Биотические факторы среды

Взаимоотношения между организмами. Качественная осо­бенность живых организмов состоит в непрерывной связи с окру­жающей средой — живой и неживой природой. Биотические свя­зи (между живыми организмами) характеризуются большой сложностью и разнообразием, но в основе их лежат прежде всего пространственные и пищевые отношения. Различают несколько форм взаимодействия популяций:

1. Нейтрализм, при котором совместно обитающие популяции разных видов не влияют друг на друга. Например, можно сказать, что белка и медведь, волк и майский жук прямо не взаимодействуют, хотя обитают в одном лесу.

2. Антибиоз (от греч. апИ — против и Ыоз — жизнь), при кото­ром обе взаимодействующие популяции или одна из них ис­пытывают вредное, подавляющее жизнедеятельность влия­ние.

3. Симбиоз (от греч. зуп — вместе и ...биоз) — форма взаимоот­ношений, при которой оба партнера или один из них извле­кают пользу при совместном обитании. Антибиоз и симбиоз — важнейшие компоненты естественного отбора, участ­вующие в процессе дивергенции видов, поэтому разберем под­робнее их основные формы.

Отрицательные, антагонистические взаимоотношения между растениями могут проявляться следующим образом.

1. Взаимное конкурентное подавление. Например, при смешан­ных посевах разных видов клевера они сосуществуют, но конкуренция за свет приводит к уменьшению плотности каж­дого из них.

2. Подавление одной популяции другой. Так, грибы, вырабаты­вающие антибиотики, подавляют рост микроорганизмов. Взаимодействие организмов с помощью химических ве­ществ свойственно и высшим растениям. Разные виды рас­тений испытывают неодинаковую потребность в азоте. Те из них, которые могут расти на бедных почвах, через кор­невую систему выделяют вещества, подавляющие деятель­ность свободноживу-щих азотфиксирующих бактерий, а также образование клубеньков у бобовых. Таким путем они предотвращают накопление в почве азота и заселение ее видами, нуждающимися в большом его количестве.

3. Конкуренция из-за пищевых ресурсов. Эта форма конкурен­ции была изучена советским ученым Г. Ф. Гаузе. При совме­стном выращивании двух видов инфузорий через некоторое время в питательной среде оставался только один из них. При этом инфузории не нападали на особей другого вида и не вы­деляли вредных веществ. Объяснение заключается в том, что изученные виды отличались неодинаковой скоростью роста. В конкуренции за пищу побеждал быстрее размножающийся вид. В естественных условиях конкуренция между близко­родственными видами ослабевает, если один из них переходит на новый источник пищи. Надо сказать, что совместное оби­тание близкородственных видов возможно в тех случаях, ко­гда они расходятся в своих экологических требованиях, т. е. занимают разные экологические ниши. Этим обусловлены имеющиеся у них различия в строении, физиологии, выборе мест и сроков размножения, поведения, способах и источни­ках питания и т. д. Например, зимой насекомоядные птицы избегают конкуренции за счет разных мест поиска пищи: на стволе деревьев, в кустарниках, на пнях, на крупных или мелких ветвях и т. д.

Таким образом, конкуренция, возникающая между близкими видами, может иметь два следствия: или вытеснение одного вида другим, или разная экологическая специализация ви­дов, дающая им возможность существовать совместно. Кон­курентные взаимоотношения — один из важнейших меха­низмов формирования видового состава сообщества, распре­деления видов в пространстве и регуляции их численности.

4. Паразитизм (от греч. раrasitos — нахлебник) — форма взаимоотношений организмов, принадлежащих к разным видам и носящая антагонистический характер, когда один из них (паразит) использует другого (хозяина) в качестве среды обитания (среда 1-го порядка) или источника питания, возлагая на него регуляцию своих отношений с внешней средой (среда 2-го порядка). В теле представителей пара­зитических видов, в свою очередь, могут обитать паразиты.

Паразитов подразделяют на облигатных (обязательных) и фа­культативных (необязательных). Различают временный парази­тизм (когда паразиты нападают на хозяев только для питания) и стационарный паразитизм (паразиты проводят на хозяине боль­шую часть жизни). Паразитов делят также на эктопаразитов, оби­тающих на поверхности тела хозяина (вши, клещи, блохи), и эн­допаразитов, живущих во внутренних полостях, тканях и клет­ках хозяина (трихинелла, аскарида, сосальщики, эхинококки, малярийный плазмодий). Стационарные паразиты могут быть периодическими (у них в цикле развития сохраняются свободно-живущие стадии и постоянными (проходят полное развитие в ор­ганизме хозяина). В теле представителей паразитических видов, в свою очередь, могут обитать паразиты. Это явление получило на­звание сверхпаразитизма.

У паразитов в результате естественного отбора развились многочисленные приспособления (идиоадаптации), способствую­щие добыванию пищи или удержанию в теле хозяина: колюще-сосущий ротовой аппарат, присоски, крючья и т. п.

Паразитизм широко распространен в природе. По данным В. А. Догеля, существует 60—65 тыс. видов животных, ведущих па­разитический образ жизни, что составляет 6— 7% от общего чис­ла всех видов на Земле. Количество паразитических форм в раз­ных типах животного мира неодинаково. Наибольшее количество паразитов установлено в типе простейших, плоских и круглых червей, а также членистоногих.

5. Хищничество — форма взаимоотношений, при которой ор­ганизм одного вида использует представителей другого вида в ка­честве источника пищи однократно (убивая их). Хищничество встречается практически среди всех типов животных от простей­ших до хордовых (акулы, крокодилы, орлы, волки), а также сре­ди грибов и насекомоядных растений (росянка). Разновидность хищничества — каннибализм (внутривидовое хищничество) — поедание одними особями других своего же вида. Например, сам­ка паука каракурта поедает самца после спаривания.

Следует подчеркнуть, что существование паразитов и хищни­ков зависит от подавляемых ими популяций, поэтому числен­ность тех и других находится в некотором равновесии.

Паразитический образ жизни оказывает глубокое влияние на строение паразитов. Естественный отбор идет у них в направле­нии совершенствования аппарата добывания и хранения пищи и сильного развития половой системы. Так, у кровососущих видов увеличивается вместимость пищеварительной системы за счет образования слепых выростов кишечной трубки (пиявки, клещи). Возрастает объем органов размножения. У некоторых паразити­ческих форм они составляют основную часть массы тела. Соответ­ственно и продуктивность паразитов очень велика. Например, свиной цепень (класс ленточные черви) за сутки образует до 5 млн. яиц. В громадном количестве воспроизводятся семена расте­ний-паразитов, обладающих к тому же долговечностью и сохра­няющих всхожесть многие годы. Высокая плодовитость парази­тов и устойчивость оплодотворенных яйцеклеток (или зароды­шей) во внешней среде увеличивают вероятность их контакта с организмом-хозяином.

Благодаря питанию за счет хозяина строение многих парази­тов упрощается, они утрачивают органы активной жизни: органы зрения, передвижения, упрощается строение органов чувств. У ленточных червей, обитающих в кишечнике человека, т. е. в пи­тательном растворе, отсутствует пищеварительная система и пи­тание осуществляется путем всасывания всей поверхностью тела. Существует своеобразная форма паразитизма, при которой пара­зит использует для питания не ткани и соки организма хозяина, а пищу, предназначенную для его потомства. Некоторые мухи от­кладывают яйца в гнезда одиночных ос. Личинки этих мух пита­ются тканями парализованных гусениц, заготовленных осой для своего потомства. Такая форма паразитизма получила название гнездового. Гнездовой паразитизм свойствен и позвоночным жи­вотным. Кукушка обыкновенная откладывает свои яйца в гнезда мелких воробьиных птиц. Птенцы кукушки развиваются быст­рее, чем птенцы хозяина. Они выталкивают из гнезда чужие яйца или птенцов и получают всю пищу, приносимую приемными ро­дителями.

Положительные, симбиотические взаимоотношения также представлены разнообразными формами.

1. Одностороннее использование одним видом другого без принесения ему вреда. Сюда относятся: а) предоставление другому виду пищи и б) предоставление другому виду убежища. Напри­мер, гиены следуют за львами, подбирая остатки недоеденной ими добычи. Рыба-прилипала, присасываясь к крупным рыбам (аку­лам), использует их как средство передвижения и, кроме того, питается их отбросами. Такая форма взаимоотношений носит на­звание комменсализма (нахлебничества).

Широко распространено использование построек или полос­тей тела других видов в качестве убежищ. В тропических водах некоторые рыбы прячутся в полости органов дыхания (водных легких) голотурий (или морских огурцов, относящихся к типу иглокожих). Мальки других рыб находят убежище под зонтиком медуз и защищены их стрекательными нитями.

В качестве защиты развивающегося потомства рыбы исполь­зуют прочный панцирь крабов. Карепрокты (отряд скорпенообразные) откладывают свою икру под панцирь крабов в его жабер­ную полость (рис. 5) или в мантийную полость двухстворчатых моллюсков. Отложенные на жабры икринки развиваются в усло­виях идеального снабжения чистой водой, пропускаемой через жабры хозяина. Такое же приспособление выработалось у пресно­ водной рыбы горчака, откладывающего икру в мантийную по­лость двухстворчатого моллюска — беззубки.

Рис. 5. Самка карепрокта камчатского откладывает икру под панцырь краба.

Такая форма взаимоотношений носит название синойкии, или квартирантства (от греч. sinoikia — совместная жизнь, жилище).

Растения также используют другие виды в качестве мест обита­ния. Это так называемые эпифиты (от греч. ерi — на, сверх и ...фит) — растения, поселяющиеся на деревьях. Эпифитами могут быть водоросли, лишайники, мхи, папоротники, цветковые (рис. 6). Древесные растения служат им местом прикрепления, но не источником питательных веществ или минеральных солей. Питаются эпифиты за счет отмирающих тканей и выделений хо­зяина, а также путем фотосинтеза. В нашей стране эпифиты пред­ставлены главным образом лишайниками и мхами.

2. Взаимовыгодное сосуществование организмов, относя­щихся к разным видам — мутуализм (от лат. vutuus — взаим­ный).

Один из самых известных примеров таких отношений — ли­шайники, представляющие собой неразделимое сожительство гриба и водоросли, когда присутствие партнера становится усло­вием жизни каждого из них. Гифы гриба, оплетая клетки и нити водорослей, получают вещества, синтезируемые водорослями. Водоросли извлекают воду и минеральные вещества из гиф гриба. В свободном состоянии лишайниковые грибы не встречаются и способны образовать симбиотический организм лишь с опреде­ленным видом водорослей.

Высшие растения также вступают во взаимовыгод­ные отношения с грибами. Многие травы и деревья нормально развиваются то­лько тогда, когда на их корнях поселяются почвен­ные грибы. Образуется так называемая микориза: кор­невые волоски на корнях растений не развиваются, а мицелий гриба проникает внутрь кор­ня. Воду и минеральные соли растения получают от гриба, а гриб, в свою очередь,— углеводы и другие органические вещества. Примером мутуализма могут служить термиты и живущие у них в кишечнике жгутиконосцы, обладающие способностью перева­ривать поглощаемую термитами клетчатку, которую эти насеко­мые без симбионтов не способны усваивать.