Типы биотических связей. Формы биотических связей в природе. Типы взаимоотношений между организмами как предмет синэкологии Виды биотических связей в природе

Биотические связи в природе

В биогеоценозах определяют и направления эволюции взаимодействующих видов. Если хищник питается крупными, активными жертвами, которые могут убегать, сопротивляться, прятаться, то кто из жертв остаются в живых? (Остаются в живых те из жертв, кто убегает, сопротивляется и прячется лучше других, т.е. имеет более зоркие глаза, чуткие уши, лучшее обоняние, развитую нервную систему, мускульную силу)

Таким образом, хищник ведет отбор на совершенствование жертв, уничтожение больных и слабых. Куда направлен отбор среди хищников? (Среди хищников отбор идет на силу, ловкость и выносливость). Если же хищники питаются малоактивными либо мелкими, не способными сопротивляться им видами (собирательство), это приводит к другому результату. Какому? Погибают те особи, которых хищник успевает заметить. Выигрывают те, которые менее заметны (имеют покровительственную окраску и форму)или неудобны для захвата (защищены раковинами, иглами и др.)

Собиратели питаются мелкой многочисленной добычей, не способной убегать или оказывать сопротивление, и основную часть энергии тратят на поиск корма

Это связи, сложившиеся в процессе совместного эволюционного становления видов, в условиях совместного существования в сообществе (лишайник, микориза, бактерии кишечного тракта)

Комменсализм - отношения, полезные одному из партнеров и безразличные для другого. Комменсализм как тип биотических отношений поддерживает жизнь многих видов в природе. Некоторые виды животных либо питаются остатками пищи представителей другого вида (рыбы-лоцманы, гиены), либо используют их убежища, норы, гнезда, не принося хозяину ни вреда, ни пользы. Так, в норах степных и пустынных грызунов спасаются от жары сотни видов насекомых, пауков и других мелких животных

Конкуренция, таким образом, является одним из главных механизмов подбора видов в биоценозах. Вместе уживаются только те виды, которые какими-либо путями хотя бы частично избегают конкуренции с соседями или смягчают её. При конструировании искусственных сообществ, например, создании лесопарков или искусственных пастбищ в пустынных районах, а первую очередь подбираются такие виды растений и животных, которые были бы способны ужиться и дополняли друг друга, не вступая в жесткую конкуренцию и полностью используя имеющиеся ресурсы. С конкурентными отношениями человеку часто приходится сталкиваться в практике акклиматизации животных и растений. Завезенные виды приживаются только в том случае, если не встречают сильной конкуренции со стороны местных

«Взаимоотношения в природе» - Аменсализм. В саванах на водопое может быть одновременно несколько видов животных. Виды конкуренции: Хищничество. На фотографии изображено растение о.Калимантан сарацени, на дне кувшинчика находятся ферменты. Конкуренция. Классический пример мутуализма – лишайники, симбиоз гриба и водоросли. Организмы могут конкурировать за пищевые ресурсы, полового партнера, убежище, свет и т. д. Ревуны. Например, белки и лоси не оказывают друг на друга значительных воздействий.

«Пищевые трофические цепи» - Тест пройден. Экосистема. Оценка бортового компьютера. Мышь. Хищники. Детритофаги. Солнечная энергия. Пищевые цепи. Неверное заключение. Вопросы для получения доступа. Детритные цепи питания. Консументы. Доступ. Пищевые (трофические) сети. Трофический уровень. Выполняйте задание на доске. Проверим знания. Обобщенная схема цепи питания. Пастбищные цепи питания. Пути передачи веществ и энергии. Цепи питания.

«Энергия в экосистемах» - Поток энергии через живые организмы. Клеточные трансформаторы энергии. Клетка. Электрон. Светособирающая антенна. Энергия в экосистемах. Просвет тилакоида. Энергетическая классификация экосистем. Возбуждённый электрон. Фотохимическая суть процесса. Продуктивность и распад. Сотни молекул пигмента. Хемосинтез. Биомасса. Продуктивность сообщества. Схема фотосистем. Глобальное распределение фотосинтеза.

Определите, какие взаимоотношения между различными видами в биогеоценозе могут существовать?

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.

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.

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.

Биотические связи в природе.

Цель: познакомить учащихся с многообразием связей между живыми организмами и их значением в жизни видов.

Организационный момент.

Проверка домашнего задания.

Объясните понятия «жизненная форма» и «экологическая группа». В чем их различие?

Какие свойства тела у белого медведя и пингвина позволяют им переносить без ущерба 50о-ные морозы?

Почему в приполярных районах Земли мало холоднокровных животных?

Для остальных учащихся – тест (2 варианта)

Изучение нового материала.

Связи между разными организмами называются биотическими

Прямыми косвенными.

Хищничество Конкуренция

Собиратели Мутуализм

Пастьба. Симбиоз

Нейтрализм

По ходу объяснения учителем нового материала, учащиеся в рабочих тетрадях заполняют таблицу (кроме последней графы):

Типы взаимоотношений организмов в биоценозах

Закрепление знаний. Задание: Определить, о каком типе взаимоотношений идет речь.

1. «Гиены подбирают остатки недоеденной львами добычи»

1. Белки и лоси, проживая в одном лесу практически не контактируют друг с другом».

1. «Уже у одноклеточных животных встречается поедание одного вида другим видом, например, хищные инфузории нападают на инфузорию-туфельку»

1. «В муравейнике встречаются жучки, которых муравьи кормят и оберегают от хищников. Жучок выпускает жидкость, которая возбуждает муравьев. Поэтому муравьи часто переносят с места на место жучков, хватая их за усики. Поэтому в процессе естественного отбора усики стали прочными и сильными…»

1. «…Лишайники – особые, уникальные организмы. Под микроскопом видны тонкие, длинные, бесцветные волокна-гифы гриба; а между ними – округлые зеленые тельца – одноклеточные водоросли. »

1. «Очень опасен поцелуйный клоп, обитающий в тропиках. Это крупное, 1,5 - 3,5 см в длину животное, ведущее ночной образ жизни. Они заселяют хижины, глинобитные дома. Нападая во сне на человека, они прокалывают кожу около глаз или губы в месте перехода в слизистую оболочку. Напившись крови, клоп выпускает каплю, содержащую трипаносом – возбудителей тяжелой болезни».

1. «Грибы препятствуют росту бактерий путем выработки антибиотиков».

Конкуренция (от лат. concurro — стучаться, сталкивать-ся) — взаимоотношения между организмами одного вида (внутривидовая конкуренция) или разных видов (межви-довая конкуренция), при которой они используют одни и те же ресурсы окружающей среды при их недостатке.

Чарльз Дарвин рассматривал внутривидовую конкурен-цию как важнейшую форму борьбы за существование. Внутривидовая конкуренция повышает интенсивность ес-тественного отбора. Примером внутривидовой конкурен-ции является самоизреживание у растений. У некоторых организмов (птиц, рыб и других животных) под влиянием внутривидовой конкуренции за пространство сформиро-вался тип поведения, называемый территориальностью. Например, у птиц в начале сезона размножения самец вы-являет участок обитания — территорию, которую он защи-щает от вторжения самцов того же вида.

Межвидовая конкуренция чаще всего проявляется меж-ду экологически близкими особями (или популяциями) разных видов. Она может быть пассивной (использование ресурсов окружающей среды, необходимых обоим видам) и активной (подавление одного вида другим). Классическим примером межвидовой конкуренции являются описанные русским биологом Г.Ф. Гаузе (1910-1986) опыты по содер-жанию популяций разных видов инфузорий-туфелек рода Paramecium на одном и том же ограниченном питании.

Оказалось, что через некоторое время в живых остаются особи только одного вида, выжившие в борьбе за пищу, пос-кольку его популяция быстрее росла и размножалась. Вы-вод, сделанный Г.Ф. Гаузе на основании проведенных опы-тов, называют принципом конкурентного исключения Гау-зе или правилом Гаузе. Оно гласит: «Два вида не могут ус-тойчиво существовать вместе в ограниченном простран-стве, если рост численности обоих ограничен одним жиз-ненно важным ресурсом, количество и (или) доступность которого лимитированы». Другими словами, два вида не могут сосуществовать, если они занимают одну экологичес-кую нишу.

Примером острой конкуренции может служить несов-местимость в одном водоеме речных раков — широкопало-го (Astacus astacus) и узкопалого (Astacus leptodactylus). Победителем оказывается узкопалый рак как наиболее плодовитый и приспособленный к современным условиям жизни. В Европе в поселениях человека серая крыса совер-шенно вытеснила другой вид того же рода — черную крысу, живущую в лесных и пустынных районах. Серая крыса крупнее, лучше плавает, агрессивнее, поэтому сумела побе-дить. В России, наоборот, сравнительно мелкий рыжий та-ракан-прусак вытеснил более крупного черного таракана, потому что сумел лучше приспособиться к специфическим условиям человеческого жилья. В Австралии обыкновен-ная пчела, завезенная из Европы, вытесняет маленькую ту-земную, не имеющую жала.

У растений подавление конкурентов происходит в ре-зультате перехвата минеральных питательных веществ и почвенной влаги корневой системой, перехвата солнечного света листовым аппаратом, а также в результате вьвделения токсических соединений (аллелопатия). Основным ресур-сом у растений является свет. Из двух сходных видов расте-ний, сосуществующих в одной и той же среде, преимущест-ва достигает тот вид, который способен раньше выйти в верхний, лучше освещенный ярус. Всходы ели хорошо раз-виваются под защитой сосен, берез, осин, но впоследствии, при разрастании еловых крон, всходы этих светолюбивых пород гибнут. Сорняки угнетают культурные растения пос-редством перехвата влаги и минеральных питательных ве-ществ, затенения и аллелопатии.

Победителем в конкурентной борьбе оказывается тот вид, который в данной экологической обстановке имеет хо-тя бы небольшие преимущества перед другими, т. е. боль-ше приспособлен к условиям окружающей среды. Причи-ны вытеснения одного вида другим могут быть различны, но поскольку экологические спектры даже близких видов никогда не совпадают полностью, даже при общем сход-стве требований к среде, виды все же чем-либо отличаются друг от друга.

В результате конкуренции в сообществе сов-местно уживаются только те виды, которые сумели хотя бы немного разойтись в экологических требованиях. Так, насекомоядные птицы, кормящиеся на деревьях, избегают конкуренции друг с другом благодаря разному характеру поиска добычи на разных частях дерева. В африканских саваннах копытные используют пастбищные корма по-раз-ному: зебры обрывают верхушки трав, антилопы гну пое-дают определенные виды растений, газели выщипывают только низкие травы, а антилопы топи кормятся высоки-ми стеблями.

Таким образом, межвидовая конкуренция может иметь два итога: либо вытеснение одного из двух видов из сооб-щества, либо расхождение обоих видов по экологическим нишам. Конкуренция — один из важнейших факторов фор-мирования видового состава и регуляции численности по-пуляций видов в сообществе.

Хищничество — форма межвидовых взаимоотноше-ний, способ добывания пищи и питания животных (изред-ка — растений), при котором они (хищники) ловят, уби-вают и съедают других животных (жертв). В основе хищничества лежат пищевые связи. Хищничество встре-чается практически у всех животных, а также среди гри-бов (из гифомицетов) и у насекомоядных растений (росян-ка, пузырчатка и др.).

У хищников обычно хорошо развиты нервная система и органы чувств, позволяющие обнаружить и распознать свою добычу, а также средства овладения, поедания и пере-варивания добычи (острые втягивающиеся когти кошачь-их, ядовитые железы многих паукообразных, стрекатель ные клетки актиний, длинные мягкие языки у жаб и яще-риц и т.д.). По способу охоты хищников делят на засадчи-ков (подстерегающих жертву) и на преследователей. Иног-да (например, у волков) встречаются коллективные формы охоты.

Не только у хищников есть специальные приспособле-ния. У жертв тоже выработались защитные свойства в виде анатомо-морфологических, физиологических, биохими-ческих и других особенностей. К ним можно отнести вырос-ты тела, шипы, колючки, панцири, защитную окраску, ядовитые железы, способность быстро прятаться, быстро бегать, зарываться в грунт, строить недоступные хищни-кам убежища, прибегать к сигнализации об опасностях...

Между хищниками и жертвами существует равновесие. Для равновесия необходимы три звена. Например, олени поедают растения, а сами служат пищей волкам. Таким об-разом, плотность популяции растительноядного животного регулируется снизу (количество корма) и сверху (число хищников). При отсутствии волков дикие олени могут чрезмерно размножиться и подорвать свою кормовую базу, что затем вызовет гибель от голода значительной части их популяции.

До недавнего времени существовало мнение, будто все хищники — вредные животные и их следует уничтожать. Но уничтожение хищников наносит большой ущерб природе. Ведь жертвами хищников обычно бывают больные и ослабленные особи, уничтожением которых сдерживается распространение болезней. Поэтому волки содействуют интенсивному размножению и повышению жизнеспособности популяций оленей. Таким образом, хищник — важнейший фактор естественного отбора.

Хищничество может являться причиной регулярных пе-риодических колебаний численности популяций каждого из взаимодействующих видов. В природных условиях наб-людаются циклические колебания численности хищника и его жертвы; при этом циклы тесно связаны во времени: за подъемом численности жертв с некоторым запаздыванием следует подъем численности хищника, после которого чис-ленность жертв начинает падать. Классический пример та-ких циклов — колебания численности зайцев и рысей в Ка-наде. Было обнаружено, что численность зайца-беляка ре-гулярно изменяется с периодом в 8-11 лет. Примерно с та-кой же периодичностью меняется численность рыси, причем максимум численности наступает на год-два позднее, чем у зайцев. Численность жертв лимитируется именно численностью хищников и наоборот (рис. 21).

Рис. 21. Отношения хищник — жертва поддерживают равновесие их популяций

Равновесие в системе хищник—жертва не возникает «ав-томатически» , а устанавливается на протяжении многих со-тен и даже тысяч лет. Но это равновесие может быть нару-шено человеком при введении в систему слишком эффек-тивного хищника, не свойственного данному биоценозу. На-пример, на острова человек завез домашних кошек, которые оказались значительно ловчее местных животных и в ре-зультате полностью истребили многие уникальные виды ос-тровной фауны. Завезенный хищник не обязательно сосре-доточивается на истреблении своей привычной добычи. На-пример, лисы, интродуцированные в Австралию для уничто-жения кроликов, нашли в изобилии более легкую добычу — местных сумчатых, не доставляя запланированной жертве особых хлопот.

Комменсализм ,или нахлебничество, сотрапезничество (от лат. сот — совместно, сообща и mensa — стол), форма симбиоза, при которой один из партнеров системы (комменсал) питается остатками пищи или продукта-ми выделения другого (хозяина), не причиняя последнему вреда. При комменсализме один из партнеров может ис-пользовать другого для защиты, как средство передвиже-ния или питаться за его счет. Связи комменсалов могут быть условно разделены на несколько вариантов комменса-лизма.

«Нахлебничество» — потребление остатков пищи хозя-ина. Например, взаимоотношение львов с гиенами, подби-рающими остатки недоеденной львами добычи. Краб пин-никса (Pinnixa), поселяющийся в раковине дальневосточ-ных пластинчатожаберных моллюсков (Pecten jessoensis), питается их объедками; мальки многих рыб живут среди щупальцев актиний и медуз и питаются отбросами их пи-щи. Песцы в тундре следуют за белым медведем и доедают остатки его пищи.

«Сотрапезничество» — потребление разных веществ или частей из одного и того же ресурса. Примером могут быть взаимоотношения почвенных бактерий-сапротрофов различ-ных видов, перерабатывающих разные органические веще-ства перегнивших растительных остатков, и высших расте-ний, потребляющих образовавшиеся при этом минеральные соли. Взаимосвязь клеста и белки в питании семенами хвой-ных растений также может служить примером «сотрапезни-чества».

Синойкия, или квартирантство (от греч. synoikia — сов-местное жилище), — форма симбиоза, разновидность ком-менсализма: совместное проживание двух организмов раз-ных видов, полезное для одного и безразличное для другого.

В отличие от комменсализма при синойкии не возникает непосредственных пищевых отношений. Один из организ-мов может использовать другой как субстрат для заселе-ния, средство перемещения и т.д. Такой тип взаимоотноше-ний широко распространен у растений. Например, лианы и эпифиты, лишайники и мхи — на стволах и ветвях деревь-ев. В гнездах птиц и в норах грызунов обитает множество видов членистоногих. Некоторые виды насекомых обитают в муравейниках и термитниках.

Поверхностное размещение мелких организмов на более крупных называется эпойкией. Например, усоногие раки обитают на панцирях крабов, на коже китов и акул; рыбы-прилипалы — на теле акул; кишечнополостные — на рако-винах моллюсков и т.д. Размещение мелких организмов внутри крупных называется энтойкия. Например, рыба фиерасфер (Fierasfer), живущая в водных легких голоту-рий (Holothuria tubulosa). Примером синойкии является форезия — перенос животными других, более мелких, сла-боподвижных животных.

Так, некоторые мучные клещи (Tyroglyphoidea) временно прикрепляются к телу более подвижных насекомых или мышей, крыс и с их помощью переселяются в новые места обитания. Взаимоотношения типа синойкии широко распространены у животных с рас-тениями. Использование животными растительного субстрата для постройки жилищ (гнезда птиц, обитание в дуплах, в расщелинах коры), перенос семян и плодов расте-ний животными — это примеры различных форм синой-кии. Нередко синойкия становится начальным этапом бо-лее тесных взаимоотношений типа мутуализма и парази-тизма.

Мутуализм ("от лат. mutuus — взаимный) — высшая форма симбиоза, взаимовыгодное сожительство разных видов. При этом отношения между партнерами не только характеризуются взаимовыгодностью, но и ни один из них не может существовать без другого. Мутуализм делят на об-лигатный (обязательный для одного или для всех видов-партнеров) и факультативный (необязательный). Класси-ческим примером мутуализма могут служить лишайники, которые представляют собой организмы, созданные симби-озом между водорослями и грибами.

Мутуалистические отношения высших растений с гриба-ми представляет собой микориза (от греч. mykes — гриб и rhiza — корень) — грибокорень. Различают эктотрофную микоризу, при которой гриб оплетает корень, не проникая в клетки. Грибы пользуются выделениями корней и стиму-лируют усвояемость высшими растениями органических веществ почвы. При эндотрофной микоризе гифы гриба проникают в клетки корня растения и питаются как пара-зиты. При этом высшие растения получают дополнитель-ное азотистое питание, а грибы — продукты фотосинтеза.

Взаимная польза от такого сожительства настолько велика, что многие высшие растения (ятрышники, вересковые, ор-хидеи) не могут расти без грибов, а грибы — без этих расте-ний.

Важную роль играет и симбиоз растений с микробами, способными к азотофиксации. Например, в клетках корней некоторых растений (бобовые, березовые, лоховые, круши-новые и другие) поселяются почвенные бактерии, вызывая разрастание и формирование так называемых клубеньков. Клубеньковые бактерии, питаясь тканями растений, фик-сируют атмосферный азот в виде соединений, которые мо-гут усваиваться растением. Так, клевер и люцерна накап-ливают в клубеньках азота от 150 до 300 кг/га. Посевы бо-бовых применяются в сельском хозяйстве для обогащения почвы азотом.

Классический пример мутуализма — сожительство ра-ка-отшельника (Pagurus bernhardus) и актинии (Sagartia parasitica). Своеобразен мутуализм многих глубоководных рыб со светящимися бактериями. Например, у глубоковод-ных удильщиков (Chaenophryne draco) ловчий орган имеет железу, в которой поселяются палочковидные бактерии, излучающие свет.

Мутуализм широко распространен в природе. Он сыграл огромную роль в возникновении и эволюции большинства современных форм жизни. В свете симбиотической теории образования эукариот (теории симбиогенеза) клетки прак-тически всех эукариот — мутуалистические сообщества, состоящие из двух и трех компонентов (цитоплазмы, мито-хондрий и хлоропластов).

Таблица 5.1 Сводная таблица. Виды биотических взаимосвязей

Продолжение таблица 5.1