Страница - 29

§57. Негативные взаимоотношения организмов

Устанавливать причины изменений численности популяций на примере взаимоотношений «хищник–жертва»

Какие примеры взаимоотношений организмов вы знаете? Какие из них не­гативные?

Неблагоприятное воздействие одних видов на другие может проявляться в разных формах. Хищничество – это один из самых распростра­ненных способов негативных взаимоотношений между видами. Хищниками называют живот­ных (а также некоторые растения), питающих­ся другими животными. Примеров хищничества множество: лев и антилопа, волк и заяц, сини­ца и насекомые и т. д. (рис. 111). Хищничество встречается уже у одноклеточных. Частным случаем хищничества служит каннибализм – поедание особей своего вида. При этом чаще все­го взрослые особи поедают молодых (щуки) или самки съедают самцов (некоторые насекомые и паукообразные).

В эволюции связь «хищник–жертва» – одна из древнейших форм борьбы за существование. Так как эти взаимоотношения очень длительны, происходит постоянное совершенствование и хищников, и их жертв.

У хищников увеличивается эффективность средств поиска и ловли до­бычи. Вырабатывается сложное поведение, например согласованные дей­ствия стаи волков при охоте на оленей. Жертвы в процессе отбора также совершенствуют средства защиты и избегания хищников. Сюда относятся покровительственная окраска, различные шипы и панцири, приспособи­тельное поведение. Эта «гонка» приводит к общему усовершенствованию нервной системы, органов чувств, окрасок, скорости движения и т. д.

У взаимоотношений «хищник–жертва» есть не только эволюционное, но и большое экологическое значение. В сообществах хищники и жертвы контролируют численность друг друга. Уже были реальные ситуации, когда исключение из экосистемы хищников приводило к вымиранию жертв. Причиной было распространение инфекций больными животны­ми, которых вовремя не поедали хищники, и подрыв кормовой базы (ее вытаптывание) после бесконтрольного размножения.

Паразитизм (от греч. паразитос – нахлебник) – форма взаимоот­ношений двух различных организмов, когда один из них (паразит) ис­пользует другого (хозяина) в качестве среды обитания и/или источника пищи. Переход к паразитизму часто происходит у бывших хищников. Наружные паразиты – клещи, комары, оводы, блохи – более похожи на хищников, чем внутренние (глисты – обитатели кишечника и др). При тесном контакте паразита с хозяином эволюционное преимущество полу­чают организмы, способные длительное время использовать хозяина, не вызывая его быстрой смерти. Ведь тело хозяина создает для живущих в нем организмов благоприятный и относительно ровный микроклимат.

Как отдельное явление выделяют гнездовой паразитизм. В этом слу­чае для питания паразит использует пищу, предназначенную для потом­ства хозяина. Есть мухи, откладывающие яйца в гнезда одиночных ос, где личинки мух питаются парализованными гусеницами, заготовленны­ми осой для своего потомства. Обыкновенная кукушка откладывает свои яйца в гнезда более 100 видов птиц, преимущественно мелких воробьи­ных. Кукушата развиваются быстрее, чем птенцы хозяев, и выталкивают яйца или птенцов хозяев из их родного гнезда. Оставшись один, птенец кукушки получает всю пищу, приносимую приемными родителями.

Конкуренция – одна из форм отрицательных взаимоотношений меж­ду видами. Но самая высокая конкуренция существует между особями одного вида. Она не является примером межвидовых взаимоотношений и называется внутривидовой борьбой за выживание (рис. 112). Она воз-

никает, если у двух близких видов наблюдаются сходные потребности. Если такие виды обитают на одной территории, то рано или поздно один конкурирующий вид вытеснит другой. Более слабый конкурент погибнет или найдет свободную территорию. Так, зайцы почти повсеместно вытес­нили диких кроликов, а серые крысы – черных крыс.

Нейтрализм – форма взаимоотношений, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непо­средственно, но, формируя биоценоз, зависят от состояния сообщества в целом. Например, белки и лоси в одном лесу. Они не контактируют друг с другом, однако угнетение леса засухой сказывается на каждом из них, хотя и в разной степени.

Хищничество, каннибализм, паразитизм, конкуренция, ней­трализм.

Знание и понимание:

1. Что такое негативные взаимоотношения? Приведите примеры.
2. Перечислите формы негативных взаимоотношений.

Применение:

1. Определите связь между борьбой за существование, естественным от­бором и различными типами негативных взаимоотношений.
2. Сравните хищничество и паразитизм. Найдите сходство и отличия.

Анализ:

1. Выскажите ваше мнение о причинах формирования негативных взаи­моотношений.
2. Докажите на примерах, что негативные взаимоотношения способству­ют эволюции видов.

Синтез:

1. Систематизируйте по критериям негативные взаимоотношения.
2. Напишите эссе о роли негативных взаимоотношений в поддержании устойчивости экосистемы.

Оценка:

1. Выскажите свое мнение об эволюционных механизмах формирования паразитизма.
2. Почему, по мнению многих исследователей, к паразитизму переходят бывшие хищники или симбионты? Обсудите это явление.
3. Оцените значение негативных взаимоотношений в природе. Возможно ли существование экосистемы, лишенной негативных отношений? Ар­гументируйте и обсудите с одноклассниками свое предположение.

Дискуссия:

Мог бы сформироваться «мир без паразитов»? Устройте в классе дис­куссию на эту тему.

§58. Приспособленность, или адаптация, организмов

Объяснять механизм адаптации живых организмов к изменяющимся условиям окружающей среды

Что такое адаптация? Какие виды адаптаций вы знаете? Какие факторы огра­ничивают жизнь растений и животных?

Приспособленность, т. е. адаптация, – это свойство живых организ­мов приобретать такие особенности в строении, поведении и физиологии, которые повышают их выживаемость в конкретных условиях окружаю­щей среды.

Задача всех живых существ – найти свою экологическую нишу, в ко­торой борьба за существование будет менее острой. Таким образом, один из результатов эволюции — приспособленность живых организмов к ус­ловиям окружающей среды.

Окружающая среда – это весь комплекс живых и неживых объек­тов, сложно взаимодействующих и оказывающих влияние друг на друга. Заяц, обитающий в лесу, напрямую взаимодействует с растениями и лисицей. Но косвенно (через растения) он взаимодействует с почвой, количеством почвенной влаги и т. д. Любое животное и растение могут служить примером приспособленности. Кто не смог приспособиться, те вымерли. Так, у пустынных растений листья мелкие или же видоизме­нены в чешуйки или колючки. Это способствует сокращению испарения, сохранению влаги. Окраска многих насекомых зависит от окружающей среды. Сорняки нередко подражают по цвету и форме культурным рас­тениям. Направлений приспособления организмов множество.

Адаптации возникают в ходе длительной эволюции. По типу воздей­ствия на живые организмы все факторы окружающей среды делятся на благоприятные, или полезные, для организма (оптимальные) и неблагоприятные, или вредные (пессимальные). Часть адаптаций организмов направлена на преодоле­ние негативного влияния ограничивающих, т. е. лимитирующих, факторов. Для каждого фак­тора среды обычно имеются предельные – ми­нимальные и максимальные – значения, кото­рые способен вынести живой организм. Если же говорить не просто о выживании, а о бла­гополучном существовании и размножении, то допустимый диапазон условий окажется еще eже. Такой диапазон называется пределом выносливости этого вида организмов. Наи­лучшие же условия существования находятся где-то посередине, в так называемой зоне оп­тимума.

Примером адаптации к недостатку солнеч­ного света в океане могут служить красные водоросли, а на суше – теневыносливые рас­тения.

Лимитирующим фактором распростране­ния растений в толще воды служит недостаток солнечного света, необходимого для фотосин­теза. На глубине свыше 100 м его уже недо­статочно для жизни зеленых водорослей. Ñ по­мощью специфических пигментов, способных улавливать рассеянный свет, красные водорос­ли смогли расширить границы обитания.

В пустыне фактором, ограничивающим жизнь как для растений, так и для живот­ных, является недостаток воды в сочетании с высокими температурами. Адаптации к этим условиям разнообразны. Наиболее показатель­ны приспособления растений к уменьшению испарения путем видоизменения листьев (рис. 113). Другой путь нашли суккуленты, накапливающие влагу в мясистых листьях (агавы, алоэ, очитки) или стеблях (кактусы, некоторые молочаи) (рис. 114). Важнейшим приспособлением пустынных животных явля-

ется переход на сумеречно-ночную активность (дневную жару они пере­жидают в убежищах). А степная черепаха, например, с наступлением жары впадает в летнюю спячку. Некоторые ящерицы питаются сочной мякотью листьев не для того, чтобы восполнить запасы питательных ве­ществ, а для получения воды.

Температура играет важную роль в поддержании жизнедеятельно­сти, так как все химические процессы в организме обусловлены интен­сивностью этого фактора. Особенно сильно зависят от температуры рас­тения и холоднокровные (пойкилотермные) животные, потому что они не способны поддерживать постоянную температуру своего тела. Тепло­кровные (гомойотермные) животные (птицы и млекопитающие) меньше зависят от колебаний температуры окружающей среды, так как в их организмах поддерживается необходимая температура тела.

Для каждого вида существует свой оптимум температуры, зависящий от условий обитания, к которым данный вид приспособился в процессе эволюции.

Некоторые виды организмов приспособлены к жизни в холодном кли­мате. К ним относятся холодолюбивые млекопитающие (моржи, белые медведи и др.) и некоторые птицы, например пингвины (рис. 115). Боль­шинство животных и растений имеет оптимум умеренных температур (медведи, зайцы; березы, каштаны и т. д.). Существуют и теплолюбивые организмы (слоны, зебры, жирафы, антилопы; пальмы, какао, ананасы и т. д.) (рис. 116).

Влажность. Вода является крайне необходимым компонентом клеток живых организмов. Она выполняет ряд исключительно важных функ­ций. Поэтому недостаток воды в среде обитания служит лимитирующим фактором для растений и животных.

Характер флоры и фауны любой местности зависит от количества до­ступной воды и осадков. Например, при большом избытке влаги образу-

ется болото и вместе с ним – болотная флора и фауна, а при большом ее недостатке происходит опустынивание.

В процессе эволюции у живых организмов выработались различные приспособления для добывания, хранения и экономного расходования влаги. Так, в пустыне некоторые животные способны получать всю необ­ходимую для жизнедеятельности влагу из пищи. Многолетние растения имеют здесь мощные длинные корни, достигающие влажного слоя по­чвы (верблюжья колючка), или сильно разветвленную корневую систе­му (саксаул). Они собирают капли влаги с большой площади (полынь). А кактусы, например, запасают влагу. Кроме того, для меньшего испаре­ния влаги листья пустынных растений сильно редуцированы (саксаул).

Существуют организмы, постоянно обитающие в водной среде (киты, дельфины; водоросли, кувшинки, лотосы и др.). Также в природе суще­ствуют любящие влагу организмы, например обитатели болот и озер (ля­гушки, цапли, утки, пеликаны, ондатры, бобры), влаголюбивые растения (камыш, рогоз, рис и др.). Большинство организмов требуют умеренной влажности (волки, лисицы; липа, клен, карагач, пшеница и др.). Другие организмы (скорпионы, змеи, ящерицы, дрофы, верблюды) и засухоу­стойчивые растения (саксаул, верблюжья колючка, тамарикс, чингиль и др.) приспособились к недостатку влаги.

Кроме абиотических факторов для животных лимитирующим фак­тором часто служит отсутствие достаточного количества пищи. Причем нередко это является результатом отдаленного воздействия именно аби­отических факторов: выгорание растительности во время летнего зноя в пустыне, затопление обширных пространств суши при половодье, занесе­ние снегом поверхности земли и даже кустарников, когда оставшаяся под снегом пища становится недоступной.

Знание и понимание:

1. Дайте определения ограничивающему, оптимальному и пессимально- му факторам.
2. Опишите приспособления пустынных растений к условиям окружаю­щей среды.

Применение:

1. Назовите причины, по которым красные водоросли смогли опуститься на большую глубину.
2. Назовите, какие организмы могут поддерживать температуру своего тела, а какие – нет.

Анализ:

1. Выскажите ваше мнение, почему и животные севера (барсуки, медве­ди), и обитатели жарких мест (степная черепаха) впадают в спячку.
2. Проанализируйте, почему у многих пустынных растений редуцирова­ны листья.

Синтез:

1. Оцените роль Ж. Б. Ламарка и Ч. Дарвина в изучении адаптаций ор­ганизмов к условиям окружающей среды.
2. Приведите примеры адаптаций организмов к определенным абиотиче­ским условиям. Какие из них могут стать причиной бескормицы?

Оценка:

1. Выскажите свое мнение: чем отличаются причины поедания верблю­жьей колючки верблюдами и сочных листьев некоторых пустынных растений ящерицами?
2. Обсудите механизмы, которые помогают живым существам выживать в экстремальных температурных границах. Назовите такие виды.