Биогеоценотический уровень организации жизни. Основы экологии. Паразитизм как экологическое явление

БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ.

ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ.

ПАРАЗИТИЗМ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ

Предмет и главные понятия экологии

Экология (от греч. oikos — дом, жилище, logos — учение) — наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой.

Среда обитания — совокупность условий, которые воздействуют на организм в месте их обитания. Условия среды, влияющие на организм, называются экологическими факторами. Экологические факторы многообразны. Для удобства их классифицируют на абиотические и биотические.

Абиотические факторы — факторы неживой природы, действующие на организм (атмосферное давление, температура, влажность, минеральный состав почвы и др.).

Биотические факторы — факторы живой природы, зависящие от действия одних живых организмов на другие (уничтожение животными одного вида животных другого вида, связь птиц с деревьями и кустарниками, на которых они вьют гнезда, взаимодействие бактерий и грибов, обитающих в почве).

В связи с тем что человек из всех живых существ особенно активно воздействует на окружающую среду, выделяют также антропогенные факторы. Эти факторы создаются человеком и зависят от его деятельности (загрязнение окружающей среды химическими веществами, истребление определенных видов организмов, нарушение естественных сообществ животных и растений).

На рис. 5.1 показана общая схема влияния на организмы экологического фактора. Сила или интенсивность действия фактора, наиболее благоприятная для организмов, называется экологическим оптимумом. Чем больше отклоняется сила действия факторов в любую сторону от оптимальной для организмов данного вида, тем сильнее угнетается их жизнедеятельность. Значения интенсивности фактора, за которыми существование жизни невозможно, называются верхним и нижним пределами выносливости.

Схема действия экологического фактора

Рис. 5.1. Схема действия экологического фактора

Для различных видов характерны разные требования к условиям среды. Для тропических видов растений и животных требуется постоянно высокая температура. Напротив, виды северного происхождения развиваются наилучшим образом только в условиях пониженных температур.

На любой живой организм действует прямо или косвенно совокупность факторов абиотической, биотической и антропогенной природы. Однако значение разных факторов для жизнедеятельности неравнозначно. Так, в тундре животные и растения в избытке получают воду, минеральные вещества, углекислый газ и свет, но их жизнедеятельность сдерживается низкими температурами. В южных пустынях живые организмы в первую очередь страдают от недостатка воды, в то время как действие на них других факторов достаточно благоприятно.

При благоприятном в целом сочетании абиотических факторов на некоторые популяции организмов неблагоприятно могут воздействовать такие биотические факторы, как обилие на территории хищников или высокая степень зараженности паразитами. Жизнедеятельность большого количества видов растений и животных даже при оптимальных абиотических и биотических факторах сдерживается действием антропогенных факторов: частое посещение мест обитания человеком, шум и запыленность воздуха и т. д.

Экологический оптимум и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору могут изменяться под действием других экологических факторов. Так, поступление в организм достаточного количества витаминов увеличивает его устойчивость к патогенным микроорганизмам. Недостаток пищи снижает выносливость к неблагоприятным для организма изменениям температуры и влажности воздуха. Однако один фактор не может быть заменен другим. Если сила действия какого-либо важного для жизнедеятельности особей фактора выходит за пределы выносливости, то существование вида становится невозможным, даже если другие факторы действуют на него в границах экологического оптимума. Такие факторы, выходящие за границы выносливости, называют ограничивающими факторами. Для одного и того же вида в разных условиях ограничивающие факторы различны: в одном месте обитания — это недостаток тепла, в другом — обилие хищников, в третьем — отсутствие в воде необходимых минеральных веществ.

Ряд организмов способен существовать лишь в очень узких пределах действия экологических факторов. Такие организмы называются стено- топными (от греч. stenos — узкий, topos — место). Даже самые незначительные изменения условий приводят к их гибели. К таким организмам относятся обитатели пещерных озер и рек, в которых постоянны температура, минеральный состав и скорость течения воды, животные морских глубин. Наиболее типичные стенотопные организмы — это паразиты, живущие во внутренних органах человека и животных. В противоположность стенотопным эвритопные (от греч. eury — везде, topos — место) организмы обитают в более разнообразных условиях среды, выдерживая сильные колебания интенсивности действия экологических факторов. Примерами эвритопных видов являются многие растения и животные, сопровождающие человека: сорняки и вредители сельскохозяйственных культур, расселившиеся вслед за человеком по всему земному шару (одуванчик, подорожник, серая крыса, воробьи).

Живые организмы, взаимодействуя друг с другом и элементами неживой природы, образуют так называемые экологические системы.

Биогеоценоз — устойчивая, саморегулирующаяся экологическая система, состоящая из растений, животных и микроорганизмов, находящихся в постоянном взаимодействии друг с другом и с элементами неживой природы (В. Н. Сукачев). Саморегуляция в биогеоценозе проявляется в том, что на протяжении длительного времени в нем на относительно постоянном уровне поддерживается количество особей каждого вида.

Биогеоценоз состоит всегда из следующих обязательных компонентов: 1) продуцентов — автотрофных организмов, производящих органические вещества в результате фотосинтеза; 2) консументов (потребителей) — гетеротрофных организмов, потребляющих готовые органические вещества; 3) редуцентов (деструкторов) — организмов, разрушающих органические вещества и превращающих их в конечном счете в неорганические; 4) абиотических компонентов — веществ органической и неорганической природы в среде обитания. Продуцентами являются зеленые фотосинтезирующие растения, консументами — травоядные и хищные животные, редуцентами — бактерии, грибы, простейшие и черви, обитающие в почве, на дне водоемов, в трупах животных и в погибших растениях.

Абиотические условия среды в биогеоценозах могут быть самыми разнообразными.

Часть световой солнечной энергии в биогеоценозах в результате деятельности продуцентов превращается в энергию химических связей органических веществ. Общая энергия, накопленная в органическом веществе или биомассе автотрофных организмов, называется первичной продуктивностью биогеоценоза. Часть первичной продуктивности биогеоценоза обеспечивает жизнедеятельность консументов, поедающих растительную биомассу. Энергия органических веществ автотро- фов переходит в энергию органических веществ травоядных гетеротро- фов. Часть травоядных животных поедается хищниками. Химическая энергия веществ, из которых состоит тело травоядных животных, частично переходит в энергию органических веществ в организме хищников. Энергия, накопленная в органическом веществе гетеротрофных организмов, называется вторичной продуктивностью биогеоценоза.

Путь, по которому происходит превращение энергии Солнца в энергию органических веществ автотрофов, затем растительноядных гете- ротрофов и далее хищников, называется цепью питания, а звенья цепи питания: зеленые растения, растительноядные животные, хищники — трофическими уровнями (рис. 5.2). Цепи питания в естественных биогеоценозах очень сложные, так как на каждом трофическом уровне располагается обычно несколько видов организмов. Так, фотосинтез происходит во многих видах зеленых растений, которые поедает большое число насекомых, червей, моллюсков, птиц и млекопитающих. Хищники также представлены большим разнообразием видов насекомых, паукообразных, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Ряд всеядных животных, питаясь и растительной, и животной пищей, находится одновременно на двух или даже трех трофических уровнях. В результате образуется сложная сеть пищевых связей (рис. 5.3).

Схема цепи питания

Рис. 5.2. Схема цепи питания

В цепях питания количество энергии, накапливаемой на каждом более высоком трофическом уровне, прогрессивно уменьшается. Обычно продуктивность последующего трофического уровня составляет не более 5—20 % от продуктивности предыдущего. Действительно, биомасса растений в большинстве биоценозов во много раз превышает биомассу животных. Биомасса растительноядных организмов всегда многократно превышает биомассу хищников. Эта важная закономерность называется правилом экологической пирамиды. Можно выделить несколько вариантов экологических пирамид. Например, пирамида биомассы отражает соотношение биомассы, пирамида энергии — соотношение энергии, а пирамида чисел — число особей на каждом трофическом уровне (рис. 5.4). Все они имеют сходную форму. Наиболее устойчивые биогеоценозы характеризуются большим видовым разнообразием организмов, включенных в них, и наличием среди животных большого количества всеядных форм, занимающих разные трофические уровни. В таких биогеоценозах скорость круговорота веществ наиболее велика, а энергия, извлекаемая из органических веществ, используется наиболее полно.

Сеть пищевых связей в биогеоценозе опушки леса

Рис. 5.3. Сеть пищевых связей в биогеоценозе опушки леса

Экологическая пирамида чисел

Рис. 5.4. Экологическая пирамида чисел

Пример природной экологической системы — биогеоценоз пресного водоема. Любой природный водоем представляет собой биогеоценоз. Водоем населяют различные растения и животные, причем каждый вид обитает только в тех условиях, которые для него наиболее благоприятны. Большая часть растений и связанных с ними цепями питания насекомых, червей, моллюсков и земноводных населяет неглубокие, хорошо прогреваемые солнцем прибрежные зоны. На большой глубине условия освещенности менее благоприятны, и там обитают самые нетребовательные к свету растения. На дне сосредоточены бактерии, простейшие, моллюски и черви, добывающие пищу из перегнивших растительных и животных остатков, скапливающихся здесь в большом количестве. В толще воды обитают мелкие, часто микроскопические, планктонные водоросли и питающиеся ими инфузории и рачки. В любых зонах водоема можно встретить быстро перемещающихся рыб (рис. 5.5). Все обитатели водоема прямо или косвенно связаны друг с другом пищевыми взаимоотношениями. Продуцентами являются многие виды водорослей и высших растений. Ими питаются растительноядные животные, в первую очередь насекомые и их личинки, моллюски, черви и мелкие ракообразные. Они в свою очередь являются источником питания для многочисленных хищников, в том числе рыб и земноводных. Бактерии, простейшие, донные моллюски, черви и личинки насекомых выполняют функции редуцентов, разрушая органические вещества выделений и погибших растений и животных.

Биогеоценоз пресноводного водоема

Рис. 5.5. Биогеоценоз пресноводного водоема

Таким образом, любая пищевая цепь в водоеме начинается с зеленых растений. Все пищевые цепи сложно разветвлены и переплетены. Это объясняется тем, что большинство организмов в водоеме использует несколько источников питания: хищники питаются разными видами растительноядных животных, более мелкие хищники становятся жертвами более крупных. Растительноядные животные используют биомассу, накопленную многими видами растений. Некоторые виды насекомых, моллюсков и рыб являются всеядными, питаясь как растениями, так и животными. Из этого следует очень важный вывод: исчезновение какого-либо члена из экологического сообщества водоема не приводит к нарушению всей системы, так как оставшиеся виды будут использовать другие источники питания. С другой стороны, в случае избыточного размножения в водоеме, например, планктонных организмов питающиеся ими рыбы и другие животные начинают размножаться более активно. Их выделения и трупы в избытке накапливаются на дне, являясь богатой пищей для редуцентов. Большое количество хищников уничтожает временный избыток планктонных организмов. Дальнейшее размножение хищников сдерживается недостатком пищи. Уменьшается накопление выделений и трупов животных в донных отложениях, вследствие чего подавляется размножение редуцентов. В результате наметившиеся сдвиги в равновесии экологической системы довольно быстро сглаживаются и биогеоценоз вновь возвращается к устойчивому состоянию.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >