К, так сказать, положительным формам взаимоотношений живых существ относят квартирантство, нахлебничество и симбиоз.
Нахлебничество – это предоставление другому виду пищи, но без вреда для данного вида. Например, гиены следуют за львами, пользуясь плодами их охоты.
Квартирантство – это предоставление другому виду убежища. Например, мальки некоторых рыб находят защиту под зонтиком медуз.
Особое место в ряду квартирантов занимают растения-эпифиты – папоротники, водоросли, лишайники, мхи и некоторые цветковые растения. Эпифиты используют другое растение в качестве места прикрепления, а питаются за счет отмирающих тканей растения-хозяина и фотосинтеза.
В природе имеет место такой способ взаимоотношений как симбиоз.
Под симбиозом чаще всего понимают взаимовыгодное сосуществование организмов, относящимся к разным видам.
Пожалуй, ярчайшим примером симбиоза являются лишайники. Это организмы состоящие, фактически, из двух организмов – гриба и водоросли. Водоросли дают мицелию гриба органические вещества за счет фотосинтеза, а грибы доставляют водорослям неорганические вещества из почвы. Симбиоз здесь настолько глубок, что в свободном состоянии лишайниковые грибы не встречаются, и при этом, симбиоз образуется только с определенным видом водорослей.
Примеров симбиоза в природе множество. Муравьи выращивают тлей, которые дают им сладкое молочко. Рыбки-лоцманы помогают гигантским, но слепым акулам ориентироваться в пространстве. Рак-отшельник и актиния помогают друг другу выжить.
Нет, природа не всегда является ареной кровавой борьбы за существование, хотя, известно, что и симбиозы – это лишь один из способов выжить.
Рекомендуемые темы для обсуждения.
1. Что изучает наука экология? Какие подходы используют экологи в своей работе?
2. Какие абиотические факторы действуют на живые системы? Расскажите о значении света.
3. Как влияют на живые системы температура, влажность и другие факторы среды.
4. Какие формы биотических взаимоотношений вы знаете?
Раздел 2. ЭКОЛОГИЯ ПОПУЛЯЦИЙ.
1. Основные экологические показатели популяций. Численность популяций.
Для экологических исследований понятие «популяция» имеет большое значение. Целый раздел экологии посвящен взаимосвязям внутри популяций.
Изучением популяций занимается также и раздел генетики. Для данного раздела генетики важны генетическая структура популяции, распределение в ней генов, динамика генетических изменений в популяции.
Экология популяций занимается условиями проживания особей и динамикой их численности в популяции, а также взаимоотношениями с другими популяциями данного вида и с популяциями других видов. Главная цель данного раздела экологии – дать точный прогноз относительно будущего данной популяции. Фактически популяция – это одна из важнейших элементарных единиц, из которых складываются экосистемы. При этом не следует путать экологический подход с просто зоологическим или ботаническим. Например, если в популяции взрослые особи и личинки имеют общую среду обитания и пищевую базу, то с точки зрения эколога – это одна и та же популяция. В то же время при изучении этих факторов на живых объектах, у которых разная база питания и среда обитания, популяции личинок и взрослых особей рассматривают как разные популяции. Это, однако, не касается численности популяции, так как в этом случае рассматриваются и личинки и взрослые особи.
В конечном итоге целостность каждой экосистемы зависит от судьбы составляющих её популяций. Поэтому изучение популяций разных видов для экологов не праздное любопытство, а необходимость.
Популяции – это очень сложные системы, поэтому важно знать не только особенности биологии данного вида, но также их популяционные характеристики, такие как плотность расселения, скорость роста, продолжительность жизни, количество производимого потомства. Эти характеристики популяции называются демографическими показателями популяций. Изучение этих характеристик для предсказания будущего популяции, называется мониторингом.
Указанные выше характеристики популяции – это, так сказать, взгляд на популяцию с птичьего полёта, они характеризуют популяцию в целом. Более точные данные можно получить, исследуя такие характеристики популяции как численность и плотность.
Численность популяции – это определенное число особей на данной площади.
Для измерения численности используют разные методы.
Во-первых, когда речь идет о крупных животных, возможен полный учет обилия популяций. Например, подсчет моржей, собирающихся на период размножения в большие группы.
Во-вторых, метод пробных площадок. Он состоит в подсчете организмов на небольших площадках, участках, разрезах с последующей экстраполяцией результата на всю популяцию.
В-третьих, метод мечения и повторного отлова. Животных метят, а затем отлавливают снова и по специальным формулам определяют численность популяции.
Существуют и другие методы определения численности популяций, но их можно считать модификациями перечисленных выше методов.
2. Другие показатели, характеризующие популяцию.
Другим важным показателем для оценки плотности популяций является плотность популяции.
Плотность популяции – это число особей или биомасса, приходящаяся на единицу площади или объёма жизненного пространства.
Например, плотность популяции может измеряться так: в одном кубическом миллиметре воды находится 5 миллионов особей хлореллы или на одном гектаре леса растет 500 деревьев или 200 килограммов рыбы приходиться на 1 гектар поверхности водоёма.
Измерение плотности показывает динамику численности популяции, то есть ход изменения численности во времени. Плотности популяций разных видов могут различаться очень значительно, иногда в десятки раз.
Кроме обилия и плотности для характеристики популяций используют такие показатели как рождаемость и смертность.
Рождаемость показывает способность популяции к увеличению численности.
Основной показатель рождаемости – это число новых особей, а также семян, яиц, родившихся или вылупившихся или отложенных в популяции за определенный промежуток времени.
Экологи различают максимальную или абсолютную рождаемость и экологическую или просто рождаемость.
Максимальная рождаемость определяется плодовитостью самок, то есть способностью самок производить потомство в идеальных условиях. Естественно, что этот показатель всегда выше, так как в природе идеальных условий не бывает.
Экологическая рождаемость – это рождаемость в реальных условиях жизни, в которых обитает данная популяция. Если максимальная рождаемость показатель более или менее стабильный, то экологическая рождаемость меняется в зависимости от физических условий среды.
В природе действует закон: виды, которые не заботятся о потомстве, имеют высокую максимальную и низкую экологическую рождаемость. Например, у многих рыб из миллионов икринок выживают единицы особей, причем, чем больше икры, тем меньше выживших.
Под смертностью понимают показатель гибели особей в течение существования популяции.
Смертность, как и рождаемость, выражается числом особей, погибших за определенный период времени. Обычно смертность - это относительная величина. Чаще всего для выражения смертности определяют процент особей, погибших в единичный отрезок времени или их долю от начальной численности группы.
У большинства организмов интенсивность смертности меняется в течение жизни. Как правило, она высока на ранних стадиях развития, затем снижается, а к старости опять возрастает. Поэтому популяции, как правило, состоят из особей среднего возраста. Природа во всем стремится к средним величинам, как будто, кто-то разумный и знающий математику отбрасывает крайние решения.
3.Кривые выживания.
Итак, важнейшими показателями, характеризующими популяцию, являются рождаемость и смертность. На основании этих показателей получают прогнозы относительного будущего популяции и строят, так называемые, кривые выживания.
Кривую выживания получают таким образом. По вертикальной оси откладывают число выживших особей к численности исходной популяции, выраженное в процентах. По горизонтальной оси откладывается возраст особей.
Для каждого вида получается своя кривая выживания. Перед вами три варианта кривых выживания. Кривая А, по-видимому, близка к идеалу, так как в такой популяции старение служит главным фактором, влияющим на смертность. Яркий пример – это популяции людей в развитых странах. Большинство людей этих стран доживает до старости. Однако среднюю ожидаемую продолжительность жизни почти невозможно увеличить более чем до 75 лет. Отклонение кривой от идеальной обусловливается некоторым процентом детской смертности. Некоторое влияние на эту кривую оказывают случайные причины смерти, такие как стихийные бедствия, автомобильные катастрофы и так далее.
Кривая Б демонстрирует динамику выживания в популяциях, где высока детская смертность. Это происходит в тех популяциях, где властвуют голод и болезни.
Кривая В демонстрирует динамику смертности в такой популяции, где властвует исключительно случай, причем, особи гибнут до начала заметного старения. Так ведут себя популяции некоторых животных, которые не подвергаются особой опасности в раннем возрасте. Яркий пример – это полипы, в том числе хорошо знакомые вам гидры.