Общая характеристика биотических факторов. Антропогенные, биотические и абиотические факторы окружающей среды

Биотические – совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания. Отношения между организмами, будучи чрезвычайно широко распространенными, очевидными и в некоторых случаях жизненно важными для человека, привлекали внимание наблюдателей и исследователей живой природы уже со времен античности.

Таблица 2 – Основные абиотические факторы среды

Факторы	Ритмичность воздействия	Сфера воздействия
Свет	Суточный и сезонный ритмы	1 Развитие организмов (может как ускорять, так и тормозить) 2 Образование пигментов и витаминов (УФ-излучение) 3 Инактивация гормонов роста у растений (УФ-излучение) 4 Определяет ход и продуктивность фотосинтеза (видимое излучение) 5 Стимулирует размножение 6 Регулирует поведение 7 Влияет на цикличность биологических процессов (фотопериодизм) 8 Источник тепла (инфракрасное излучение)
Температура	Суточный и сезонный ритмы	1 Развитие организмов (может, как ускорять, так и тормозить) 2 Активность: а) пороговые и возбуждающие температуры; б) метаболическая активность; в) потребление пищи 3 Размножение 4 Термопериодизм как сигнальный фактор
Влажность	Суточный и сезонный ритмы	1 Развитие организмов 2 Стимулирует размножение 3 Регулирует ход обменных процессов 4 Регулирует активность и другие поведенческие реакции
Давление	Аритмично	1 Размножение (низкое постоянное давление приводит к мужскому бесплодию) 2 Регулирует активность
Ветер	Аритмично	1 Регулирует транспирацию 2 Определяет форму растений 3 Перенос пыльцы (анемогамия) 4 Анемохория (распространение с помощью ветра) 5 Передача запахов 6 Определяет количество летающих форм

Научную основу изучения отношений в природных сообществах заложил Ч. Дарвин. Дальнейшее развитие этой области связано с именами Э. Геккеля, К. Мебиуса, Ф. Клементса, В. Шелфорда, Ч. Элтона, Г. Ф. Морозова, В. Н. Сукачева, В. Н. Беклемишева, Г. А. Новикова и др. Биотические отношения являются многообразными. Тип взаимодействия между организмами, популяциями, видами может меняться в течение времени в связи с изменением, как их самих, так и экологической обстановки. Поэтому ни одна из классификаций биотических отношений не является всесторонней. Прежде всего, необходимо отметить наличие таких форм отношений как внутривидовые и межвидовые. Внутривидовые отношения включают всю совокупность самых разнообразных по содержанию, характеру и значению связей и зависимостей между организмами и группами организмов одного вида.

Межвидовые отношения возникают на иной основе, чем внутривидовые, и представляют собой иной тип отношений. Основой для возникновения межвидовых отношений служат трофические связи. Одним из результатов межвидовых отношений является формирование различных приспособлений защитного характера. К приспособлениям, которые возникли на основе межвидовых отношений, можно отнести явление фагоцитоза, мимикрию, выделение фитонцидов, образование шипов, колючек, игл.

Рисунок 3.3 – Основные типы экологических взаимодействий

(по А. С. Степановских, 2003)

Основными типами отношений являются положительные и отрицательные.

Конкуренция (–, –) – это взаимоотношения, при которых организмы в борьбе за источники пищи или территорию воздействуют друг на друга отрицательно. Ее частными случаями являются: 1) конкуренция (в узком смысле слова) за тот или иной ограниченный ресурс (соперничество); 2) непосредственная «борьба» между представителями разных видов (агрессия); 3) взаимное аллелопатическое ингибирование (антагонизм).

Изучение конкуренции показало, что она наиболее остра при одинаковых или сходных требованиях конкурирующих видов.

На этом основаны многочисленные случаи вытеснения одного вида другим, наблюдаемые в природе. Так, рыжий таракан вытесняет черного, узкопалый рак – широкопалого, серая крыса – черную. Еще более жесткими, как отмечал Ч. Дарвин, являются отношения между особями, популяциями одного вида, потому что особи одного вида живут в сходных условиях, нуждаются в одинаковой пище и подвергаются одним и тем же опасностям.

В середине 30-х годов русский ученый Г. Ф. Гаузе (1910–1986) выполнил цикл работ по лабораторному воспроизведению явления межвидовой конкуренции. Исследованиями Г. Ф. Гаузе на простейших (опыты с инфузориями) установлено, что при содержании двух видов на ограниченном питании через некоторое время остается только один вид, то есть два вида не могут существовать на одной территории (занимать одну и ту же экологическую нишу), если их экологические потребности идентичны. исследованиями Г. Ф. Гаузе впервые экспериментально была доказана возможность реализации разных вариантов конкурентных взаимодействий между видами. Работы по изучению конкуренции в лабораторных и природных условиях имели исключительно важное значение для развития экологии.

Хищничество (+, –) – это такая форма межвидовых отношений, при которой один вид живет за счет другого – добывает и поедает свою жертву. Хищничество может быть специализированным, когда тот или иной вид хищного животного питается строго определенной добычей. Например, скопа питается только рыбой. Нередки и многоядные хищники (волк).

С середины 60-х годов 20 века на базе современной вычислительной техники стали проводиться весьма значительные исследования по изучению хищничества, появились обобщения, в основе которых лежат широкие представления об этом типе биотических отношений. Можно привести следующую функциональную классификацию хищников:

– истинные хищники, убивающие свою жертву сразу после нападения на нее и в большинстве случаев поедающие жертву целиком. Это львы, орлы, божьи коровки, киты и многие другие;

– хищники с пастбищным типом питания. Это крупные травоядные млекопитающие – зебры, антилопы, козы, овцы, крупный рогатый скот. Как правило, они используют только часть своей жертвы;

Мутуализм – сожительство разных видов, выгодное для обоих партнеров. Классический пример этого типа – сожительство актиний и раков-отшельников (рисунок 3.4). Другой пример – симбиоз муравьев с тлями. Муравьи выступают в роли защитников своих кормильцев – тлей, производителей сахаристых выделений, которыми лакомятся муравьи. В кишечнике всех млекопитающих, включая человека, имеются кишечные бактерии, способствующие перевариванию пищи. Широко распространенным является симбиоз клубеньковых бактерий и бобовых.

Протокооперация – простой тип симбиотических связей. При этой форме совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них, т. е. не является непременным условием выживания видов (популяций).

Рисунок 3.4 – Симбиоз рака-отшельника и актинии

(по А. С. Степановских, 2003)

Сотрудничество – оба вида образуют сообщество. Оно не является обязательным, так как каждый вид может существовать отдельно, изолированно, но жизнь в сообществе им обоим приносит пользу.

Комменсализм (+, 0) – взаимоотношения видов, при которых один из партнеров получает пользу, не нанося ущерб другому. При комменсализме выделяют нахлебничество, сотрапезничество, квартирантство.

Нахлебничество – потребление остатков пищи хозяина, например взаимоотношения акул с рыбами-прилипалами (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 – Нахлебничество

(по Е. А. Криксунову и др., 1995)

Сотрапезничество – потребление разных веществ или частей их одного и того же ресурса. Например, взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли.

Квартирантство – использование одними видами других (их тел или их жилищ) в качестве убежища или жилища.

Аменсализм (–, 0) – тип межвидовых взаимоотношений, при котором в совместной среде один вид подавляет существование другого вида, не испытывая противодействия.

Нейтрализм (0, 0) – оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния.

В ходе эволюции и развития экосистем существует тенденция к уменьшению роли отрицательных взаимодействий за счет положительных, увеличивающих выживание взаимодействующих видов (например, альтруизм в эволюции человека).

Таким образом, биотические отношения являются одним из важнейших механизмов формирования видового состава сообществ, пространственного распределения видов, регуляции их численности, имеют значение для процесса эволюции.

Биотические факторы - это совокупность воздействий жизнедеятельности одних организмов на другие. К биотическим факторам относят всю сумму воздействий, которые оказывают друг на друга живые существа - бактерии, растения, животные.

Все многообразие взаимоотношений между организмами можно разделить на два основных типа: антагонистические (гр. аntagonizma - борьба) и неантагонистические.

Антагонистические отношения проявляются сильнее на начальных стадиях развития сообщества. В зрелых экосистемах наблюдается тенденция к замене отрицательных взаимодействий положительными, повышающими выживание видов.

Тип взаимодействий видов может меняться в зависимости от условий или стадий жизненного цикла.

Неантагонистические взаимоотношения теоретически можно выразить многими комбинациями: нейтральные, взаимовыгодные, односторонние и др.

Биотическими факторами являются не измененные организмами абиотические условия среды (влажность, температура и др.) и не сами организмы, а взаимоотношения между организмами, прямые воздействия одних из них на другие, т. е. характер биотических факторов определяется формой взаимосвязей и взаимоотношений живых организмов.

Эти взаимоотношения чрезвычайно разнообразны. Они могут складываться на основе совместного питания, обитания и размножения и бывают прямыми и опосредованными.

Опосредованные взаимодействия заключаются в том, что одни организмы являются средообразователями по отношению к другим (растения служат непосредственным местом обитания для других организмов). Для многих видов, в основном скрытно живущих животных, место питания совмещено с местом обитания.

При классификации биотических факторов выделяют:

- зоогенные (воздействия животных),

- фитогенные (воздействия растений) и

- микробогенные (воздействия микроорганизмов).

Иногда к биотическим факторам относят все антропогенные факторы (как физические, так и химические). Помимо всех этих классификаций, выделяются факторы, зависящие от численности и плотности организмов. Так же, факторы можно подразделять:

- на регулирующие (управляющие) и

- регулируемые (управляемые).

Все эти классификации действительно присутствуют, однако при определении экологического фактора необходимо замечать - является ли этот фактор фактором прямого действия или нет. Фактор прямого действия можно выразить количественно, тогда как фактор непрямого действия обычно выражается только качественно. Например, климат или рельеф могут быть обозначены в основном словесно, но они определяют режимы факторов прямого действия - влажности, температуры, длины светового дня и т. п.

Биотические факторы можно условно делить на следующие группы:

1. Топические взаимоотношения организмов на основе их совместного обитания: угнетение или подавление одним видом организмов развития других видов; выделение растениями летучих веществ - фитонцидов, обладающих антибактериальными свойствами и др.

2. Трофические поглощения. По способу питания все организмы планеты делятся на две группы: автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные (происходит от греческих слов autos - сам и trophe - пища) организмы обладают способностью создавать органические вещества из неорганических, которые затем используются гетеротрофными организмами. Использование органических веществ в качестве пищи у гетеротрофных организмов различное: одни используют в качестве пищи живые растения или их плоды, другие - мертвые остатки животных и т. д. Каждый организм в природе в конечном счете прямо или косвенно служит источником питания.

В то же время, сам он существует за счет других или продуктов их жизнедеятельности.

3. Генеративные отношения. Они складываются на основе размножения. Образование органического вещества в биогеоценозах (экологических системах) осуществляется по пищевым (трофическим) цепям. Пищевой цепью называется ряд живых организмов, в котором одни поедают предшественников по цепи и, в свою очередь, оказываются съеденными теми, которые следуют за ними.

Пищевые цепи первого типа начинаются с живых растений, которыми питаются травоядные животные. Биотические компоненты состоят из трех функциональных групп организмов:

продуцентов, консументов, редуцентов.

1. Продуценты (ргоducens - создающий, производящий) или автотрофные организмы (trophe - пища) - создатели первичной биологической продукции, организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений (диоксида углерода СО 2 и воды). Главная роль в синтезе органических веществ принадлежит зеленым растительным организмам - фотоавтотрофам, которые используют в качестве источника энергии солнечный свет, а в качестве питательного материала - неорганические вещества, в основном углекислый газ и воду:

СO 2 + Н 2 О = (СН 2 O) n + O 2 .

В процессе жизнедеятельности они синтезируют на свету органические вещества - углеводы или сахара (СН 2 O) n .

Фотосинтез - превращение зелеными растениями лучистой энергии Солнца в энергию химических связей и органические вещества. Световая энергия, поглощаемая зеленым пигментом (хлорофиллом) растений, поддерживает процесс их углеродного питания. Реакции, в которых поглощается световая энергия, называются эндотермическими (эндо - внутрь). Энергия солнечного света аккумулируется в форме химических связей.

Продуценты - преимущественно хлорофиллоносные растения. Под влиянием солнечных лучей в процессе фотосинтеза растения (автотрофы) образуют органическое вещество, т.е. накапливают потенциальную энергию, содержащуюся в синтезированных углеводах, белках и жирах растений. В наземных экосистемах основные продуценты - зеленые цветковые растения, в водной среде - микроскопические планктонные водоросли.

2. Консументы (соnsume - потреблять), или гетеротрофные организмы (heteros - другой, trophe - пища), осуществляют процесс разложения органических веществ. Эти организмы используют органические вещества в качестве питательного материала и источники энергии. Гетеротрофные организмы делят на фаготрофы (рhagos - пожирающий) и сапротрофы (sapros - гнилой). К фаготрофам относятся животные; к сапротрофам - бактерии.

Консументы - гетеротрофные организмы, потребители органического вещества, созданного автотрофами.

3. Биоредуценты (редуценты или деструкторы) - организмы, разлагающие органические вещества, преимущественно микроорганизмы (бактерии, дрожжи, грибы-сапрофиты), поселяющиеся в трупах, экскрементах, на отмирающих растениях и разрушающие их. Иначе говоря, это организмы, которые превращают органические остатки в неорганические вещества.

Редуценты: бактерии, грибы - участвуют в последней стадии разложения - минерализации органических веществ до неорганических соединений (СО 2 , Н 2 О, метан и др.). Они возвращают вещества в круговорот, превращая их в формы, доступные для продуцентов. Без редуцентов в природе накапливались бы груды органических остатков и иссякли бы запасы минеральных веществ.

Среди животных существуют виды, способные питаться только одним видом пищи (монофаги), на более или менее ограниченном круге источников пищи (узкие или широкие олигофаги), или на многих видах, используя в пищу не только растительные, но и животные ткани (полифаги). Яркий пример полифага - птицы, способные поедать как насекомых, так и семена растений, или медведь - хищник, который с удовольствием поедает ягоды и мёд.

Из других форм взаимодействий между организмами можно назвать:

- опыление растений животными (насекомыми);

- форезию, т. е. перенос одними видами других (семян растений птицами и млекопитающими);

- комменсализм (сотрапезничество), когда одни организмы питаются остатками пищи или выделениями других (гиены или грифы);

- синойкию (сожительство) - использование одними животными мест обитания других животных;

- нейтрализм, т. е. взаимонезависимость разных видов, обитающих на общей территории.

Наиболее распространённый тип гетеротипических взаимосвязей между животными - хищничество, т. е. непосредственное преследование и поедание одних видов другими.

Хищничество - форма взаимоотношений организмов разных трофических уровней - хищник живет за счет жертвы, поедая ее. Это наиболее распространенная форма взаимоотношений организмов в пищевых цепях. Хищники могут специализироваться на одном виде (рысь - заяц) или быть многоядными (волк).

Жертвы вырабатывают целый ряд защитных механизмов. Некоторые умеют быстро бегать или летать. Другие обладают панцирем. Третьи имеют защитную окраску или меняют ее, маскируясь под цвет зелени, песка, почвы. Четвертые выделяют химические вещества, пугающие или отравляющие хищника, и т. д.

Хищники тоже приспосабливаются к добыванию пищи. Одни очень быстро бегают, как гепард. Другие охотятся стаями: гиены, львы, волки. Третьи отлавливают больных, раненых и прочих неполноценных особей.

В любом биоценозе эволюционно сформировались механизмы, регулирующие численность и хищника, и жертвы. Неразумное уничтожение хищников часто приводит к снижению жизнеспособности и численности их жертв и наносит ущерб природе и человеку.

К числу экологических факторов биотической природы относятся химические соединения, продуцируемые живыми организмами. Например, фитонциды, - образуемые растениями преимущественно летучие вещества, убивающие микроорганизмы или подавляющие их рост (1 га лиственного леса выделяет около 2 кг летучих веществ, хвойного - до 5 кг, можжевелового - около 30 кг). Кстати, именно поэтому воздух лесных экосистем имеет важнейшее санитарно-гигиеническое значение, убивая микроорганизмы, вызывающие опасные заболевания человека. Для растения фитонциды выполняют функцию защиты от бактериальных, грибных инфекций, от простейших. Летучие вещества одних растений, в свою очередь, могут служить средством вытеснения других растений. Взаимное влияние растений путём выделения в окружающую среду физиологически активных веществ называют аллелопатией. Органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие способностью убивать микробов (или препятствовать их росту), называют антибиотиками, например - пенициллин. Также к антибиотикам относятся антибактериальные вещества, содержащиеся в растительных и животных клетках (в этом смысле ценным антибиотиком является прополис, или «пчелиный клей», защищающий пчелиный улей от вредной микрофлоры).

Свойствами вырабатывать и выделять отпугивающие, привлекающие, сигнальные, убивающие вещества обладают позвоночные и беспозвоночные животные, пресмыкающиеся. Человек широко использует яды животных и растений в лечебных целях. Совместная эволюция животных и растений выработала у них сложнейшие информационно-химические взаимоотношения, например, многие насекомые по запаху различают свои кормовые породы, жуки-короеды, в частности, прилетают только к умирающему дереву, распознавая его по составу летучих терпенов живицы. Исследование химических процессов, происходящих на уровне живых организмов, является предметом биохимии и молекулярной биологии, на базе результатов и достижений этих наук сформировалась особая область экологии -химическая экология.

Конкуренция (лат. cопсиrrentia - соперничество) - форма взаимоотношений, при которых организмы одного трофического уровня борются за дефицитные ресурсы пищу, СО 2 , солнечный свет жизненное пространство, места-укрытия и другие условия существования, подавляя друг друга. Конкуренция наглядно проявляется у растений. Деревья в лесу стремятся охватить корнями возможно большее пространство, чтобы получать воду и питательные вещества. Они также тянутся в высоту к свету, стремясь обогнать своих конкурентов. Сорные травы забивают другие растения.

Много примеров из жизни животных. Обостренной конкуренцией объясняется, например, несовместимость в одном водоеме широкопалого и узкопалого раков, побеждает обычно более плодовитый узкопалый рак.

Чем больше сходства в требованиях двух видов к условиям жизни, тем сильнее конкуренция, которая может приводить к исчезновению одного из них. При одинаковом доступе к ресурсу один из конкурирующих видов может иметь преимущества перед другим за счет интенсивного размножения, способности потреблять больше пищи или солнечной энергии, умения защитить себя и большей выносливости к колебаниям температур и вредных воздействий.

Основные формы этих взаимодействий следующие: симбиоз, мутуализм и комменсализм.

Симбиоз (гр. symbiosis - сожительство) - это обоюдовыгодные, но не обязательные взаимоотношения разных видов организмов. Пример симбиоза - сожительство рака-отшельника и актинии: актиния передвигается, прикрепляясь к спине рака, а тот получает с помощью актинии более богатую пищу и защиту. Сходные взаимоотношения можно наблюдать между деревьями и некоторыми видами грибов, произрастающих на их корнях: грибы получают из корней растворенные питательные вещества и сами помогают дереву извлекать из почвы воду и минеральные элементы. Иногда термин «симбиоз» используют в более широком смысле - «жить вместе».

Мутуализм (лат. mutuus - взаимный) - взаимовыгодные и обязательные для роста и выживания отношения организмов разных видов. Лишайники - хороший пример положительных взаимоотношений водорослей и грибов, которые не могут существовать порознь. При распространении насекомыми пыльцы растений у обоих видов вырабатываются специфические приспособления: цвет и запах - у растений, хоботок - у насекомых и др. Они также не могут существовать один без другого.

Комменсализм (лат. соттепsalis - сотрапезник) - взаимоотношения, при которых один из партнеров извлекает выгоду, а другому они безразличны. Комменсализм часто наблюдается в море: почти в каждой раковине моллюска, в теле губки есть «незваные гости», использующие их как укрытия. В океане некоторые виды рачков селятся на челюстях китов. Рачки приобретают убежище и стабильный источник пищи. Киту такое соседство не приносит ни пользы, ни вреда. Рыбы-прилипалы, следуя за акулами, подбирают остатки их пищи. Птицы и животные, питающиеся остатками пищи хищников, - примеры комменсалов.

БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Рубрика (тематическая категория)	Биология

Цель - изучить типы взаимодействия и взимоотношений между организмами. Дать определœение зоогенным, фитогенным и антропогенным факторам.

Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Среди них обычно выделяют:

Влияние животных организмов (зоогенные факторы),

Влияние растительных организмов (фитогенные факторы),

Влияние человека (антропогенные факторы).

Действие биотических факторов может рассматриваться как действие их на среду, на отдельные организмы, населяющие эту среду, или" действие этих факторов на целые сообщества.

Различают два типа взаимодействия между организмами:

Взаимодействие между особями одного и того же вида - внутривидовая конкуренция;

Взаимоотношения между особями разных видов. Влияние, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ оказывают друг на друга два вида, живущих вместе, должна быть нейтральным, благоприятным или неблагоприятным.

Типы взаимоотношений:

1) взаимо-полезные (протокооперация, симбиоз, мутализм);

2) полезно-нейтральные (комменсализм - нахлебничество, сотрапезничество, квартиранство);

4) взаимно-вредные (межвидовая, конкуренция, внутривидовая).

Нейтрализм - оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния;

-
конкуренция - каждый из видов оказывает на другой вид неблагоприятное действие. Виды конкурируют в поисках пищи, укрытий, мест кладки яиц и т.п. Оба вида называются конкурирующими;

Мутуализм - симбиотические взаимоотношения, когда оба сожительствующих вида извлекают взаимную пользу;

Сотрудничество - оба вида образуют сообщество. Оно не является обязательным, так как каждый вид может существовать отдельно, изолировано, но жизнь в сообществе им обоим приносит пользу;

Комменсализм - взаимоотношения видов, при которых один из партнеров получает пользу, не нанося ущерб другому;

Аменсализм - тип межвидовых взаимоотношений, при котором в совместной среде обитания один вид подавляет существование другого вида, не испытывая противодействия;

Хищничество - такой тип взаимоотношений, при котором представители одного вида поедают (уничтожают) представителœей другого, ᴛ.ᴇ. организмы одного вида служат пищей для друз ОГО

Среди взаимно полезных взаимосвязей среди видов (популяций) помимо мутуализма выделяют симбиоз и протокооперацию.

Протокооперация - простой тип симбиотических связей. При этой форме совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них, ᴛ.ᴇ. является непременным условием выживания видов (популяций).

При комменсализме как полезно-нейтральных взаимосвязях выделяют нахлебничество, сотрапезничество, квартиранство.

Нахлебничество - потребление остатков пищи хозяина, к примеру, взаимоотношения акул с рыбами-прилипалами.

Сотрапезничество - потребление разных веществ или частей их одного и того же ресурса. К примеру, взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минœеральные соли.

Квартиранство - использование одними видами других (их тел или их жилищ) в качестве убежища или жилища.

1. Зоогенные факторы

Живые организмы живут в окружении множества других, вступают с ними в разнообразные отношения, как с отрицательными, так и положительными для себя последствиями, а в конечном итоге не могут существовать без этого живого окружения. Связь с другими организмами - крайне важно е условие питания и размножения, возможность защиты, смягчения неблагоприятных условий среды, а с другой стороны - опасность ущерба и нередко непосредственная угроза существованию индивидуума. Непосредственное живое окружение организма составляет его биотическую среду. Каждый вид способен существовать только в таком биотическом окружении, где связи с другими организмами обеспечивают нормальные условия для их жизни. Отсюда следует, что многообразные живые организмы встречаются на нашей планете не в любом сочетании, а образуют определœенные сообщества, в которые входят виды, приспособленные к совместному обитанию.

Взаимодействия между особями одного и того же вида проявляются во внутривидовой конкуренции.

Внутривидовая конкуренция. При внутривидовой конкуренции между особями сохраняются взаимоотношения, при которых они в

состоянии размножаться и обеспечивать передачу свойственных им наследственных свойств.

Внутривидовая конкуренция проявляется в территориальном поведении, когда, к примеру, животное защищает место своего гнездовья или известную площадь в его округе. Так, в период размножения птиц самец охраняет определœенную территорию, на которую кроме своей самки не допускает ни одной особи своего вида. Такую же картину можно наблюдать и у многих рыб (к примеру, колюшки).

Проявлением внутривидовой конкуренции является существование у животных социальной иерархии, которая характеризуется появлением в популяции доминирующих и подчинœенных особей. К примеру, у майского жука личинки трехлетнего возраста подавляют личинок одно и двухлетнего возраста. Это является причиной того, что вылет взрослых жуков наблюдается только раз в три года, тогда как у других насекомых (к примеру, посœевных щелкунов) продолжительность личиночной стадии также составляет три года, а выход имаго происходит ежегодно из-за отсутствия конкуренции между личинками.

Конкуренция между особями одного вида из-за пищи по мере увеличения плотности популяции становится более острой. В некоторых случаях внутривидовая конкуренция может приводить к дифференциации вида, к распадению его на несколько популяций, занимающих разные территории.

При нейтрализме особи не связаны друг с другом непосредственно, и сожительство их на одной территории не влечет для них как положительных, так и отрицательных последствий, по зависит от состояния сообщества в целом. Так, лоси и белки, обитающие в одном лесу, практически не контактируют друг с другом. Отношения типа нейтрализма развиты в насыщенных видами сообществах.

Межвидовой конкуренцией называют активный поиск двумя или несколькими видами одних и тех же пищевых ресурсов, среды обитания. Конкурентные взаимоотношения, как правило, возникают между видами со сходными экологическими требованиями.

Конкурентные взаимоотношения бывают самыми различными - от прямой физической борьбы до мирного совместного сосуществования.

Конкуренция является одной из причин того, что два вида, слабо различающихся спецификой питания, поведения, образа жизни и т.д., редко сожительствуют в одном сообществе. Здесь конкуренция носит характер прямой вражды. Самая жесткая конкуренция с непредвиденными последствиями возникает, в случае если человек вводит в сообщества виды животных без учета уже сложившихся отношений.

Хищник, как правило, вначале ловит жертву, убивает ее, а затем поедает. Для этого у него имеются специальные приспособления.

У жертв также исторически выработались защитные свойства в виде анатомо-морфологических, физиологических, биохимических

особенностей, к примеру выросты тела, шипы, колючки, панцири, защитная окраска, ядовитые желœезы, способность быстро прятаться, зарываться в рыхлый грунт, строить недоступные хищникам убежища, прибегать к сигнализации об опасности. Вследствие таких обоюдных приспособлений формируются определœенные группировки организмов в виде специализированных хищников и специализированных жертв. Так, основной пищей рыси служат зайцы, а волк - типичный многоядный хищник.

Комменсализм. Взаимоотношения, при которых один из партнеров получает пользу, не нанося ущерба другому, как уже было отмечено ранее, называются комменсализмом. Комменсализм, основанный на потреблении остатков пищи хозяев, называют еще и нахлебничеством. Таковы, к примеру, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной пищи, или акул с рыбами-прилипалами.

Наглядный пример комменсализма дают некоторые усоногие рачки, прикрепляющиеся к коже кита. Οʜᴎ получают при этом преимущество - более быстрое передвижение, а киту не причинят практически никаких неудобств. В целом же у партнеров нет никаких общих интересов, и каждый отлично существует сам по себе. При этом подобные союзы обычно облегчают одному из участников передвижение или добывание пищи, поиск убежища и т.д.

2. Фитогенные факторы

Основные формы взаимоотношений между растениями:

2. Косвенные трансбиотические (через животных и микроорганизмы).

3. Косвенные трансабиотические (средообразующне влияния, конкуренция, аллелопатия).

Прямые (контактные) взаимодействия между растениями. Примером механического взаимодействия является повреждение ели и сосны в смешанных лесах от охлестывающего действия березы.

к растением-субстратом, а самостоятельно существуют как автотрофные организмы.

Характерным примером тесного симбиоза, или мутуализма между растениями, является сожительство водоросли и гриба, которые образуют особый целостный организм - лишайник.

Другой пример симбиоза - это сожительство высших растений с бактериями, так называемая бактериотрофия. Симбиоз с клубеньковыми бактериями - азотофиксаторами широко распространен среди бобовых (93 % изученных видов) и мимозовых (87 %).

Встречается симбиоз мицелия гриба с корнем высшего растения, или микоризообразование. Такие растения называют микотрофными или микотрофами. Посœеляясь на корнях растения, гифы гриба обеспечивают высшему растению колоссальную всасывающую способность. Поверхность соприкосновения клеток корня и гиф в эктотрофной микоризе в 10-14 раз больше, чем поверхность контакта с почвой клеток- "голого" корня, тогда как всасывающая поверхность корня за счёт корневых волосков увеличивает поверхность корня лишь в 2-5 раз. Из изученных в нашей стране 3425 видов сосудистых растений микориза обнаружена у 79 %.

Срастание корней близко растущих деревьев (одного и того же вида или родственных видов) относится также к прямым физиологическим контактам между растениями. Явление не столь уж редкое в природе. В густых насаждениях ели срастаются корнями около 30 % всœех деревьев. Установлено, что между сросшимися деревьями существует обмен через корни в виде переноса питательных веществ и воды. Учитывая зависимость отстепени различия или сходства потребностей сросшихся партнеров между ними не исключены отношения как конкурентного характера в виде перехвата веществ более развитым и сильным деревом, так и симбиотические.

Определœенное значение имеет формы связей в виде хищничества. Хищничество широко распространено не только между животными, но и

между растениями и животными. Так, ряд насекомоядных растений (росянка, непентес) относят к хищникам.

Косвенные трансбиотические взаимоотношения между растениями (через животных и микроорганизмы). Важная экологическая роль животных в жизни растений состоит в участии в процессах опыления, распространения семян и плодов. Опыление растений насекомыми, получившее название энтомофилии, способствовало выработке ряда приспособлений, как у растений, так и насекомых.

В опылении растений принимают участие и птицы. Опыление растений с помощью птиц, или орнитофилия, находит широкое распространение в тропических и субтропических областях южного полушария.

Реже встречается опыление растений млекопитающими, или зоогамия. Большей частью зоогамия отмечается в Австралии, в лесах Африки и Южной Америки. К примеру, австралийские кустарники из рода Дриандра опыляются с помощью кенгуру, охотно пьющих их обильный нектар, переходя от цветка к цветку.

В косвенных трансбиотических взаимоотношениях между растениями нередко выступают микроорганизмы. Ризосфера корней многих деревьев, к примеру, дуба, сильно изменяет почвенную среду, особенно ее состав, кислотность, и тем самым создает благоприятные условия для посœелœения там различных микроорганизмов, в первую очередь азотобактерий. Эти бактерии, посœелившись здесь, питаются выделœениями корней дуба и органическими остатками, создаваемыми гифами микоризообразующих грибов. Бактерии, живы рядом с корнями дуба, служат своеобразной "оборонительной линией" от проникновения в корни патогенных грибов. Этот биологический барьер создается при помощи антибиотиков, выделяемых бактериями. Посœелœение бактерий в ризосфере дуба сразу же сказывается положительно на состоянии растений, особенно молодых.

Косвенные трансабиотические взаимоотношения между растениями (средообразующие влияния, конкуренция, аллелопатия). Изменение растениями среды - это наиболее универсальный и широко распространенный тип взаимоотношений растений при их совместном существовании. Когда тот или иной вид, или группа видов растений, в результате своей жизнедеятельности сильно изменяет в количественном и качественном отношении, основные экологический факторы таким образом, что другим видам сообщества приходится жить в условиях, которые значительно отличаются от зонального комплекса факторов физической среды, то это говорит о средообразующей роли, средообразующем влиянии первого вида по отношению к остальным.

Один из них - взаимовлияния через изменения факторов микроклимата (к примеру, ослабление солнечной радиации внутри растительного покрова, обеднение ее фотосинтетически активными лучами, изменение сезонного ритма освещенности и др.). Одни растения влияют на другие и через изменение температурного режима, его влажности, скорости ветра, содержания углекислоты и др.

Химические выделœения растений могут служить одним из способов взаимодействия между растениями в сообществе, оказывая на организмы либо токсичное, либо стимулирующее действие. Такие химические взаимовлияния получили название аллелопатии. В качестве примера можно назвать выделœения соплодий свеклы, тормозящие прорастание семян куколя.

В качестве особой формы трансабиотических взаимоотношений растений выделяют конкуренцию. Это те взаимные или односторонние отрицательные влияния, которые возникают на базе использования энергетических и пищевых ресурсов местообитания. Сильное влияние на жизнь растений оказывает конкуренция за почвенную влагу (особенно четко выражена в областях с недостаточным увлажнением) и конкуренция за питательные вещества почвы, более заметная на бедных почвах.

Межвидовая конкуренция проявляется у растений аналогично тому, как и внутривидовая (морфологические изменения, снижение плодовитости, численности и т.д.). Доминирующий вид постепенно вытесняет или сильно снижает его жизнеспособность. Самая жесткая конкуренция, нередко с непредвиденными последствиями, возникает при введении в сообщества новых видов растений без учета уже сложившихся отношений.

3. Антропогенные факторы

Действие человека как экологического фактора в природе огромно и многообразно. Сегодня ни один из экологических факторов не оказывает столь существенного и всœеобщего влияния, как человек, хотя это наиболее молодой фактор из всœех действующих на природу. Влияние антропогенного фактора постепенно усиливалось, начиная от эпохи собирательства (где оно мало, чем отличалось от влияния животных) до наших дней, эпохи научно-технического прогресса и демографического взрыва. В процессе своей деятельности человек создал большое количество самых разнообразных видов животных и растений, существенных образом преобразовывал естественные природные комплексы. На значительных территориях создал особые, нередко практически оптимальные условия жизни многим видам. Создавая огромное разнообразие сортов и видов растений и животных, человек способствовал появлению у них новых свойств и качеств, обеспечивающих им выживание в неблагоприятных условиях, как в борьбе

за существование с другими видами, так и невосприимчивости к воздействию патогенных микроорганизмов. Изменения, производимые человеком в природной среде, создают для одних видов благоприятные условия для размножения и развития, для других - неблагоприятные. И как результат, между видами воздаются новые численные отношения, перестраиваются пищевые цепи, возникают приспособления, необходимые для существования организмов в измененной среде. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, действия человека обогащают или обедняют сообщества. Влияние антропогенного фактора в природе должна быть как сознательным, так и случайным, или неосознанным. Человек, распахивая целинные и залежные земли, создает сельскохозяйственные угодья (агроценозы), выводит высокопродуктивные и устойчивые к заболеваниям формы, расселяет одних и уничтожает других. Эти воздействия часто являются положительными, но нередко носят отрицательный характер, к примеру: необдуманное расселœение многих животных, растений, микроорганизмов, хищническое уничтожение целого ряда видов, загрязнение среды и др.

Человек может оказывать на животных и растительный покров Земли, как прямое влияние, так и косвенное. Разнообразие современных форм воздействия человека на растительность представлено в табл. 4.

В случае если к выше указанному добавить воздействие человека на животных: промысел, их акклиматизацию и реакклиматизацию, многообразные формы растениеводческой и животноводческой деятельности, мероприятия по защите растений, охране редких и экзотических видов и т.д., то только одно перечисление этих воздействий на природу показывает грандиозность антропогенного фактора.

Изменения происходят не только в крупных масштабах, но и на примере отдельных видов. Так, на освоенных землях, на посœевах злаковых культур стали в больших количествах размножаться пшеничный трипс, злаковые тли, некоторые виды клопов (к примеру, вредная черепашка), различные виды стеблевых блошек, толстоножка и другие. Многие из этих видов стали доминирующими, а ранее существовавшие здесь виды исчезли или были оттеснены в крайние условия. Изменения коснулись не только растительного и животного мира, но и микрофлоры и микрофауны, изменились многие звенья в цепях питания.

Таблица 4

Основные формы влияния человека на растения и растительный

Деятельность человека вызывает целый ряд приспособительных реакций и со стороны организмов. Появление сорняков, придорожных растений, амбарных вредителœей и других подобных им является следствием приспособления организмов к человеческой деятельности в природе. Появились организмы, частично или полностью утратившие связь со свободной природой, к примеру, амбарный долгоносик, мучные жуки и другие. Многие местные виды приспосабливаются не только к жизни в условиях агроценозов, но вырабатывают особые приспособительные черты строения, приобретают ритмы развития, которые соответствуют условиям жизни на обрабатываемых территориях, способные выдерживать уборку урожая, различные агротехнические мероприятия (систему обработки почв, севообороты), химические средства борьбы с вредителями.

В ответ на химические обработки посœевов, проводимые человеком, у многих организмов появилась устойчивость к различным инсектицидам, обусловленная появлением особых, видоизмененных по химическому составу липидов, способностью жировой ткани растворять и накаливать в себе значительное количество яда, а также и в связи с усилением ферментативных реакций в обмене веществ организмов, способностью превращать ядовитые вещества в нейтральные или неядовитые. К приспособлениям у организмов, связанных с деятельностью человека, относятся сезонные миграции синиц их леса в город и обратно.

Примером влияния антропогенного фактора служит и способность скворцов занимать под гнезда скворечники. Скворцы отдают предпочтение искусственным домикам и в том случае, когда рядом на дереве имеется дупло. И таких примеров много, всœе они свидетельствуют о том, что влияние человека на природу является мощным экологическим фактором.

Вопросы для обсуждения

1. Что такое биотическая структура экосистемы?

2. Назовите основные формы внутривидовых отношений организмов.

3. Назовите основные формы межвидовых отношений организмов.

6. Какие механизмы позволяют живым организмам компенсировать действия экологических факторов?

7. Перечислите основные направления деятельности человека в природе.

8. Приведите примеры прямых и опосредованных антропогенных воздействий на среду обитания живых организмов.

Темы докладов

1. Типы взаимодействия и взаимоотношений между организмами

3. Экология и человек.

4. Климат и человек

СЕМИНАР 4

ЭКОЛОГИЯ ПОПУЛЯЦИЙ

Цель - изучить популяционный (популяционно-видовой) уровень биологической организации. Знать структуру популяций, динамику численности, иметь представление об устойчивости и жизнеспособности популяций.

1. Понятие о популяции

Организмы одного вида в природе всœегда представлены не по отдельности, а определœенными организованными совокупностями - популяциями. Популяции (от лат. популюс - населœение) - это совокупность особей одного биологического вида, долгое время населяющих определœенное пространство, имеющих общий генофонд, возможность свободно скрещиваться и в какой-либо степени изолированных от других популяций этого вида.

В состав одного вида организмов могут входить несколько, иногда много популяций. В случае если представителœей разных популяций одного вида поместить в одинаковые условия, они сохранят свои различия. При этом принадлежность к одному виду обеспечивает возможность получения плодовитого потомства от представителœей разных популяций. Популяция - элементарная форма существования и эволюции вида в природе.

Объединœение организмов одного вида в популяцию выявляет их качественно новые свойства. Решающее значение приобретают численность и пространственное размещение организмов, половой и возрастной состав, характер взаимоотношений между особями, размежевание или контакты с другими популяциями этого вида и т.д. По сравнению со временем жизни отдельного организма популяция может существовать очень долго.

Вместе с тем популяция обладает и чертами сходства с организмом как биосистемой, так как имеет определœенную структуру, генетическую программу самовоспроизведения, способность к авторегуляции и адаптации.

Изучение популяций является важным разделом современной биологии на стыке экологии и генетики. Практическое значение популяционной биологии состоит по сути в том, что популяции являются реальными единицами эксплуатации и охраны природных экосистем. Взаимодействие людей с видами организмов, находящихся в природной среде или под хозяйственным контролем, опосредуется, как правило, через популяции. Это бывают штаммы болезнетворных или полезных микробов, сорта возделываемых растений, породы разводимых животных,

популяции промысловых рыб и т.п. Не менее важно и то, что многие закономерности популяционной экологии относятся к популяциям человека.

2. Структура популяций

Популяция характеризуется определœенной структурной организацией - соотношением групп особей по полу, возрасту, размеру, генотипу, распределœением особей по территории и т.д. В связи с этим выделяют различные структуры популяции: половую, возрастную, размерную, генетическую, пространственно-этологическую и др.
Размещено на реф.рф
Структура популяции формируется, с одной стороны, на базе общих биологических свойств вида, с другой стороны, под влиянием факторов среды, ᴛ.ᴇ. имеет приспособительный характер.

Половая структура (половой состав) - соотношение особей мужского и женского пола в популяции. Половая структура свойственна только популяциям раздельнополых организмов. Теоретически соотношение полов должно быть одинаковым: 50 % от общей численности должны составлять мужские особи, а 50 % - женские особи. Фактическое соотношение полов зависит от действия различных факторов среды, генетических и физиологических особенностей вида.

Различают первичное, вторичное и третичное соотношения. Первичное соотношение - соотношение, наблюдаемое при формировании половых клеток (гамет). Обычно оно равно 1:1. Такое соотношение обусловлено генетическим механизмом определœения пола. Вторичное соотношение - соотношение, наблюдаемое при рождении. Третичное соотношение - соотношение, наблюдаемое у взрослых половозрелых особей.

К примеру, у человека во вторичном соотношении несколько преобладают мальчики, в третичном - женщины: на 100 мальчиков рождается 106 девочек, к 16 - 18 годам из-за повышенной мужской смертности это соотношение выравнивается и к 50 годам составляет 85 мужчин на 100 женщин, а к 80 годам - 50 мужчин на 100 женщин.

У некоторых рыб (р.
Размещено на реф.рф
Пецилия) различают три типа половых хромосом: Y, X и W, из них Y-хромосома несет гены мужского пола, а X и W-хромосомы - гены женского пола, но разной степени ʼʼмощностиʼʼ. В случае если генотип особи имеет вид YY, то развиваются самцы, в случае если XY - самки, в случае если же WY, то исходя из условий среды развиваются половые признаки самца или самки.

В популяциях меченосцев соотношение полов зависит от значения рН среды. При рН = 6,2 количество самцов в потомстве составляет 87- 100 %, а при рН = 7,8 - от 0 до 5 %.

Возрастная структура (возрастной состав) - соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Абсолютный возрастной состав выражает численность определœенных возрастных групп в определœенный момент времени. Относительный возрастной состав выражает долю или процент особей данной возрастной группы по отношению к общей численности популяции. Возрастной состав определяется рядом свойств и особенностей вида: время достижения половой зрелости, продолжительности жизни, длительности периода размножения, смертность и др.

Учитывая зависимость отспособности особей к размножению различают три группы: предпродуктивную (особи еще не способные размножаться), репродуктивную (особи способные размножаться) и пострепродуктивную (особи уже не способные размножаться).

Возрастные группы бывают подразделœены и на более мелкие категории. К примеру, у растений выделяют следующие состояния: покоящееся семя, проростки и всходы, ювенильное состояние, имматурное состояние, виргинильное состояние, раннее генеративное, среднее генеративное, позднее генеративное, субсенильное, сенильное (старческое), состояние полутрупа.

Возрастную структуру популяции выражают при помощи возрастных пирамид.

Пространственно-этологическая структура - характер распределœения особей в пределах ареала. Она зависит от особенностей окружающей среды и этологии (особенностей поведения) вида.

Различают три базовых типа распределœения особей в пространстве: равномерное (регулярное), неравномерное (агрегированное, групповое, мозаичное) и случайное (диффузное).

Равномерное распределœение характеризуется равным удалением каждой особи от всœех сосœедних. Свойственно популяциям, существующим в условиях равномерного распределœения факторов среды или состоящих из особей, проявляющих друг к другу антагонизм.

Неравномерное распределœение проявляется в образовании группировок особей, между которыми остаются большие незаселœенные территории. Характерно для популяций, обитающих в условиях неравномерного распределœения факторов среды или состоящих из особей, ведущих групповой (стадный) образ жизни.

Случайное распределœение выражается в неодинаковом расстоянии между особями. Является результатом вероятностных процессов, неоднородности среды и слабых социальных связей между особями.

По типу использования пространств всœе подвижные животные подразделяются на осœедлых и кочевых. Оседлый образ жизни имеет ряд биологических преимуществ, таких как свободная ориентация на знакомой территории при поиске пищи или укрытия, возможность создать запасы пищи (белка, полевая мышь). К его недостаткам относится истощение пищевых ресурсов при излишне высокой плотности популяции.

По форме совместного существования животных выделяют одиночный образ жизни, семейный, колониями, стаями, стадами. Одиночный образ жизни проявляется в том, что особи в популяциях независимы и обособленны друг от друга (ежи, щуки и др.). При этом он характерен только для определœенных стадий жизненного цикла. Полностью одиночное существование организмов в природе не встречается, так как при этом было бы невозмножно размножение. Семейный образ жизни наблюдается в популяциях с усилением связей между родителями и потомством (львы, медведи и др.). Колонии - групповые посœелœения осœедлых животных, как длительно существующие, так и возникающие лишь на период размножения (гагары, пчелы, муравьи и др.). Стаи - временные объединœения животных, облегчающие выполнение какой-либо функции: защиты от врагов, добывания пищи, миграции (волки, сельдь и др.). Стада - более длительные, чем стаи, или постоянные объединœения животных, в которых, как правило, выполняются всœе жизненные функции вида: защита от врагов, добывание пищи, миграции, размножение, воспитание молодняка и т.д. (олени, зебры и др.).

Генетическая структура - соотношение в популяции различных генотипов и аллелœей. Совокупность генов всœех особей популяции называют генофондом. Генофонд характеризуют частоты аллелœей и генотипов. Частота аллеля - это его доля во всœей совокупности аллелœей данного гена. Сумма частот всœех аллелœей равна единице: p+q=l,

где р - доля доминантного аллеля (A); q - доля рецессивного аллеля (а).

Зная частоты аллелœей, можно вычислить частоты генотипов в популяции:

(p + q) 2 =р 2 + 2pq +q 2 = 1, где р и q - частоты доминантного и рецессивного аллелœей соответственно, р - частота гомозиготного доминантного генотипа (ФФ), 2pq - частота гетерозиготного доминантного генотипа (Аа), q - частота гомозиготного рецессивного генотипа (аа).

На основании закона Харди-Вайнберга, относительные частоты аллелœей в популяции остаются неизменными из поколения в поколение. Закон Харди-Вайнберга справедлив, в случае если соблюдаются следующие условия:

Популяция велика;

В популяции осуществляется свободное скрещивание;

Отсутствует отбор;

Не возникает новых мутаций;

Нет миграции новых генотипов в популяцию или из популяции. Очевидно, что популяций, удовлетворяющих этим условиям в

течение длительного времени, в природе не существует. На популяции всœегда действуют внешние и внутренние факторы, нарушающие генетическое равновесие. Длительное и направленное изменение генотипического состава популяции, ее геноф

БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ" 2017, 2018.

Биотические факторы

Что называется биотическими факторами?

Дайте характеристику внутривидовым факторам (гомотипическим реакциям).

Дайте характеристику межвидовым факторам (гетеротипическим реакциям).

Под биотическими факторами понимают формы взаимодействия между особями и популяциями. Биотические факторы подразделяются на две группы: внутривидовые (гомотипические от греч. homoios - одинаковый) и межвидовые (гетеротипические от греч. heteros - разный) взаимодействия.

Гомотипические реакции.
Гомотипическими реакциями называются взаимодействия между особями одного вида. Экологическое значение имеют явления, связанные с эффектами группы и массы, а также с внутривидовой конкуренцией.

Эффект группы - это влияние группы как таковой и числа особей в группе на поведение, физиологию, развитие и размножение особей, вызванное восприятием присутствия особей своего вида через органы чувств.

Антилопы гну на переправе через реку

Многие насекомые (сверчки, тараканы, саранчовые и др.) в группе имеют более интенсивный, чем при жизни поодиночке, метаболизм, быстрее растут и созревают.

Многие виды животных нормально развиваются только тогда, когда объединяются в довольно большие группы. Например, бакланы могут существовать в колонии, которая насчитывает не менее 10 000 особей, где на 1 м2 приходится как минимум 3 гнезда. Известно, что для выживания африканских слонов в стаде должно быть не меньше 25 особей, а наиболее продуктивные стада северных оленей включают 300-400 особей. Жизнь животных группами облегчает им поиск и добывание корма, защиту от врагов. Волки, объединенные в стаю, нападают на крупных животных, тогда как одиночные особи этого сделать не в состоянии. Стаям пеликанов легче добывать рыбу, загоняя ее на мелководье.

Оптимизация физиологических процессов, ведущая к повышению жизнеспособности при совместном существовании, получила название "эффект группы" . Он проявляется как психофизиологическая реакция отдельной особи на присутствие других особей своего вида. У овец вне стада учащаются пульс и дыхание, а при виде приближающегося стада эти процессы нормализуются. Одиночно зимующие летучие мыши отличаются более высоким уровнем обмена веществ, чем в колонии. Это ведет к повышенной трате энергии, истощению и часто заканчивается их гибелью.

Эффект группы проявляется в ускорении темпов роста животных, повышении плодовитости, более быстром образовании условных рефлексов, повышении средней продолжительности жизни индивидуума и т. д. В группе животные часто способны поддерживать оптимальную температуру (при скучивании, в гнездах, в ульях). У многих животных вне группы не реализуется плодовитость. Голуби некоторых пород не откладывают яйца, если не видят других птиц, но достаточно поставить перед самкой зеркало, чтобы она приступила к кладке.

Эффект группы не проявляется у видов, ведущих одиночный образ жизни. Если таких животных заставить искусственно жить вместе, у них повышается раздражительность, учащаются столкновения, и многие физиологические показатели сильно отклоняются от нормы. Так, ушастые ежи в группе повышают потребление кислорода до 134% по сравнению с содержащимися поодиночке.

Эффект массы вызывается изменениями в среде обитания, происходящими при чрезмерном увеличении численности особей и плотности популяции. Как правило, эффект массы отрицательно сказывается на плодовитости, скорости роста, длительности жизни животных. Например, при развитии популяции мучного хрущака в муке постоянно накапливаются экскременты, линочные шкурки, что приводит к ухудшению муки как среды обитания. Это вызывает падение плодовитости и повышение смертности в популяции жуков. В перенаселенных группах домовых мышей падает плодовитость, а иногда размножение совсем прекращается.

В природе эффекты группы и массы чаще всего проявляются одновременно. Исключительно важную роль групповые и массовые эффекты играют в динамике численности популяций, выступая в ряду зависящих от плотности экологических факторов, которые регулируют численность популяции по принципу обратной связи. Эта закономерность формулируется следующим образом:

Для каждого вида животных существует оптимальный размер группы и оптимальная плотность популяции (принцип Олли).

К гомотипическим реакциям, кроме эффекта группы и массы, относится еще одна форма взаимодействия между особями
одного вида - внутривидовая конкуренция . В отношении всех видов конкуренции справедливо правило: чем больше совпадают потребности конкурентов, тем острее конкуренция.

Гетеротипические реакции.
Гетеротипические реакции - это взаимодействия между особями, принадлежащими к разным видам. Различные виды взаимодействий подобных популяций (например, А и В) представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Виды гетеротипических реакций

Гетеротипические реакции

Вид А

Вид В Условные обозначения: 0 - нет влияния на данный вид, (+) - благоприятное влияние, (-) - неблагоприятное (отрицательное) влияние. Конкуренция. Межвидовые взаимоотношения, при которых популяции в борьбе за пищу, местообитание и другие необходимые для жизни условия воздействуют друг на друга отрицательно. Обостренной конкуренцией нередко объясняется несовместимость в одном водоеме широкопалого и узкопалого раков. Обычно победителем оказывается узкопалый рак как наиболее плодовитый и приспособленный к изменяющимся условиям среды. Примером конкуренции растений могут служить взаимоотношения лисохвоста лугового и типчака. Эксперименты показали, что типчак может произрастать во влажной почве, но в сообществе лисохвоста лугового не растет. Здесь он подавляется тене- выносливым и быстрорастущим лисохвостом, в более сухих местностях типчак подавляет лисохвост. Пример межвидовой конкуренции между рысью и росомахой показан на рисунке. Межвидовая конкуренция между рысью и росомахой Различают две формы конкуренции: Прямая - осуществляется путем прямого влияния особей друг на друга, например, при агрессивных столкновениях между животными или выделении токсинов у растений и микроорганизмов. Косвенная - не предполагает непосредственного взаимодействия между особями. Она происходит опосредованно - через потребление разными животными одного и того же ресурса, который является ограничивающим (лимитирующим) фактором. Поэтому косвенную конкуренцию называют также эксплуатационной. Было обнаружено, что в процессе жизнедеятельности некоторые растения выделяют во внешнюю среду различные вещества (фитонциды - Фитонциды (от греч. phyton - растение и лат. caedo - убиваю) - биологически активные вещества, выделяемые растениями и убивающие или подавляющие рост и развитие других организмов ) , которые, обладая определенной биологической активностью, оказывают влияние на другие организмы. Явление это известно с древних времен, но лишь в 1937 г. немецкий ботаник Х. Молиш дал ему название аллелопатия (от греч. allelon - взаимный, pathos - страдание, воздействие) - взаимодействие организмов посредством специфически действующих химических продуктов обмена веществ. Чаще всего аллелопатия проявляется в подавлении одного вида другим, например, пырей и сорняки вытесняют культурные растения, орех и дуб своими выделениями угнетают травянистую растительность под кроной и т. д. Симбиоз. Обоюдовыгодное сожительство особей разных видов. Классический пример симбиоза у животных - сожительство рака-отшельника и актинии, которая прикрепляется к раковине моллюска, маскируя и защищая его (у кишечнополостных имеются стрекательные клетки). В свою очередь, актиния питается кусочками пищи, оставшимися от трапезы рака, и использует его как средство передвижения. Форму симбиоза приобретают отношения многих муравьев и тлей: муравьи защищают тлей от врагов, а сами питаются их сахаристыми выделениями. Симбиоз наблюдается у термитов, пищеварительный тракт которых служит приютом для жгутиковых. Термиты известны своей способностью питаться древесиной, несмотря на отсутствие у них ферментов, гидролизующих целлюлозу. Это делают за них жгутиконосцы. Образующийся сахар используется термитами. Термиты не могут существовать без этой кишечной фауны. Симбиоз представлен в широко распространенных лишайниках - симбиозе водорослей и грибов. Пример комменсализма - крупная рыба и рыба-прилипала Аменсализм (от лат. mensa - стол, трапеза). Взаимоотношения, при которых возникают отрицательные условия для одной из популяций: угнетение роста, размножения и др., а вторая подобным неудобствам не подвержена. Аменсализм можно рассматривать как крайнюю форму аллелопатии, т. е. невозможности существования того или иного вида в присутствии другого в результате интоксикации среды. Таковы, например, взаимоотношения плесневых грибов с бактериями (плесневые грибы вырабатывают антибиотики, в присутствии которых жизнедеятельность бактерий подавляется или существенно ограничивается). Хищничество. Взаимодействие между популяциями, при котором одна из них, неблагоприятно влияя на другую, получает от этого выгоду. Обычно жертва убивается хищником и съедается целиком или частично. В основе отношений "хищник - жертва" лежат пищевые связи. До недавнего времени было распространено мнение, будто все хищники - вредные животные, и их следует уничтожать. Это ошибочное представление, поскольку уничтожение хищников часто приводит к нежелательным последствиям и наносит большой ущерб и природе и хозяйственной деятельности человека. Ведь жертвами хищников обычно бывают больные и ослабленные особи, уничтожением которых сдерживается распространение болезней, оздоравливается та или иная популяция. Сегодня уже нет сомнений, что волки, например, содействуют повышению жизнеспособности популяции северных оленей в лесотундре и тундре; щуки в прудовых хозяйствах, если они количественно не превышают определенного предела, стимулируют продуктивность карпов и т. п. Пример хищничества

Федеральное агентство по образованию

Российский Государственный Университет

Инновационных Технологий и Предпринимательства

Пензенский филиал

Реферат по дисциплине “Экология”

На тему: “Биотические факторы среды”

Выполнил: студент гр. 05У2

Морозов А.В.

Проверил: Кондрев С.В.

Пенза 2008 г.

Введение

1. Общая закономерность действия биотических факторов

2. Биотические факторы среды и экосистемы

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Введение

К важнейшим биотическим факторам относятся наличие пищи, пищевые конкуренты и хищники.

1. Общая закономерность действия биотических факторов

Большую роль в жизни каждого сообщества играют условия среды обитания организмов. Любой элемент среды, оказывающий прямое воздействие на живой организм, называют экологическим фактором (например, климатические факторы).

Различают абиотические и биотические экологические факторы. К абиотическим факторам относят солнечную радиацию, температуру, влажность, освещенность, свойства почвы, состав воды.

Важным экологическим фактором для популяций животных считают пищу. Количество и качество пищи влияют на плодовитость организмов (их рост и развитие), продолжительность жизни. Установлено, что мелким организмам необходимо больше пищи в расчете на единицу массы, чем крупным; теплокровным - больше, чем организмам с непостоянной температурой тела. Например, синице лазоревке при массе тела в 11 г необходимо ежегодно потреблять пищи в размере 30% от ее массы, певчему дрозду при массе 90 г - 10%, а сарычу при массе в 900 г - всего 4,5%.

К биотическим факторам относят различные взаимоотношения между организмами в природном сообществе. Различают взаимоотношения особей одного вида и особей разных видов. Взаимоотношения особей одного вида имеют большое значение для его выживания. Многие виды могут нормально размножаться только тогда, когда они живут довольно многочисленной группой. Так, баклан нормально живет и размножается, если в его колонии насчитывается не меньше 10 тыс. особей. Принцип минимального размера популяции объясняет, почему редкие виды трудно спасти от исчезновения. Для выживания африканских слонов в стаде должно быть не меньше 25 особей, а северных оленей - 300-400 голов. Совместная жизнь облегчает поиски пищи и борьбу с врагами. Так, только стая волков может поймать добычу крупных размеров, а стадо лошадей и бизонов может успешно обороняться от хищников.

В то же время чрезмерное увеличение численности особей одного вида приводит к перенаселению сообщества, обострению конкуренции за территорию, пищу, лидерство в группе.

Изучением взаимоотношений особей одного вида в сообществе занимается популяционная экология. Главная задача популяционной экологии - изучение численности популяций, ее динамики, причин и последствий изменения численности.

Популяции разных видов, длительное время обитающие совместно на определенной территории, образуют сообщества, или биоценозы. Сообщество разных популяций взаимодействует с экологическими факторами среды, вместе с которыми оно образует биогеоценоз.

Большое воздействие на существование особей одного и разных видов в биогеоценозе оказывает лимитирующий, или ограничивающий, фактор среды, то есть недостаток того или иного ресурса. Для особей всех видов лимитирующим фактором может быть низкая или высокая температура, для обитателей водных биогеоценозов - соленость воды, содержание кислорода. Например, распространение организмов в пустыне ограничивается высокой температурой воздуха. Изучением ограничивающих факторов занимается прикладная экология.

Для хозяйственной деятельности человека важно знать лимитирующие факторы, которые ведут к снижению продуктивности сельскохозяйственных растений и животных, к уничтожению насекомых-вредителей. Так, ученые установили, что ограничивающим фактором для личинок жука-щелкуна является очень низкая или очень высокая влажность почвы. Поэтому для борьбы с этим вредителем сельскохозяйственных растений проводят осушение или сильное увлажнение почвы, что приводит к гибели личинок.

Экология изучает взаимодействие организмов, популяций, сообществ между собой, воздействие на них факторов среды обитания. Аутэкология изучает связи особей со средой, а синэкология - взаимосвязи популяций, сообществ и среды обитания. Различают абиотические и биотические экологические факторы. Для существования особей, популяций важное значение имеют лимитирующие факторы. Большое развитие получила популяционная и прикладная экология. Достижения экологии используются для разработки мер охраны видов и сообществ, в сельскохозяйственной практике.

Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую природу. Классификация биотических взаимодействий:

1. Нейтрализм - ни одна популяция не влияет на другую.

2. Конкуренция - это использование ресурсов (пищи, воды, света, пространства) одним организмом, который тем самым уменьшает доступность этого ресурса для другого организма.

Конкуренция бывает внутривидовая и межвидовая. Если численность популяции невелика, то внутривидовая конкуренция выражена слабо и ресурсы имеются в изобилии.

При высокой плотности популяции интенсивная внутривидовая конкуренция снижает наличие ресурсов до уровня, сдерживающего дальнейший рост, тем самым регулируется численность популяции. Межвидовая конкуренция - взаимодействие между популяциями, которое неблагоприятно сказывается на их росте и выживаемости. При завозе в Британию из Северной Америки каролинской белки уменьшилась численность обыкновенной белки, т.к. каролинская белка оказалась более конкурентоспособной. Конкуренция бывает прямая и косвенная. Прямая - это внутривидовая конкуренция, связанная с борьбой за место обитания, в частности защита индивидуальных участков у птиц или животных, выражающейся в прямых столкновениях.

При недостатке ресурсов возможно поедание животных особей своего вида (волки, рыси, хищные клопы, пауки, крысы, щука, окунь и т.д.) Косвенная - между кустарниками и травянистыми растениями в Калифорнии. Тот вид, который обосновался первым, исключает другой тип. Быстро растущие травы с глубокими корнями снижали содержание влаги в почве до уровня непригодного для кустарников.

А высокой кустарник затенял травы, не давая им произрастать из-за нехватки света.

Тля, мучнистая роса - растения.

Высокая плодовитость.

Не приводят к гибели хозяина, но угнетают процессы жизнедеятельности Хищничество - поедание одного организма (жертвы) другим организмом (хищником). Хищники могут поедать травоядных животных, и также слабых хищников. Хищники обладают широким спектром питания, легко переключаются с одной добычи на другую более доступную. Хищники часто нападают на слабые жертвы.

Норка уничтожает больных и старых ондатр, а на взрослых особей не нападает. Поддерживается экологическое равновесие между популяциями жертва-хищник.

Симбиоз - сожительство двух организмов разных видов при котором организмы приносят друг другу пользу.

По степени партнерства симбиоз бывает: Комменсализм - один организм питается за счет другого, не нанося ему вреда.

Рак - актиния.

Актиния прикрепляется к раковине, защищая его от врагов, и питается остатками пищи. Мутуализм - оба организма получают пользу, при этом они не могут существовать друг без друга.

Лишайник - гриб + водоросль.

Гриб защищает водоросль, а водоросль кормит его. В естественных условиях один вид не приведет к уничтожению другого вида. Экосистема. Экосистема - это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Термин предложен в 1935 году английским экологом Тексли.

Самая большая экосистема - биосфера Земли, далее по уменьшению: суша, океан, тундра, тайга, лес, озеро, пень от дерева, горшок с цветами. Экосистема океана. Одна из самых больших экосистем (94 % гидросферы). Жизненная среда океана непрерывна, в ней отсутствуют границы, препятствующие расселению живых организмов (на суше граница - океан между материками, на материке - реки, горы и т.п.).

В океане вода находится в постоянном движении.

Существуют горизонтальные и вертикальные течения.

В воде растворено - 48-10 т солей. Эти физико-химические особенности создают благоприятные условия для образования и развития разнообразных организмов.

В океане насчитывается: 160 000 видов животных (80 тыс. моллюсков, 20 тыс. ракообразных, 16 тыс. рыб, 15 тыс. простейших). 10 000 видов растений.

В основном различные виды водорослей. Однако органическая жизнь распределяется по горизонтали и вертикали неравномерно. В зависимости от а биотических факторов (световой режим, t, соленость и т.д.) океан подразделяют на несколько зон. *В зависимости от освещения: верхняя освещаемая - до 200 м (эвфотическая) нижняя, лишенная света - свыше 200 м (афотическая) *Экосистема океана также делится на: толща воды (пелагиаль) дно (бенталь) *В зависимости от глубины: до 200 м (литоральная зона) до 2500 м (батиальная зона) до 6000 м (абиссальная зона) более 6000 м (ультраабиссальная зона) В открытом океане по сравнению с прибрежной зоной пища менее сконцентрирована, поэтому здесь разнообразны активно плавающие организмы (рыбы, кальмары, акулы, киты и т.д.). Пищевая цепь: фитопланктон - зоопланктон - планктоноядные рыбы - хищные рыбы - детритофаги (бактерии, которые живут в основном на дне).

2. Биотические факторы среды и экосистемы

Позитивные отношения организмов

Позитивные отношения еще называют симбиозом (лат. sym вместе) - таким сосуществованием организмов, которое биологически целесообразно для обоих участников, не являясь при этом пищевым или конкурентным. Рассмотрим характерные типы симбиоза.

Шляпочные грибы образуют симбиоз с семенными растениями (микоризу), покрывая грибницей их корневую систему. У растения за счет грибницы существенно увеличивается объем корней, грибница поставляет воду и минеральные вещества, получая взамен необходимые грибу как гетеротрофу органические соединения. С помощью грибов растения усваивают питательные вещества из труднодоступных соединений почвы. Микоризные растения содержат больше азота, калия, фосфора, у них увеличивается содержание хлорофилла. На корнях вересковых, брусничных и других многолетних трав микориза образует толстый слой. В кооперации с различными грибами живет большинство высших растений (более 3/4 видов цветковых) и в том числе деревьев - грибница проникает даже внутрь их корней. В симбиозе с грибами деревья растут значительно лучше. Взаимовыгодный симбиоз бобовых растений (гороха, фасоли, сои, клевера, арахиса, земляного ореха, люцерны) с азотфиксирующими клубеньковыми бактериями широко используется в сельском хозяйстве. Бактерии усваивают азот воздуха и переводят его сначала в аммиак, а затем в другие соединения, снабжая ими растение и получая взамен продукты фотосинтеза. Ткани корня интенсивно разрастаются, образуя клубеньки. В севообороте бобовые культуры, обогащающие почву соединениями азота, чередуют обычно с кукурузой и картофелем. Когда отсутствие в почве азота является ограничивающим фактором, симбиоз с азотфиксирующими бактериями позволяет растениям расширить зону обитания.

В перечисленных примерах кооперации полезность сосуществования организмов очевидна, но их связь не обязательна.

Мутуализм (лат. mutuus взаимный) представляет собой тип симбиоза, когда присутствие партнера становится необходимым. Многоклеточные животные неспособны переваривать целлюлозу (клетчатку), им в этом помогают определенные виды микроорганизмов. У насекомых (например, термитов, жуков-точильщиков) и других членистоногих эту функцию выполняют одноклеточные животные из класса жгутиковых. В пищеварительном тракте термитов жгутиконосцы вырабатывают ферменты, расщепляющие клетчатку на простые сахара. Без своих симбионтов термиты погибают от голода. Жгутиковые получают в организмах термитов условия для размножения и питательные вещества. У позвоночных млекопитающих (в том числе грызунов, копытных и других травоядных) целлюлозу расщепляют инфузории и кишечные бактерии. В желудке жвачных животных их обитает до нескольких килограммов. В организме человека симбиотические бактерии не только расщепляют клетчатку, но и синтезируют ряд витаминов.

Некоторые виды муравьев питаются сахаристыми экскрементами тлей и защищают их от хищников, одним словом - "пасут". Многие виды насекомых опыляют цветковые растения и питаются их нектаром.

Лишайники представляют собой мутуализм гриба и водоросли. Грибница, оплетая клетки водорослей специальными всасывающими отростками, проникает в них и извлекает продукты фотосинтеза. Водоросль получает от гриба воду и минеральные вещества.

Комменсализм (лат. cum вместе + mensa стол) - тип симбиоза, когда один вид получает пользу, а другому сожительство безразлично. Так, гиены питаются остатками львиной трапезы, а рыбы-прилипалы южных морей облегчают себе передвижение и расселение, разъезжая на более крупных видах. Вместо переднего верхнего плавника у них присоска. Заодно рыбы-извозчики защищают прилипал от хищников.

Некоторые существа используют другие виды в качестве убежища, являясь их "квартирантами". Мелкие рыбешки скрываются от хищников между иглами морских ежей, прячутся в полости "морских огурцов " голотурий (тип иглокожих) или под зонтиками крупных медуз, стрекательные щупальца которых служат надежной защитой.

Морские рыбки карепрокты мечут икру в жаберную полость краба, а пресноводные горчаки - в полость двустворчатых моллюсков. В норах грызунов и гнездах птиц поселяется огромное количество членистоногих. Там они находят благоприятный микроклимат и остатки хозяйской трапезы. Ящерица туатара - обитательница пустынных островов Новой Зеландии - не утруждает себя устройством норы, как это делают ее сородичи, а пользуется уютным гнездышком буревестника. По строгому "распорядку " птица и ящерица пользуются гнездом в две смены. Птица возвращается домой только к ночи, когда ящерица отправляется на охоту.

В желудке человека тоже обитают комменсалы - кишечные амебы. Они питаются бактериями кишечной полости и не влияют на жизнедеятельность организма.

Заключение

В биоэкологии речь обычно идет о природной среде, не измененной человеком. В прикладной (социальной) экологии говорят об окружающей среде, так или иначе опосредованной человеком.

Отдельные элементы среды обитания, на которые организмы реагируют приспособительными реакциями (адаптациями), называются экологическими факторами или факторами среды. Среди факторов среды выделяют обычно три группы факторов: абиотические, биотические и антропогенные.

Мы рассмотрели биотические факторы среды ими называется совокупность влияний одних организмов на другие. Живые существа могут служить источником пищи для других организмов, являться средой их обитания, способствовать их размножению и т.п.

Действие биотических факторов может быть не только непосредственным, но и косвенным, выражаясь в корректировке абиотических факторов, например, изменение состава почвы, микроклимата под пологом леса и т.п.

Существование любого организма зависит от целого комплекса факторов. При этом удается выделить ряд закономерностей, общих для самых различных частных случаев.

Список использованной литературы

1. Применение методов математического моделирования для изучения биотических экологических факторов. М. 2004 г.

2. Экология. М., Инфра-М. 2003 г.

3. Вертьянов С. Ю. Биотические факторы среды и экосистемы. 2004 г.

Приложение

Биотические факторы среды

Взаимоотношения между видами

Под биотическими факторами понимают многообразные связи организма с другими организмами. Такие связи могут быть внутривидовыми и межвидовыми. Внутривидовые взаимоотношения многообразны и, в конечном счете, направлены на сохранение популяции. Сюда относятся взаимоотношения между особями раз-личных полов, конкуренция за жизненные ресурсы, различные формы поведения.

Различают несколько форм межвидовых взаимодействий и несколько классификаций взаимоотношений между видами. Остановимся на двух из них. Если обозначить безразличные для вида взаимоотношения 0, полезные +, а вредные - для партнеров, то все многообразие взаимоотношений можно обозначить: 00, 0+, 0-, ++, +-, - -.

Под симбиозом в данном случае понимается совместная жизнь (от греч. symbiosis - совместная жизнь), которая для партнеров может быть как полезна, так и вредна.

Часто под симбиозом понимают взаимовыгодное сожительство организмов или выгодное для одного и безразличное для другого. В этом случае классификация будет выглядеть следующим образом.