§ 51. Биотические взаимодействия. Конкуренция. Хищничество. Паразитизм

Вопрос. Рассмотрите рис. 230–232. Найдите на них взаимовредные и выгодные только для одной стороны формы взаимодействий между организмами.

Ответ. К взаимовредным относится такая форма отношений как конкуренция. Конкуренция может быть внутривидовой (например, березы в лесу борются за свет, влагу, минеральные вещества)), межвидовой (черный и рыжий тараканы за местообитание внутри жилища человека). Следующее взаимоотношение полезно – вредное, когда один организм получает пользу, а второй вред: хищничество (истинное (львы); собирательное (мухоловка); пастбищное (гусеница бабочки-волнянки), когда один организм получает пользу, а второй вред. Также полезно – вредным является паразитизм (облигатный (свиной цепень); факультативный (гриб – трутовик); временный (иксодовый клещ); постоянный (Петров крест); внутренний (лямблии); наружный (блоха).

Вопрос 1. Что такое биотические взаимодействия (факторы)? Приведите примеры.

Ответ. Биотические взаимодействия (факторы) – это все формы взаимоотношений организмов, складывающиеся в среде их обитания. Действие биотических факторов бывает прямым и косвенным. При прямом действии организмы непосредственно контактируют друг с другом и оказывают взаимное положительное или отрицательное влияние. Главные из таких взаимодействий связаны с питанием организмов. Каждый вид, размножаясь, не только обеспечивает своё существование, но и служит источником пищи и энергии для других организмов. Одни виды потребляют живую пищу, другие – остатки растений, или мёртвых животных, или помёт, или растворы органических веществ. При косвенном действии один организм влияет на другой, не вступая непосредственно с ним в контакт, а лишь изменяя среду его обитания.

Вопрос 2. В чём сущность конкуренции? Каким образом организмы со сходными экологическими потребностями избегают конкуренции? Приведите примеры.

Ответ. Конкуренция (от лат. сопсигго – сталкиваюсь) – это взаимоотношения между особями одного (внутривидовая конкуренция) или разных (межвидовая конкуренция) видов, которые выражаются в соперничестве организмов за право обладания одинаковыми ресурсами среды. Эти отношения отрицательно сказываются на обеих вступивших во взаимодействие сторонах.

Конкуренция возникает, например, между плотнокустовыми и рыхлокустовыми растениями луга за место в пространстве и использование почвенных ресурсов; щукой и окунем, обитающими в одном и том же пресном водоёме и питающимися одними и теми же рыбами; волком и лисицей, охотящимися на зайцев и других животных; хищными птицами леса, кормящимися грызунами; птицами-дуплогнёздниками за имеющиеся в лесу дупла. Внутривидовая конкуренция носит более острый характер, чем межвидовая, так как у особей, принадлежащих к одному виду, экологические потребности всегда одинаковы. В результате такой конкуренции особи в популяции ослабляют друг друга, что ведёт к гибели менее приспособленных, т. е. к естественному отбору. Межвидовая конкуренция происходит в том случае, когда разные виды обитают на одной территории и используют одни и те же ресурсы среды. Это приводит к постепенному вытеснению одного вида другим, имеющим какие-либо преимущества в использовании ресурсов.

Конкуренция между видами в естественных условиях не обязательно приводит к гибели одного из них. Нередко в процессе эволюции они приспосабливаются к совместному существованию. Например, зимой в наших лесах оседлые виды насекомоядных птиц избегают конкуренции друг с другом благодаря разной стратегии поиска пищи. Большие синицы собирают корм на деревьях, кустарниках, на пнях, а часто и на снегу; синицы-гаички обследуют преимущественно крупные ветви; длиннохвостые синицы ищут корм на концах ветвей; мелкие корольки кормятся на верхних частях крон деревьев.

Таким образом, конкуренция, возникающая между близкими видами, может иметь два следствия – либо вытеснение одного из них из мест обитания, либо расхождение обоих видов по их экологической специализации, дающее им возможность для совместного существования.

Вопрос 3. Какие взаимоотношения между организмами называют хищничеством? Опишите разные формы хищничества. Приведите соответствующие примеры.

Ответ. Хищничество – это способ добывания пищи и питания, при котором одни организмы (хищники) ловят, умерщвляют и поедают других (жертвы). Оно встречается практически среди всех групп животных – от простейших до хордовых, а также среди грибов и насекомоядных растений. Иногда под хищничеством понимают все формы взаимоотношений организмов, при которых одни организмы используют в пищу другие. Слово «хищник» в данном случае означает «поедатель», даже если это относится и к растительноядным организмам. Различают истинное, собирательное и пастбищное хищничество. Примеры хищничества:

1. Истинное хищничество. В этом случае численность жертв, как правило, невысока и хищники (волки, львы, тигры, акулы, мухи-ктыри и др.) вынуждены проявлять охотничье поведение, т. е. выслеживать или догонять добычу. В основном, говоря о хищничестве, подразумевают именно эту форму биотических взаимодействий между организмами.

2. Собирательное хищничество. Численность жертв высока, а их размеры сравнительно малы, поэтому хищник просто ищет и собирает добычу. Такое хищничество характерно для большинства насекомоядных птиц – синиц, зябликов, мухоловок и т. п.

3. Пастбищное хищничество (пастьба) состоит в поедании растительного корма, поиски которого не требуют больших затрат времени и усилий благодаря его изобилию и доступности. Такой тип взаимодействия свойственен копытным млекопитающим, поедающим луговую растительность, листогрызущим насекомым, например гусеницам бабочек.

Вопрос 4. Какие приспособления приобретают хищники и жертвы в процессе совместной эволюции? В чём значение хищничества для популяций хищников и популяций жертв? Ответ обоснуйте. Могут ли хищники съесть всех жертв?

Ответ. Взаимные приспособления у хищников и жертв.

Приспособления у хищников:

• Развитие органов для захвата, удержания, умерщвления добычи (зубов, клюва, когтей).

• Маскирующая окраска.

• Развитие органов для преследования (быстрый и маневренный бег, плавание или полет).

• Выделение парализующих ядов.

• Выработка особых способов поведения (преследование, ожидание в засаде).

• Плетение ловчих сетей (например, паутины).

Приспособления у жертв:

• Развитие органов защиты (жало, иглы).

• Развитие органов механической защиты (панцирь).

• Защитная окраска или отпугивающие рисунки (например, «глаза»).

• Развитие органов для ухода от хищника (быстрый и маневренный бег, плавание или полет).

• Выделение ядов, отпугивающих и раздражающих запахов.

• Выработка особых способов поведения (затаивание, быстрое перемещение).

Значение хищничества можно понять лишь рассматривая это явление на уровне популяций. Длительная связь между популяциями хищника и жертвы порождает их взаимозависимость, которая действует подобно регулятору, предотвращая слишком резкие колебания численности или препятствуя накоплению в популяциях ослабленных или больных особей. В ряде случаев хищничество может существенно ослаблять отрицательные последствия межвидовой конкуренции, повышать устойчивость и разнообразие видов в сообществах. Установлено, что при длительном совместном существовании взаимодействующих видов животных и растений их изменения протекают согласованно-то есть эволюция одного вида частично зависит от эволюции другого. Такая согласованность в процессах совместного развития организмов разных видов называется коэволюцией.

Адаптация хищников и их жертв в совместном эволюционном развитии приводит к тому, что отрицательные влияния одного из них на другой становятся слабее. Применительно к популяции хищника и жертвы это означает, что естественный отбор будет действовать в противоположных направлениях. У хищника он будет направлен на увеличение эффективности поиска, ловли и поедания жертвы. А у жертвы – благоприятствовать возникновению таких приспособлений, которые позволяют особям избежать их обнаружения, поимки и уничтожения хищником.

В действиях многих хищников в природе как бы присутствует расчетливость. Хищнику, например, «невыгодно» полное уничтожение жертвы, и, как правило, этого не случается. Хищник уничтожает в первую очередь тех особей, которые медленно растут и слабо размножаются, но оставляет особей быстрорастущих, плодовитых, выносливых.

Вопрос 5. При массовом отстреле хищных птиц (филинов, ястребов и др.) численность куропаток и тетеревов уменьшается; при уничтожении волков снижается численность оленей; в результате уничтожения воробьёв падает урожай зерновых культур. Чем объяснить приведённые факты? О чём они свидетельствуют?

Ответ. Первая причина. Отстрел хищников (хищные птицы и волки) приводит к тому, что численность жертв первое время резко возрастает, затем между ними усиливается внутривидовая конкуренция, пищевые ресурсы истощаются, происходит снижение их численности. Вторая причина. Хищники в первую очередь уничтожают наиболее слабых и больных животных, при сокращении численности хищников в популяциях жертв происходит увеличение числа особей, что может вызвать вспышку заболеваний или передачу потомкам признаков, приводящих к снижению жизнеспособности.

Воробьи. В период вывода потомства воробьи уничтожают большое количество насекомых и их личинок (выкармливают ими своих птенцов), при уничтожении воробьев резко возрастает число вредителей сельскохозяйственных растений. Растения, сильно поврежденные насекомыми, дают низкий урожай.

Вопрос 6. Охарактеризуйте различные формы паразитизма. Каким образом паразиты наносят вред организму-хозяину? Приведите примеры организмов-паразитов.

Ответ. Паразитизм (от греч. parasites – нахлебник) – это форма биотических взаимодействий, когда один организм (паразит) использует другой организм (хозяина) в качестве среды обитания и источника пищи. Паразиты обычно намного мельче своего хозяина. В процессе эволюции они приспособились к паразитическому образу жизни: приобрели органы прикрепления (присоски, крючки, коготки), высокую плодовитость, сложные циклы развития и др. Некоторые паразиты в ходе специализации утратили ряд органов. Различают несколько форм паразитизма: облигатный, факультативный, временный, постоянный, внутренний и наружный.

1. Облигатный, или обязательный, паразитизм. Паразит не может существовать вне организма хозяина, например, свиной цепень обитает в тонком кишечнике человека, где питается полупереваренной пищей, всасывая её через всю поверхность своего тела. Вне организма человека живут только личинки и находятся яйца этого паразитического ленточного червя

2. Факультативный, или необязательный, паразитизм характерен для таких взаимодействий, при которых паразит поселяется в организме хозяина, приводит его к гибели и продолжает своё существование в мёртвом теле. Например, грибы-трутовики с помощью спор, разносимых ветром, через повреждения на коре поселяются в живых деревьях. Разрастаясь своей грибницей внутри древесины, трутовик постепенно губит дерево-хозяина, после чего продолжает некоторое время жить на упавшем стволе.

3. Временный паразитизм. Контакт с организмом хозяина происходит на отдельных стадиях жизненного цикла паразита или в определённый промежуток времени. Так, самки иксодовых клещей нападают весной и летом на различных млекопитающих, в том числе и человека, и сосут у них кровь, которая им необходима для откладывания яиц.

4. Постоянный, или стационарный, паразитизм наблюдается у растения Петров крест, которое не имеет хлорофилла и развивается на корнях деревьев и кустарников, питаясь их органическими веществами.

5. Внутренний паразитизм. Эндопаразиты – малярийный плазмодий, дизентерийная амёба, лямблии, черви-аскариды живут в теле своего хозяина и питаются его тканями или содержимым пищеварительного тракта.

6. Внешний паразитизм. Эктопаразиты (блохи, вши, клещи и др.) живут преимущественно на коже организмов-хозяев и обладают достаточной подвижностью, чтобы переходить от одного хозяина к другому.

Вопрос 7. В чём состоит экологическая роль отношений типа «паразит – хозяин»? Каково значение такой формы биотических взаимодействий для эволюции?

Ответ. Экологическое значение паразитизма в первую очередь состоит в том, что паразиты выступают как фактор естественного отбора, регулируя численность популяций хозяев.

Это проявляется, с одной стороны, в том, что ослабленная паразитами часть популяции хозяина либо гибнет, либо не достигает половой зрелости. Часто у хозяев паразитов снижается репродуктивный потенциал. В то же время паразиты, элиминируя из популяций хозяев ослабленных особей с низким уровнем иммунитета, способствуют выживанию и преимущественной репродукции более жизнеспособных особей.

Широко известна роль таких кровяных паразитов, как малярийный плазмодий, в сохранении состояния генетического полиморфизма популяций человека по генам различного рода гемоглобинопатий.

Существует много примеров, свидетельствующих и о том, что паразитические виды могут приводить также к увеличению общего видового разнообразия популяций в экологических системах. Так, два близких вида жуков р. Tribolium обычно не могут сосуществовать в одной среде, так как один вид размножается быстрее другого и быстро его вытесняет. Наличие в среде одноклеточного паразита р. Adelina снижает интенсивность размножения первого в большей степени, чем второго. В результате сосуществование обоих видов жуков становится возможным.

Сходная форма взаимоотношений видов хозяев и паразита описана на примере совместного обитания на острове Сан-Мартен двух видов южноамериканских ящериц р. Anolis и споровика р. Plasmodium, близкого к возбудителям малярии человека. Один из видов этих ящериц характеризуется высокой устойчивостью к паразиту, а другой такой устойчивостью не обладает. На территории, свободной от возбудителя заболевания, обитает только один вид, высокочувствительный к нему. На других же участках острова, где Plasmodium распространен, встречаются представители обоих видов ящериц.