2. З чим це пов'язано?
4. Наведіть приклади позитивного впливу хижацтва на екосистеми.


Сторінка 1 - 1 з 2
початок | Перед. | 1 2 | Слід. | кінець | усе
© Всі права захищені http://www.portal-slovo.ru
1. Що називають симбіозом?
2. Чим кооперація відрізняється від мутуалізму і комменсализма?
3. Які симбіонти живуть в шлунку людини?
2. З яких причин істотам зручно займати різні екологічні ніші?
2. З чим це пов'язано?
Современные строительные технологии Геология, города и строительство © Все права сохранены.