Экологические взаимоотношения организмов

Об экологическом равновесии и экологических нишах; – типы экологических взаимодействий: нейтрализм, комменсализм, конкуренция, хищничество, паразитизм.
Все составные компоненты экосистем находятся в постоянном взаимодействии. Однако любая экосистема чрезвычайно устойчива и ее составляющие строго сбалансированы, другими словами, в биогеоценозах соблюдается экологическое равновесие.
Экологическое равновесие – это состояние экосистемы, при котором состав и продуктивность ее биотической части (растений, животных, грибов, водорослей, бактерий) соответствует абиотическим условиям – почве и климату.
Но все же изменения в экосистемах происходят – они бывают обратимые и необратимые.
Обратимые происходят в течение года с весны до весны. При таких изменениях видовой состав экосистем сохраняется.
Необратимые называются экологическими сукцессиями. При этом меняется видовой состав организмов экосистемы. Роль одних видов увеличивается, других – уменьшается. Изменение количества особей разных видов в экосистеме напоминает движение маятника, но амплитуда обычно такова, что экологическое равновесие не нарушается.
Равновесие проявляется в следующем:
1) в постоянстве циклов питательных элементов: весь углерод, азот, усвоенный экосистемой из атмосферы, возвращается в нее;
2) в полном рассеивании поступившей в экосистему энергии, вся энергия, усвоенная экосистемой, после прохождения по цепям “продуцент – консумент – редуцент” рассеивается, т.е. “сжигается “ в процессе дыхания.
Равновесие в экосистемах достигается также благодаря тому, что каждая экологическая группа видов занимает свою экологическую нишу! Что такое экологическая ниша? Это комплекс биоценотических связей какого-то вида и требований к абиотическим факторам среды. Это не просто “местообитание”, потому что экологическая ниша определяется не только абиотическими условиями среды, но и окружением в биоценозе.
У близкородственных видов, живущих вместе, обычно наблюдаются очень тонкие разграничения экологических ниш. Так, пасущиеся в саваннах копытные по-разному используют пастбищный корм: зебры обрывают в основном верхушки трав, антилопы гну кормятся тем, что оставляют зебры, газели выщипывают самые низкие травы. Такое же “разделение труда” в южно-европейских степях осуществляли когда-то дикие лошади, сурки и суслики. Так происходит разделение животных по разным экологическим нишам.
Кроме того в экосистемах представлены организмы, по-разному использующие питательные вещества и энергию
Автотрофные организмы экосистемы усваивают солнечную энергию и производят первичную биологическую продукцию.
Гетеротрофы – перерабатывают эту первичную биологическую продукцию во вторичную.
Редуценты разлагают органическое вещество, возвращая минеральные элементы в почвенный раствор.
В этом сложившемся “производстве” участвуют популяции разных видов. Каждая занимает некоторое пространство и все они потребляют разные ресурсы в разное время суток или сезонов года.
Разделение между популяциями пространства и ресурсов называется дифференциацией экологических ниш. Например, у представителей разных видов рационы питания различны: птицы поедают плоды и семена растений, насекомых, червей; грызуны – траву, зерно; млекопитающие – животных и растения. Легко понаблюдать дифференциацию экологических ниш в экосистеме водоема: одни организмы обитают в поверхностных слоях (медузы, планктон), другие ведут придонный образ жизни (бентос, камбала). У разных видов планктона и бентоса пища неодинакова.
Ярусность в лесу – пример дифференциации экологических ниш у растений. Растения имеют один тип питания – минеральные компоненты почвы, углекислый газ и солнечный свет. Тем не менее, их ниши дифференцированы – есть светолюбивые и тенелюбивые, ярусность наземная и подземная; им требуются различные элементы питания и неодинаковое количество воды; они в разное время цветут и плодоносят; каждое растение имеет собственных опылителей – это и означает, что все виды имеют разные экологические ниши. Особенно хорошо заметна ярусность в лесах. Например, в еловых лесах выделяются древесный, травяно-кустарничковый и моховой ярусы. Пять – шесть ярусов можно выделить и в широколиственном лесу: первый – образован деревьями первой величины (дуб, липа, клен); второй – деревьями второй величины (рябина, дикие яблоня и груша, черемуха); третий – подлеском (лещина, крушина, жимолость); четвертый – высокими травами (борец, чистотел); пятый – более низкими травами (сныть, осока); шестой – низкими , стелющимися травами (копытень).
Ярусность позволяет растениям более полно использовать световой поток: под пологом высоких растений могут существовать теневыносливые, вплоть до тенелюбивых растений. Такую же ярусность можно наблюдать и в почве. Подземная ярусность фитоценозов связана с разной глубиной укоренения растений, входящих в их состав. В лесах можно наблюдать несколько (до шести) подземных ярусов.
Животные также связаны с тем или иным ярусом растительности. Белка и соболь , например, живут в верхних ярусах, но могут спускаться вниз – за грибами и ягодами. Некоторые виды животных вообще не покидают своего яруса. Так еж никогда не будет взбираться по деревьям. Дифференциация ниш у животных может сопровождаться сигналами, извещающими о том, что участок занят (волки и лисы “метят” стволы деревьев, птицы поют). Некоторые растения выделяют в атмосферу или в почву вещества, препятствующие росту других растений.
Биологический смысл дифференциации ниш – снижение конкуренции и возможность сосуществования различных видов.
Кроме того, что все живые организмы, составляющие экосистему, стремятся занять свою экологическую нишу, представители отдельных популяций вступают в кратковременное либо в длительное, постоянное взаимодействие друг с другом. Виды этих взаимодействий могут быть самыми различными.
В сообществах организмы одной популяции могут питаться особями другой, или использовать их как среду обитания в случае паразитизма; один вид может испытывать на себе влияние продуктов жизнедеятельности другого.
Если две популяции не влияют друг на друга, а их отношения нейтральны, тогда вид взаимодействия называют нейтрализмом. Но это встречается очень редко.
Форма взаимоотношений, при котором один вид использует другой, и последний при этом не получает ни вреда, ни пользы, называется комменсализм. Это явление можно наблюдать, когда крупные млекопитающие (собаки, лоси) распространяют семена растений, имеющих зацепки (как у репейника), не получая при этом ни вреда, ни пользы.
Существует несколько видов комменсализма.
“Нахлебничество” – потребление остатков пищи хозяина. Таковы отношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной пищи, или акул с рыбами-прилипалами.
“Сотрапезничество” – потребление разных веществ или частей одного и того же ресурса. Например, это взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические веществах из перегнивших биологических остатков, и высшими растениями, потребляющими образовавшиеся при этом минеральные соли.
“Квартиранство” - использование одними видами других (их тел или жилищ) в качестве убежища или жилища. Такой тип взаимоотношений широко распространен у растений. Примером могут служить лианы и орхидеи, лишайники, мхи, поселяющиеся на стволах и ветвях деревьев. В норах грызунов обитают многие виды членистоногих. Некоторые рыбы прячутся под зонтиком медуз стрекательными нитями.
Часто организмы взаимодействуют друг с другом таким образом, что получают от этого взаимную пользу, два организма ведут совместную жизнь и их отношения в этом случае называются симбиозом. Степень связи партнеров может быть различной: более или менее тесной.
Так, совместное сожительство может выражаться как кооперация. Пример – опыление пчелами луговых растений, и те и другие не могут жить друг без друга.
Более тесные симбиотические связи называется мутуализмом. Пример – узкоспециализированные к опылению растения (инжир, купальница, дурман, орхидные) опыляются насекомые строго определенного вида. Еще один пример – птицы кормятся насекомыми-паразитами на коже носорога, а их взлет, в свою очередь, служит ему сигналом опасности.
И, наконец, собственно симбиоз предполагает очень тесное сожительство организмов, даже с элементами паразитизма. Классический пример – лишайники, известный симбиоз водорослей и грибов (организму присущи одновременно черты водоросли и гриба, что позволяет относить их по одним систематическим признакам к водорослям, по другим к грибам). Одно несомненно – извлекая взаимную пользу из такого сотрудничества, лишайники достигли огромного видового разнообразия (их более 20 тысяч видов), получили способность жить в самых суровых условиях: в полярных областях, на голых скалах, коре деревьев, в высокогорьях.
Клубеньковые бактерии на корнях бобовых, обогащающие азотом корневую систему и проводящие реакции нитрификации – еще один пример симбиоза.
Следующий пример: термиты и их кишечные сожители – жгутиковые. Последние вырабатывают фермент, разлагающий клетчатку. Сами термиты таких ферментов не имеют и без симбионтов погибают. Известный пример симбиоза – грибы и деревья, когда грифы грибов (микориза) проникают в сосудистую систему деревьев, и те и другие специализируются на усвоении и разложении своих классов питательных веществ (подосиновики, подберезовики, маслята).
Но не всегда все так дружно в отношениях различных организмов. Иногда их взаимоотношения носят “обостренный” характер, основанный на взаимном отрицании. Такие отношения называют конкуренцией, т.е. соперничеством, соревнованием. Это бывает в тех случаях, когда две популяции используют одни и те же ресурсы среды. Так, например, все растения борются за свет, влагу, питательные вещества почвы, а животные – за пищевые ресурсы, убежища (если они в дефиците), и в конечном счете – за территорию.
Конкуренция между особями одного вида называется внутривидовой, а между особями разных видов – межвидовой. Как правило, из двух видов с одинаковыми экологическими потребностями один обязательно вытесняет другой.

Примеры межвидовой конкуренции: в Европе в поселениях человека серая крыса совершенно вытеснила другой вид – черную крысу, которая теперь живет в лесных и пустынных районах. В Австралии обыкновенная пчела, завезенная из Европы, вытесняет маленькую, туземную, не имеющую жала. В Австралии можно наблюдать очень много примеров необычайно широкого распространения животных, завезенных из Европы.
Происходит разделение мест обитания вследствии конкуренции, которая способствует повышению устойчивости сообществ, более эффективному использованию имеющихся ресурсов.
У растений в конкурентной борьбе за свет преимущество получает тот вид, который либо быстрей растет и раньше становится облиственным, либо имеет морфологические особенности (длинный черешок, большая листовая пластинка), позволяющие улавливать больше света.

Пример внутривидовой конкуренции: самоизверживание растений в лесу. Например, появляется множество всходов елочек из семян. С течением времени видна разница в росте, те, которые растут быстрее, получают больше света и опережают в росте других, более слабых. Наконец, более высокие совсем затеняют мелкие, и последние засыхают и гибнут. Таким образом, побеждает более сильная особь. Конкуренция регулирует плотность популяции.
Кроме конкуренции существует и взаимопомощь. Так ель восстанавливается после уничтожения только в том случае, если ей помогут “растения-няни” – береза или ивы. Но в конце концов “няня” погибает, ее затеняют взрослые ели.
Еще один вид отношений организмов – хищничество – когда представители одного вида уничтожают, поедая представителей другого вида. Для хищников характерно охотничье поведение, когда он сам ловит свою добычу.
Но, например, насекомоядные птицы могут и не охотиться за своей добычей, а отыскивать и собирать ее в траве, на земле, деревьях.
Хищниками могут быть не только животные, но и растения. Например, росянка, а также пузырчатка охотятся и питаются насекомыми.
Последний вид из рассматриваемых взаимоотношений организмов – паразитизм, когда один организм живет за счет питательных веществ и тканей другого. Обычно паразит использует живого хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного проживания.
В отличие от хищничества, при паразитизме хозяин погибает не сразу, а испытывает угнетение и ослабление в течение длительного времени.
Зараженные растения и животные менее продуктивны и раньше умирают, и таким образом, паразиты регулируют плотность популяции хозяев. Паразиты характеризуются тремя основными особенностями:
1) в течение своей жизни они нападают всего на одну особь и поедают только часть вещества своей жертвы (хозяина);
2) обязательно живут в теле или на поверхности тела своего хозяина, поэтому они обычно намного мельче его;
3) теснее связаны со своим хозяином, чем хищник с жертвой, ввиду узкой специализации.
Паразиты животных: ленточные черви, печеночная двуустка, вши, клещи, вирус кори, туберкулезная палочка.
Паразитов растений называют еще фитопатогенами: повилика, заразиха (на подсолнухе), фитофтора – на картофеле, филлоксера – на винограде, вирус табачной мозаики, головневые и ржавчинные грибы на ржи и пшенице.
Кроме истинных паразитов существуют паразитоиды – например, наездник – это насекомое ведет свободный образ жизни, но яйца откладывает в тело личинки другого насекомого или в тело пауков и моллюсков. Личинки наездника, вылупившись из яиц, питаются тканями своего хозяина и, в конце концов, почти целиком съедают его. Паразитоиды, как и настоящие паразиты, не вызывают быстрой гибели хозяина, убивают его постепенно.
Существует особая категория микропаразитов. Это бактерии, вирусы (возбудители кори, тифа, листовой мозаики культурных растений). К этой группе относятся и представители простейших, например, возбудитель малярии – малярийный плазмодий.
Таким образом, взаимоотношения организмов внутри экосистемы имеют много возможностей и вариантов. При этом существуют правила: выживает сильнейший и каждый приспосабливается как может.