ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ
Биотические факторы проявляются во взаимоотношениях организмов при совместном обитании и имеют разнообразный характер.
Нейтрализм — независимые отношения между совместно обитающими на одной территории разными видами (например, белка и лось).
Конкуренция — тип взаимоотношений, возникающий у двух видов со сходными потребностями, обитающими на одной территории.
Присутствие одного вида или организма уменьшает пищевые ресурсы, сокращает территорию расселения другого.
Например, угнетение растений нижнего яруса в лесу, конкуренция различных видов грызунов, обитающих на одном поле, луге, хищников одного леса и т. д. В результате более слабый конкурент погибает или вытесняется более сильным.
Хищничество — взаимодействие особей, при котором одна из них испытывает отрицательное воздействие со стороны другой. Хищники, питаясь, уничтожают свою жертву.
Отношение хищника и жертвы складывалось в процессе эволюции. Хищники выступают как естественные регуляторы численности популяции жертвы. Увеличение численности хищника приводит к уменьшению популяции жертвы. В свою очередь, падение численности жертвы приводит к уменьшению хищников, которым не хватает пищи. Пример — взаимоотношения зайца и волка.
Паразитизм — межвидовые отношения, при которых один вид живет за счет другого, используя его не только в качестве источника питания, но и как место обитания. К паразитам принадлежат многие бактерии, грибы, простейшие, черви. Паразит, в отличие от хищника, не убивает свою жертву, а питается за счет соков хозяина длительное время.
Симбиоз — совместное существование видов, извлекающих взаимную выгоду от такого сожительства. Примером симбиоза является микориза — соединение корней растений и гифов гриба, сожительство азотфиксирующих бактерий и бобовых растений, взаимосвязь актинии и рака-отшельника.
Нахлебничество — взаимоотношения организмов, когда один вид извлекает пользу от присутствия другого, хотя последнему такое присутствие безразлично.
Например, гиены подбирают остатки добычи, не доеденной крупными хищниками, рыбы-лоцманы следуют за акулами, дельфинами, питаясь остатками пищи.
В некоторых случаях тело или постройки одного вида могут служить местом обитания или средством защиты другого. Такое сожительство называется квартирантетвом.
Например, в коралловых рифах обитает большое количество морских организмов. В полости тела иглокожего голотурии поселяются мелкие виды морских обитателей. Растения-эпифиты поселяются на деревьях, которые служат им местом прикрепления, а питаются они путем фотосинтеза. Это мхи, лишайники, некоторые цветковые растения.
Таким образом, в биоценозе между организмами наблюдаются разнообразные формы взаимоотношений, которые построены на пищевых, пространственных и других типах взаимодействия, регулируют численность популяций и определяют устойчивость сообщества.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
В природе все живые организмы образуют комплексы, более или менее постоянные сообщества. Состав сообществ обусловлен сочетанием определенных абиотических факторов, а также взаимозависимостью различных организмов, входящих в него, сходством их потребностей. Связь между ними обеспечивает питание, защиту, размножение всех обитателей сообщества. В результате взаимодействия живых организмов образуется экологическая система. Она представляет собой единый природный комплекс, образованные живыми организмами и средой их обитания. Все компоненты экосистемы взаимодействуют между собой и влияют друг на друга.
Биогеоценоз — однородный участок земной поверхности с исторически сложившимся определенным составом живых организмов и компонентами неживой природы (почвой, атмосферой, климатом, солнечной энергией), характеризующийся относительной устойчивостью и саморегуляцией. Почва и климат образуют экотоп, который определяет характер сообщества. Целостная, саморегулирующаяся биологическая система, образованная живыми организмами, обитающими на данной территории, называется биоценозом. Основу взаимодействия живых организмов в биоценозе составляют пищевые цепи. Биогеоценоз включает экотоп и биоценоз.
Все биоценозы имеют сходную структуру. Основу их образуют растительные сообщества — фитоценозы, которые в процессе фотосинтеза производят живое вещество и определяют характер биоценоза. Другую часть биоценоза составляют животные (травоядные и плотоядные) — зооценоз. Наконец, в биоценоз входят организмы, минерализующие органические остатки, — бактерии и грибы.
В экологической системе все разнообразие живых организмов по типу питания можно разделить на три функциональные группы: продуценты, консументы и редуценты.
Продуценты — зеленые растения автотрофы, производящие органические вещества из неорганических и способные аккумулировать солнечную энергию.
Консументы — животные-гетеротрофы, потребляющие готовые органические вещества. Консументы I порядка могут использовать органические вещества растений (травоядные животные). Гетеротрофы, использующие животную пищу, подразделяются на консументов II, III и т. д. порядков (плотоядные животные). Все консументы используют энергию химических связей, запасенную в органических веществах продуцентами.
Редуценты — гетеротрофные микроорганизмы, грибы, разрушающие и минерализующие органические остатки. Редуценты как бы заканчивают круговорот веществ, образуя неорганические вещества для вступления в новый цикл.
Таким образом, в процессе жизнедеятельности организмов происходит постоянный круговорот энергии и веществ в природе, причем каждыйвид использует лишь часть содержащейся в органических веществах энергии. В результате возникают определенные цепи питания, представляющие собой взаимосвязь видов, последовательно извлекающих органические вещества и энергию из исходного вещества. Причем каждое предыдущее звено является пищей для следующего.
В каждом звене большая часть энергии расходуется в виде тепла, теряется, что ограничивает число звеньев в цепи. Но любая цепь начинается растением, а заканчивается хищником, причем наиболее крупным. Редуценты разрушают органические вещества на каждом уровне и являются конечным звеном в трофической (пищевой) цепи.
Правило экологической пирамиды отражает закономерность, согласно которой в любой экосистеме биомасса каждого следующего звена в 10 раз меньше предыдущего. Различают три типа экологических пирамид:
1) пирамида чисел, отражающая число особей на каждом уровне пищевой цепи;
2) пирамида биомассы органического вещества, синтезированного на каждом уровне;
3) пирамида энергии, показывающая величину потока энергии.
Трофические цепи составляют основу взаимосвязей в живой природе, но не являются единственным видом взаимоотношений между организмами. Одни виды могут участвовать в распространении, размножении, расселении других видов, создавать условия для их жизни. Все многочисленные и разнообразные связи между живыми организмами и окружающей средой обеспечивают существование видов в устойчивой, саморегулирующейся экосистеме.
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОПУЛЯЦИИ
В природе вид, как правило, состоит из множества популяций, определенным образом изолированных друг от друга. С точки зрения экологии популяция рассматривается как основной элемент любого сообщества живых организмов. Она характеризуется рядом признаков.
Пространственная структура популяции определяется особенностями расселения ее на территории. Часто отдельные особи образуют скопления, группы, стаи, «семьи».
Численность популяции — число особей, обитающих на данной территории и в сообществе.
Показателем численности является плотность популяции — число особей, приходящихся на единицу площади. Рождаемость характеризует способность популяции к воспроизведению, частоту появления новых особей. Показателем ее служит число особей, появляющихся на свет за единицу времени. Смертность определяется числом особей, погибших за известный период, т. е. скоростью уменьшения численности популяции.
Возрастная структура популяции характеризуется соотношением особей разного возраста, которое меняется во времени. В стабильной популяции рождаемость примерно равна смертности, численность популяции находится на одном уровне, соотношение разновозрастных групп примерно одинаковое. В растущих популяциях рождаемость превышает смертность и численность увеличивается.
Половая структура определяется количеством самцов и самок.
Динамика популяции — изменение численности организмов во времени. Она зависит от многих факторов. Благоприятные климатические условия, достаточное количество пищи, ослабление хищничества приводят к росту плодовитости и рождаемости, увеличению численности. И наоборот, снижение кормовой базы, усиление конкуренции, неблагоприятные условия уменьшают численность особей. Способность популяции к саморегулированию для поддержания численности на определенном уровне называется гомеостазом популяции.
Одним из самых мощных факторов, регулирующих численность организмов, является антропогенный. Человек может искусственно уменьшать или увеличивать численность популяций.