4.3. Биотические факторы среды.

● Биотические факторы — это совокупность воздействий одних организмов на другие в процессе жизнедеятельности.

Биотические факторы по влиянию на живые организмы делятся на:

► Средообразующие;

► Видовые взаимодействия:

Комменсализм,

Аменсализм,

Симбиоз,

паразитизм

и пр.;

► Пищевые цепи

Кроме того, биотические воздействия можно разделить на прямые и косвенные.

Средообразование. Некоторые организмы образуют среду обитания для других. Например, в лесу создается своеобразная среди обитания для птиц и животных жизнедеятельность которых в условиях степи уже невозможна. Важную роль живые организмы играют и при образовании почвы- это в первую очередь растения. Они извлекают из почвы рез корневые окончания питательные химические вещества — соединения азота, серы, фосфора, калия, кальция и т.д. Вместе с умирающими тканями эти вещества возвращаются на поверхность почвы и служат для образования гумуса. Основным материалом для этого в лесах служат хвоя и листва деревьев, а также останки мхов и травянистых растений. Таким образом, создается непрерывный поток химических элементов к поверхности почвы из более глубоких слоев. В процессе разложения мертвой органики и образования почвы решающая роль принадлежит редуцентам: беспозвоночным, грибкам и бактериям. Первичная стадия разложения принадлежит беспозвоночным (черви, насекомые и т.д.). Они в процессе пищеварения разлагают сложные молекулы белков, углеводов на более простые. Грибки и микроорганизмы завершают процесс минерализации органики.

Видовые взаимодействия.

Коммменсализм - взаимоотношение между видами в природе, при котором их жизнедеятельность тесно взаимосвязана, однако, выгоду от этого получает одна сторона.

Аменсализм - форма взаимоотношений между организмами, полезная для одного вида, но вредная для другого. Например, обитающие в норах сусликов и кротов "квартиранты" (клещи, блохи и др.) могут служить источником распространения среди грызунов инфекционных заболеваний

Симбиоз, или мутуализм - форма отношений между организмами (симбионтами) двух разных видов, приносящая обоюдную пользу.

Паразитизм (в биологии) - форма взаимоотношений между организмами (растениями, животными, микроорганизмами), относящимися к разным видам, из которых один (паразит) использует другого (хозяина) в качестве среды обитания и источника пищи, часто – во вред хозяину.

И другие…

Пищевые цепи. обусловлены необходимостью питания: травоядные животные получают энергию для своей жизнедеятельности, поедая растения. В свою очередь они являются источником энергий для хищников.

4. Влияние факторов среды на живые организмы.

Формирование живых организмов происходит под непрерывным воздействием экологических факторов. Поэтому каждому организму требуются уровни экологических факторов в строго определенных границах. Если количество экологических факторов и их уровни соответствуют наследственно закрепленным требованиям организма (генотипу), то данный организм способен выживать и давать жизнеспособное потомство.

Любому живому организму для обеспечения процессов жизнедеятельности необходимы различные вещества, причем некоторые из них в крайне малых количествах. Немецкий агрохимик чл.-кор. Петербургской академии наук Юстус Либих в 1840 г. высказал теорию минерального питания растений. Он установил, что развитие и урожайность растений зависит не от тех питательных веществ, которые присутствуют в изобилии, а от тех, которые необходимы в очень незначительных количествах. Либих писал: «Если в почве или атмосфере один из элементов, участвующих в питании растений, находится в недостаточном количестве или не обладает достаточной усвояемостью, растение не развивается или развивается плохо... Отсутствие или недостаток одного из необходимых элементов при наличии в почве всех прочих делает последнюю бесплодной для всех растений, для жизни которых этот элемент необходим».

Как выяснилось позже, этот закон справедлив не только для растений, но и для всех живых организмов. Современная трактовка этого закона, называемого законом минимума Либиха, следующая:

● экологические факторы, особенно удаленные от оптимального значения, наиболее существенно лимитируют возможность существования вида в данных условиях, несмотря на оптимальное значение остальных факторов.

Лимитирующими факторами могут быть любые экологические факторы: недостаток влаги, света, тепла, отсутствие в почве питательных веществ и др. Например, недостаток влаги ограничивает распространение малоподвижных животных в пустынях и полупустынях. В морях, водоемах лимитирующим фактором развития организмов является недостаток азота и фосфора. Смыв азотных и фосфорных удобрений в водоемы при неправильном их внесении приводит к бурному развитию водорослей и других растений и, в конце концов, к зарастанию водоема.

Э. Рюбель в 1930 г. из закона Либиха вывел как дополнительное следствие

● закон компенсации факторов, согласно которому отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов может быть компенсирован другими, функционально или физически близкими факторами. К примеру, некоторые мол­люски при отсутствии или значительном дефиците кальция могут использовать стронций для строительства раковин.

Однако подобные возможности крайне ограничены. В соответствии с законом Вильямса (1949) ● отсутствие фундаментальных экологических факторов (света, воды, углекислого газа, кислорода, азота, фосфора, калия и др.) не может быть компенсировано другими факторами.

Американский зоолог профессор Иллинойского университета Виктор Э. Шелфорд (1877...1968) при изучении действия лимитирующих факторов на насекомых в 1913 г. пришел к выводу» что

● лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического фактора - диапазон между минимумом и максимумом фактора определяет величину толерантности (выносливости) организма к данному фактору. Это положение называют законом толерантности Шелфорда. Из данного закона вытекает важнейшее следствие: любой избыток вещества или энергии вреден для организмов и является загрязнителем окружающей среды. Например, исследования рыб в водоемах, связанных с системой конденсации ТЭЦ и соответственно имеющих повышенную температуру воды, показали повышенную смертность в их популяции. Рыбы тратили большое количество энергии на охлаждение организма. В результате энергии на обеспечение других процессов жизнедеятельности не хватало.

Таким образом, основной смысл законов Либиха и Шелфорда заключается в том, что как недостаток, так и избыток экологических факторов для организмов одинаково вреден (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Зависимость жизнедеятельности от силы воздействие экологического фактора на организм

Из вышесказанного следует важнейшее правило охраны окружающей среды: охранять окружающую среду — значит обеспечивать состав и режимы экологических факторов в пределах унаследованной толерантности живого организма.

Закон толерантности Шелфорда рассматривает действие экологического фактора на единичный организм. При изучении воздействия какого-либо фактора на группу организмов одного вида оказывается, что для каждого организма оптимальная область, величина толерантности и область угнетения на рис. 4.2 несколько различаются.

Рис. 4.2. Воздействие экологического фактора на группу из 3-х организмов

На рис. 4.2 приведена упомянутая зависимость для трех организмов одного вида. При одних и тех же значениях экологического фактора К_Эф1 для первого организма это будет оптимальная область, для второго и третьего — область угнетения.

Если значение экологического фактора возрастет до К_Эф2, то это означает, что третий организм погибнет, а выживут первый и второй.

Таким образом, все живые организмы, для того чтобы обеспечить устойчивое существование и воспроизводство в условиях изменяющихся экологических факторов, должны существовать группами, которые называются популяциями.

В эволюционной биологии к-стратегия – тип репродуктивного скрещивания, используемый многими видами, при котором за один раз рождается один (редко два или три) детеныша. предполагает использование значительного объема энергии и ресурсов для выращивания каждого Детеныша и относительно долгий интервал между рождениями. Эта стратегия принята многими млекопитающими, наиболее ярко это проявляется у больших обезьян и, конечно, у Homo sapiens. Ср. с. Также называется К-отбором или К-стратегией отбора.

В эволюционной биологии r-стратегия – тип репродуктивного размножения, используемый многими видами, при котором одновременно рождается много детенышей, предполагает расходование малого количества энергии или усилий (или вообще не расходование) на выращивание потомства и обычно сопровождается относительно короткими периодами между рождением одного потомства и следующего. Эта стратегия используется большинством насекомых, а также и другими видами, такими как морские черепахи, многие рыбы и т.п. Также называется r-селекцией, или г-стратегией селекции. Ср. с К-стратегией.