Биологические связи в природе таблица. Биотические связи в природе виды связей
Любой живой организм в природе зависит не только от абиотических факторов среды, но и жизнь любого из них невозможна без других. Его благополучие зависит от многих видов , которые так или иначе на него воздействуют. Связи между разными организмами называются биотическими . Вся живая природа пронизана этими связями. Они необыкновенно разнообразны и имеют очень разное значение в жизни видов. Наша главная цель сегодня на уроке – попытаться разобраться в этом многообразии.
В природе взаимоотношения очень разнообразны, со многими вы уже знакомы. Взаимодействия принято обозначать с помощью знаков: 0; +; - .
Определите, какие взаимоотношения между различными видами в биогеоценозе могут существовать?
- Отношения, при которых оба организма получают выгоду (Симбиоз, мутуализм, протокооперация).
Симбиоз – тесные неразделимые взаимовыгодные отношения, при которых два организма образуют неразделимое единое целое.
Мутуализм - отношения, при которых присутствие каждого из двух видов становится обязательным для обоих, каждый из сожителей получает относительно равную пользу, и партнеры (или один из них) не могут существовать друг без друга.
Протокооперация - отношения, при которых совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них.
Хищничество - способ добывания пищи и питания животных (иногда и растений), называемых хищниками, при котором они ловят, умерщвляют и поедают других животных - жертв. Хищники первого порядка нападают на "мирных" травоядных животных , второго - на более слабых хищников. Способность "переключаться" с одного вида добычи на другой является одним из необходимых экологических приспособлений хищников.
Аменсализм - отношения, при которых один из совместно обитающих видов угнетает другой, не получая от этого ни вреда, ни пользы.
Пение птиц в лесу
Конкуренция - тип биотических взаимоотношений, при котором организмы или виды соперничают друг с другом в потреблении одних и тех же обычно ограниченных ресурсов.
Работа в малых группах:
из предложенного списка составить пары, которые в природе конкурируют между собой (названия организмов можно использовать только один раз): ель обыкновенная, волк, василек синий, гадюка обыкновенная , полевая мышь, олень европейский, пшеница, американская норка, ворона серая, лисица обыкновенная, грач, европейская норка, хомяк обыкновенный, горностай, лось, береза повислая.
Комменсализм - форма взаимоотношений двух организмов, при которой один организм-комменсал извлекает выгоду, используя особенности строения или образа жизни хозяина, для другого эти отношения безразличны. При сотрапезничестве комменсальные отношения возникают на базе пищевых связей.
Квартиранство - отношения, при которых вид использует другой (его тело или его жилище) в качестве убежища или своего жилья. Особую важность приобретает использование надежных убежищ для сохранения икры или молоди.
Сотрапезничество - отношения, при которых несколько видов потребляют разные вещества или части одного и того же ресурса.
Нахлебничество - форма комменсализма, при которой один вид потребляет остатки пищи другого.
Посмотрите внимательно ролик «Колибри и клещи» и подумайте над вопросом: Можете ли вы утверждать , что в ролике речь идет только о комменсализме?
1. определить тип биотического взаимодействия (ответ за «шторкой»)
2. подбери пары
3. Какой тип взаимоотношений характерен для организмов, указанных в правой колонке таблицы, подберите соответствующие пары.
Симбиоз: Симбиоз – сожительство, форма взаимоотношения, из которых оба партнера или хотя бы один извлекают пользу: vмутуализм vпротокооперация vкомменсализм
Мутуализм: Оба организма получают пользу. Примером мутуализма является симбиоз рыб-клоунов с актиниями. Вначале рыба касается актинии, позволяя ей ужалить себя и выясняя точный состав слизи. Затем рыба-клоун воспроизводит этот состав и после этого может прятаться от врагов среди щупалец актинии. Рыба-клоун заботится об актинии - вентилирует воду и уносит непереваренные остатки пищи.
Комменсализм Один организм получает пользу, а другая не получает ни пользы ни вреда. например, рыба-прилипала плавником-присоской прикрепляется к коже акул и др. крупных рыб, передвигаясь с их помощью
Комменсализм "Квартиранство"- форма комменсализма, при которой один вид использует другой (его тело или его жилище) в качестве убежища или своего жилья. Особую важность приобретает использование надежных убежищ для сохранения икры или молоди.
Комменсализм n n "Сотрапезничество"- форма комменсализма, при которой несколько видов потребляют разные вещества или части одного и того же ресурса. "Нахлебничество" - форма комменсализма, при которой один вид потребляет остатки пищи другого.
Протокооперация Взимоотношения выгодные для обоих, но не обязательны для них. Примером протокооперации являются взаимоотношения мелких рыбок семейства губановых и крупных хищных мурен.
Нейтрализм Тип биотической связи, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно. Например, белки и лось в одном лесу не контактируют друг с другом.
Аменсализм Форма антибиоза, при которой один из совместно обитающих видов угнетает другой, не получая от этого ни вреда, ни пользы. Пример: светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от сильного затемнения, в то время как сами на дерево никак не влияют.
Хищничество Тип антибиоза, при котором представители одного вида питаются представителями другого вида. Хищничество широко распространено в природе как среди животных, так и среди растений.
Конкуренция Тип биотических взаимоотношен ий, при котором организмы или виды соперничают друг с другом в потреблении одних и тех же обычно ограниченных ресурсов.
Конкуренция Внутривидовая кокуренция- между особями одного и того же вида. Это важный фактор саморегулирования популяции. Примеры: птицы одного вида конкурируют из-за места гнездования. Самцы многих видов млекопитающих (например, оленей) в период размножения вступают друг с другом в борьбу за возможность обзавестись семьей.
Конкуренция Межвидовая кокуренция - между особями разных видов. Примеры межвидовой кокуренции многочисленны. И волки, и лисы охотятся на зайцев. Поэтому между этими хищниками возникает конкуренция за пищу. Это не значит, что они непосредственно вступают в борьбу друг с другом, но успех одного означает неуспех другого.
Все перечисленные формы биологических связей между видами служат регуляторами численности животных и растений в сообществе, определяя его устойчивость. Рак отшельник и актиния Клещ Лишайник
Одно из лю-би-мых лет-них при-клю-че-ний - тихая охота - поход в лес за гри-ба-ми. Гриб-ни-ки хо-ро-шо знают, что под оси-ной можно найти груз-ди и под-оси-но-ви-ки, под елью - ры-жи-ки и белый гриб, под оль-хой - трю-фель и мо-ло-чай. Если де-таль-но изу-чить био-ло-ги-че-ское обос-но-ва-ние таких «на-хо-док», можно стать за-ме-ча-тель-ным и даже ле-ген-дар-ным гриб-ни-ком. Дело в том, что грибы по-мо-га-ют де-ре-ву расти, снаб-жая его корни пи-та-тель-ны-ми ве-ще-ства-ми, та-ки-ми как азот и фос-фор, в то время как рас-те-ние воз-вра-ща-ет долг в виде необ-хо-ди-мых гри-бам са-ха-ров - уг-ле-во-дов. Бла-го-да-ря этому древ-не-му со-труд-ни-че-ству и рас-те-ния, и грибы могут успеш-но раз-ви-вать-ся.
Живые ор-га-низ-мы при-спо-саб-ли-ва-ют-ся к раз-лич-ным при-род-ным фак-то-рам. Кроме того, им при-хо-дит-ся ужи-вать-ся с себе по-доб-ны-ми, а также мно-же-ством дру-гих живых ор-га-низ-мов.
Ни один вид, ни один живой ор-га-низм не могут су-ще-ство-вать от-дель-но. Вся живая при-ро-да, по сути, пред-став-ля-ет собой слож-ней-шую си-сте-му био-ти-че-ских свя-зей, от ко-то-рых за-ви-сят воз-мож-но-сти пи-та-ния, раз-мно-же-ния, рас-про-стра-не-ния ор-га-низ-мов, их спо-соб-ность про-жи-вать сов-мест-но.
За-ви-си-мо-сти ор-га-низ-мов друг от друга могут быть раз-но-об-раз-ны-ми, кроме того, могут быть также раз-лич-ны-ми от-но-ше-ния внут-ри этих свя-зей: от вза-и-мо-по-лез-ных до вза-и-мо-не-вы-год-ных. К при-ме-ру, прак-ти-че-ски все ор-га-низ-мы со-сто-ят в пи-ще-вых свя-зях.
От пи-ще-вых свя-зей за-ви-сит жизнь ор-га-низ-мов, обес-пе-чен-ность их энер-ги-ей, эти связи также на-зы-ва-ют тро-фи-че-ски-ми.
Они носят все-об-щий ха-рак-тер, так как нет ни од-но-го вида на Земле, ко-то-рый не слу-жил бы пищей дру-гим или сам не ис-поль-зо-вал бы для этих целей дру-гие виды. Тро-фи-че-ские от-но-ше-ния об-ра-зу-ют в со-об-ще-ствах слож-ную си-сте-му, ко-то-рую на-зы-ва-ют сетью пи-та-ния.
Ее можно схе-ма-ти-че-ски изоб-ра-зить, как гу-стую па-у-ти-ну, охва-ты-ва-ю-щую весь ор-га-ни-че-ский мир, на-чи-ная с лю-бо-го вида.
Пи-ще-вые связи между ор-га-низ-ма-ми иг-ра-ют очень важ-ную роль:
1. Обес-пе-чи-ва-ют пе-ре-да-чу ор-га-ни-че-ско-го ве-ще-ства и за-клю-чен-ной в нем энер-гии от од-но-го ор-га-низ-ма к дру-го-му.
2. Слу-жат ме-ха-низ-мом ре-гу-ля-ции чис-лен-но-сти по-пу-ля-ций в при-ро-де.
Пи-ще-вые от-но-ше-ния между ор-га-низ-ма-ми стоят за-сло-ном на пути чрез-мер-но-го раз-мно-же-ния от-дель-ных видов, что де-ла-ет при-род-ные со-об-ще-ства более ста-биль-ны-ми.
Среди спо-со-бов до-бы-чи пищи раз-ли-ча-ют: хищ-ни-че-ство, па-ра-зи-тизм, со-би-ра-тель-ство и пасть-бу. Все они от-ли-ча-ют-ся по за-тра-там вре-ме-ни и энер-гии на по-лу-че-ние пищи.
Ти-пич-ные хищ-ни-ки, такие как волк, тигр, бер-кут и дру-гие, - тра-тят много сил на поиск и овла-де-ние живой до-бы-чи, ко-то-рая со-про-тив-ля-ет-ся или убе-га-ет, они уби-ва-ют и съе-да-ют в те-че-ние жизни много жертв.
Со-би-ра-те-ли, такие как во-ро-бьи, гуси, пчелы, - тра-тят энер-гию в ос-нов-ном на поиск и сбор до-бы-чи, ко-то-рая не спо-соб-на со-про-тив-лять-ся.
Па-ра-зи-ты, такие как ас-ка-ри-да, сви-ной це-пень и дру-гие, - живут в усло-ви-ях из-бы-точ-ных пи-ще-вых ре-сур-сов, ис-поль-зуя хо-зя-и-на и как место оби-та-ния.
Па-су-щи-е-ся жи-вот-ные пи-та-ют-ся обиль-ным кор-мом, ко-то-рый не при-хо-дит-ся осо-бен-но ис-кать, и он лег-ко-до-сту-пен.
Свое-об-раз-ны-ми со-би-ра-те-ля-ми яв-ля-ют-ся филь-тра-то-ры и грун-то-еды в во-до-е-мах и поч-вах, а также на-се-ко-мые-опы-ли-те-ли.
Хищ-ни-че-ство - это спо-соб до-бы-ва-ния пищи и пи-та-ния, когда жи-вот-ные ловят, умерщ-вля-ют и по-еда-ют дру-гих жи-вот-ных.
Ино-гда любую связь, при ко-то-рой один вид по-еда-ет дру-гой, рас-ши-ри-тель-но на-зы-ва-ют свя-зью «хищ-ник - жерт-ва», ис-поль-зуя в дан-ном слу-чае слово «хищ-ник», как си-но-ним слова «по-еда-тель», даже если это от-но-сит-ся к рас-ти-тель-но-яд-ным ор-га-низ-мам, таким как слоны, бобры или зайцы.
Па-ра-зи-тизм - это спо-соб пи-та-ния за счет пи-та-тель-ных ве-ществ дру-го-го ор-га-низ-ма (хо-зя-и-на), при-чем по-след-ний от этого не по-ги-ба-ет, но чув-ству-ет себя угне-тен-но.
В мерт-вом теле хо-зя-и-на па-ра-зи-ты не живут.
Име-ют-ся виды ор-га-низ-мов, ко-то-рые па-ра-зи-ти-ру-ют на дру-гих ор-га-низ-мах, но спо-соб-ны од-но-вре-мен-но и сами до-бы-вать пищу, такие ор-га-низ-мы на-зы-ва-ют по-лу-па-ра-зи-та-ми.
На-при-мер, рас-те-ния омела, мыт-ник, па-ра-зи-ти-руя на дру-гих рас-те-ни-ях, од-но-вре-мен-но сами осу-ществ-ля-ют фо-то-син-тез.
Вза-им-но невы-год-ным типом связи между ви-да-ми яв-ля-ет-ся кон-ку-рен-ция. Это яв-ле-ние воз-ни-ка-ет в усло-ви-ях, когда несколь-ко видов су-ще-ству-ют за счет од-но-го ис-точ-ни-ка ре-сур-сов, при этом ре-сур-сы эти огра-ни-че-ны. Если вид встре-ча-ет в своем месте оби-та-ния кон-ку-рен-та, ему до-ста-ет-ся мень-ше ре-сур-сов, и это от-ра-жа-ет-ся на воз-мож-но-сти раз-мно-же-ния и на чис-лен-но-сти его по-пу-ля-ции. По-это-му кон-ку-рен-ция небла-го-при-ят-на для обоих вза-и-мо-дей-ству-ю-щих видов - жизнь каж-до-го из них была бы лучше в от-сут-ствие дру-го-го.
Вза-и-мо-вы-год-ные связи. Му-ту-а-лизм и сим-би-оз - так на-зы-ва-ют-ся вза-и-мо-вы-год-ные от-но-ше-ния, когда сов-мест-ное су-ще-ство-ва-ние видов зна-чи-тель-но по-вы-ша-ет вы-жи-ва-е-мость каж-до-го из них в борь-бе за су-ще-ство-ва-ние.
Вза-и-мо-от-но-ше-ния цвет-ко-вых рас-те-ний и их опы-ли-те-лей, ягод-ных ку-стар-ни-ков и жи-вот-ных - рас-про-стра-ни-те-лей их семян, жвач-ных ко-пыт-ных и их же-лу-доч-ной мик-ро-фло-ры - это ши-ро-ко из-вест-ные при-ме-ры таких вза-им-но вы-год-ных свя-зей.
Му-ту-а-лизм и сим-би-оз - близ-кие по смыс-лу по-ня-тия, но это не си-но-ни-мы.
Му-ту-а-лиз-мом на-зы-ва-ют любые вза-и-мо-по-лез-ные обя-за-тель-ные и слу-чай-ные связи между ор-га-низ-ма-ми.
На-при-мер, от-но-ше-ния между ра-ком-от-шель-ни-ком и ак-ти-ни-ей.
Сим-би-о-зом (греч. symbiosis - «со-жи-тель-ство») име-ну-ют связи, пре-вра-тив-ши-е-ся в тес-ное фи-зи-че-ское со-жи-тель-ство.
В сим-био-ти-че-ских свя-зях обыч-но участ-ву-ют виды, на-столь-ко за-ви-си-мые друг от друга, что по от-дель-но-сти они су-ще-ство-вать уже не могут.
При-ме-ры сим-би-о-за - это ли-шай-ник, сим-би-оз гриба с ци-анобак-те-ри-ей или во-до-рос-лью, а также ми-ко-ри-за, сим-би-оз гриба и корня выс-ше-го рас-те-ния.
Су-ще-ству-ют и дру-гие формы за-ви-си-мо-сти ор-га-низ-мов друг от друга, на-при-мер, ком-мен-са-лизм - это од-но-сто-рон-няя связь.
Она вы-год-на од-но-му из парт-не-ров и без-раз-лич-ны дру-го-му. Это может быть так на-зы-ва-е-мое на-хлеб-ни-че-ство, когда один вид пи-та-ет-ся остат-ка-ми пищи дру-го-го вида.
Это может быть квар-ти-ран-ство, то есть оби-та-ние в норах или гнез-дах без вреда хо-зя-и-ну, а также раз-ме-ще-ние рас-те-ний на ство-лах и вет-вях де-ре-вьев.
Од-но-сто-рон-нюю вы-го-ду по-лу-ча-ют неко-то-рые виды, ис-поль-зуя дру-гих для рас-се-ле-ния. Так, мел-кие клещи, ко-то-рые пи-та-ют-ся раз-ла-га-е-мой ма-те-ри-ей, рас-се-ля-ют-ся на жуках или мухах, ис-поль-зуя их в ка-че-стве жи-во-го транс-пор-та.
Се-ме-на и плоды мно-гих рас-те-ний имеют при-цеп-ки, что поз-во-ля-ет им пу-те-ше-ство-вать на шер-сти жи-вот-ных.
Че-ло-век, про-би-ра-ю-щий-ся через за-рос-ли че-ре-ды, также спо-соб-ству-ет рас-про-стра-не-нию семян этого вида, когда вы-нуж-ден затем вы-би-рать их со своей одеж-ды.
Зна-че-ние био-ти-че-ских свя-зей труд-но пе-ре-оце-нить, они объ-еди-ня-ют живую при-ро-ду в еди-ное целое, без них невоз-мож-но фор-ми-ро-ва-ние устой-чи-вых со-об-ществ. На-ли-чие и пе-ре-пле-те-ние раз-но-об-раз-ных био-ти-че-ских свя-зей в при-ро-де вы-зы-ва-ет так на-зы-ва-е-мые цеп-ные ре-ак-ции, когда в ре-зуль-та-те раз-ры-ва связи путем уни-что-же-ния или, на-о-бо-рот, внед-ре-ния че-ло-ве-ком от-дель-ных видов может из-ме-нить-ся всё со-об-ще-ство.
По-это-му так важно знать формы этих свя-зей и их ко-ли-че-ствен-ные ха-рак-те-ри-сти-ки.
Тро-фи-че-ская сеть
Связи внут-ри тро-фи-че-ской сети могут быть очень раз-но-об-раз-ны-ми, на-при-мер, пред-ста-ви-те-ли гры-зу-нов, такие как мыши, сурки, сус-ли-ки, могут по-едать де-сят-ки рас-те-ний, но, между тем, сами ста-но-вят-ся пищей для круп-ных хищ-ни-ков и мно-же-ства па-ра-зи-тов.
Каж-дый из этих видов свя-зан пи-ще-вы-ми от-но-ше-ни-я-ми со сво-и-ми жерт-ва-ми или по-тре-би-те-ля-ми.
Мерт-вые остат-ки рас-те-ний или жи-вот-ных также слу-жат ис-точ-ни-ка-ми пищи для мно-же-ства дру-гих видов: мол-люс-ков, чер-вей, гри-бов, бак-те-рий.
В тро-фи-че-ской сети нет ни на-ча-ла, ни конца, так как каж-дый вид прямо или кос-вен-но свя-зан со мно-ги-ми.
Эко-ло-ги-че-ские груп-пы по спо-со-бу пи-та-ния
В одну и ту же эко-ло-ги-че-скую груп-пу по спо-со-бу пи-та-ния могут по-пасть со-вер-шен-но нерод-ствен-ные виды. К при-ме-ру, со-би-ра-те-ля-ми яв-ля-ют-ся гри-фы-па-даль-щи-ки, лес-ные мыши, во-ро-бьи, го-лу-би и на-се-ко-мо-яд-ные рас-те-ния, такие как ро-сян-ка или пу-зыр-чат-ка.
От-филь-тро-вы-ва-ют пищу в во-до-е-мах даф-нии, мол-люс-ки, киты, мор-ские рас-те-ния.
Жуки бо-жьей ко-ров-ки и их ли-чин-ки в ко-ло-ни-ях тлей па-сут-ся так же, как ко-ро-ва на лугу: не тратя вре-ме-ни на поиск пищи.
А хищ-ные му-ха-ктырь и стре-ко-за-ко-ро-мыс-ло на лету до-го-ня-ют до-бы-чу, как это де-ла-ют со-ко-лы в воз-ду-хе, а львы и ге-пар-ды на земле.
источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/9-klass/undefined/bioticheskie-svyazi-v-prirode?seconds=0&chapter_id=913
источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=Y6YhqknAesw
источник видео- http://www.youtube.com/watch?v=y1RV8nOZ8D0
источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=rCwvpgxNW04
источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=c7XgkD8lC_U
источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=6ullhnIrqwU
источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=8o4HJOSLnlA
источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=gY5BKZMVM40
источник презентации - http://www.myshared.ru/slide/download/
С помощью этого видеоурока все желающие смогут самостоятельно рассмотреть тему «Биотические связи в природе» из школьного курса биологии за 9 класс. В ходе занятия вы узнаете, как живые организмы взаимодействуют между собой. Учитель познакомит вас с новым понятием - биотические связи в природе.
Биотические связи в природе
БИОЛОГИЯ
9 класс
Тема: основы экологии
Урок 57. Биотические связи в природе
Анисимов Алексей Станиславович,
учитель биологии и химии,
Москва, 2012
Одно из любимых летних приключений – тихая охота – поход в лес за грибами. Грибники хорошо знают, что под осиной можно найти грузди и подосиновики, под елью – рыжики и белый гриб, под ольхой – трюфель и молочай. Если детально изучить биологическое обоснование таких «находок», можно стать замечательным и даже легендарным грибником. Дело в том, что грибы помогают дереву расти, снабжая его корни питательными веществами, такими как азот и фосфор, в то время как растение возвращает долг в виде необходимых грибам сахаров – углеводов. Благодаря этому древнему сотрудничеству и растения, и грибы могут успешно развиваться.
Живые организмы приспосабливаются к различным природным факторам. Кроме того, им приходится уживаться с себе подобными, а также множеством других живых организмов.
Ни один вид, ни один живой организм не могут существовать отдельно. Вся живая природа, по сути, представляет собой сложнейшую систему биотических связей, от которых зависят возможности питания, размножения, распространения организмов, их способность проживать совместно.
Зависимости организмов друг от друга могут быть разнообразными, кроме того, могут быть также различными отношения внутри этих связей: от взаимополезных до взаимоневыгодных. К примеру, практически все организмы состоят в пищевых связях.
От пищевых связей зависит жизнь организмов, обеспеченность их энергией, эти связи также называют трофическими.
Они носят всеобщий характер, так как нет ни одного вида на Земле, который не служил бы пищей другим или сам не использовал бы для этих целей другие виды. Трофические отношения образуют в сообществах сложную систему, которую называют сетью питания.
Ее можно схематически изобразить, как густую паутину, охватывающую весь органический мир, начиная с любого вида.
Пищевые связи между организмами играют очень важную роль:
1. Обеспечивают передачу органического вещества и заключенной в нем энергии от одного организма к другому.
2. Служат механизмом регуляции численности популяций в природе.
Пищевые отношения между организмами стоят заслоном на пути чрезмерного размножения отдельных видов, что делает природные сообщества более стабильными.
Типичные хищники, такие как волк, тигр, беркут и другие, – тратят много сил на поиск и овладение живой добычи, которая сопротивляется или убегает, они убивают и съедают в течение жизни много жертв.
Собиратели, такие как воробьи, гуси, пчелы, – тратят энергию в основном на поиск и сбор добычи, которая не способна сопротивляться.
Пасущиеся животные питаются обильным кормом, который не приходится особенно искать, и он легкодоступен.
Своеобразными собирателями являются фильтраторы и грунтоеды в водоемах и почвах, а также насекомые-опылители.
Хищничество – это способ добывания пищи и питания, когда животные ловят, умерщвляют и поедают других животных.
Иногда любую связь, при которой один вид поедает другой, расширительно называют связью «хищник – жертва», используя в данном случае слово «хищник», как синоним слова «поедатель», даже если это относится к растительноядным организмам, таким как слоны, бобры или зайцы.
Взаимно невыгодным типом связи между видами является конкуренция. Это явление возникает в условиях, когда несколько видов существуют за счет одного источника ресурсов, при этом ресурсы эти ограничены. Если вид встречает в своем месте обитания конкурента, ему достается меньше ресурсов, и это отражается на возможности размножения и на численности его популяции. Поэтому конкуренция неблагоприятна для обоих взаимодействующих видов – жизнь каждого из них была бы лучше в отсутствие другого.
Взаимовыгодные связи. Мутуализм и симбиоз – так называются взаимовыгодные отношения, когда совместное существование видов значительно повышает выживаемость каждого из них в борьбе за существование.
Взаимоотношения цветковых растений и их опылителей, ягодных кустарников и животных – распространителей их семян, жвачных копытных и их желудочной микрофлоры – это широко известные примеры таких взаимно выгодных связей.
Мутуализм и симбиоз – близкие по смыслу понятия, но это не синонимы.
Мутуализмом называют любые взаимополезные обязательные и случайные связи между организмами.
Например, отношения между раком-отшельником и актинией.
Симбиозом (греч. symbiosis – «сожительство») именуют связи, превратившиеся в тесное физическое сожительство.
В симбиотических связях обычно участвуют виды, настолько зависимые друг от друга, что по отдельности они существовать уже не могут.
Примеры симбиоза – это лишайник, симбиоз гриба с цианобактерией или водорослью, а также микориза, симбиоз гриба и корня высшего растения.
Существуют и другие формы зависимости организмов друг от друга, например, комменсализм – это односторонняя связь.
Она выгодна одному из партнеров и безразличны другому. Это может быть так называемое нахлебничество, когда один вид питается остатками пищи другого вида.
Это может быть квартиранство, то есть обитание в норах или гнездах без вреда хозяину, а также размещение растений на стволах и ветвях деревьев.
Одностороннюю выгоду получают некоторые виды, используя других для расселения. Так, мелкие клещи, которые питаются разлагаемой материей, расселяются на жуках или мухах, используя их в качестве живого транспорта.
Семена и плоды многих растений имеют прицепки, что позволяет им путешествовать на шерсти животных.
Человек, пробирающийся через заросли череды, также способствует распространению семян этого вида, когда вынужден затем выбирать их со своей одежды.
Значение биотических связей трудно переоценить, они объединяют живую природу в единое целое, без них невозможно формирование устойчивых сообществ. Наличие и переплетение разнообразных биотических связей в природе вызывает так называемые цепные реакции, когда в результате разрыва связи путем уничтожения или, наоборот, внедрения человеком отдельных видов может измениться всё сообщество.
Поэтому так важно знать формы этих связей и их количественные характеристики.
Трофическая сеть
Каждый из этих видов связан пищевыми отношениями со своими жертвами или потребителями.
Мертвые остатки растений или животных также служат источниками пищи для множества других видов: моллюсков, червей, грибов, бактерий.
В трофической сети нет ни начала, ни конца, так как каждый вид прямо или косвенно связан со многими.
Экологические группы по способу питания
В одну и ту же экологическую группу по способу питания могут попасть совершенно неродственные виды. К примеру, собирателями являются грифы-падальщики, лесные мыши, воробьи, голуби и насекомоядные растения, такие как росянка или пузырчатка.
Отфильтровывают пищу в водоемах дафнии, моллюски, киты, морские растения.
Жуки божьей коровки и их личинки в колониях тлей пасутся так же, как корова на лугу: не тратя времени на поиск пищи.
А хищные муха-ктырь и стрекоза-коромысло на лету догоняют добычу, как это делают соколы в воздухе, а львы и гепарды на земле.
Подумайте:
1. Какие биотические связи человека с организмами других видов вам известны?
3. Что такое нейтрализм? Вспомните виды биотических связей.
4. Приведите пример трофической цепи. Есть ли у нее начало и конец?
1. Мамонтов С. Г., Захаров В. Б., Агафонова И. Б., Сонин Н. И. Биология. Общие закономерности. – М.: Дрофа, 2009.
2. Пасечник В. В., Каменский А. А., Криксунов Е. А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.
3. Пономарева И. Н., Корнилова О. А., Чернова Н. М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений / Под ред. проф. И. Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005.
Симбиоз – сожительство- форма взаимоотношения, из которых оба партнера или хотя бы один извлекают пользу.
Симбиоз подразделяется на мутуализм, протокооперацию и комменсализм.
Мутуализм – форма симбиоза, при которой присутствие каждого из двух видов становится обязательным для обоих, каждый из сожителей получает относительно равную пользу, и партнеры (или один из них) не могут существовать друг без друга.
Типичный пример мутуализма – отношения термитов и жгутиковых простейших, обитающих в их кишечнике.
Протокооперация – форма симбиоза, при которой совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них. В этих случаях отсутствует связь именно этой, конкретной пары партнеров.
Примером протокооперации являются взаимоотношения мелких рыбок семейства губановых и крупных хищных мурен.
Комменсализм – форма симбиоза, при которой один из сожительствующих видов получает какую-либо пользу, не принося другому виду ни вреда, ни пользы. Комменсализм, в свою очередь, подразделяется на квартиранство, сотрапезничество, нахлебничество.
"Квартиранство" – форма комменсализма, при которой один вид использует другой (его тело или его жилище) в качестве убежища или своего жилья.
"Сотрапезничество" – форма комменсализма, при которой несколько видов потребляют разные вещества или части одного и того же ресурса.
"Нахлебничество" – форма комменсализма, при которой один вид потребляет остатки пищи другого.
Нейтрализм – тип биотической связи, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно. Например, белки и лось в одном лесу не контактируют друг с другом.
Аменсализм – форма антибиоза, при которой один из совместно обитающих видов угнетает другой, не получая от этого ни вреда, ни пользы. Пример: светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от сильного затемнения, в то время как сами на дерево никак не влияют.
Хищничество - тип антибиоза, при котором представители одного вида питаются представителями другого вида. Хищничество широко распространено в природе как среди животных, так и среди растений. Примеры: насекомоядные растения; лев, поедающий антилопу и т.д.
Конкуренция - тип биотических взаимоотношений, при котором организмы или виды соперничают друг с другом в потреблении одних и тех же обычно ограниченных ресурсов. Конкуренцию подразделяют на внутривидовую и межвидовую.
Внутривидовая конкуренция – соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями одного и того же вида. Это важный фактор саморегулирования популяции. Примеры: птицы одного вида конкурируют из-за места гнездования. Самцы многих видов млекопитающих (например, оленей) в период размножения вступают друг с другом в борьбу за возможность обзавестись семьей.
Межвидовая конкуренция – соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями разных видов. Примеры межвидовой конкуренции многочисленны. И волки, и лисы охотятся на зайцев. Поэтому между этими хищниками возникает конкуренция за пищу. Это не значит, что они непосредственно вступают в борьбу друг с другом, но успех одного означает неуспех другого.
Трофическая структура. Виды, входящие в состав экосистемы, связаны между собой пищевыми связями, так как служат объектами питания друг для друга. Последовательность питающихся друг другом организмов называют пищевой , илитрофической, цепью . Отдельные звенья трофической цепи называют трофическими уровнями.
Пищевые цепи, которые начинаются с растений, идут через растительноядных животных к другим потребителям, называют пастбищными илицепями выедания .
Пищевые цепи другого типа начинаются с отмерших растений, трупов или помета животных и идут к мелким животным и микроорганизмам. Эти цепи называют детритными , илицепями разложения .
Например:
растения →овцы →человек; растения →кузнечики →ящерицы →орел; растения →насекомые →лягушки →змеи →орел.
мертвые ткани растений →грибы →многоножки кивсяки →грибы →ногохвостки коллемболы →хищные клещи →хищные многоножки →бактерии.
Совокупность пищевых связей в экосистеме образует пищевые сети , в которых многие консументы служат пищей нескольким членам экосистемы. В то же время некоторые животные могут принадлежать сразу к нескольким трофическим уровням, так как питаются и растительной, и животной пищей, то есть являются всеядными (например, медведь).
Продуктивность экологической системы – это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию солнца в процессе фотосинтеза, образуя органическое вещество.
Различают разные уровни продуцирования , на которых создается первичная и вторичная продукция. Органическая масса создаваемая продуцентами в единицу времени, называется первичной продукцией , а прирост за единицу времени массы консументов – вторичной продукцией .
Трофические структуры можно выразить графически в виде экологических пирамид . Пирамиду составляют прямоугольники, которые изображают разные звенья пищевой цепи. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды.
Известны три основных типа экологических пирамид:
1) пирамиды биомассы, характеризующие массу живого вещества на каждом уровне;
2) пирамиды энергии, показывающие, изменение энергии на последующих трофических уровнях;
3) пирамиды чисел, отражающие численность организмов на каждом уровне.
"Правило десяти процентов": С одного трофического уровня на другой передается лишь около 10% энергии; или с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий ее уровень (по «лестнице» продуцент-консумент-редуцент), в среднем около 10 % энергии, поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды.
Гомеостаз – способность биологических систем – организма, популяции и экосистем противостоять изменениям и сохранять равновесие. Обычно выделяют два типа гомеостаза: резистентный – способность экосистем сохранять структуру и функции при негативном внешнем воздействии (локальная устойчивость) и упругий – способность экосистемы восстанавливать структуру и функции при утрате части компонентов экосистемы (общая устойчивость).
Сукцессия - последовательная необратимая смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории в результате влияния природных или антропогенных факторов. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном пространстве, называется стадиями развития. Различают множество форм сукцессии (фитогенная, зоогенная, ландшафтная, антропогенная, пирогенная, катастрофическая и др.). В оптимальных условиях любая сукцессия заканчивается возникновением медленно развивающегося климаксового сообщества. Различают первичные и вторичные сукцессии. Первичная сукцессия развивается на лишенных жизни территориях, вторичная - восстановление после природных катаклизмов.
Термин «сукцессия» предложен Г. Каулсоном (1898).
Существует множество классификаций сукцессий:
· по происхождению (первичные и вторичные),
· по масштабу времени (быстрые, средние, медленные, очень медленные),
· по обратимости (обратимые и необратимые),
· по степени постоянства процесса (постоянные и непостоянные),
· по тенденциям изменения продуктивности и видового богатства (прогрессивные и регрессивные),
· по антропогенности (антропогенные и природные),
· по характеру происходящих во время сукцессии изменений (автотрофные и гетеротрофные).
Климакс – высшая ступень развития экосистем; финальная установившаяся стадия их развития, находящаяся в наиболее полном единстве с климатом данной, местности.
Устойчивость экосистем – это способность экосистем сохранять структуру и нормальное функционирование при изменениях экологических факторов.
Организм и среда
Одним из важнейших понятий экологии является среда обитания.
Среда – это совокупность факторов и элементов, воздействующих на организм в месте его обитания.
Для обозначения совокупности условий жизни широко используются понятия «окружающая среда» и «среда обитания». При этом, прежде всего подразумевается среда жизни человека. Окружающая среда, среда обитания и деятельности человечества, окружающий человека природный и созданный им материальный мир. Окружающая среда включает природную среду и искусственную (техногенную) среду, т. е. совокупность элементов среды, созданных из природных веществ трудом и сознательной волей человека и не имеющих аналогов в девственной природе (здания, сооружения и т. п.).
Основные среды жизни:
водная среда жизни (обитатели – гидробионты). Характерной чертой ее является подвижность – она ясно выражена в проточных, быстро текущих реках, ручьях и даже в стоячих водоемах это имеет место. В морях и океанах наблюдаются приливы и отливы, мощные течения, штормы; в озерах вода перемещается под действием ветра и температуры. Движение воды обеспечивает снабжение водных организмов кислородом и питательными веществами, приводит к выравниванию температуры во всем водоеме;
наземно-воздушная среда особенностью является то, что организмы, обитающие здесь, окружены воздухом, который представляет собой смесь газов, а не их соединения. Воздух как экологический фактор характеризуется постоянством состава – азота в нем содержится 78,08%, кислорода – около 20,9%, аргона – около 1%, углекислого газа – 0,03%. За счет диоксида углерода и воды синтезируется органическое вещество и выделяется кислород. При дыхании происходит реакция, обратная фотосинтезу – потребление кислорода;
почвенная среда представляет собой совокупность выветренной материнской породы, живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Почва обладает специфическими физическими свойствами. Для нее характерна более или менее рыхлая структура, определенная водопроницаемость и аэрируемость. Она обладает также своеобразными биологическими особенностями, поскольку тесно связана с жизнедеятельностью организмов;
Экологический фактор – это элемент среды, оказывающий прямое влияние на живой организм, хотя бы на одной из стадий индивидуального развития. Все экологические факторы условно делятся на биотические, абиотические и антропогенные.
Биотические факторы – это все возможные влияния, которые испытывает живой организм со стороны окружающих его живых существ.
Абиотические факторы – это все влияющие на организм элементы неживой природы (температура, свет, влажность, состав воздуха, воды, почвы и т. д.). Выделяют:
По отношению к температуре: пойкилотермные – холоднокровные животные с непостоянной внутренней температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры окружающей среды и гомойотермные – теплокровные животные, температура которых более или менее постоянна и не зависит от температуры окружающей среды.
Правило Бергмана: По мере удаления от полюсов к экватору размеры близких в систематическом отношении животных с непостоянной температурой тела увеличиваются, а с постоянной – уменьшаются.
У животных с постоянной температурой тела в холодных климатических зонах наблюдается тенденция к уменьшению площади выступающих частей тела – правило Аллена , поскольку они отдают в окружающую среду наибольшее количество тепла
Биоклиматический закон А. Хопкинса: Существует закономерная, довольно тесная связь развития фенологических явлений с широтой, долготой и высотой над уровнем моря. По мере продвижения на север, восток и в горы время наступления периодических явлений (как цветения, плодоношения, сбрасывания листвы) в жизнедеятельности организмов запаздывает на 4 дня на каждый градус широты, 5 градусов долготы и примерно на 100 м высоты.
По отношению к свету: светолюбивые (световые), тенелюбивые (теневые), теневыносливые
По отношению к влаге: гигрофиты – растения, обитающие в местах с высокой влажностью воздуха и (или) почвы; мезофиты – наземные растения, которые приспособлены к обитанию в среде с более или менее достаточным, но не избыточным увлажнением почвы; ксерофиты – растения сухих местообитаний, способные переносить продолжительную засуху («засухоустойчивые»);
Антропогенные - это факторы, связанные с воздействием человека на природную среду.
Согласно другой классификации различают первичные и вторичные периодические и непериодические факторы.
К первичным относят температуру, изменения положения Земли по отношению к Солнцу, благодаря которым в эволюции возникла суточная, сезонная, годичная периодичность многих биологических процессов. Вторичные периодические факторы являются производными первичных, например, уровень влажности зависит от температуры, поэтому в холодных областях планеты воздух содержит меньше водяных паров, непериодические факторы действуют на организм или популяцию внезапно, эпизодически. К ним относят стихийные силы природы - извержение вулканов, ураган, удар молнии, наводнение и др.
По степени направленности действия факторы среды обитания можно классифицировать следующим образом:
1) периодические факторы (суточные, годовые и т.п.);
2) повторяющиеся без строгой периодичности (наводнения, ураганы, землетрясения и т.п.);
3) факторы однонаправленного действия (изменение климата, заболачивание и т.п.);
4) случайные и неопределенные факторы, наиболее опасные для организма, так как зачастую встречаются впервые.
Общие законы действия факторов среды на организмы
Закон оптимума. Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора или просто оптимумом для организмов данного вида. Чем сильнее отклонения от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума). Максимально и минимально переносимые значения фактора – это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть. Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды.
Широкую экологическую валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды обозначают добавлением к названию фактора приставки «эври». Неспособность переносить значительные колебания фактора, или узкая экологическая валентность, характеризуется приставкой «стено». В более широком смысле слова виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобионтными, а те, которые способны приспосабливаться к разной экологической обстановке, – эврибионтными
Лимитирующие факторы – факторы, находящиеся в таком недостатке или, наоборот, избытке, который ограничивает возможность нормального существования популяции или вида. Лимитирующими факторами могут являться свет, тепло, вода, химические вещества, в том числе вещества загрязнения среды .
Способность видов осваивать разные среды обитания характеризуется величиной экологической валентности . Для большинства видов экологический оптимум ограничен. Сохранение должного уровня биологической активности, несмотря на колебания интенсивности экологических факторов, обеспечивается гомеостатическими механизмами на уровне особи или популяции.
К этим факторам относят:
· энергетическое состояние среды (тепловое и волновое, включая магнитное и гравитационное поля);
· химический и динамический характер атмосферы;
· водный компонент (влажность воздуха, зеленой поверхности, химический состав вод, их физика, само их наличие и соотношение с населенной сушей);
· физический, химический и механический характер поверхности земли (включая геоморфологические структуры – равнинность, холмистость, гористость и т. д.);
· облик и состав биологической части экологических систем (растительности, животного и микробного населения) и их ландшафтных сочетаний, в том числе сочетаний непахотных сельскохозяйственных и лесохозяйственных земель с естественными экосистемами;
· степень сбалансированности и стационарности компонентов, создающих климатические и пейзажные условия и обеспечивающих определенный ритм природных явлений, в том числе стихийно–разрушительного и иного характера, рассматриваемого как бедствие (землетрясения, наводнения, ураганы, природно–очаговые заболевания и т. д.);
· плотность населения и взаимовлияние самих людей как биологический фактор;
· информационная составляющая всех перечисленных явлений.
Закон минимума Ю.ЛИБИХА (1840 г) – концепция, согласно которой существование и выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Согласно закону минимума жизненные возможности организмов лимитируют те экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму . «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай».
Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, но и избыток факторов. В экологию такое положение вошло как закон толерантности В. Шелфорда (1913 г.): «Лимитирующим фактором, ограничивающим развитие организма, может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия». Под ограничивающим фактором понимают фактор, уровень которого в качественном и количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма
Экологическая ниша – совокупность всех факторов среды в ареале, при которых возможно существование определенного вида, т.е. некий образ его жизни.
Приспособления организмов к среде носят название адаптации. Под адаптациями понимаются любые изменения в структуре и функциях организмов, повышающие их шансы на выживание.
Основные механизмы адаптации:
1) биохимические – проявляются во внутриклеточных процессах, как, например, смена работы ферментов или изменение их количества;
2) физиологические – например, усиление потоотделения при повышении температуры у ряда видов;
3) морфо‑анатомические – особенности строения и формы тела, связанные с образом жизни;
4) поведенческие – например, поиск животными благоприятных мест обитания, создание нор, гнезд и т. п.;
5) онтогенетические – ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.
Экологические факторы среды оказывают на живые организмы различные воздействия, т.е. могут влиять как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях; как модификаторы, вызывающие морфологические и анатомические изменения организмов; как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.
Экология и человек
Ноосфера (Эдуард Леруа совместно с Пьером Тейяром де Шарденом в 1927) – сфера разума; сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития (эта сфера обозначается также терминами «антропосфера», «биотехносфера»).
Техносфера - область действительности, для которой характерно применение техники.
Основные предпосылки создания ноосферы:
· расселение человечества по всей поверхности Земли и физическое уничтожение видов, «конкурирующих с человеком»,
· радикальное усовершенствование средств связи и создания единой информационной системы и единой системы контроля над людьми,
· создание и разработка новых источников энергии (атомной, геотермической, «лунной», «ганглиевой»),
· «подъём благосостояния трудящихся» и «победа демократии»,
· установление «равенства всех людей», причём не только равенства перед законом, но и других его форм,
· учреждение единого планетарного марксистско-ленинского государства,
· вовлечение «широких народных масс» в занятие наукой,
· превращение человечества в «геологическую силу».
Окружающая человека среда состоит из четырех взаимосвязанных компонентов – подсистем:
а) собственно природной среды,
б) порожденной агротехнической среды – «второй природы»,
в) искусственной среды – «третьей природы»
г) социальной среды.
Природная среда, окружающая человека – факторы чисто естественного или природно-антропогенного системного происхождения, прямо или косвенно, осознанно или неосознанно воздействующие на отдельного человека или человеческие коллективы, включая и все человечество.
Среда «второй природы», или квазиприродная среда – все модификации природной среды, искусственно преобразованные людьми и характеризующиеся свойством отсутствия системного самоподдержания, т.е. постепенно разрушающиеся без постоянного регулирующего воздействия со стороны человека:
· пахотные земли, культурные ландшафты и т.д.;
· грунтовые дороги;
· внешнее пространство населенных мест с его природными физико–химическими характеристиками и внутренней структурой (разграничением заборами, различными постройками, изменяющими тепловой и ветровой режимы, зелеными полосами, прудами и т.п.);
· зеленые насаждения (бульвары, газоны, ландшафтные парки, лесопарки, сады, дающие имитацию природной среды).
Все эти образования имеют природное происхождение, представляют собой видоизмененную природную среду и не являются чисто искусственными, не существующими в природе.
«Третья природа», или артеприродная среда – весь искусственный мир, созданный человеком, вещественно – энергетически не имеющий аналогов в естественной природе, системно чуждый ей и без непрерывного обновления немедленно начинающий разрушаться. Сюда можно отнести асфальт и бетон современных городов, внутреннее пространство мест жизни и работы, транспорта и предприятий сферы обслуживания, технологическое оборудование, транспортные объекты, мебель и другие вещи, всю синтетику и т. д.
Биосфера все более насыщается вредными для живых организмов веществами антропогенного происхождения. Миллиарды тонн в год этих веществ выбрасываются в атмосферу, сбрасываются в водоемы, накапливаются в отходах. С воздушными потоками, речными и морскими течениями вредные вещества переносятся на большие расстояния через границы государств, создавая глобальную проблему загрязнения, наносят ущерб здоровью людей, природе, материальным ценностям.
