76. Пища как экологический фактор. Полифагия, олигофагия, монофагия. Питание растений, бактерий. Недостаток пищи как ограничивающий фактор. Устойчивость к голоданию.

Пища необходима для нормальной жизнедеятельности организма. В течение всей жизни в организме непрерывно совершается обмен веществ и энергии. Источником необходимых организму материалов и энергии являются питательные вещества, поступающие из внешней среды в основном с пищей. Ее качество и количество способны изменять плодовитость, продолжительность жизни, развитие и смертность живых существ. Помимо этого, разнообразие пищевых рационов лежит в основе многочисленных морфологических, физиологических и экологических адаптаци. Большинство жизненных приспособлений и функций любых видов организмов, так или иначе связаны с питанием.

Полифагия(многоядность) — использование организмом в пищу широкого круга жертв. Полифаги — консументы, рацион которых составляет сравнительно широкий набор жертв. Полифагия обычно связана с определёнными анатомическими, физиологическими и биохимическими адаптациями пищеварительной системы, так, например, набор пищеварительных ферментов у полифагов значительно шире, чем у стенофагов. Биологическое преимущество многоядности в том, что она даёт возможность существовать животным в условиях с неустойчивой кормовой базой, с неустойчивыми запасами отдельных видов кормов. Она обычна в биоценозах с бедным видовым составом (например, тундра, тайга). К полифагам относятся, например, гусеницы лугового мотылька, питающиеся более чем на 200 видах растений; рыжие лесные муравьи поедают представителей сотен видов беспозвоночных и даже некоторые растения. Многоядны лягушки, ящерицы.

Олигофагия — способность животных (олигофагов) питаться исключительно немногими видами пищи. Она свойственна членистоногим — паукам, клещам, ракообразным, наиболее широко распространена среди насекомых. Также явление олигофагии встречается среди червей, моллюсков, рыб, птиц, млекопитающих. Олигофагия наиболее широко распространена среди животных, обитающих в тропических лесах, и относительно редко встречается у животных, обитающих в умеренных широтах. Основные черты малые размеры и малая миграционная способность животных, высокая степень обилия кормового объекта и его длительная и стойкая устойчивость в историческом плане, значительная величина его индивидуальной массы, его систематическая обособленность.

Монофагия — крайняя степень специализации питания у животных за счёт только одного единственного вида пищи, вид стенофагии. Противопоставляется всеядности. Монофагия наблюдается преимущественно в группах с большим числом видов, особенно у насекомых, отдельных видов червей, ракообразных и моллюсков. У позвоночных встречается крайне редко. Больше распространена среди растительноядных видов: например, мелкая форма долгоносика Calandra granaria питается только зёрнами пшеницы, а крупная — кукурузой, гусеницы бабочек рода парнассиус питаются исключительно очитоком. Животные-монофаги в большинстве случаев либо активны в разыскивании предпочитаемой пищи, либо, наоборот, крайне пассивны и питаются малоценной, но легкодоступной для него пищей. Большая панда питается исключительно молодыми побегами нескольких видов бамбука.

ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ - усвоение (ассимиляция) растениями питательных веществ, поступающих из внешней среды; основа обмена веществ. Источниками поступления питательных веществ для растений служит почва, из которой они получают растворённые в воде минеральные (см. Минеральное питание растений) и азотистые вещества, а также углекислый газ воздуха, из которого в процессе фотосинтеза образуют органическое вещество.

Основным способом питания растения является фотосинтез, в процессе которого под действием солнечной энергии происходит восстановление углекислого газа до углеводов (СН20): где А-донор электронов. У зеленых растений (высшие растения, водоросли) донором электронов является вода, поэтому в результате фотосинтеза образуется кислород:

С02+Н20 -> (СН20) + 02.

У бактерий роль донора электронов могут выполнять, например, сероводород, органические вещества. Так, у зеленых и пурпурных серобактерий восстановление диоксида углерода происходит по схеме:

С02+ 2H2S -> (СН20) + 2S + Н20.

При фотосинтезе световая энергия улавливается хлоропластами и преобразуется в итоге в энергию химических связей углеводов; в расчете на 1 грамм-атом поглощенного углерода фиксируется 114 ккал энергии. В процессе фотосинтеза участвуют как фотохимические реакции, так и чисто ферментативные (так называемые темновые) реакции и процессы диффузии, благодаря которым происходит обмен углекислотой и кислородом между растениями и атмосферным воздухом. Каждый из этих процессов находится под влиянием внутренних и внешних факторов и может ограничивать. продуктивность фотосинтеза в целом.

Растительная масса формируется не только за счет продуктов фотосинтеза. Наряду с углеродом, кислородом и водородом она содержит в среднем 2-4% азота (в белковых веществах – 15-19%). Среди биоэлементов азот по количеству в растениях занимает четвертое место. Между усвоением азота растением и продуктивностью существует корреляция; это относится как к отдельному растению, так и ко всему растительному покрову Земли. Прирост растительной массы нередко лимитируется количеством азота. При недостатке азота растения остаются низкорослыми, имеют мелкоклеточные ткани и грубые клеточные стенки.

Кроме светового питания растениям необходимо минеральное питание. Они нуждаются во многих элементах, которые либо поступают из минералов, либо становятся доступными в результате минерализации органического вещества. Все химические элементы поглощаются в форме ионов и включаются в растительную массу, накапливаясь в клеточном соке. После сжигания сухого органического материала минеральные вещества остаются в виде золы. В золе растений могут находиться все химические элементы, встречающиеся в литосфере. Жизненно необходимыми и незаменимыми являются основные элементы минерального питания, которые нужны в больших количествах: натрий, фосфор, сера, калий, кальций, магний, а также микроэлементы — железо, марганец, цинк, медь, молибден, бор и хлор. Кроме того, существуют элементы, которые требуются только для некоторых групп растений: натрий —для маревых, кобальт —для бобовых, алюминий—для папоротников и кремний—для диатомовых водорослей.

Для упорядоченного обмена веществ, хорошей продуктивности и беспрепятственного развития нужно, чтобы растение получало питательные вещества, включая микроэлементы, не только в достаточных количествах, но и в надлежащих соотношениях. Со времен Либиха известно, что урожай зависит от того вещества, которое имеется в недостаточном количестве. Разные виды растений значительно различаются по своим потребностям в питательных веществах. Для культурных растений этот вопрос изучен довольно хорошо. О специфических потребностях дикорастущих видов, напротив, известно немного, хотя именно эти сведения помогли бы лучше понять причины, определяющие характерный видовой состав сообществ.

От наличия достаточного количества пищи зависят все формы их жизнедеятельности. Особенность действия пищи как экологического фактора для животных состоит в том, что экологический смысл имеет только нижний предел выносливости — в случае недостатка пищи она служит важным лимитирующим фактором, тогда как ее избыток не лимитирует развития особей. Как ограничивающий фактор недостаток пищи влияет на плодовитость и скорость развития животных.

У постельного клопа число отложенных яиц определяется количеством выпитой крови. Плодовитость колорадского жука увеличивается в зависимости от числа съеденных листьев. Точно так же развитие животных идет гораздо быстрее при достаточном количестве пищи. У жука-плавунца продолжительность третьей личиночной стадии равна 14 дням, если личинка получает ежедневно по 25 головастиков; если же она получает в день всего по одному головастику, эта стадия длится 51 день.

Необходимое количество корма возрастает с увеличением размеров животного. Однако, поскольку у мелких животных отношение площади поверхности тела к объему довольно велико, для них характерна более высокая интенсивность обмена и соответственно большая потребность в энергии на единицу массы тела, чем для крупных животных. Следовательно, мелким видам на единицу массы требуется больше пищи, чем крупным. Подобным же образом гомойотермные животные, которые должны поддерживать постоянную внутреннюю температуру тела, потребляют пищи больше, чем пойкилотермные.

Устойчивость к голоданию у пойкилотермных и гомойотермных животных различна. У голодающих пойкилотермных животных с повышением температуры среды жизнь укорачивается. Продолжительность жизни гомойотермных животных, подвергаемых голоду, тем больше, чем ближе температура среды к некоторому значению, которое ниже, но близко к температуре тела. Отсутствие пищи лишает птиц возможности поддерживать высокую температуру тела, вследствие чего в зимнее время голодающие птицы нередко погибают. Однако наличие достаточного количества корма позволяет им выдерживать практически любое снижение температуры окружающего воздуха.