Типы взаимодействия организмов

Жизнь любого организма невозможна без других. Связи между организмами называются биотическими. Они могут быть прямыми (непосредственное влияние, напр., хищник–жертва) и косвенными (через влияние на внешнюю среду или через другие виды).

+ +  Мутуализм – взаимовыгодное сожительство, когда либо один из партнеров, либо оба не могут существовать без сожителя. Классический пример симбиотических отношений – лишайники, представляющие тесное сожительство гриба и водоросли. Гриб получает вещества, ассимилирован­ные водорослями. Воду и минеральные вещества водоросли по­лучают из гиф гриба.

 + +  Протокооперация – взаимовыгодное, но не обязательное сосуществование организмов, пользу из которого извлекают все участники. Например, раки-отшельники и актинии. На раковине рака может поселяться коралловый полип актиния, который имеет стрекательные клетки, выделяющие яд. Актиния защищает рака от хищных рыб, а рак-отшельник, перемещаясь, способствует распространению актиний и увеличению их кормового пространства.

+ 0  Комменсализм – взаимоотношения, при которых один из партнеров получает пользу от сожительства, а другому присутствие первого безразлично. Различают две формы комменсализма: синойкия (квартирантство) и трофобиоз (нахлебничество). Примером синойкии являются взаимоотношения не­которых актиний и тропических рыбок. Тропические рыбки укрываются от нападения хищников среди щупалец актиний, которые имеют стрекательные клетки. Примером трофобиоза служат взаимоотношения крупных хищников и падалыциков. Падальщики, например гиены, грифы, шакалы, питаются остатками жертв, убитых и частично съеденных крупными хищ­никами – львами.

 + –  Хищничество – взаимоотношения, при которых один из участников (хищник) умерщвляет другого (жертва) и использует его в качестве пищи. Например, волки и зайцы. Состояние популяции хищника тесно связано с состоянием популяции жертв. Однако при сокращении численности популяции одного вида жертв хищник переключается на другой вид. Например, волки могут использовать в качестве пищи зайцев, мышей, кабанов, косуль, лягушек, насекомых и т.д. Частным случаем хищничества является каннибализм – умерщвление и поедание себе подобных. Встречается, например, у крыс, бурых медведей, человека.

 + –  Паразитизм – взаимоотношения, при которых паразит не убивает своего хозяина, а длительное время использует его как среду обитания и источник пищи. К паразитам относятся: вирусы, патогенные бактерии, грибы, простейшие, паразитические черви и др.

Различают облигатных и факультативных паразитов. Облигатные паразиты ведут исключительно паразитический образ жизни и вне организма хозяина либо погибают, либо находятся в неактивном состоянии (вирусы).

Факультативные паразиты ведут паразитический образ жизни, но в случае необходимости могут нормально жить во внешней среде, вне организма хозяина (патогенные грибы и бактерии).

 0 0  Нейтрализм – сожительство двух видов на одной территории, не имеющее для них ни положительных, ни отрицательных последствий. Например, белки и лоси не оказывают друг на друга значительных воздействий.

 – –  Конкуренция – взаимоотношения, при которых организмы соперничают друг с другом за одни и те же ресурсы внешней среды при недостатке последних. Организмы могут конкурировать за пищевые ресурсы, полового партнера, убежище, свет и т.д. Различают прямую и косвенную, межвидовую и внутри­видовую конкуренции. Конкуренция приводит к естественному отбору в направлении увеличения экологических различий между конкурирующими видами и образованию ими разных экологических ниш.

 0 –  Аменсализм – взаимоотношения, при которых один орга­низм воздействует на другой и подавляет его жизнедеятельность, а сам не испытывает никаких отрицательных влияний со стороны подавляемого. Например, ель и растения нижнего яруса. Плотная крона ели препятствует проникновению солнечных лучей под полог леса и подавляет развитие растений нижнего яруса.

Частным случаем аменсализма является аллелопатия (антибиоз) – влияние одного организма на другой, при котором во внешнюю среду выделяются продукты жизнедеятельности одного организма, отравляя ее и делая непригодной для жизни другого. Аллелопатия распространена у растений, грибов, бактерий. Например, гриб пеницилл продуцирует вещества, подавляющие жизнедеятельность бактерий. Пеницилл используют для получения пенициллина. Это первый открытый в медицине антибиотик.

Мутуалистические и конкурентные отношения представляют собой основную сущность внутривидовых связей.

8.5. Геохимические функции живого вещества.

Биосфера и человек

Появление и эволюция жизни на нашей планете привели к формированию биосферы.

Биосфера – это та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подвергается или подвергалась ее воздействию.

Биосфера представляет единство живых организмов и неорганических составных частей, которое проявляется в биогенной миграции атомов осуществляется за счет энергии солнечного излучения. Термин «биосфера» был предложен австралийским ученым Э. Зюссом (1873). Несколько десятилетий спустя В.И. Вернадский создал учение о биосфере, показав, что живые организмы, преобразуя солнечную энергию, являются мощной биогеохимической силой, влияющей на геологические процессы.

Среды обитания живого сосредоточены в литосфере (верхняя часть поверхности земной коры), в гидросфере (океаны, моря, реки, озера) и в нижних слоях атмосферы (тропосфере). Верхний предел жизни биосферы ограничен озоновым экраном на высоте 20 – 25 км, выше которого ультрафиолетовая часть солнечного спектра исключает существование жизни. Нижняя граница биосферы опускается до 3 км ниже поверхности суши и на 1 – 2 км ниже дна океана.

По В.И. Вернадскому, в состав биосферы входят типы веществ:

- живое вещество – живые организмы, населяющие нашу планету (0,01% от массы всей биосферы).

- косное вещество – неживые тела, образующиеся в результате процессов, не связанных с деятельностью живых организмов (породы магматического и метаморфического происхождения).

- биогенное вещество – неживые тела, образующиеся в результате деятельности живых организмов (известняки, мел, нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы и др.).

- биокосное вещество – биокосные тела, представляющие собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов (почвы, илы, кора выветривания).

- радиоактивное вещество.

- вещество космического происхождения.

Распределение жизни в биосфере отличается крайней неравномерностью. Она слабо развита в пустынях, тундрах, глубинах океана, высоко в горах, тогда как в других участках биосферы чрезвычайно обильна и разнообразна. Наиболее высока концентрация живого вещества на границах раздела основных сред – экотон – в почве, в поверхностных слоях океана, на дне водоемов и, особенно, на литорали, в лиманах и эстуариях рек. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал «пленками жизни».

По видовому составу на Земле преобладают животные (более 2 млн. видов) над растениями (0,5 млн.). В то же время запасы фитомассы составляют 99% запасов живой биомассы Земли. Биомасса суши в 1000 раз превышает биомассу океана. На суше биомасса и количество видов организмов в целом увеличиваются от полюсов к экватору.

Биологическое разнообразие – основа устойчивости живой природы. Оно создает взаимодополняемость и взаимозаменяемость видов в биоценозах, обеспечивает регуляцию численности и самовосстановительные способности сообществ и экосистем.

Основные функции живого вещества:

1. Энергетическая (биохимическая) – связывание и запасание солнечной энергии в органическом веществе.

2. Газовая – способность живых организмов изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом.

3. Концентрационная – «захват» из окружающей среды живыми организмами и накопление в них атомов биогенных химических элементов.

4. Окислительно-восстановительная – окисление и восстановление различных веществ с участием живых организмов.

5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как остатков органического вещества, так и косных веществ.

6. Транспортная – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов.

7. Средообразующая – преобразование физико-химических параметров среды.

8. Рассеивающая – рассеивание веществ в окружающей среде.

9. Информационная – накопление живыми организмами определенной информации, закрепление ее в наследственных структурах и передача последующим поколениям.

10. Биогеохимическая деятельность человека – превращение и перемещение веществ биосферы в результате человеческой деятельности.

Живое вещество обеспечивает биогеохимический круговорот веществ и превращение энергии в биосфере. Основой самоподдержания жизни на Земле являются биогеохимические круговороты.

1. Геологический круговорот (большой круговорот веществ в природе) – круговорот веществ, движущей силой которого являются экзогенные и эндогенные геологические процессы.

2. Биогеохимический круговорот (малый круговорот веществ в биосфере) – круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность живых организмов.

- круговороты газового типа с резервным фондом веществ в атмосфере и гидросфере (круговороты углерода, кислорода, азота).

- круговороты осадочного типа с резервным фондом в земной коре (круговороты фосфора, кальция, железа и др.).

3. Антропогенный круговорот (обмен) – круговорот (обмен) веществ, движущей силой которого является деятельность человека.

В.И. Вернадский развил представление о переходе биосферы в ноосферу.

Ноосфера – сфера разума, высшая стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным фактором ее развития.

Признаки превращения биосферы в ноосферу:

1. Возрастание количества механически извлекаемого материала земной коры (полезных ископаемых).

2. Массовое потребление продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох (нефти, газа и пр.).

3. Рассеивание энергии, в отличие от ее накопления в биосфере до появления человека.

4. Образование в больших количествах веществ, ранее в биосфере отсутствовавших (пластмассы и др.).

5. Создание, хотя и в ничтожно малых количествах, транс­урановых химических элементов (плутоний и др.).

6. Расширение границ ноосферы за пределы Земли в связи с НТР.

Превращение биосферы в ноосферу является естественным этапом развития нашей планеты и необходимым условием для развития цивилизации. Для преодо­ления экологических проблем необходимо рассмотрение окружа­ющей среды, человека и общества как единой системы. Развитие цивилизации должно идти не за счет разрушения природы, а в устойчивой гармонии с нею.

 

8.6. Глобальный экологический кризис

Загрязнение – привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых (обычно не характерных для нее) вредных агентов.

Природное загрязнение – в результате естественных причин (пыльные бури, вулканический пепел и др.).

Антропогенное загрязнение – под влиянием деятельности человека (выбросы в атмосферу и сбросы в гидросферу вредных веществ и др.).

По видам загрязняющих агентов:

- физическое загрязнение (тепловое, радиоактивное, шумовое, электромагнитное, световое и др.)

- химическое загрязнение (тяжелые металлы, пестициды, СПАВ, пластмассы, аэрозоли и др.)

- биологическое загрязнение (патогенные микроорганизмы, продукты генной инженерии и др.)

По масштабам: глобальное, региональное и локальное (местное) загрязнение. По объектам загрязнения: загрязнение атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и т.д.

Системная классификация загрязнений:

- ингредиентное загрязнение – совокупность веществ, чуждых естественным экосистемам (бытовые стоки, ядохимикаты и удобрения, продукты сгорания и т.д.).

- параметрическое загрязнение – изменение качественных параметров окружающей природной среды (шумовое, тепловое, световое, радиационное, электромагнитное).

- биоценотическое загрязнение – воздействия, вызывающие нарушение в составе и структуре популяций живых организмов (перепромысел, направленная интродукция видов и т.д.).

- стациально-деструкционное загрязнение – воздействие, приводящее к нарушению экосистем в процессе природопользования (вырубка лесов, зарегулирование водотоков, урбанизация и пр.).

Ниже приведены основные глобальные экологические проблемы.

Рост численности человечества – см. раздел 14.3.

Антропогенные воздействия на атмосферу:

Парниковый эффект – разогрев нижних слоев атмосферы из-за поступление CH₄, CO₂, NO₂ и др. Последствия: повышение уровня Мирового океана, затопление приморских равнин, разрушение растительного покрова, увеличение испарения и т.п.

Разрушение озонового слоя – понижение до 50% и более содержания озона О₃ при поступлении фреонов (хлорфторуглеродов), применяемых как хладагенты, пенообразователи и распылители. Последствия: увеличение потока УФ-лучей губительно для живых организмов из-за способности вызывать мутации.

Кислотные дожди – дождь или снег, подкисленный до рН<5,6 из-за растворения в атмосферной влаге выбросов (SO₂, NO₂, HCl, H₂S и др.) Последствия: гибель живых организмов.

Антропогенные воздействия на гидросферу: неочищенные сточные воды, пестициды, удобрения, нефть и нефтепродукты. Последствия: гибель гидробионтов, снижение устойчивости экосистем, эвтрофикация и т.д.

Антропогенные воздействия на почву: деградация (снижения плодородия) и полное разрушение почв (водная и ветровая эрозия, промышленная эрозия почв, затопление, разрушение и засоление почв водами водохранилищ и др.).

Антропогенные воздействия на живую природу: деградация растительного и животного мира (сокращению или уничтожению видов растений и животных ведут следующие антропогенные факторы: прямое уничтожение в ходе использования, при создании водохранилищ, в ходе разработок ископаемых, при пожарах, распашки новых угодий; ухудшение условий жизни при орошении, осушении, загрязнении среды токсичными веществами, заносе вредных организмов и др.).

 

Литература: 1–3, 5–9.

 

Лекция 9. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС. С АМООРГАНИЗАЦИЯ ЭВОЛЮЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ПРИРОДЕ И В ОБЩЕСТВЕ

 

9.1. Естествознание и техника

 

Гигантский прогресс науки и техники, значительная эксплу­атация природных ресурсов, быстрый рост численности человече­ства сделали экологические проблемы особенно актуальными. Изменения условий жизни под влиянием хозяйственной деятельности достигли таких размеров, что начинают влиять на здоровье самих людей и развитие отдельных регионов. Загрязнение атмосферы, природных вод, снижение плодородия и эрозия почв, истощение недр, ущерб, наносимый растительному и животному миру, делают нашу планету менее пригодной для жизни и могут поставить человечество на грань экологической катастрофы.

В настоящее время окружающей средой для человечества стала практически вся биосфера, для деятельности в которой человеку требуется все больше и больше энергии. Благодаря ископаемым энергетическим запасам (в основном нефть, уголь, газ) стали возможными процессы индустриализации. Но их исчерпание в обозримом будущем неизбежно, поэтому необходимо искать другие источники энергии. К тому же человечеству грозит истощение невозобновляемых материальных ресурсов, таких, как запасы серебра, цинка, урана и др. Несовершенство современной технологии не позволяет полностью перерабатывать минеральное сырье. Большая часть его возвращается в природу в виде отходов, загрязняющих атмосферу, гидросферу и литосферу.

К возобновляемым материальным ресурсам относят растительный и животный мир, плодородие почв. Человек активно использует в сельском и лесном хозяйстве почти все наземные и многие водные биогеоценозы. Но в настоящее время его деятельность отражается практически на всех остальных естественных экосистемах. Антропогенные воздействия (загрязнение нефтью океанов, «парниковый эффект» вследствие увеличения концентрации СО₂ в атмосфере, «кислотные дожди», разрушение озонового экрана, накопление в организмах токсичных или радиоактивных веществ и др.) могут привести к значительным отклонениям в равновесии экосистем, делают прерывным биотический круговорот и отрицательно сказываются на биосфере в целом. Поэтому все настойчивее выдвигается требование создать промышленность, безвредную для природы.

Прогрессирующий процесс использования человеком элементов окружающей природы неизбежен и закономерен. Он не может прекратиться, так как осуществляется в силу действия законов природы и социальных закономерностей развития общества. Таким образом, истощение некоторых природных ресурсов и угроза среде обитания человека также являются реальностью, которую нельзя недооценивать.

Проблема разумного и рационального использования природ­ных ресурсов на основе экологических законов превращается в настоящее время в одну из важнейших задач человечества. Для сохранения биосферы и ее компонентов необходимы усилия всех стран. В 1948 г. был создан Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП). С 1971 г. ЮНЕСКО осуществляет международную программу «Человек и биосфера».

Охрана природы в нашей стране осуществляется в соответствии с Конституцией, а также на основе законов и постановлений по охране и рациональному использованию природных ресурсов. Создаются очистные сооружения, технологии комплексной пере­работки сырья, малоотходные производства; регламентируется применение ядохимикатов; осуществляется контроль за качеством пищевых продуктов; на больших площадях проводятся лесонасаждения, борьба с эрозией почв; применяются научно обоснованные методы внесения удобрений, орошения и осушения.

Большое значение для сохранения генофонда имеет создание заповедников, заказников, национальных парков и других охраняемых природных территорий, центров разведения исчезающих животных и растений с их последующим возвращением в естественные места обитания. В настоящее время на территории России имеется 101 заповедник и 35 национальных парков. В результате принятых мер восстановлена и поддерживается высокая численность бобра, соболя, сайгака, лося и других редких млекопитающих.

На территории Самарской области созданы «Жигулевский государственный природный заповедник» (с 1927 г., 23 тыс. га, свыше 1000 видов высших растений и 5000 видов животных; эндемики – солнцецвет жигулевский, тимьян жигулевский, ясколка жигулевская и др.); национальные парки «Самарская Лука» и «Бузулукский бор».

Сведения об исчезающих, редких, сокращающихся и безвозвратно исчезнувших видах растений, животных и других организмов содержатся в Красной книге. Существуют международная, федеральная и республиканские (областные, краевые) Красные книги.

Однако все еще имеется много недостатков и нерешенных проблем. Каждый должен понимать, что грамотное, бережное отношение к природе – его долг. Экологическое сознание не приходит сразу. Его надо воспитывать в себе и окружающих, развитое чувство ответственности за природу не позволит сливать отходы в реку, загрязняя ее, разрушать хрупкий растительный покров тундры, вырубать лес по берегам озер и рек, заниматься разного рода браконьерством. Экологическое сознание даст возмож­ность сохранить среду для жизни будущих поколений.

 

9.2. Особенности эволюционных процессов в природе

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться: