3. Среда обитания

На Земле живые организмы освоили 4 основные среды обитания, различающиеся по специфике условий – экологических факторов:

• водная среда;

• наземно-воздушная среда;

• почва;

• живые организмы.

Водная среда – среда зарождения жизни, ее характерные особенности:

• высокая плотность (~ 1,354 г/см³);

• перепады давления (1 атмосфера /10 м глубины);

• низкое содержание кислорода (1об%);

• невысокая интенсивность солнечного излучения вблизи поверхности и его отсутствие на глубине;

• жесткий температурный режим;

• наличие течений.

Разные особенности (параметры) водной среды определяют особенности существующих в ней организмов (строение, характер движения, способы питания, дыхания и др.)

Наземно-воздушная среда – освоена позднее водной, ее особенности:

• это газообразная среда с невысокой плотностью;

• высокое содержание кислорода;

• относительно небольшое содержание воды и водяных паров – дефицит влаги;

• определенный химический состав воздуха;

• интенсивное солнечное излучение;

• большие перепады температур;

• наличие погодных изменений; определенный характер рельефа и грунта.

Наземно-воздушная среда – среда сложная, требует приспособлений к существованию, возможных при высокой организации организмов (75% способны к свободному полету, многие – к пассивному полету, многие имеют жесткую опору – стебли, позвоночник).

Почва – как среда обитания, сформировалась под действием живых организмов, представляет собой относительно тонкий поверхностный слой суши, в котором твердые частицы окружены воздухом и водой. Свойства почвы как среды обитания – промежуточные между водной и воздушной (температура, влага, кислород). Почва – среда обитания мелких организмов, одноклеточные используют ее как сеть водоемов; клещи, мелкие насекомые – живут в порах, заполненных воздухом (система мелких пещер); для крупных организмов (кроты, дождевые черви) – почва плотная среда с большим сопротивлением движению.

Живые организмы как среда обитания – используются некоторыми паразитами и симбионтами. Экологические преимущества этой среды, формирующие организмы с примитивной организацией, вторичным упрощением строения (вплоть до потери целых органов и систем):

• неограниченное количество пищи;

• защищенность от внешних факторов среды («тепличные условия»);

• относительно стабильные условия среды.

Экологические трудности этой среды:

• ограниченность жизненного пространства;

• сложность снабжения кислородом;

• трудности распространения от одного хозяина к другому;

• защитные реакции организма против паразитов.

4. Закономерности действия биотических экологических факторов («Биотические отношения»)

Взаимоотношения между организмами («биотические отношения») сложнее абиотических воздействий. Поэтому они труднее поддаются прямому измерению. Только для некоторых биотических факторов, относящихся к пищевым связям и численности популяций, возможны количественные оценки на основании экспериментов.

Живые организмы одного вида живут популяциями.

Популяция – группа организмов одного вида, непосредственно взаимодействующих между собой и совместно населяющих общую территорию.

Внутривидовые отношения – это отношения между организмами внутри популяции одного вида, контакты между членами семьи, группы, стада, – отношения полов, размножение, уход за потомством, взаимопомощь и защита или, наоборот, возникновение внутривидовой конкуренции, отношений доминирования и подчинения, иерархии в стаде или в популяции.

Внутривидовые отношения касаются всех основных функций вида, в результате проявляется групповая адаптация (к комплексу абиотических и биотических факторов). Если популяция какого-либо вида изолирована от других популяций того же вида, в результате групповой адаптации возможно формирование нового вида организма.

Межвидовые отношения – бывают:

1. пищевые (трофические) – хищник-жертва, паразит-хозяин;

2. непищевые:

• топические – любое изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого (особенно большая роль в создании условий среды у растений);

• форические – участие одного вида в распространении другого (животные – растения);

• фабрические – использование одним видом для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки, живых особей других организмов.

По характеру влияния одного вида на другой выделяются 6 типов межвидовых взаимодействий (табл. 1).

Нейтрализм (0, 0) —отсутствие отношений или при котором нет видимых форм прямых взаимодействий.

Нейтрализм лишь на первый взгляд выглядит как полное отсутствие зависимости. Лев не питается травой, но ему не безразлично состояние пастбища в саванне, от которого зависит плотность популяции антилоп.

Таблица 1

Типы межвидовых взаимодействий

№ п/п	Влияние первого вида на второй	Влияние второго вида на первый	Тип взаимодействия	Примеры
1	01	0	нейтрализм	волк и капуста, белка и лось
2	–2	0	аменсализм (угнетение)	ель – светолюбивые растения под ней; грибы — продуценты антибиотиков и бактерии
3	+3	0	комменсализм («нахлебничество»)	лев и грифы-падальщики; акула и рыбы-прилипалы; дуплистые деревья и птицы
4	–	–	конкуренция	овцы и кролики; песец и полярная сова; обитатели птичьих базаров
5	+	–	ресурс-экспуататор	капуста и коза, антилопы и львы, животное-хозяин и глист-паразит
6	+	+	мутуализм (симбиоз)	лишайник (гриб + водоросль); ми коризы деревьев; корова и микрофлора рубца

Аменсализм – одностороннее угнетение (–, 0) – ингибирующее (угнетающее) действие фитонцидов растений на микроорганизмы; выделение некоторыми растениями веществ-маразминов, исключающих соседство других растений-аменсалов.

Аменсализм выступает и в явлении «цветения» воды – токсины размножившихся и гниющих сине-зеленых водорослей приводят к гибели или вытеснению многих видов зоопланктона и других водных животных.

Комменсализм (+, 0) – одностороннее благоприятствование, широко распространен в природе. Это «квартирование» одних организмов на других (при отсутствии пищевой связи) – птиц в дуплах или на ветвях деревьев; «транспортировка» животными других животных или зачатков, семян и плодов растений.

Популяции грызунов и городских птиц, кормящиеся на свалках – пример комменсализма по отношению к человеку. Комменсалами являются также различные микроорганизмы.

Конкуренция (–, – ) является одним из двух главных механизмов регулирования числа организмов в природе (второй – «ресурс–эксплуататор»). Двустороннее, взаимное угнетающее действие одних организмов на другие имеет место всегда, когда совпадают их экологические ниши⁴ и когда ограничена емкость среды.

Совпадение ниш может быть абсолютным, когда речь идет об организмах одного вида, одной популяции, о внутривидовой конкуренции – когда численность популяции приближается к пределу емкости среды, вступает в действие механизм регуляции численности: смертность возрастает, а плодовитость снижается. Пространство и пища – предмет конкуренции.

В загущенных посевах растений происходит «самоизреживание». В перенаселенных популяциях животных, особенно у грызунов, если не может быть реализован оптимизационный поиск, к общему угнетению добавляется увеличение смертности (включая эмбриональную) из-за стресса, повышения агрессивности, возникновения «иерархии угнетения» каннибализма – крайних проявлений борьбы за существование.

Экологические ниши разных видов всегда различаются:

• по пространству;

• по времени;

• по ресурсам.

Любое совмещение ниш по этим качествам ведет к межвидовой конкуренции. Если ниша одного вида перекрывает нишу другого вида, второй вид совсем вытесняется первым; конкуренция между ними идет по пути конкурентного исключения или конкурентного замещения.

Жестокая конкуренция за пастбища между овцами и кроликами в Австралии – лишь один из многочисленных примеров конкурентных отношений между видами.

Будучи главным проявлением закона ограниченности ресурсов, конкуренция пронизывает все уровни экологической организации жизни, принимает самые разнообразные формы – от «благородного» соперничества до прямой агрессии и вместе с тем служит важным стабилизирующим фактором в природе.

Ресурс – эксплуататор (+, – ) –отношения организмов, принадлежащих к смежным трофическим (пищевым) уровням:

1. растительноядного животного и растения;

2. хищника и жертвы (в узком смысле этих понятий);

3. паразита и его хозяина.

Именно этими отношениями обусловлены последовательности цепей питания и трофических уровней, определяющие соотношение численностей и биомасс организмов.

Равновесие в таких системах может и нарушаться. Если два вида начали контактировать только недавно или резко изменилась среда, система оказывается неустойчивой и может привести к исчезновению жертвы. Как раз к таким результатам приводят многие антропогенные воздействия, при которых преобразуются новые территории и перемещаются растения и животные.

Мутуализм (+, +) – взаимное положительное воздействие – широко распространено в природе. Кроме лишайника – симбиоза гриба и водоросли – примерами мутуализма (смешанного с эксплуатацией) могут быть взаимовыгодные отношения между цветковыми растениями и опыляющими их насекомыми и птицами; между тлями и «пасущими» их муравьями; между бобовыми растениями и поселяющимися на их корнях клубеньковыми азотфиксирующими бактериями; между жвачными животными и населяющими их рубец микроорганизмами и т.п. Иногда все формы (+, +) связей называют симбиозом, или сожительством. Но сожительство характерно и для других форм межвидовых отношений, таких, как комменсализм и паразитизм.

Многие из отношений, представленных в таблице, свойственны не только межвидовым, но и внутривидовым взаимодействиям. Все они в той или иной форме проявляются в человеческом обществе, только называются по-другому. И каких-либо иных, «чисто человеческих», типов отношений попросту не существует.

По отношению к живой природе человек выступает как типичный эксплуататор; круг его непосредственных жертв неизмеримо больше, чем у любого хищника. А разрушая и загрязняя окружающую среду, человек превращает большинство остальных видов в аменсалов.