Экология

Урок 3: Биотические факторы

Биотические факторы

Живые организмы экосистемы находятся в постоянном взаимодействии не только с окружающей средой, но и друг с другом. Факторы, возникающие в результате такого взаимодействия, называются биотическими. Всего исследователи выделяют около 20 типов взаимовлияний живых существ, но основными являются четыре: симбиоз, антибиоз, хищничество и паразитизм. Отличить их иногда очень сложно: например, кем является комар по отношению к человеку? А хеликобактер, вызывающий заболевания желудка? Для понимания необходимо знать особенности каждого из типов взаимодействий.

Обложка урока взята с источника.

План урока:

Типы взаимоотношений организмов в экосистеме

Симбиоз

Паразитизм и хищничество

Нейтрализм

Антибиоз

 

Типы взаимоотношений организмов в экосистеме

Биоценоз – живой компонент экосистемы - существует благодаря многочисленным связям между представителями разных видов. Эти связи подразделяются на 4 типа:

Трофические;

Форические;

Фабрические;

Топические.

Самая распространенный тип – трофические связи, когда одни живые существа употребляют в пищу органическое вещество других. По этому признаку можно выделить функциональные группы организмов в экосистеме.

Для примера можно рассмотреть экосистему леса. Энергия солнца и неорганические вещества (углекислый газ и вода) превращаются в органические вещества растениями – деревьями, кустарниками и травами. Если бы в экосистеме не существовало трофических связей, то эти вещества утрачивались бы после их гибели. Вместо этого они передаются растительноядным животным – зайцам, белкам, оленям, от них – хищникам (волкам, лисам). Таким образом экосистема сохраняет свою стабильность и не разрушается во времени.

Для передачи органического вещества необязательно съедать другой организм полностью. Некоторые живые существа поедают мертвые останки (грифы, жуки-мертвоеды) или чужие продукты жизнедеятельности (жуки-навозники). В водных экосистемах многие питаются детритом – органическими частицами мертвых организмов. Такие виды являются фильтраторами – губки, двустворчатые моллюски (гребешки, жемчужницы, мидии и т.д.), ракообразные. Они помогают очищать водные экосистемы. Озеро Байкал обязано своими чистыми водами эпишуре – крохотному рачку длиной 1,5 мм.

1 epishura
Эпишура Источник

Следующий тип взаимоотношений в экосистеме - форические. Они возникают, когда живое существо переносит на себе живых существ. Очень часто, двигаясь через заросли, животные цепляют на шерсть колючие семена репейника и т.д. и переносят от места произрастания на большое расстояние. Так растения расселяются и расширяют свои местообитания. Малоподвижные животные тоже могут действовать аналогичным образом. Например, на коже китообразных образуются целые колонии усоногих раков, которые перемещающиеся вместе с ним.

2 morskie zheludi
Морские желуди (усоногие раки) на коже кита Источник

Впрочем, иногда животные «подселяют» к себе кого-то намеренно. Рак-отшельник пересаживает с поверхности камней на свою раковину актинию – мягкий коралл, вооруженный жалящими клетками. Актиния защищает своего «носителя», не давая донным хищникам съесть его.

Фабрические связи организмов в экосистеме возникают, когда животное использует для строительства убежищ продукты жизнедеятельности или части тел других живых существ. При строительстве гнезд птицы используют веточки или цветки, сухие листья или шерсть. Один из видов пингвинов строит свои гнёзда из костей.

3 gnezdo pingvina
Гнездо пингвина из костей Источник

Последний тип связи - топические, когда живое существо формирует среду обитания для остальных членов биоценоза. В хвойном лесу ель, благодаря своей плотной и раскидистой кроне, создаёт особенный микроклимат - влажный и прохладный. Опавшая хвоя покрывает землю плотным слоем, нарушая доступ к ней кислорода и ухудшая испарение воды. В этих условиях выживают только тенелюбивые и холодоустойчивые виды. Птица и дерево, на котором она вьёт гнездо, также находятся в топических отношениях.

4 elovyj les
Еловый лес Источник

Вторая классификация отношений в биоценозе позволяет учесть, что организмы получают от взаимодействия - пользу или вред.

Если оба участника получают пользу, такой тип отношений называется симбиозом. Пример лишайники - симбиоз гриба и водоросли. Оба участника взаимодействия извлекают выгоду: гриб получает от водоросли органические вещества и кислород, водоросль от гриба - воду и минеральные вещества

Если один организм получает пользу, а другой - вред, то такие отношения относят к хищничеству[1] (поедание живого существа) либо паразитизму (питание другим организмом без серьезных повреждений или убийства). К хищничеству относится взаимодействие между зайцем и волком, к паразитизму – отношения между волком и червями, обитающими в его кишечнике.

Если особь одного вида приносит вред представителю другого вида, но вред не связан с поеданием, это называется антибиоз. Кукушка подкидывает свое яйцо в чужое гнездо. Вылупившись, кукушонок не только поедает больше корма, но и по возможности выбрасывает из гнезда остальных птенцов.

Если в экосистеме два живых существа вообще не взаимодействуют, говорят о нейтрализме. В лесной экосистеме примерами являются волк и жук-жужелица, медведь и синица.

Третья классификация основана на том, какие именно организмы вступают во взаимодействие. Соответственно, выделяют межвидовые отношения (между разными видами) и внутривидовые (в популяции одного вида).

Типы взаимодействий между живыми существами очень разнообразны. Из-за этого экосистема способна сохранять стабильность в меняющихся условиях.

 

Симбиоз

Взаимовыгодные отношения двух организмов называют симбиозом. Эти отношения связаны с совместным источником питания: например, акула охотится и добывает пищу, а рыба-прилипала съедает несъедобные для крупной рыбы остатки. Симбионты могут пользоваться и общим пространством: ящерица гаттерия копает норы на побережье, где обитает, а буревестник гнездится в них, при этом оба организма занимают нору одновременно. Один симбионт может предоставлять защиту другому: коралл – актиния обладает особыми жалящими клетками, которые не вредят симбионту – рыбе-клоуну, но вредят хищникам, которые нападают на него. Как правило, участники симбиоза отличаются по своим особенностям: один организм подвижный, другой – нет.

Симбиоз бывает облигатным (обязательным для существования видов) и факультативным (временным, необязательным).

Примером первого являются тропические кораллы и их симбионты – микроводоросли. Если по какой-то причине (под влиянием слишком жаркого климата) водоросли покинут тело коралла, то он погибнет из-за нехватки питания. Это явление сопровождается потерей окраски коралла и поэтому получило название бличинг. В тропиках бличинг приводит иногда к полному уничтожению рифов.

5 bliching korallov
Бличинг кораллов Источник

Пример факультативного симбиоза – мальки рыб, прячущиеся под куполом медузы. Они поедают остатки ее пищи и получают защиту от хищников, но способны выжить и без медузы.

6 malki pod zashchitoj meduzy
Мальки под защитой купола медузы – факультативный симбиоз Источник

Облигатный симбиоз, разрушение которого приводит к гибели хотя бы одного из организмов, называется мутуализм. Примером мутуализма являются клубеньковые бактерии и бобовые – горох, соя, фасоль. Хорошо известно, что эти растения очень богаты белком. Это происходит благодаря их симбионтам – бактериям, умеющими превращать атмосферный азот в нитраты. Бактерии не выживут в почве, а бобовые без них погибнут.

Шляпочные грибы – подберезовики, подосиновики и т.д. – образуют симбиоз с деревьями. Объединение частей гриба - гифов и корней называется микоризой. Без нее не будут существовать ни грибы, ни деревья.

При комменсализме[2] организм регулирует свои отношения со средой через своего симбионта. Наиболее известный пример комменсализма - синойкия - проживание животного в чужих укрытиях или гнездах. Примером является рак-отшельник, использующий раковину брюхоногого моллюска как укрытие.

7 rak otshelnik v rakovine
Рак-отшельник в раковине брюхоногого моллюска Источник

 

Паразитизм и хищничество

Ученые считают, что разновидность симбиоза - паразитизм. И на самом деле - в экстремальной ситуации симбионты могут вредить друг другу. Кишечная палочка является симбионтом человека, но в отдельных случаях (при стрессе или если хозяин болен) может вызывать заболевания кишечника.

У паразитизма есть ряд особенностей, не присущих симбиозу:

  • Паразит питается клетками или тканями организма-носителя;
  • Паразит всегда приносит вред (иногда – значительный) и никогда - пользы;

У организма имеются приспособления к паразитизму (органы прикрепления, плотные покровы, способность питаться всей поверхностью тела и т.д.).

Среди паразитов выделяют облигатных (обязательных) и факультативных (переходящих к паразитизму только при определенных условиях). Тропическая рыба Ванделлия, являясь единственным позвоночным паразитом, облигатно питается кровью из жабер рыб, обитающих в Амазонке, но в случае нехватки корма может факультативно паразитировать на человеке. Зная о такой особенности, жители побережья купаются в натянутых над водой тентах, заполненных дождевой водой.

8 vandelliya
Ванделлия: вверху – паразитирует на другой рыбе, внизу – общий вид 

Паразитов, чьими хозяевами являются паразиты, называют сверхпаразитами. Гусеницы бабочки-белянки являются паразитами многих садовых растений, но их самих часто поражают наездники – перепончатокрылые насекомые.

Иногда один организм может случайно попасть в другой и поэтому вынужден временно обитать и питаться в нем. Личинки мух могут некоторое время жить в кишечнике человека и животных, но потом погибают, потому что у них не получается выбраться наружу. Такие «паразиты поневоле» называются ложными[3].

Паразитизм отличается от хищничества – способа питания, предполагающий ловлю, добычу, умерщвление и поедание жертвы. Он присущ животным, отдельным растениям (раффлезия, венерина мухоловка, росянка) и даже грибам, имеющим специальные органы для ловли червей. Интересно, что животными-хищниками называют только тех, кто поедает животных (но не растения или грибы), в то время как животное-паразит может взаимодействовать как с животными, так и с представителями других царств. Как назвать в этой классификации отношения между растениями и растительноядными животными – неясно, в науке нет общепринятого термина.

9 rosyanka hishchnik
Росянка – растение-хищник Источник

Хищничеству, в отличие от паразитизма, присущи следующие особенности:

  • Активное преследование жертвы или специальные «стратегии» ее отлова (хищник может сидеть в засаде или активно перемещаться в поисках жертвы);
  • Есть органы захвата и поедания жертвы (челюсти, ловчие аппараты, ядовитые железы);
  • Хищничество всегда предполагает убийство или серьезные ранения жертвы;
  • Хищник взаимодействует с жертвой довольно короткое время.

Однако данные критерии не всегда позволяют однозначно отнести организм к одной из категорий. Есть паразиты, которые могут убить своего хозяина. Так, в 90-е годы были очень популярны «тайские таблетки» для похудения, содержавшие в своем составе личинок ленточных червей. Эти черви во взрослом состоянии достигают огромных размеров и так интенсивно питаются, что человек рискует умереть от истощения. Эффект от таких таблеток и правда был, но после нескольких смертельных случаев их продажу запретили. Для таких паразитов существует особое название – паразитоид.

Сложным случаем для классификации является комар. У него есть самый главный признак паразитизма – он питается только кровью, не принося существенного вреда организму. Однако он активно выслеживает жертву, нападает на нее и имеет специальные приспособления для атаки, непродолжительно контактирует с жертвой. Однозначно отнести его к определенной категории нельзя. Такая же ситуация возникает с блохами и пиявками. В отличие от них, вши могут обитать только на живых организмах и в среде сохраняются только в виде яиц, поэтому являются облигатными[] паразитами.

 

Нейтрализм

Истинный нейтрализм наблюдается тогда, когда два вида никак не взаимодействуют. Такое встречается редко, поскольку в природе, по закону Барри Коммонера, «все связано со всем». Примеры нейтрализма в природе: кишечная микрофлора и микрофлора кожи, белка и лось, земляника и волк. На самом деле, между такими видами существуют неочевидные топические связи – ведь они обитают на одной территории.

Кроме того, к этой категории относят такие взаимодействия, когда один организм испытывает негативное воздействие, но сам никак не влияет на второй вид. Комменсализм, или нахлебничество, является как раз таким типом отношений: животное съедает остатки пищи, оставшиеся от трапезы другого. Пример – лев и гиена, орел и гриф.

 

Антибиоз

В эту группу относится несколько типов взаимодействий, однако наиболее распространенным является конкуренция. Происходит борьба за ресурсы среды обитания – комфортное место для жизни, корм, у позвоночных животных – за брачного партнера.

Существует два вида конкуренции – внутривидовая и межвидовая. Внутри вида конкуренция наиболее острая – ведь особи нуждаются в одних и тех же ресурсах.

Нельзя сказать, что конкуренция – однозначно отрицательное явление. В результате такого взаимодействия побеждает тот организм, более приспособленный к условиям обитания, то есть повышается вероятность выживания живых существ в данной экосистеме. Так происходит эволюция: приспособленные виды вытесняют неприспособленных, изменяя облик экосистемы. Еще одна функция конкуренции – регулирование численности – количества особей. Пытаясь выжить в условиях конкуренции, организмы расходуют ресурсы экономно и стремятся занять определенную экологическую нишу – определенное пространство со своими условиями. В лесу дятлы едят личинок, обитающих под корой деревьев, клесты – семена хвойных, овсянки – семена злаков. Гнездятся эти птицы тоже в разных местах: дятлы – в дуплах широких деревьев, клесты – в кронах высоких сосен, овсянки – на земле или вблизи земли. Так птицы уходят от конкуренции, всем хватает жизненного пространства и корма.

Согласно правилу Гаузе, два вида не могут занимать одну экологическую нишу. Так можно опровергнуть существование снежного человека: ниша разумного примата уже занята людьми. Правило Гаузе очень ярко проявляется на примере интродуцентов – чужеродных видов, заселенных человеком в другую экосистему. На территорию России в 1947 году был завезен борщевик Сосновского - ядовитое зонтичное, обитающее в Турции и на Кавказе. Без естественных конкурентов он стал быстро размножаться, эффективно приспосабливаясь к новым условиям и вытесняя обитавшие здесь виды растений из их экологических ниш. Теперь вблизи городов и на полях он произрастает массово, принося существенный вред сельскому хозяйству и вызывая серьезные болезни человека и животных.

10 borshchevik sosnovskogo
Борщевик Сосновского – опасный интродуцент Источник

Аллелопатия – тип отношений, который встречается у малоподвижных организмов, особенно если они проживают в большом скоплении, когда один организм выделяет вредные вещества, влияющие на развитие и выживание особей видов-конкурентов. Именно поэтому нельзя ставить в одну вазу тюльпаны и розы, иначе розы вскоре погибнут.

Примеры аллелопатии среди животных - морские моллюски-мидии. Они образуют большие скопления – банки, в которых одни особи лежат поверх других. Они выделяют в воду продукты своей жизнедеятельности, отравляя всех особей банки и не давая им слишком интенсивно размножаться.

Существует и межвидовая аллелопатия деревьев. Яблони летом испускают этанол, который негативно влияет на рост растений. Вещества, служащие для подавления роста и развития, называются колины. Некоторые организмы (грибы) выделяют антибиотики, препятствуя росту бактерий.

Если один организм своим существованием причиняет вред другому, но без отравляющих веществ, это называется аменсализм. Плющ, обрастая дерево, давит на него своей массой, закрывает листья дерева от света и не дает расти. Дерево, увитое плющом, постепенно погибает. Ель, создавая условия переохлаждения и недостатка света, приводит к гибели семян растений, а мхи, быстро разрастаясь, приводят к заболачиванию почвы и гибели сухопутных видов.

Инквилизм раньше относили к паразитизму, однако он не всегда связан с поеданием кого-либо. Смысл его состоит в проникновении в чужое укрытие и постепенное вытеснение его владельца. В качестве примера инквилизма можно рассмотреть кукушку и наездников – перепончатокрылых насекомых. Последние откладывают яйца в опухоли растений, которые называются галлы. Внутри галла часто находятся личинки насекомых. Личинка наездника, развиваясь, занимает весь галл и поедает живших там ранее обитателей.

Разнообразие отношений – залог длительного существования и стабильности экосистемы. Иногда человек, сам того не понимая, вмешивается в эти взаимосвязи, нарушая хрупкое равновесие. Так, в середине прошлого века в Китае решили избавиться от воробьев. Эти птицы рассматривались как исключительно вредоносные, вместе с крысами и комарами. В итоге за 4 года было истреблено около 2 миллиардов воробьев.

Последствия не заставили себя ждать: без хищника-регулятора размножились вредители сельскохозяйственных культур, и уже через год произошли значительные потери урожая. В результате наступил голод, и погибло до 30 миллионов китайцев. Стране пришлось закупать воробьев в СССР и Канаде.

 

Словарь

1. Хищничество - тип взаимодействия, при котором один организм выслеживает, ловит и поедает другой, калеча или убивая его.

2. Комменсализм (или нахлебничество) - тип взаимодействия, при котором один организм поедает остатки пищи другого, не принося тому вреда и не конкурируя с ним.

3. Ложный паразитизм – вынужденное и временное обитания одного организма в другом.

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Пример симбиоза:
1Комар и человек
2Лось и белка
3Рак-отшельник и актиния
4Собака и корова
Ответить
3
Вопрос: 2
Синойкия относится к
1Паразитизму
2Симбиозу
3Хищничеству
4Аллелопатии
Ответить
2
Вопрос: 3
Комара можно считать паразитом, потому что он
1Не убивает жертву
2Приносит жертве серьезный вред
3Вызывает малярию
4Питается кровью только на определенной стадии
Ответить
1
Вопрос: 4
Как называется паразит паразита?
1Суперпаразит
2Надпаразит
3Высший паразит
4Сверхпаразит
Ответить
4
Вопрос: 5
Выберите признак аллелопатии:
1Вид паразитизма
2Встречается только у растений
3Предполагает отравление других организмов
4Предполагает поедание других организмов
Ответить
3
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Пример симбиоза:
1) Комар и человек 2) Лось и белка 3) Рак-отшельник и актиния 4) Собака и корова
2 вопрос:

Синойкия относится к
1) Паразитизму 2) Симбиозу 3) Хищничеству 4) Аллелопатии
3 вопрос:

Комара можно считать паразитом, потому что он
1) Не убивает жертву 2) Приносит жертве серьезный вред 3) Вызывает малярию 4) Питается кровью только на определенной стадии
4 вопрос:

Как называется паразит паразита?
1) Суперпаразит 2) Надпаразит 3) Высший паразит 4) Сверхпаразит
5 вопрос:

Выберите признак аллелопатии:
1) Вид паразитизма 2) Встречается только у растений 3) Предполагает отравление других организмов 4) Предполагает поедание других организмов
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: Рак-отшельник и актиния
2 вопрос: Симбиозу
3 вопрос: Не убивает жертву
4 вопрос: Сверхпаразит
5 вопрос: Предполагает отравление других организмов