• Эдафические и биотические факторы среды

Эдафические факторы. Их воздействие сказывается на возникновении адаптации у почвенных животных. Так, у кро1 тело цилиндрической формы, передние конечности превратились в роющий механизм, шерсть низкая и укладываете в двух направлениях: вперед и назад (что позволяет двигаться в норах), глаза редуцированы, но острый слух и обоняния Это типичные адаптации для подземных животных. Фауна поч-подразделяется на четыре морфо-экологические группы: микрофауна (простейшие, коловратки, нематоды и т.д.), мезофауна (мелкие виды членистоногих — клещей, насекомых, мно-гоножек), макрофауна (личинки насекомых, дождевые черви многоножки с размерами тела от 2 до 20 мм) и мегафаун (землеройки, слепыши, кроты).

Безусловно, основное влияние эдафические факторы оказывают на растительность и через нее уже — на мир животных. Поэтому эдафические факторы являются связующим звеном между абиотическими факторами и биотическими компонентами окружающей среды.

Биотические факторы — сложные уникальные взаимосвяи и взаимоотношения между живыми организмами — необходимое условие их существования. Связи между организмами обеспечивают возможность питания, размножения, защиты от врагов, снижения действий неблагоприятных условий ок ружающей среды. Одновременно — это угроза и опасность для жизни.

Существуют разные виды взаимоотношений: внутривидовые и межвидовые. Любой организм входит в состав популяции, тогда между ними возникают конкретные внутри-видовые отношения: это соревнование и конкуренция. Виды конкурируют в поисках пищи, укрытий, мест размножения. Межвидовые отношения — тоже могут быть в виде конкуренции.

Например, в лесу конкуренция за свет. Ель, развиваясь в тени лиственных растений, обгоняет их в росте, а потом угнетает их, порой вызывает гибель. Еще пример: бактери цидные вещества (фитонциды) березы, черемухи, сосны угнетают или регулируют деятельность соседних видов (аменсаоизм). Это всегда учитывается при закладке лесных посадок: чередование сосны и березы.

Избежать внутривидовой конкуренции можно благодаря отличиям в сезонной или суточной активности, использова-нию разных ниш для добывания пищи. Существуют следую-щие экологические группы птиц: питающиеся в воздухе, сре-ди листьев деревьев, на стволах деревьев, на земле. Результаты конкуренции представляют собой один из ме-ханизмов естественного отбора. Он может окончиться: - установлением равновесия между видами; - заменой одного вида другим;

- вытеснением одним видом другого на другую террито-переходом вида, который вытесняется, на унотреб-другой пищи. Межвидовые отношения в природе носят разный характер, Например, аменсализм: при этом типе взаимоотношений один вид испытывает угнетение роста и размножения под действи-ем другого вида, который при этом ничего не испытывает. Примером взаимовыгодных отношений являются сим-биотические отношения (мутуализм). Это отношения гриба и водорослей в лишайнике (описаны русскими учеными Фа-минцыным и Баранецким). Водоросли дают грибам органи-ческие вещества (результат фотосинтеза), а грибы водорос-

дям- воду и минеральные вещества. По присутствию или от­сутствию лишайников судят о качестве окружающей среды (индикаторная функция). Еще пример: в 1881 г. русский уче­ный Ф. М. Каменский впервые описал отношения между кор­нями растений и мицелием гриба в виде микоризы (грибо-корня). Большинство деревьев не может жить без микоризы.

Сосна с микоризой может расти на бедной почве, где невоз-можно возделывание сельскохозяйственных культур. Это яв­ление используют для закрепления подвижных песков (на опустошенных торфяниках Полесья).

Примером симбиотических отношений является образование систем: "корни высших растений (сем. Бобовые) — азотфиксирующие бактерии", "жвачные животные — инфузории", "жвачные животные — бактерии желудка", "цветковые растения — живот-

дыи вид может существовать изолированно, но жизнь )сит им обоим пользу. Совместное гнездование, таких, как крачки и цапли, представляет собой ества, позволяющий им более успешно иков.

В этом плане интересна одна история из жизни тарантула, Это хоть и ядовитый паук, но укус его болезненный — и только. Много столетий считалось, что укус тарантула вызывает болезнь тарантизм. У больного начинается лихорадка, дрожь и боль во всем теле, появляется желание смеяться и танцевать. Излечить такого больного можно было только одним средством — музыкой. Считалось, что яд выделяется из организма вместе с потом, который появляется во время танцев. Музыканты стали писать для этого специальные мелодии, их называли тарантеллами. Так родился веселый народный ита-льянский танец [8].

Растительноядность характерна всем травоядным живот-ным: грызунам (мыши, белки, бобры), зайцеобразным (пищухи, заяц-беляк, заяц- русак), парнокопытным и непарно-копытным. Воздействие травоядных животных на растения приводит к снижению плодовитости, т.к. задерживается цве­тение поврежденных растений, значит, нарушается контакт с опылителями, меньше образуется плодов и семян. Поэтому растения имеют защитные приспособления: колючки у барбариса, шипы у розы, жесткие и невкусные листья с ядовитыми веществами у красавки, белены, крапивы. Но остаеся справедливым, что в целом растительноядные животные вредны растениям (лоси, олени Беловежской пущи все время "подстригают" молодой подлесок, что делает невозможным лесовосстановление).

Об известном французском зоологе Кювье рассказывают такую историю. Часто, чтобы не тратить время на дорогу до мой, ученый спал в своей лаборатории. Однажды друзья ре-шили подшутить над ним. Они набросили на себя шкуру быка и стали кричать: "Кювье, Кювье, я тебя съем!" Ученый, проснувшись, увидел бычью голову с рогами и спокойно сказал "У тебя рога — значит, на ногах копыта, а раз копыта, значит, ты травоядное животное и не съешь меня!"[8].

Паразитизм: паразитический вид, обычно мелких размеров тормозит рост и размножение своего хозяина, от которого не посредственно зависит его питание. Растения-паразиты: омела белая, повилика на клевере, лианы в тропиках на деревьях раффлезия Арнольди. Животные-паразиты: ленточные черви, аскариды, вши, блохи, печеночный сосальщик. Возбудители бо­лезней растений: фитофтора, картофельная и свекловичная совка, нематоды [23].

Все пищевые связи между организмами приводят к образованию сообщества (биоценоза). В сообществах проявляются два типа цепей питания. Пастбищная, или цепь выедания начинается обычно растениями, а оканчивается хищниками. Причем каждый организм 90 % полученной энергии затрачивает на свои нужды, а на долю хищника остается только 10% энергии. Эта особенность ограничивает количество трофичес-ких уровней в цепи питания до А—5 и лежит в основе правила экологической пирамиды. Энергия необходима всем живым организмам дляфункционирования.

Главный источник энергии — энергия Солнца Солнечная энергия в клетках зеленых растений превращается в энергию химических связей, которая запасается в молекулах глюкозы, крахмала, белков, жиров. В животных организмах эта энергия превращается в механическую (животные бегают, летают, плавают, ходят, прыгают, ползают), внутрен-шою (поддерживается определенная температура тела), электрическую (электрические разряды некоторых рыб используются как защита и орудия охоты), световую (светятся обитатели морей: рыба-удилыцик, ночесветки, медузы, кальмары, и суши у светлячка белок люциферин под

влиянием фермента люциферазы распадается со свечением, светится грибница опенка), В биоценозах природа расспорядилась мудро. Она подарила видам возможность питаться разной пищей, чтобы выжить в борьбе за существование. Заяц питается корой осин, яблонь (зимой), морковью, капустой, кислицей (весной и летом), Лисе служат кормом зайцы, мыши, птицы. Медведю — рыба, ягоды,мёд, мелкие животные, муравьи. В силу этого пище-ные цепи переплетаются, образуя пищевые сети. И чем боль­ше видовое разнообразие особей в биоценозе, тем он устой-чивее: выпадение одного элемента не нарушает всей систе-мы, т.к. могут быть использованы другие источники питания. Мноогие мелкие животные (детритофаги) ускоряют процесс минерализации умерших организмов. Типичными детритофагами являются дождевые черви, мокрицы (стоножки), некоторые клещи, жуки-мертвоеды. Ими могут кормиться более крупные животные, тогда цепь питания начинается с детрита (второй тип пищевых цепей — цепь разложения, или детритная). Труп ястреба —> личинки навозных мух —> грибы, простейшие —> минеральные вещества. Лесные санитары— это некоторые звери, птицы и насекомые. Они очень быстро находят падаль и уничтожают ее. Жуки- могильщики быстро закапывают в землю найденные трупы. В эти трупы они откладывают свои яйца; и личинки, как только они появятся на свет, сразу будут обеспечены едой. Термиты функцию редуцентов выполняют благодаря жгу-тиковым (полимастигина), живущим в кишечнике и расщеп­ляющим клетчатку до углеводов, минеральных солей и угле-кислого газа [6]. Термиты нужны для возобновления травя-нистой и древесной растительности. Тропические леса и са-ванны без термитов не восстанавливаются. Разлагая останки, они формируют почву.

Можно привести большое количество примеров зоогенного происхождения или существенной трансформации эко-систем под влиянием животных. В значительной мере степи с их плодородными почвами созданы беспозвоночными высшими позвоночными животными, которые превращают растительную массу в легко усваиваемые растениями веществ

Велика роль в круговороте веществ в биосфере грибов. Ферменты, выделяемые ими, способны разрушать практически все объекты природного происхождения и многие материала лы, создаваемые человеком, делая их доступными для автотрофных растений. Грибы являются редуцентами и обеспечивают минерализацию биомассы. Обитая в почве, грибы способствуют повышению её плодородия.

Так, внутривидовые и межвидовые отношения, а также отношения с абиотическими факторами окружающей среды приводят к сохранению наиболее приспособленных особей, входящих в состав популяций, сообществ, экосистем, биомов.

Приспособления, позволяющие видам выжить и оставить потомство в данной среде обитания, называются адаптацией Выделяют несколько видов адаптации.

Как разнообразна, а порой и необыкновенно красива окраска различных представителей окружающего мира. Поневоле возникает вопрос: почему одни виды окрашены ярко сразу бросаются в глаза, а мимо других — серых, бурых, зелёных идёшь и не замечаешь, что они рядом.

Некоторые явления называют мимикрией, т. е., подражанием. Многие животные способны "нарядиться", принять ВИД ядовитого или несъедобного животного. Неядовитые змеи похожи на ядовитых. Эти свойства выработались в результате дли тельного процесса эволюции и способствуют сохранению ви­дов в их трудной борьбе за существование, ибо естественный отбор заставляет каждый вид приспосабливаться к окружающим условиям.

Но внешняя среда постоянно и неуклонно изменяется а виды продолжают утверждать свою жизнеспособность, по этому эволюционный процесс бесконечен. На многих осгровах Индийского океана издавна существует обычай: приезжему человеку подносят сухую веточку, на которой сидит палочник. Если человек найдёт палочника, значит, он заслуживает уважения [19].

Однако можно найти насекомых, которые спасаются от врагов так же, как и палочник, например, гусеница ба бочки пяденицы, почувствовав опасность, "превращается" в сучок - поднимает переднюю часть туловища и замирает, по мере того, как жертва улучшает способы защиты,хищники тоже совершенствуют методы нападения.А животные — имитаторы? Знаете о таких? В бассейне реки Амазонки живет небольшая рыбка лист. Благодаря сплюшенной формк тела и своей окраске она напоминает сухой лист основной древесной породы этих лесов. Не только рисунок, похожей на жилки листа, имеет эта рыбка, у неё есть и выростчеренок. Когда ей грозит опасность, она опускается на дно и становится неподвижной, как упавши!! листок. Л па Цейлоне живет рыбка коксопайя, похожая на жёлтый листок. Её имя в переводе на наш язык означает "листок хлебного дерева" [19].

На юге Франции и Италии обитают кузнечики — стеблевидки. Цвет тела соответствует цвету ветвей, на которые они садятся. Туловище длиной в 5-8 см, очень узкое. Поэтому заметить их весьма трудно. Безобидная муха-журчалка очень похожа на большую жаля­щую пчелу. Она извлекает нектар из цветка и угрожающе жужжит. У одного из видов южноамериканских цикад сильно вытянута передняя часть головы, что очень напоминает голову аллигатора в миниатюре: с обеих сторон её имеется двойной ряд небольших выступов, похожих на зубы крокодила, а сверху

находятся возвышения, словно глаза и ноздри. Всё насекомое достигает лишь 10 см в длину. Туземцы боятся этого безвредного насекомого, даже обезьяны не трогают его [19]. Пальма первенства в имитаторском мастерстве принадлежит кукушке. Она подбрасывает свои яйца в гнёзда 150 видов птиц. В процессе эволюции кукушка "научилась" подбрасывать яйца по окрасу и величине похожие на яйца птиц — хозяев.

Можно остановиться ещё раз на маскировке (покрови-тельственной окраске), дающей животным возможность оставатьсяв обычной среде трудноотличимыми и даже невидимыми. Наиболее интересна в этом отношении небольшая древесная лягушка-квакша. Её будто лакированная спинка окрашена в красивый изумрудно-зелёный цвет листвы, Но этот цвет может меняться одновременно с изменением колорита окружающей среды. Если квакша сидит на растрескавшейся коре дерева, её кожа имеет серовато-сиреневый оттенок, а иногда даже коричневый. Когда же она отдыхает на камне светлого цвета, спинка становится почти белёсой.

Поэтому затаившуюся лягушку обнаружить очень трудно. Существует ещё один вид покровительственной окраски скрадывающая противотень. Например, у рыб спинка темная, а брюшко — светлое.

Если свет падает сверху, окраска кажется монотонной [27].

_ Между прочим, многие думают, что зебры бывают только с чёрными и белыми полосами. А на самом деле зебры бывают и с черно-жёлтыми, и с черно-красноватыми, и даже с бурыми полосами. Это зависит от местности, где они живут какой наряд лучше всего их прячет, такой они и носят. Это расчленяющая окраска тела.

А зачем, скажем, шапка-невидимка (белый цвет) белому, медведю? Ведь в тех краях, где он живёт, он самый сильный От кого ему защищаться, прятаться? Оказывается, есть от кого: от очень страшного врага - голода. Белый медведь может незаметно подкрасться к любой своей жертве.

Заслуживает внимания предупреждающая (угрожающая) окраска, которая проявляется в сочетании самых контрастирующих цветов: чёрного с жёлтым, чёрного с красным, бе-лого с красным, белого с чёрным. Такой окраской они как бы бросают вызов желающим ими поживиться, предупреждают их: "Берегись меня, я несъедобен, могу причинить большие неприятности".

Очень красивая бабочка—медведица, яркая, нарядная и ...ядовитая.. Бабочка павлиний глаз имеет на развёрнутых крыльях устрашающий рисунок, напоминающий глаза хищной птицы.

Если неожиданно дотронуться до спины краснобрюхой жерлянки, то она на секунду замирает, а потом выгибается дугой! сильно запрокидывает голову и заворачивает лапки так что видны красно-оранжевые бока туловища и нижняя поверхность лапок, окрашенных в такой же цвет. Жерлянка ядовита, её слизь в виде белой пены распространяет острый запах Яд жерлянок, попавший в организм птиц и млекопитающих вызывает паралич дыхательных мышц. Хищники не должны "обижаться" за это на жерлянку: она их предупреждала [27].

Из всего вышеизложенного можно выделить следующие основные типы адаптации:

1. Адаптации и адаптивные закономерности

1. Морфологические адаптации — изменение формы тела окраски, размеров, (обтекаемая форма тела у рыб, окраска у медведей, хвосты мышей и тушканчиков).

• Анатомо-физиологические адаптации — изменение строения органов и

их физиологических особенностей (скелет птиц)

• Репродуктивные адаптации-изменения, связанные с системой размножения (увеличение числа яиц у насекомых). 4. Биохимические адаптации — изменения биохимических процессов в организме (анабиоз, оцепенение, зимний сон). 5. Поведенческие (этологические) адаптации — различные изменения поведения (брачные турниры, забота о потомстве), Некоторые адаптивные биогеографические закономерности. 14,32]:

1. Правило Глогера (правило окраски). Окраска животных, обитающих в условиях влажного и жаркого климата, более интенсивна, чем у географических форм тех же видов, оби­тающих в условиях сухого и холодного климата. 2. Правило Аллена (правило придатков). У теплокровных животных по направлению с севера на юг часто наблюдается увеличение размеров придатков тела (удлинение хвостов, ушных раковин) и различных выростов (хохолков, воротничков).

2. Правило Бергмана (правило размеров тела). Из двух близ-ких видов или подвидов более крупные обитают в холодном климате, а более мелкие — в теплом.

3. Закон минимума Либиха. Фактором, находящимся в минимуме, определяется степень жизнедеятельности организма и управляется постоянство ее во времени. 5. Закон толерантности Шелфорда. Лимитирующим может быть как минимальный, так и максимальный по силе воздействия экологический фактор, и в каждом конкретном случае тот из них, который ближе всего к пределам толерантности.

4. В высоких широтах основным запасным питательным веществом является жир, а в низких — гликоген.

2. В высоких широтах наибольшей стабильностью отлича­ются популяции видов, развитие яиц которых эмбриона - равно (т.е. яйцо жирового, а не углеводного типа).

3. В высоких широтах уменьшается количество видов, но увеличивается количество особей каждого вида.

8. У близких, но уже обладающих четкими видовыми при­знаками форм различия в закономерностях географической из­менчивости проявляются крайне резко, чем подчеркивается различия их реакций на изменение условий существования.

Современная экология изучает не только отдельные особи и популяции, но и экосистемы. С точки зрения обеспечения питательными веществами экосистемы существуют автономно, т.к. существует постоянный круговорот веществ между организмами и окружающей средой. Экосистемы выступают в качестве фундаментального единства живой природы и неживой среды.

Экосистемы имеют разную степень сложности, разные размеры, они могут быть естественными (природными) и искусственными. Возможность саморегуляции в природных эко-системах — одно из отличий их от искусственно созданных человеком (агроценозов), где растительность представлена монокультурой и соответствующими сорняками.

Видовое разнообразие в экосистемах — источник устстойчивости (и наоборот). Разнообразие экосистем — необходимое условие устойчивости биосферы в целом. Термин "экосисте-ма" был предложен в 1935 г. английским экологом из Окс-форда Артуром Тенсли, который рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли. В ка-честве отдельных экосистем могут рассматриваться разруша­ющийся пень с его "населением", луг, пустыня и, наконец биосфера — экосистема высшего ранга [32].

Какую же пользу приносят экосистемы человеку? Они обогащают почву и очищают воздух для дыхания. Без этого существование человечества будет мрачным и недолгим. Зеленые растения, микроорганизмы, множество маленьких и неприметных существ эффективно поддерживают жизнь на планете, ибо они живут и трудятся на каждом клочке земной поверхности Они управляют жизнью на Земле именно так, как нам нужно потому что человечество находится в тесной связи со всем живым на Земле, и наши собственные функции приспособлены к уже созданному своеобразному внешнему окружению. Мать -Земля является общей для живых организмов, постоянно под-держивающих физическое окружение, которое дестабилизиру­ется и погибнет, если отдельным организмам будет наносится вред. Пренебрегая природой, мы можем оказаться в чуждой нам среде, как киты, выбрасывабщиеся на берега Новой Англии по непонятным причинам.

Совокупность сходных, климатически обусловленных на-земных экосистем образуют самостоятельные природные зоны логов, но люди до сих пор расплачиваются за ошибки, сделанные ранее. Порой цена оказывается непомерно высокой.

В 1935 г. завезли в Австралию заморскую лягушку "буфомаринус", чтобы та помогла фермерам расправиться с жуками, поедающими сахарный тростник. Лягушка гигантская до 30 см в длину, до 2 кг веса. Прошло некоторое время, жуки-вредители лягушкам надоели. И они принялись за полезных насекомых. Бороться с "буфо" сложно, т.к. она способна выстреливать из заднего конца туловища струйку яда который для кошек и собак оказался смертельным, для чело-века— опасным. К тому же "буфо" очень прожорливы, не брезгуют бумажными пакетами, картоном и даже... непотушейными окурками.