|
Экология
Природа
представляет собой
достаточно устойчивую и
организованную
систему, исторически
сложившуюся в процессе эволюции
органического мира, в которой каждый
вид растений и животных
занимает
определенное место. Между
организмами возникают
сложные
взаимоотношения, нередко
конкурентные, определяющие
пространственное распределение
видов и численность особей.
На
распределение организмов большое
влияние оказывают
физические условия
среды (температура, свет, влажность,
смена погоды, состав почвы и др.).
Экология
- наука о взаимоотношениях
организмов между собой, а также
между организмами и средой обитания
(греч. “ойкос” - жилище,
“логос” -
наука). Экология раскрывает
конкретные
взаимоотношения между
популяциями разных видов в природе,
между организмами и окружающей
средой, исследует
взаимоотношения
между организмами в обществе
(численность,
строение,
жизнедеятельность, поведение). Среда
обитания
представляет собой сложный
комплекс разных элементов,
взаимодействующих с организмами.
Отдельные элементы среды
называют
экологическими факторами. Среди них
различают три
разные по своей
природе группы факторов:
абиотические факторы - все
компоненты живой природы
(температура, свет, влажность и
т.п.), а также состав водной,
воздушной и почвенной
среды;
биотические факторы -
взаимодействия между особями в
популяциях, между
популяциями в
природных сообществах;
антропогенный фактор - вся
разнообразная деятельность
человека, приводящая к
изменению
природы как среды обитания видов
растений и животных или
непосредственно оказывающая
влияние на их жизнь.
Каждый
вид в процессе эволюции
приспособляется к определенной
интенсивности экологических
факторов и амплитуде их
колебаний и
в свою очередь сам воздействует на
окружающую
среду. Приспособление к
изменяющимся условиям среды
происходит в результате естественного
отбора: у организмов
вырабатываются
те или иные морфологические и
физиологические
особенности,
позволяющие существовать именно в
этих и ни в
каких других условиях
среды. Интенсивность фактора,
наиболее
благоприятную для
жизнедеятельности организма,
называют
оптимальной (или
оптимумом). Границы, за которыми
существование организма невозможно,
называют нижним и
верхним пределами
выносливости, т.е. чем больше
отклонений
от оптимума, тем хуже для
организма. Оптимум для различных
организмов разный, поскольку разные
виды обладают
неодинаковой нормой
реакции в отношении факторов среды.
Оптимум и границы выносливости по
отношению к одному из
факторов
среды зависят от уровня других. Если
же
количественное значение хотя бы
одного из факторов выходит за
пределы выносливости, то
существование вида становится
невозможным, как бы ни были
благоприятны остальные условия.
Такие
факторы, выходящие за границы
максимума или минимума,
называются
ограничивающими. Например,
распространение многих
животных и
растений к северу обычно
ограничивает недостаток
тепла, тогда
как на юге ограничивающим фактором
для тех или
иных видов может быть
недостаток влаги или необходимой
пищи.
Температура,
свет и влажность
являются наиболее важными
факторами внешней
среды. Эти
факторы закономерно изменяются как в
течение года
и суток, так и в связи с
географической зональностью. К этим
факторам организмы обнаруживают
зональный и сезонный
характер
приспособления. Солнечное излучение
является
основным источником энергии
для всех процессов, происходящих на
Земле. В спектре солнечного излучения
можно выделить три
области,
различные по биологическому
действию:
ультрафиолетовую, видимую
и инфракрасную. Ультрафиолетовые
лучи с длиной волны менее 0,290 мкм
губительны для всего
живого, но они
задерживаются озоновым слоем
атмосферы. До
поверхности Земли
доходит лишь небольшая часть более
длинных
ультрафиолетовых лучей
(0,300 - 0,400 мкм). Они составляют
около 10% лучистой энергии. Эти лучи
обладают высокой
химической
активностью - при большой дозе могут
повреждать
живые организмы. В
небольших количествах, однако, они
необходимы, например, человеку: под
влиянием этих лучей в
организме
человека образуется витамин Д, а
насекомые
зрительно различают эти
лучи, т.е. видят в ультрафиолетовом
свете. Они могут ориентироваться по
поляризованному
свету.
Видимые
лучи с длиной волны от 0,400
до 0,750 мкм (на их долю приходится
большая часть энергии - 45% -
солнечного излучения),
достигающие
поверхности Земли, имеют особенно
большое
значение для организмов.
Зеленые растения за счет этого
излучения синтезируют органическое
вещество (осуществляют
фотосинтез),
которое используют в пищу все
остальные
организмы. Для большинства
растений и животных видимый свет
является одним из важных факторов
среды, хотя есть и такие,
для которых
свет не является обязательным
условием
существования (почвенные,
пещерные и глубоководные виды
приспособлены к жизни в темноте).
Большинство животных
способны
различать спектральный состав света -
обладают
цветовым зрением, а у
растений цветки имеют яркую окраску
для привлечения
насекомых-опылителей.
Инфракрасные
лучи с длиной волны
более 0,750 мкм глаз человека не
воспринимает, но они являются
источником тепловой энергии
(45%
лучистой энергии). Эти лучи
поглощаются тканями
животных и
растений, вследствие чего ткани
нагреваются.
Многие хладнокровные
животные (ящерицы, змеи, насекомые)
используют солнечный свет для
повышения температуры тела
(некоторые змеи и ящерицы являются
экологически
теплокровными
животными). Световые условия,
связанные с
вращением Земли, имеют
отчетливую суточную и сезонную
периодичность. Почти все
физиологические процессы у растений
и животных имеют суточный ритм с
максимумом и минимумом в
определенные часы: например, в
определенные часы суток
цветок у
растений открывается и закрывается, а
у животных
возникли приспособления к
ночной и дневной жизни. Длина дня
(или фотопериод), имеет огромное
значение в жизни растений и
животных.
Растения,
в зависимости от условий
обитания, адаптируются к тени -
теневыносливые растения или,
напротив, к солнцу -
светолюбивые
растения (к примеру, хлебные злаки).
Однако
сильное яркое солнце (яркость
выше оптимальной) подавляет
фотосинтез, поэтому в тропиках
трудно получить высокий
урожай
культур, богатых белком. В умеренных
зонах (выше и
ниже экватора) цикл
развития растений и животных
приурочен к
сезонам года: подготовка
к изменению температурных условий
осуществляется на основе сигнала -
изменения длины дня,
которая в
определенное время года в данном
месте всегда
одинакова. В результате
этого сигнала включаются
физиологические процессы,
приводящие к росту, цветению
растений весной, плодоношению летом
и сбрасыванию листьев
осенью; у
животных - к линьке, накоплению
жира, миграции,
размножению у птиц
и млекопитающих, наступлению стадии
покоя
у насекомых. Изменение длины
дня животные воспринимают с
помощью органов зрения, а растения -
с помощью специальных
пигментов,
расположенных в листьях растений.
Раздражения
воспринимаются с
помощью рецепторов, вследствие чего
происходит ряд биохимических
реакций (активация ферментов
или
выделение гормонов), а затем
проявляются физиологические
или
поведенческие реакции.
Изучение
фотопериодизма растений и
животных показало, что реакция
организмов на свет основана не просто
на количестве
получаемого света, а на
чередовании в течение суток периодов
света и темноты определенной
длительности. Организмы
способны
измерять время, т.е. обладают
“биологическими
часами” - от
одноклеточных до человека.
“Биологические часы”
также
управляются сезонными циклами и
другими биологическими
явлениями.
“Биологические часы” определяют
суточный ритм
активности как целых
организмов, так и процессов,
происходящих даже на уровне клеток,
в частности клеточных
делений.
Все
химические процессы,
протекающие в организме, зависят от
температуры. Изменения тепловых
условий, часто наблюдаемые в
природе, глубоко отражаются на
росте, развитии и других
проявлениях
жизнедеятельности животных и
растений. Различают
организмы с
непостоянной температурой тела -
пойкилотермные
и организмы с
постоянной температурой тела -
гомойтермные.
Пойкилотермные
животные целиком зависят от
температуры
окружающей среды,
тогда как гомойтермные способны
поддерживать постоянную
температуру тела независимо от
изменений температуры окружающей
среды. Подавляющее
большинство
наземных растений и животных в
состоянии
активной
жизнедеятельности не переносит
отрицательной
температуры и
погибает. Верхний температурный
предел жизни
неодинаков для разных
видов - редко выше 40-45 оС.
Некоторые
цианобактерии и бактерии
обитают при температурах 70-90 оС, в
горячих источниках могут жить и
некоторые моллюски (до 53
oС). Для
большинства наземных животных и
растений оптимум
температурных
условий колеблется в довольно узких
пределах
(15-30 oС). Верхний порог
температуры жизни определяется
температурой свертывания белков,
поскольку необратимое
свертывание
белков (нарушение структуры белков)
возникает
при температуре около 60
oС.
Пойкилотермные
организмы в процессе
эволюции выработали различные
приспособления к изменяющимся
температурным условиям среды.
Главным источником поступления
тепловой энергии у
пойкилотермных
животных - внешнее тепло. У
пойкилотермных
организмов
выработались различные
приспособления к низкой
температуре.
Некоторые животные, например,
арктические рыбы,
обитающие
постоянно при температуре -1,8 oС,
содержат в
тканевой жидкости
вещества (гликопротеиды),
препятствующие
образованию
кристаллов льда в организме; у
насекомых
накапливается для этих
целей глицерин. Другие животные,
наоборот, увеличивают
теплопродукцию организма за счет
активного сокращения мускулатуры -
так они повышают
температуру тела
на несколько градусов. Третьи
регулируют
свой теплообмен за счет
обмена тепла между сосудами
кровеносной системы: сосуды,
выходящие из мышц, тесно
соприкасаются с сосудами, идущими от
кожи и несущими
охлажденную кровь
(такое явление свойственно
холодноводным
рыбам). Адаптивное
поведение проявляется в том, что
многие
насекомые, рептилии и
амфибии выбирают места на солнце
для
обогрева или меняют различные
позы для увеличения поверхности
обогрева.
У
ряда холоднокровных животных
температура тела может меняться в
зависимости от физиологического
состояния: к примеру, у
летающих
насекомых внутренняя температура
тела может
подниматься на 10-12 oС и
более вследствие усиленной работы
мышц. У общественных насекомых,
особенно у пчел, развился
эффективный способ поддержания
температуры путем
коллективной
терморегуляции (в улье может
поддерживаться
температура 34-35 oС,
необходимая для развития личинок).
Пойкилотермные
животные способны
приспосабливаться и к высоким
температурам. Это происходит также
разными способами:
теплоотдача
может происходить за счет испарения
влаги с
поверхности тела или со
слизистой верхних дыхательных путей,
а также за счет подкожной
сосудистой регуляции
(например, у
ящериц скорость тока крови по сосудам
кожи
увеличивается при повышении
температуры).
Наиболее
совершенная
терморегуляция наблюдается у птиц и
млекопитающих - гомойтермных
животных. В процессе эволюции
они
приобрели способность поддерживать
постоянную
температуру тела
благодаря наличию четырехкамерного
сердца и
одной дуги аорты, что
обеспечило полное разделение
артериального и венозного кровотока;
высокого обмена
веществ; перьевого
или волосяного покрова; регуляции
теплоотдачи; хорошо развитой
нервной системы приобрели
способность к активной жизни при
разной температуре. У
большинства
птиц температура тела несколько выше
40 oС, а у
млекопитающих - несколько
ниже. Весьма важное значение для
животных имеет не только способность
к терморегуляции, но и
адаптивное
поведение, постройка специальных
убежищ и гнезд,
выбор места с более
благоприятной температурой и т.п.
Они
также способны
приспосабливаться к низким
температурам
несколькими путями:
кроме перьевого или волосяного
покрова,
теплокровные животные с
помощью дрожи (микросокращения
внешне неподвижных мышц)
уменьшают теплопотери; при
окислении бурой жировой ткани у
млекопитающих образуется
дополнительная энергия,
поддерживающая обмен веществ.
Приспособление
теплокровных к
высоким температурам во многом
сходно с
аналогичными
приспособлениями холоднокровных:
потоотделение
и испарение воды со
слизистой рта и верхних дыхательных
путей (у птиц - только последний
способ, так как у них нет
потовых
желез); расширение кровеносных
сосудов,
расположенных близко к
поверхности кожи, что усиливает
теплоотдачу (у птиц этот процесс
протекает в неоперенных
участках
тела, например через гребень).
Температура, как и
световой режим, от
которого она зависит, закономерно
меняется в течение года и в связи с
географической широтой.
Поэтому все
приспособления более важны для
обитания при
отрицательных
температурах.
Вода
играет исключительную роль в
жизни любого организма, поскольку
она является структурным компонентом
клетки (на долю воды
приходится
60-80% массы клетки). Значение воды в
жизни
клетки определяется ее
физико-химическими свойствами.
Вследствие полярности молекула воды
способна притягиваться к
любым
другим молекулам, образуя гидраты,
т.е. является
растворителем. Многие
химические реакции могут протекать
происходить только в присутствии
воды. Вода является в живых
системах
“тепловым буфером”, поглощая тепло
при переходе из
жидкого состояния в
газообразное, тем самым предохраняя
неустойчивые структуры клетки от
повреждения при
кратковременном
освобождении тепловой энергии. В
связи с
этим она производит
охлаждающий эффект при испарении с
поверхности и регулирует температуру
тела. Теплопроводные
свойства воды
определяют ее ведущую роль
терморегулятора
климата в природе.
Вода медленно нагревается и медленно
охлаждается: летом и днем вода морей
океанов и озер
нагревается, а ночью и
зимой также медленно охлаждается.
Между водой и воздухом происходит
постоянный обмен
углекислым газом.
Кроме того, вода выполняет
транспортную
функцию, перемещая
вещества почвы сверху вниз и обратно.
Роль влажности для наземных
организмов обусловлена тем, что
осадки распределяются на земной
поверхности в течение года
неравномерно. В засушливых районах
(степи, пустыни) растения
добывают
себе воду с помощью сильно развитой
корневой
системы, иногда очень
длинных корней (у верблюжьей
колючки -
до 16 м), достигающих
влажного слоя. Высокое осмотическое
давление клеточного сока (до 60-80
атм), увеличивающее
сосущую силу
корней, способствует удержанию воды
в тканях. В
сухую погоду растения
снижают испарение воды: у пустынных
растений утолщаются покровные ткани
листа, либо на
поверхности листьев
развивается восковой слой или густое
опушение. Ряд растений достигает
снижения влаги уменьшением
листовой
пластинки (листья превращаются в
колючки, часто
растения полностью
теряют листья - саксаул, тамариск и
др.).
Многие
животные пустынь способны
обходиться без питьевой воды;
некоторые быстро и долго могут
бегать, совершая длинные
миграции на
водопой (сайгаки, антилопы, верблюды
и др.);
часть животных добывает воду
из пищи (насекомые, пресмыкающиеся,
грызуны). Жировые отложения
пустынных животных могут служить
своеобразным резервом воды в
организме: при окислении жиров
образуется вода (отложения жира в
горбе верблюдов или
подкожные
отложения жира у грызунов).
Малопроницаемые
покровы кожи
(например, у пресмыкающихся)
защищают животных
от потери влаги.
Многие животные перешли к ночному
образу
жизни или скрываются в норах,
избегая иссушающего действия
низкой
влажности и перегрева. В условиях
периодической
сухости ряд растений и
животных переходят в состояние
физиологического покоя - растения
приостанавливают рост и
сбрасывают
листья, животные впадают в спячку.
Эти процессы
сопровождаются
пониженным обменом веществ в
период
сухости.
Сезонная
периодичность наиболее
выражена в умеренных и северных
широтах, поскольку особенно зависит
от годового хода
температуры. В
основе сезонных явлений лежат
приспособительные реакции
организмов ритмического характера.
Организмы постепенно готовятся к
понижению температуры
(холодное
закаливание). К наступлению
неблагоприятных
условий животные и
растения готовятся заранее. У
растений
формируются, например,
зимующие почки, одревесневают
побеги,
опадают листья, питательные
вещества оттекают в стебли и корни.
У
птиц и млекопитающих начинается
осенняя линька, многие
отлетают к
югу, исчезают насекомые и другие
беспозвоночные
(одни прячутся, другие
- погибают). Зимой значительно
снижен
обмен веществ, в тканях
запасаются питательные вещества; у
растений уменьшается количество
влаги в тканях, особенно в
семенах и
зимних почках, и увеличивается
содержание веществ,
повышающих
устойчивость к замерзанию
(препятствуют
образованию в клетках
кристаллов льда). У насекомых зимой в
организме образуется глицерин,
препятствующий их
промерзанию. К
примеру, тканевая жидкость куколки
бабочки-капустницы замерзает при
температуре ниже -20-25 oС,
а личинка
короеда-заболотника - при -53 oС.
Глубокое
охлаждение вызывает
временную обратимую остановку
жизни,
называемую анабиозом.
Животные, которым зимой
недостаточно
пищи, впадают в спячку -
летучие мыши, многие грызуны,
барсуки, медведи. Спячка сходна с
летним покоем
холоднокровных
организмов. При спячке также резко
снижаются
все обменные процессы.
Одни насекомые зимуют в стадии
куколки (бабочка-капустница), другие -
в стадии яйца
(тутовый шелкопряд),
третьи - в стадии взрослого насекомого
(малярийный комар,
бабочка-крапивница).
Для
водных организмов весьма важно
содержание различных минеральных
веществ в воде и их концентрация. По
содержанию солей (г/л)
выделяют 4
группы природных вод:
пресные воды - до 0,5;
солоноватые воды - 0,5 - 30;
соленые воды - 30 - 40;
рассолы -
свыше 40.
Концентрация
и состав солей
оказывают большое влияние на
распространение
и численность
организмов в воде. Пресноводные
животные в
целом имеют более
высокое осмотическое давление в
клетках по
отношению к окружающей
их среде, поэтому вода поступает в их
организмы через покровы постоянно.
Простейшие излишки воды
удаляют с
помощью пульсирующих
(сократительных) вакуолей, у
многоклеточных для удаления излишка
воды служат органы
выделения.
Некоторые рыбы, например угорь,
может обитать как
в пресной, так и в
морской среде. В реках, прудах и
озерах с
повышением кислотности воды
видовое разнообразие уменьшается.
При повышенной кислотности
нарушаются процессы
осморегуляции,
изменяется работа ферментных систем,
газообмен и пр.
Кислород
необходим для
жизнедеятельности подавляющего
числа живых
организмов. В воздухе в
среднем содержится 21% кислорода
(по
объему), а в воде - не более 1%. С
повышением высоты над уровнем
моря
содержание кислорода в воздухе
уменьшается
соответственно снижению
атмосферного давления. В
высокогорных областях содержание
кислорода в воздухе служит
границей
распространения многих видов
животных. У водных
животных
развиваются различные
приспособления для
обеспечения
потребности в кислороде: одни
создают постоянный
ток воды
(например, рыбы за счет движения
жаберных крышек);
другие имеют
разнообразные выросты для
увеличения
поверхности газообмена
(ряд ракообразных); третьи
поднимаются к поверхности и
заглатывают воздух (тритоны,
некоторые рыбы, киты, дельфины и др.).
В
растения кислород поступает через
устьица в листьях, а в корни -
за счет
диффузии из почвы. У части растений
образуются
дыхательные корни
(например, у орхидей). Паразитические
организмы получают кислород за счет
распада органических
веществ.
Магнитное
поле Земли оказывает
постоянное влияние на живые
организмы.
Чем выше широта, тем
выше напряженность магнитного поля.
Кратковременные нарушения
магнитного поля (“магнитные бури”)
возникают при изменении
интенсивности потока частиц, идущих
от Солнца (“солнечного ветра”).
Поэтому магнитное поле может
резко
меняться в течение суток, что вызывает
в свою очередь
серьезные нарушения в
функционировании
сердечно-сосудистой и
нервной
системы человека. Растения также
реагируют на
магнитное поле Земли:
главные корни растут вниз
(положительный геотропизм), а стебель
ориентирован к Солнцу
(положительный гелиотропизм или
отрицательный геотропизм).
Птицы при
перелетах ориентируются по
магнитному полю. Под
влиянием
магнитного поля протекала вся
эволюция
органического мира.
Живые
организмы в природе находятся
в тесном взаимодействии и
распределяются не случайно: они
всегда образуют
определенные,
сравнительно постоянные комплексы -
сообщества. Сообщества состоят из
организмов, сходных по
своим
потребностям к пище; формирование
сообществ
определяется конкретными
физическими условиями мест обитания,
а также тесной зависимостью друг от
друга.
Функциональная
система, включающая
в себя сообщество живых существ и их
среду обитания, называется
экологической системой (или
экосистемой). В такой системе связи
между ее компонентами
возникают
прежде всего на пищевой основе и
основе способов
получения энергии. По
способу питания, получения и
использования энергии все организмы
делятся на автотрофные и
гетеротрофные. В некоторые
экосистемы (к примеру, почвенные)
входят часто анаэробные
микроорганизмы. В процессе питания
аэробные гетеротрофы разлагают
органическое вещество до
углекислоты, воды и минеральных
солей, которые в свою
очередь могут
быть использованы повторно
автотрофами. В
природе формируется
непрерывный круговорот биогенных
веществ: автотрофы извлекают
необходимые для жизни
химические
вещества из окружающей среды и
через ряд
гетеротрофов они вновь в
нее возвращаются. Все процессы
осуществляются за счет притока
энергии извне - лучистая
энергия
Солнца является источником этой
энергии. Поэтому
системы,
получающие энергию от Солнца,
называются открытыми.
Круговорот
веществ возник в процессе эволюции,
что является
непременным условием
существования жизни. Световая
энергия
Солнца трансформируется
организмами в другие формы: в
химическую, механическую и, наконец,
в тепловую. В
соответствии с законами
термодинамики такие превращения
всегда сопровождаются рассеиванием
части энергии в форме
тепла.
В
экологических системах в процессе
эволюции сложились цепи
взаимосвязанных видов,
последовательно извлекающих
материалы и энергию из исходного
пищевого вещества. В
пищевой цепи
зеленые растения - это те организмы,
которые
создают начальное
органическое вещество, используя
энергию
Солнца. Лишь только около
1% энергии, падающей на растения,
превращается в потенциальную
энергию химических связей
синтезированных органических
веществ и может быть
использовано в
дальнейшем при питании
гетеротрофными
организмами. При
потреблении этой пищи животными
организмами
только 5-20% энергии
пищи переходит во вновь построенное
тело животного, остальная часть
энергии, содержащейся в
зеленом
растении, расходуется на различные
процессы
жизнедеятельности
животного, превращаясь в тепло и
рассеиваясь. При поедании
травоядного животного хищником
часть накопленной энергии также
расходуется. Вследствие
потери
полезной энергии цепи питания не
могут быть очень
длинными, чаще
такая цепь состоит из 3-5 звеньев
(пищевых
уровней). Поэтому на каждом
последующем уровне количество
образующегося органического
вещества резко уменьшается из-за
потери энергии. Можно привести
простой расчет: если принять
за основу
(округленно), что в вещество тела
животного
переходит в среднем 10%
энергии съеденной пищи, то за счет 1
т растительной массы может
образоваться 100 кг массы
хищника. В
действительности эти цифры могут
быть и иными,
поскольку коэффициент
использования энергии неодинаков у
разных видов. Выявляется четкая
закономерность, называемая
правилом
экологической пирамиды: количество
растительного
вещества в несколько
раз больше, чем общая масса
растительноядных животных, а масса
каждого последующего
звена пищевой
цепи также прогрессивно уменьшается.
Различают
несколько категорий
“экологических пирамид”:
пирамида чисел отражает число
особей на каждом
уровне пищевой
цепи;
пирамида
биомассы - количество
органического вещества
(биомассу)
на каждом уровне;
пирамида энергии - количество
энергии в пище.
Все
эти категории, различаясь по
абсолютным значениям, имеют
одинаковую направленность. Пищевые
связи в экосистеме не
являются
прямолинейными, так как компоненты
экосистемы
находятся между собой в
сложных взаимодействиях.
Между
организмами возникают самые
разные типы взаимоотношений,
определяемые местом обитания.
Каждый организм занимает свою
экологическую нишу, зависящую от
морфологической
приспособленности
организма, его физиологического
состояния
и поведения. Если популяции
являются антагонистами в борьбе за
пищу, место обитания и другие
необходимые для жизни факторы,
то их
отношения называют конкуренцией. В
случае, когда одна
популяция не
испытывает влияния другой, т.е. между
ними нет
взаимодействия, то такая
ситуация называется нейтрализмом.
Например, белки и лоси в одном лесу не
контактируют между
собой. В природе
возникают ситуации, когда один вид
наносит
ущерб другому, но в то же
время не может существовать без него.
Такой тип взаимоотношений называют
либо паразитизмом (когда
представители какого-либо вида
обитают внутри или на
поверхности
другого - например, паразитические
черви,
обитающие внутри
млекопитающих и человека), либо
хищничеством (когда представители
одного вида ловят и
поедают
представителей другого - например,
отношения между
волками и грызунами
и др.).
Симбиоз
- сожительство (от греч. “син”
- вместе, “биос” - жизнь)
представляет
такую форму взаимоотношений, при
которой оба
партнера или один из них
извлекает пользу от другого. Симбиоз -
понятие широкое и включает много
разных вариантов отношений
между
видами. Если присутствие одной
популяции благоприятно
для другой, но
не является необходимым условием
существования, то такие отношения
носят характер
протокооперации (на
панцирях многих ракообразных
обитают
различные
кишечнополостные, которые получают
пищу, когда его
хозяин ловит и
поедает других животных, однако они
могут
существовать и раздельно).
Протокооперацию можно в
определенном смысле отнести к
симбиозу. Существуют и другие
формы
симбиоза: мутуализм, комменсализм и
даже паразитизм. В
случае, когда оба
вида извлекают выгоду из совместного
существования и не могут жить
самостоятельно, то такая
ассоциация
называется мутуализмом. Примером
мутуализма
являются термиты, в
кишечнике которых обитают
жгутиковые
(простейшие), имеющие
ферменты для разложения древесины,
которой питаются термиты.
Формирование мутуализма проходит
через несколько стадий: сначала
ассоциация носит характер
комменсализма (т.е. такой тип
взаимоотношений, когда один из
двух
совместно обитающих видов -
комменсал - извлекает
пользу из
совместного существования, не
причиняя, однако,
вреда другому виду),
а затем через фазу протокооперации
отношения в ассоциации переходят в
мутуализм. Комменсализм
широко
представлен в океане, где практически
в каждой норе,
вырытой червем, и в
каждой раковине обитают гости,
использующие убежище хозяина и не
приносящие ему ни пользы,
ни вреда.
Микориза представляет собой симбиоз,
в котором
может проявляться и
паразитизм: или гриб в какой-то
период
начинает питаться соками
корня и повреждает его, или клетка
корня, выделяя ферменты, разрушают
гриб-симбионт.
Рыбы-лоцманы,
следующие за акулами, черепахами,
дельфинами,
кормятся остатками пищи
этих животных, а также их
экскрементами и паразитами. Такие
отношения между видами
называют
нахлебничеством (один из вариантов
комменсализма).
Другая форма
комменсализма получила название
квартиранства:
в полости голотурии
“морского огурца” находят убежище
разнообразные мелкие виды животных.
Растения - эпифиты (от
греч. “эпи” -
на, сверх, “фитом” - растение)
поселяются на
деревьях. Например, на
деревьях поселяются водоросли,
лишайники, мхи, орхидеи - они
питаются за счет фотосинтеза и
отмирающих тканей хозяина, но не их
соками.
Комменсализм,
протокооперация и
мутуализм, таким образом, являются
типами
положительных
взаимоотношений между организмами,
когда
организмы не наносят ущерба
друг другу и выгодны обоим или
одному
из партнеров. При антагонистических
отношениях между
видами -
аменсализме, паразитизме и
хищничестве - одному из
видов
наносится ущерб. При аменсализме
страдает один вид, а
другой
развивается нормально: например,
плесневый гриб
Penicillium выделяет
пенициллин - вещество, подавляющее
рост
различных бактерий, но бактерии
не оказывают влияния на
плесневый
гриб. При клинических испытаниях
пенициллина было
выявлено, что при
его применении увеличилось число
грибковых
заболеваний, поскольку в
естественных условиях развитие грибов
сдерживается присутствием бактерий.
При антогонизме -
аменсализме,
паразитизме и хищничестве -
ошибочно полагать,
что отношения
между хозяином и паразитом или
хищником и
жертвой всегда вредны для
хозяина или жертвы. Со временем под
влиянием естественного отбора
губительное действие паразита
или
хищника ослабевает, поскольку
паразит может сохраниться
лишь в том
случае, если перейдет на какой-либо
новый вид,
пригодный в качестве
хозяина. Если же паразит не найдет
нового хозяина, то он погибает сам.
Часто производят отстрел
хищников,
уничтожающих полезных животных.
Это приводит к
значительному
увеличению численности жертвы на
определенном
ареале и ей уже не
хватает пищи. В результате жертва
начинает гибнуть от нехватки пищи
(от голода). В природе
численность
популяции хищника изменяется в
соответствии с
численностью жертвы
популяции, причем колебания
численности
хищника несколько
отстает от изменений численности
жертвы.
Антропогенное
воздействие -
непосредственное воздействие
человека на
организмы или
воздействие через изменение им среды
обитания.
Человек стал оказывать
влияние на природу с тех пор, как
перешел к охоте и земледелию. С
середины XIX в. начала
интенсивно
развиваться промышленность, что
привело к
загрязнению окружающей
среды. К концу XX в. влияние
человеческой деятельности на
атмосферу, гидросферу и почву
прогрессировало с развитием
различных производств, освоением
новых технологий и интенсификацией
сельского хозяйства. В
атмосферу
поступает более 200 млн т оксида и
диоксида
углерода, 150 млн т
сернистого газа, более 50 млн т
оксидов
азота, примерно такое же
количество углеводородов. В воздух
поступают тяжелые металлы и другие
элементы, масса
мелкодисперсных
частиц и пыли. Содержание СО2 в
воздухе
возросло на 10%, а он
препятствует тепловому излучению в
космическое пространство, создавая
так называемый
“парниковый эффект”.
Дальнейшее повышение концентрации
СО2 в
атмосфере может создать
условия для повышения температуры на
планете, отступлении границы
полярных льдов к северу и
повышению
уровня Мирового океана.
Загрязнение
морей и океанов, рек и
озер вызвано сбросом неочищенных
или
недостаточно очищенных сточных
вод промышленными и коммунальными
предприятиями. Стоки с
сел
|
<Общая биология>
|
