ВЗАЄМОВІДНОСИНИ ОРГАНІЗМІВ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Вид організмів і його критерії. В біологічної систематики все різноманіття органічного світу поділяють на види, які розглядаються як основні структурні одиниці.

Вид організмів - історично сформована сукупність популяцій живих організмів, подібних за морфофизиологическим властивостями, здатних схрещуватися між собою і давати потомство і займають певний ареал.

Будь-який вид живих організмів можна описати сукупністю характерних рис, тобто ознаками (критеріями). В екологічній практиці використовують шість наступних критеріїв виду: морфологічний, фізіологічний, географічний, екологічний, генетичний і біохімічний.

Морфологічний критерій заснований на зовнішньому і внутрішньому подобі особин одного виду.

Сутність фізіологічного критерію полягає в схожості життєвих процесів, здатності схрещування між особинами одного виду з утворенням відповідного плодовитого потомства.

Суть географічного критерію полягає в тому, що будь-який вид займає певну територію.

В основу екологічного критерію покладена можливість існування виду тільки в суворо визначених умовах з виконанням певної ролі в біогеоценозах, тобто вид займає свою екологічну нішу.

Генетичний критерій заснований на відмінності видів за сукупністю ознак (число, розміри, форма і т.д.) повного набору хромосом. Цей критерій вважається головним, але він не є універсальним, так як у більшості видів число хромосом однаково і форма їх схожа, і, крім того, в межах одного виду можуть зустрічатися особини з різним числом хромосом.

З використанням біохімічного критерію представляється можливим відрізняти види за біохімічними параметрами (склад і структура білків, нуклеїнових кислот).

В цілому жоден з наведених критеріїв окремо не може бути достатнім для визначення виду живих організмів, і тільки їх спільне застосування може охарактеризувати конкретний вид організму.

Типи зв'язків між організмами. У природі все організми пов'язані між собою, при цьому прийнято розрізняти такі типи зв'язків між їх видами: трофічні, тонічні, Форіческіе, Фабріческіе.

Трофічні зв'язки - міжвидові зв'язки організмів, при яких один вид харчується іншим, наприклад, живими особинами, мертвими залишками або продуктами життєдіяльності. Трофічна зв'язок може бути двох видів - прямий і непрямої. Пряма проявляється при харчуванні, наприклад, левів живими антилопами, непрямий зв'язок виникає при суперництві різних видів за єдиний харчовий ресурс.

Харчуючись один одним, живі організми створюють ланцюга харчування, тобто послідовність живих організмів, по якій енергія, що міститься в їжі, передається від її початкового джерела. Кожна ланка такого ланцюга харчування отримало назву трофічного рівня, кількість яких буває не більше чотирьох-п'яти. Перший рівень займають продуценти (автотрофні організми - зелені рослини), другий - консументи першого порядку (травоїдні тварини), третій - консументи другого порядку (хижаки, які харчуються рослиноїдних тваринами), четвертий - консументи третього порядку (хижаки, які харчуються м'ясоїдними тваринами), п'ятий - редуценти, здатні перетворювати органічні залишки в органічні речовини (сапро- трофние бактерії і гриби).

Існує два наступних типи харчових ланцюгів: виїданням (пасовищні) - харчові ланцюги, що починаються з живих фотосинтезуючих організмів, що і розкладання (детріт- ні) - харчові ланцюги, що починаються з відмерлих залишків рослин, трупів і екскрементів тварин. У природі ланцюга виїданням утворюються переважно у водних екосистемах, а розкладання - в екологічних системах суші.

У спільнотах харчові ланцюги переплітаються між собою і утворюють так звані харчові мережі. Внаслідок складності і різноманіття харчових зв'язків, при яких різні види харчуються кількома різними об'єктами і самі служать їжею декільком членам екосистеми, випадання якогось одного виду чи не порушує рівноваги в цілому в екосистемі.

Середовища проживання організмів. У природі організми освоїли такі основні середовища проживання: водну, наземновоздушную, грунт і самі організми. Кожна з них має особливі властивості з точки зору існування живих організмів.

Водне середовище має ряд специфічних властивостей: щільність, перепади тиску, відносно низький вміст кисню і т.д. Крім того, вона характеризується сольовим режимом, швидкістю течії, змістом різних зважених часток.

Для організмів водного середовища (гідробіонтів) велике значення мають основні властивості цього середовища, зокрема її щільність, кисневий, сольовий, температурний і світловий режими. Так, щільність води і її градієнт тиску з глибиною визначає способи переміщення гідробіонтів, хоча більшість мешканців водного середовища є досить стенобатние і пристосовані до певних глибин. Вільно дрейфують у товщі води організми становлять особливу екологічну групу гідробіонтів - планктон, в складі якого одноклітинні і колоніальні водорості, найпростіші, медузи, гребневики, молюски, ікра і мальки риб і ін. Гідробіонтів, здатних до швидкого плавання і подолання сили течій, об'єднують в екологічну групу нектону - риби, кальмари, дельфіни.

Верхні шари водного середовища містять більше кисню, ніж нижні. З підвищенням температури і солоності води концентрація в ній кисню знижується. У шарах, сильно заселених тваринами і бактеріями, створюється різкий дефіцит кисню через посиленого його споживання. Серед водних мешканців є види, які здатні переносити коливання вмісту кисню, - евріоксібіонти (прісноводні олігохети, черевоногі молюски). Наприклад, дуже слабке насичення води киснем можуть витримувати сазан, лин, карасі. Інші види водних мешканців можуть існувати лише при досить великому насиченні води киснем. Це так звані стеноксібіонти (гольян, ресничний черв'як і ін.).

Дихання гідробіонтів здійснюється або через поверхню тіла, або через зябра, легені, трахеї. Покрови окремих гідробіонтів служать додатковим органом дихання. Деякі види при недоліку кисню активно змінюють величину дихальної поверхні. У гідробіонтів зустрічається комбінування водного і повітряного дихання (легеневі молюски та ракоподібні).

Нестача кисню в воді може призводити до заморам, що супроводжується загибеллю безлічі гідробіонтів.

Відомо, що температурний режим водних об'єктів більш стійкий, ніж суші, що обумовлено високою питомою теплоємністю води, внаслідок чого приплив або віддача певної кількості тепла не викликає різких змін температури. Тому серед гідробіонтів в значно більшій мірі, ніж серед живих організмів суші, поширена стенотермним, тобто здатність жити тільки при певних температурах з невеликим діапазоном відхилень.

Світла у водному середовищі набагато менше, ніж в повітрі, так як частина падаючих на водну поверхню сонячних променів відбивається. З глибиною кількість світла зменшується, що пов'язано з поглинанням його водою. Промені світла з різною довжиною хвилі поглинаються водним середовищем неоднаково. Згущаються з глибиною сутінки у водному середовищі мають спочатку зелений, а потім блакитний, синій і синьо-фіолетовий кольори, змінюючись в кінцевому підсумку постійним мороком. Відповідно змінюють один одного з глибиною зелені, бурі і червоні водорості, спеціалізовані на уловлюванні світла з різною довжиною хвилі. Забарвлення тварин змінюється з глибиною з тієї ж закономірністю.

Наземно-повітряне середовище життя організмів є найскладнішою з екологічної точки зору, що пов'язано з особливістю її будови і складу. Так, низька щільність повітря обумовлює його малу підйомну силу і незначну онорность, внаслідок чого мешканці цього середовища повинні мати власну опорною системою, що підтримує своє тіло. Крім того, мешканці повітряного середовища однозначно пов'язані з поверхнею землі, що служить їм основою для прикріплення і опори, так як життя тільки в підвішеному стані неможлива.

Рухливість повітря в нижніх шарах атмосфери в вертикальному і горизонтальному положеннях дає можливість пасивного польоту ряду організмів.

Досить мала щільність повітря обумовлює низький тиск на сушу, причому зі збільшенням висоти тиск зменшується. Наслідком зниження тиску є зменшення забезпеченості киснем і зневоднення організмів за рахунок збільшення частоти дихання. Однак наземні організми більш стенобатние (тобто здатні існувати у вузькій зоні зміни тиску), ніж водні, внаслідок того що природні коливання тиску в навколишньому середовищі становлять частки атмосфери і навіть для піднімаються на велику висоту птахів не перевищують третій частині від нормального.

Поряд з фізичними властивостями повітряного середовища, для життя наземних організмів важливу роль відіграє хімічний склад повітря. Відомо, що газовий склад приземного шару атмосфери досить стабільний. Разом з тим окремі домішки газоподібних, капельножидкими і твердих частинок, що потрапляють в атмосферу з джерел природного або техногенного характеру, можуть мати суттєве етологічне значення для організмів.

Умови життя організмів в наземно-повітряному середовищі визначаються ще й погодними коливаннями, що відбуваються в земної поверхні до висоти близько 20 км. Зміна погоди тягне за собою зміну температури і вологості повітря, хмарності, поява опадів, вітру.

Багаторічний режим погоди визначає клімат місцевості, що залежить від географічного розташування району, що також відбивається на способах і шляхах існування живих організмів в повітряно-наземної середовищі.

Грунт як середовище проживання є досить пухкий тонкий поверхневий шар суші, що контактує безпосередньо з повітряним середовищем і грає найважливішу роль в житті різних організмів. Тому, що земля пронизана порожнинами, заповненими сумішшю газів і водними розчинами, в ній існують різноманітні умови для життя багатьох організмів. У грунті міститься велика кількість органічних і мінеральних речовин, що надходять від відмирає рослинності і трупів тварин, що сприяє великій насиченості грунту організмами.

Встановлено, що на 1 м 2 грунтового шару знаходяться близько 100 млрд клітин найпростіших, мільйони коловерток, десятки і сотні тисяч кліщів і коллембол, тисячі інших членистоногих, десятки і сотні дощових черв'яків, молюсків та інших безхребетних. Крім того, грунт містить десятки і сотні мільйонів бактерій, мікроскопічних грибів, актиноміцетів і інших мікроорганізмів. Тому В. І. Вернадський назвав ґрунт «біокосні тілом природи», вказуючи тим самим насиченість її життям і нерозривний зв'язок з нею.

Склад повітря, що знаходиться в грунті, досить мінливий. Так, з глибиною в ньому знижується вміст кисню, але зростає концентрація вуглекислого газу. Коливання температури значні в основному на поверхні грунту, де вони часто бувають навіть сильніше, ніж в приземному шарі повітря, а на глибині 1 - 1,5 м ці коливання практично не простежуються.

Незважаючи на велику неоднорідність екологічних умов ґрунту, вона є досить стабільною середовищем для різних організмів.

Організми також можуть служити місцем існування інших живих істот, що принципово відрізняється за своїми властивостями від зовнішнього середовища. Використання одними живими організмами інших як середовище свого проживання є досить широким в природі явищем.

Головною перевагою таких організмів-паразитів є рясне постачання їх їжею за рахунок вмісту клітин, соків і тканин тіла господаря або вмісту його кишечника, що створює сприятливі умови для швидкого зростання паразитів.

Іншим, не менш значущим, перевагою для мешканців живих організмів є їх захищеність від впливу несприятливих факторів зовнішнього середовища. Усередині господаря співмешканці практично не зустрічаються з загрозою висихання, коливаннями температур, змінами сольового і водного режимів. Найбільшими екологічними перешкодами для паразитів служать обмеженість життєвого простору і складності постачання киснем. Часто паразити самі стають місцем існування інших видів, тобто виникає явище гііеріаразітізма.

Багато паразитів мешкає не всередині, а на поверхні тіла господаря, який виступає лише як частина зовнішнього середовища паразита, забезпечуючи його злиденній, надаючи притулок, видозмінюючи мікроклімат.

Таким чином, паразити мають досить складною системою пристосувань до свого середовища проживання, тому їх будова і організація відображають специфіку цього середовища.

Класифікація екологічних факторів. Життєдіяльність окремих організмів і стійкість цілих екологічних систем безпосередньо залежать від відносної постійності впливають на них екологічних факторів. По відношенню до екосистемі фактори поділяються на зовнішні (екзогенні) і внутрішні (ендогенні).

Зовнішні фактори діють на організм і екологічну систему, а самі практично не схильні до їх впливу. У число таких чинників входять сонячна радіація, атмосферні опади і тиск, швидкість вітру і ін.

Внутрішні чинники залежать від властивостей даного організму або екосистеми та входять до їх складу. Прикладами таких факторів можуть служити чисельність і біомаса популяцій, об'ємний вміст різних хімічних елементів, характеристики води і грунту та ін.

Існує також класифікація екологічних факторів (рис. 1.3) за ознакою підрозділи на неживу (абіотичні) і живу (біотичні) природу; при цьому окремо виділяються чинники, пов'язані з впливом людини (антропогенні).

Класифікація екологічних факторів

Мал. 1.3. Класифікація екологічних факторів

Абіотичні фактори являють собою фактори неживої природи і включають три групи.

Кліматичні чинники - найбільш важливі для життя тварин і рослин. До них відносяться сонячна енергія, температура, вологість, рух повітря, атмосферний тиск і ін.

Сонячна енергія надходить у вигляді електромагнітних хвиль. Спектр сонячних променів включає видиму частину (48%), інфрачервоні промені (45%) і ультрафіолетові промені (7%), що розрізняються по біологічній дії. Видимі промені особливо важливі для живих організмів - вони створюють умови для здійснення процесу фотосинтезу, впливають на поділ клітин, процеси росту і розвитку рослин, визначають терміни їх цвітіння і плодоношення. Живі організми фізіологічно пристосовані до циклічного характеру світлової дії - зміни дня і ночі. По відношенню до умов освітлення рослини поділяються на світлолюбні, тіньолюбні і тіньовитривалі. Для більшості тварин світло є необхідною умовою орієнтації в просторі. Практично у всіх тварин існують добові ритми активності (денні, нічні).

Інфрачервоні промені є важливим джерелом внутрішньої енергії організмів і сприймаються як тепло. Ультрафіолетове випромінювання бере участь в процесах фотосинтезу. У великих дозах воно надає згубну дію на живі клітини.

Температура безпосередньо пов'язана з сонячною енергією. Критичні температури для різних рослин і тварин варіюються надзвичайно широко. Температурні коливання (добові, сезонні) викликають пристосувальні реакції у тварин і рослин.

Вологість для живих організмів - необхідна умова життя. Волога входить до складу їх клітин і тканин. Наземні організми адаптуються до дефіциту вологості, але часто він обмежує їх життєдіяльність. Аналіз динаміки дефіциту вологості за тривалі періоди дозволяє прогнозувати різні явища в тваринному і рослинному світі, що має особливе значення для сільського господарства. Висока вологість атмосферного повітря викликає утворення опадів, які за допомогою вітру переносять забруднюючі речовини в просторі.

Едафіческіе фактори визначають фізико-механічні особливості грунту. Вони включають механічний склад, щільність, вологоємність, повітропроникність грунту. Грунт забезпечує водопостачання і мінеральне живлення організмів. Найважливішим її властивістю є родючість, залежне від наявності шару гумусу - верхнього горизонту грунту. У гумусі містяться найважливіші елементи живлення рослин: азот, фосфор, сірка, калій і ін. Найбільше гумусу в чорноземах - 9-12, іноді до 30%.

Механічний склад є найважливішим фізичним властивістю грунту, по якому виділяють її типи - пісок, супісок, суглинок і глину. Від механічного складу залежать щільність, повітропроникність і водний режим грунту. Фізико-механічні показники грунту визначають специфіку пересування, умови проживання тварин і проростання рослин.

Хімічні чинники враховують хімічні компоненти середовища і включають газовий склад атмосфери, сольовий склад води, кислотність води і грунту.

Газовий склад атмосфери за своїми хімічними особливостям має першорядне значення для існування живих організмів. Кисень забезпечує процеси дихання і окислення, але зважаючи на високий вміст в повітрі він не є лімітуючим фактором розвитку біосфери. Азот грає роль найважливішого біогенного елемента, який бере участь в утворенні білкових структур організмів. Вуглекислий газ утримує тепло біля поверхні Землі, його недолік гальмує процеси фотосинтезу, але в надмірних кількостях він викликає інтоксикацію рослин.

Для мешканців водного середовища одним з основних факторів є сольовий склад води. Він визначається наявністю розчинених карбонатів, сульфатів, хлоридів. Прісна вода містить в основному карбонати, причому в невеликій кількості. У морських водах розчинені в основному хлориди і частково сульфати. Океанічна вода має концентрацію солей в середньому 35 г / л. Водні організми пристосувалися до певного сольового режиму і при відхиленнях переміщаються в пошуках сприятливого середовища. Кількість видів, здатних існувати як в прісній, так і солоній воді, дуже обмежена.

Води і грунту мають різну кислотність, що виражається величиною pH і залежну від концентрації іонів водню. Для чистої води кислотність дорівнює 7, що відповідає нейтральній реакції, при pH <7 середовище вважається кислою, при pH> 7 - лужний. Весь діапазон кислотності - лужності становить від 0 (соляна кислота) до 14 (технічна сода). Кров людини має показник pH, рівний 7. Зменшення pH на одну одиницю означає збільшення кислотності в 10 разів, на дві одиниці - в 100 разів і т.д. Зміна кислотності тягне за собою загибель організмів або, що трапляється рідше, заміщення одних видів іншими.

Біотичні фактори представляють фактори живої природи. Їх джерелом є прямий і опосередкований вплив живих організмів один на одного і на середовище проживання. У складі біотичних факторів виділяють три групи - фітогенні, зоогенние і мікробіогенние.

Фітогенні чинники враховують вплив на живі істоти з боку рослин, які виробляють первинне органічна речовина - основу харчування всіх організмів. Фотосинтез рослин є головним джерелом кисню в атмосфері Землі. В результаті рослини забезпечують можливість дихання для мільярдів живих істот, включаючи людей. Одна людина за 70-80 років життя споживає кілька десятків тонн кисню.

Поглинання і випаровування води наземними рослинами впливає на водний режим їх місцеперебування і на клімат в цілому. Одне тільки дерево берези випаровує в день до 100 л води. Рослинність, особливо лісова, створює особливий мікроклімат, пом'якшувальний умови існування багатьох живих організмів. Рослини зволожують повітря, затримують рух вітру, вирівнюють тепловий режим, знижують рівень грунтових вод в зоні їх зростання, затримують опади, запобігають ерозії грунту. Скидаючи листя, рослинність сприяє утворенню ґрунту.

Зоогенние фактори пов'язані з впливом багатоклітинних тварин на живу природу. Фахівці стверджують, що якби багатоклітинні тварини раптом зникли з біосфери, життя стало б можлива тільки в безпосередній близькості від водойм і в самих водоймах.

Зоогенние фактори визначають також типи взаємин між тваринами. Формами співіснування організмів є хижацтво, паразитизм, комменсализм (Сотрапезничество), мутуалізмом (здатність одних видів розвиватися тільки в присутності інших), іротокооіера- ція (спільне гніздування птахів) та ін. Все різноманіття взаємин організмів може бути поділені на антагоністичні і неантагоністичні. Антагоністичні взаємини припускають, що один організм пригнічує інший, неантагоністіческіе - незалежне співіснування видів, оскільки кожен вид має свою власну екологічної нішею.

Мікробіогенние фактори являють собою вплив вірусів, найпростіших, мікроскопічних грибів і водоростей, бактерій на живі організми. Роль мікроорганізмів у розвитку нашого світу неможливо переоцінити - вони беруть участь в життєво важливих процесах в біосфері, таких як формування газового складу атмосфери і родючості грунтів, освіту грунтових вод і корисних копалин, забезпечення механізму самоочищення планети. Найпростіші організми служать їжею для більш складних живих організмів. Вони відіграють велику роль у кругообігу речовин в природі.

Зокрема, роль бактерій полягає в розкладанні відмерлих організмів і повернення вихідних елементів в навколишнє середовище. Значна частина цієї роботи відбувається в травних трактах багатоклітинних тварин. Друге призначення бактерій полягає в залученні в кругообіг нових порцій мінеральних речовин. Наприклад, певні види бактерій здатні фіксувати азот атмосфери.

У людському організмі живуть міріади мікробів. Ця мікрофлора визначає мікроекологію всього людського організму, бере участь в активації імунної системи, детоксикації шкідливих речовин, синтезує багато життєво необхідні продукти і т.д.

Віруси (від лат. Virus - отрута) - найдрібніші і прості доклеточного живі істоти. Віруси настільки малі, що їх називають фільтрівними, так як вони проходять крізь будь-які фільтри, що затримують навіть бактерії, які в середньому раз в 50 крупніше. Більшість вірусів можна побачити тільки в електронний мікроскоп з рекордним дозволом.

Віруси - це дрібні збудники інфекційних захворювань людини, тварин, рослин і бактерій. Вони є внутрішньоклітинними паразитами. Вірусні інфекційні хвороби широко поширені. В результаті їх впливу люди хворіють на грип, кір, свинку, поліомієліт, сказ, СНІД, віспою і т.д. Виникають все нові інфекції, що вражають людину. Причому віруси більш небезпечні в цьому відношенні, ніж бактерії, проти яких є антибіотики. Коштів для лікування вірусних інфекцій майже немає. Тварини і рослини, в тому числі домашні, теж страждають (і нерідко гинуть) від вірусних захворювань.

Антропогенні фактори. Багато видів діяльності людини впливають на природу і виступають як антропогенні фактори. Вони складаються з прямого (полювання, рибна ловля, вирубка лісу, видобуток корисних копалин і т.д.) і непрямого (будівництво доріг, каналів, гідроспоруд; розливи нафти з трубопроводу і т.д.) впливів людини на природу.

Особливість цих чинників полягає в великому збиток для природи через відсутність пристосувальних реакцій живих організмів на подібні дії. Вони набувають особливої вагомість в зв'язку з дедалі більшим «тиском» людини на природу. Під впливом людини міняються клімат, рельєф місцевості, хімічний склад атмосфери, відбувається знищення живих організмів. Розрізняють чотири основних антропогенних фактора: зміна структури земної поверхні; зміна складу біосфери, кругообігу і балансу входить в неї речовини; зміна енергетичного і теплового балансу окремих ділянок і регіонів; зміни, що вносяться до біоту. Біосфера реагує на антропогенні фактори скороченням чисельності популяцій, збіднінням генофонду, зміною напрямку дії природного відбору, вимиранням видів.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >