Биосфера и цивилизация

Формы паразитизма.

Паразиты могут быть временными, когда организм-хозяин подвергается

нападению на короткий срок, лишь на время питания. Таковы слепни, клопы,

блохи, мухи-жигалки.

Организмы, способные длительное время использовать хозяина, не приводя его

к слишком ранней гибели и обеспечивая себе тем самым наилучшее

существование. К числу постоянных паразитов относятся: простейшие

(дизентерийная амеба, малярийный плазмодий), плоские черви (цепни,

сосальщики), круглые черви (власоглав, аскарида), членистоногие (чесоточный

зудень). С гибелью хозяина погибает и паразит.

Гнездовой паразитизм свойственен позвоночным животным. Обыкновенная кукушка

откладывает свои яйца в гнезда более 100 видов птиц, преимущественно мелких

воробьиных. Птенцы паразитического вида вылупливаются быстрее, чем птенцы

хозяина. Вылупившийся кукушонок выталкивает яйца и птенцов своих хозяев и

получает всю пищу от приемных родителей.

Паразитические отношения встречаются и у растений. Особенно распространены

паразитические бактерии и грибы. Один из самых процветающих паразитов

высших растений - гриб рода фитофтора. Некоторые виды этого рода поражают

любые растения.[3]

Конкуренция - одна из форм отрицательных взаимоотношений между видами.

Ч.Дарвин считал конкуренцию одной из важнейших составных частей борьбы за

существование, играющей большую роль в эволюции видов.[3] Конкуренция - это

взаимоотношения, возникшие между видами со сходными экологическими

требованиями. Когда такие виды обитают совместно, каждый из них находится в

невыгодном положении, т.к. присутствие другого уменьшает возможности в

овладении ресурсами, убежищами и прочими средствами к существованию,

которым располагает местообитание. Конкуренция - единственная форма

экологических отношений, отрицательно сказывающаяся на обоих

взаимодействующих партнерах. Формы конкурентного взаимодействия могут быть

самыми различными: от прямой физической борьбы до совместного

существования. Тем не менее рано или поздно один конкурент вытесняет

другого.[1]

Причины вытеснения одного вида другим могут быть различными. У растений

подавление конкурентов происходит в результате перехвата питательных

веществ и почвенной влаги корневой системой и солнечного света - листовым

аппаратом, а также в результате выделения токсичных соединений.

У животных встречаются случаи прямого нападения одного вида на другой в

конкурентной борьбе. Например, личинки яйцееда diachasoma и tryonhi opius

humilis, оказавшиеся в одном яйце хозяина, вступают друг с другом в схватку

и убивают соперника, прежде чем приступить к питанию.[1]

2.3. Нейтральные отношения.

Нейтрализм - форма взаимоотношений, при которых обитающие на одной

территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных

видов не связаны друг с другом непосредственно, но, формируя биоценоз,

зависят от состава сообщества в целом. Например, белки и лоси, обитая в

одном лесу, не контактируют друг с другом, однако состояние леса

сказывается на каждом из этих видов.[3]

При аменсализме для одного из двух взаимодействующих видов последствия

совместного обитания отрицательны, тогда как другой от них не получает ни

вреда, ни пользы, что чаще встречается у растений (например, светолюбивые

травянистые виды, растущие под елью, испытывают угнетение в результате

затенения, тогда как для самого дерева соседство может быть

безразличным).[1]

Все перечисленные формы биологических связей между видами служат

регистраторами численности животных и растений в биоценозе, определяя

степень его устойчивости; при этом чем больше видовой состав биоценоза, тем

устойчивее сообщество в целом.

Видовой состав входящих в сообщество организмов и количественное

соотношение видовых популяций является одним из важнейших показателей

структуры сообщества. При изучении сообществ наиболее многочисленным видам

уделяется основное внимание, однако редкие виды часто являются лучшими

индикаторами состояния среды; общее число видов является показателем

условий существования живых организмов. Видовое разнообразие - признак

экологического разнообразия: чем больше видов, тем больше экологических

ниш, т.е. выше богатство среды. Видовое разнообразие связано с

устойчивостью сообщества по той простой причине, что чем больше

разнообразие, тем шире возможности адаптации сообщества к изменившимся

условиям, будь это изменение климата или других факторов.[3]

Объяснение этого состоит в том, что наличие разных организмов с разными

требованиями к среде повышает приспособленность сообщества в целом. Так,

редкие в данный момент виды при изменившихся условиях могут оказаться в

выигрышном положении и стать многочисленными, и наоборот. Таким образом, за

счет видового разнообразия сообщество обеспечивает себе как бы резерв

выживаемости на случай неожиданных изменений условий жизни.

3. Круговороты вещества и энергии.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических

элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой,

почвой, гидросферой и живыми организмами.

Экосистемы - это сообщества организмов, связанные с неорганической средой

теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут существовать

только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды,

кислорода, минеральных солей. В любом конкретном местообитании запасов

неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности

населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не

возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в

течение жизни организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так

и после их смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков.

Таким образом, сообщество обретает с неорганической средой определенную

систему, в которой поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов,

имеет тенденцию замыкаться в круговорот.

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может

осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Такой термин был

предложен в 1935 году английским экологом А.Тенсли, который подчеркивал,

что при таком подходе неорганические и органические факторы выступают как

равноправные компоненты, и мы не можем отделить организмы от конкретной

окружающей среды. А.Тенсли рассматривал экосистемы как основные единицы

природы на поверхности Земли, хотя они и не имеют определенного объема и

могут охватывать пространство любой протяженности.[1]

Для поддержания круговорота веществ в ситстеме необходимо наличие запаса

неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных

групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуцентами выступают автотрофные (использующие в качестве источника для

построения своего тела неорганические соединения) организмы, способные

строить свои тела за счет неорганических соединений. Консументы - это

гетеротрофные организмы (все живые существа, нуждающиеся в пище

органического происхождения), потребляющие органическое вещество

продуцентов или других консументов и трансформирующих его в новые формы.

Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его в

неорганические соединения. Роль консументов выполняют в природе в основном

животные, их деятельность по поддержанию и ускорению циклических миграций

атомов в экосистемах сложна и многообразна. На участках, где функционируют,

например, сообщества, сформированные только из микроорганизмов, круговорот

атомов может осуществляться без консументов, за счет деятельности двух

других групп.[1]

Масштабы экосистемы в природе чрезвычайно различны. Неодинакова также

степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, т. е.

многократность вовлечения одних и тех же атомов в циклы. В качестве одних

экосистем можно рассматривать, например, подушку лишайников на стволе

дерева и луг, и лес, и океан, и пустыню, и всю поверхность Земли, занятую

жизнью.

В подушке лишайников мы найдем все необходимые компоненты экосистемы.

Продуценты - симбиотические водоросли, осуществляющие фотосинтез.

Консументы- мелкие членистоногие, питающиеся живыми тканями лишайника, а

также грибные гифы, паразитирующие на клетках водорослей. Редуценты -

грибные гифы, живущие не только за счет живых, но и за счет погибших клеток

водорослей, и мелкие животные - сапрофаги, перерабатывающие отмершие

слоевища, в разрушении которых им помогают многочисленные микроорганизмы.

Степень замкнутости круговорота в такой системе очень невелика: значит,

часть продуктов распада выносится за пределы лишайника - вымывается

дождевыми водами, осыпается вниз со ствола. Кроме того, часть животных

мигрирует в другое место обитания. Тем не менее часть атомов успевает

пройти несколько циклов, включаясь в тела живых организмов и освобождаясь

из них, прежде чем покинет данную экосистему.

В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик,

что их стабильность поддерживается в основном за счет притока такого же

количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен.

Таковы проточные водоемы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор.

Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и

относительно автономны (леса, луга, озера и т.п.).

Однако ни одна, даже самая крупная, экосистема Земли не имеет полностью

замкнутого круговорота. Материки интенсивно обмениваются веществом с

океанами, причем большую роль в этих процессах играет атмосфера , и вся

наша планета часть материи получает из космического пространства, а часть

отдает в космос.[1]

Экосистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее

существования. Запасы биогенных элементов, из которых строят тела живые

организмы, на Земле в целом и на каждом конкретном участке на ее

поверхности небезгранична. Лишь система круговоротов смогла придать этим

запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни.

Поддерживать и осуществлять круговорот могут только функционально-различные

группы организмов. Таким образом, экологическое разнообразие живых существ

и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы -

древнейшее свойство жизни.[1]

Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в

экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. В конечном

итоге вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения,

которое переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи

органических соединений. Все живые существа являются объектами питания

других, т.е. связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи

в сообществах - это механизмы передачи энергии от одного организма к

другому. В каждом сообществе трофические связи переплетены в сложную сеть.

Трофические связи - это связи, возникающие, когда один вид питается другим

- либо живыми особями, либо их мертвыми остатками, либо их продуктами

жизнедеятельности. И стрекозы, ловящие на лету других насекомых, и жуки-

навозники, питающиеся пометом крупных копытных, и пчелы, собирающие нектар

растений, вступают в прямую трофическую связь с видами, предоставляющими им

пищу. Любое воздействие одного вида на поедаемость другого (или на

доступность для него пищи) следует расценивать как косвенную трофическую

связь между ними. Например, гусеницы бабочек-монашек, объедая хвою сосен,

облегчают короедам доступ к ослабленным деревьям.[1]

Организмы любого вида являются потенциальной пищей многих других видов.

Врагами тлей, например, служат личинки и жуки божьих коровок, личинки мух-

сирфид, пауки, насекомоядные птицы и многие другие. За счет дубов в

широколиственных лесах могут жить несколько сотен форм различных

членистоногих, фитонематод, паразитических грибков и т. п. Хищники обычно

легко переключаются с одного вида жертв на другой, а многие кроме животной

пищи способны потреблять в некотором количестве и растительную. Таким

образом , трофические сети в биоценозах очень сложные, и создается

впечатление, что энергия, поступающая в них, может долго мигрировать от

одного организма к другому. На самом деле путь каждой конкретной порции

энергии, накопленной зелеными растениями, короток; она может передаваться

не более, чем через 4-6 звеньев ряда, состоящего из последовательно

питающихся друг другом организмов. Такие ряды, в которых можно проследить

пути расходования изначальной дозы энергии, называют цепями питания. Место

каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем. Первый

трофический уровень - это всегда продуценты, создатели органической массы;

растительные консументы относятся ко второму трофическому уровню;

плотоядные, живущие за счет растительноядных форм - к третьему;

потребляющие других плотоядных - к четвертому и т.д. Таким образом,

различают консументов первого, второго и третьего порядков, занимающих

разные уровни в цепях питания. Естественно, что основную роль при этом

играет пищевая специализация консументов. Виды с широким спектром питания

включаются в пищевые цепи на разных трофических уровнях. Так, например,

человек, в рацион которого входит как растительная пища, так и мясо

травоядных и плотоядных животных, выступает в разных пищевых цепях в

качестве консумента первого, второго и третьего порядков. Виды,

специализированные на растительной пище, например, зайцеобразные, копытные,

всегда являются вторым звеном в цепях питания.[1]

Энергетический баланс консументов складывается следующим образом.

Поглощенная пища обычно усваивается не полностью. Неусвоенная часть вновь

возвращается во внешнюю среду (в виде экскрементов) и в дальнейшем может

быть вовлечена в другие цепи питания. Процент усвояемости зависит от

состава пищи и набора пищеварительных ферментов организма. У животных

усвояемость пищевых материалов варьирует от 12-20% (некоторые сапрофаги) до

75% и более (плотоядные виды). Ассимилированная организмом пища вместе с

запасом в ней энергии расходуется двояким образом. Большая часть энергии

используется на поддержание рабочих процессов в клетках, а продукты

расщепления подлежат удалению из организма в составе экскрементов (мочи,

пота, выделений различных желез) и углекислого газа, образующегося при

дыхании. Энергетические затраты на поддержание всех метаболических

процессов условно называется тратой на дыхание, т.к. общие их масштабы

можно оценить, учитывая выделение углекислого газа организмом. Меньшая

часть усвоенной пищи трансформируется в ткани самого организма, т.е. идет

на рост или откладывание запасных питательных веществ, увеличение массы

тела.

Передача энергии в химических реакциях в организме происходит согласно

второму закону термодинамики, с потерей части ее в виде тепла. Особенно

велики эти потери при работе клеток животных, КПД которых очень низок. В

конечном итоге вся энергия, используемая на метаболизм, переходит в

тепловую и рассеивается в окружающем пространстве.[1]

Траты на дыхание во много раз больше энергозатрат на увеличение массы

самого организма. Конкретные соотношения зависят от стадии развития и

физиологического состояния особей. У молодых траты на рост могут достигать

значительной величины, тогда как взрослые используют энергию пищи почти

исключительно на поддержание обмена веществ и созревание половых продуктов.

Интенсивность питания снижается с возрастом.

Таким образом, основная часть потребляемой с пищей энергии идет на

поддержание их жизнедеятельности и лишь сравнительно небольшая - на

построение тела, рост и размножение. Иными словами, большая часть энергии

при переходе из одного звена пищевой цепи в другое теряется, т.к. к

следующему потребителю может поступить лишь та энергия, которая заключается

в массе поедаемого организма. По грубым подсчетам эти потери составляют

около 90% при каждом акте передачи энергии через трофическую цепь.

Следовательно, если калорийность растительного организма 1000 Дж, при

полном поедании его травоядным животным в теле последнего остается из этой

порции всего 100, в теле хищника - лишь 10 Дж, а если этот хищник будет

съеден другим, то на его долю придется только 1 Дж, т.е. 0,1%.[1]

Таким образом, запас энергии, накопленной зелеными растениями, в цепях

питания стремительно иссякает. Поэтому пищевая цепь включает обычно всего 4-

5 звеньев. Потерянная в цепях питания энергия может быть восполнена только

поступлением новых ее порций. Поэтому в экосистемах не может быть

круговорота энергии, аналогичного круговороту вещества. Экосистема

функционирует только за счет направленного потока энергии, постоянного

поступления ее извне в виде солнечного излучения или готовых запасов

органического вещества. Трофические цепи, которые начинаются с

фотосинтезирующих организмов, называют цепями выедания (или цепями

потребления, пастбищными цепями), а цепи, которые начинаются с отмерших

остатков растений, трупов и экскрементов животных - детритными цепями

разложения. Таким образом, поток энергии, входящий в экосистему,

разбивается далее как бы на два основных русла, поступая к консументам

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5