Адаптация организмов к среде обитания

1.

• Тема
• АДАПТАЦИЯ ОРГАНИЗМОВ К СРЕДЕ
ОБИТАНИЯ

2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ взаимоотношения

• Взаимополезные
(+ +)
Симбиоз, Мутуализм,
Протокооперация
• Полезно-нейтральные ( + 0)
Комменсализм, Синойкия
• Полезно-вредные (+ –) Хищничество, Паразитизм
• Взаимоновредные (– –) Конкуренция
• Позиция вида при разных формах отношений +,-,0

3.

• Ни один вид, ни один организм не могут
существовать без других. Вся живая природа
переплетена сложной системой связей, от
которых зависят возможности питания,
размножения

4.

5. Взаимно - полезные

• Классический пример облигатного мутуализма –
симбиотические отношения между
жгутиконосцами отряда Hypermastigina и
термитами.
• облигатный мутуализм, когда виды утрачивают
способность к самостоятельному существованию

6. Мутуализм

Любые взаимополезные
обязательные и случайные связи
между организмами
Птицы кормятся на теле зебры, очищая её
кожу от паразитов
Нектарница,
добывая
вкусный нектар
из цветка,
опыляет
растение

7.

• Отношения сотрудничества связывают растения с
бактериями-азотфиксаторами, живущими в ризосфере
вокруг корней любого вида и в клубеньках на корнях
бобовых, ольхи черной, облепихи, а также на листьях
водного папоротника азоллы;
• с грибами, формирующими вокруг корневых
окончаний микоризу, в десятки раз усиливающую
всасывание почвенного раствора;
• с насекомыми-опылителями;
• с разнообразными животными, распространяющими
их семена (как при поедании плодов, так и пассивно
на своем теле).

8.

• Разнообразно сотрудничество растений с
муравьями. Недавно стало известно о
поразительных отношениях муравьев с одним из
видов тропических деревьев Амазонии — Duroia.
• Обычно тропические леса отличаются высоким
видовым богатством — на одном гектаре можно
насчитать десятки видов деревьев.

9.

• Однако местное население давно знало о
«чертовых садах», где растет только Duroia.
• Оказалось, что садоводами в них являются
муравьи, живущие в полых стеблях дерева. Чтобы
жилищ было больше, уничтожают все другие
виды деревьев, впрыскивая в жилки листьев
муравьиную кислоту, которая действует как
сильный гербицид.

10.

• В Центральной Америке есть вид акации, на стебле
которой расположены специальные питательные
органы.
• В этих органах поселяются муравьи, питающиеся
сладким нектаром. За эту пищу муравьи не только
уничтожают насекомых-вредителей растениякормильца, но и сдирают кору и иссушают побеги
других деревьев, если они соприкасаются с побегом
акации.
• Среди муравьев есть и такие эрудиты, которые
занимаются «животноводством» (разводят тлю) и
«грибоводством» (создают грибные «сады»).

11.

• В кишечном тракте гладких китов среди 1000
видов бактерий были найдены даже такие,
которые могут разрушать органические вещества,
присутствующие в нефтепродуктах.
• Возможно, именно этим объясняется
сравнительно высокая устойчивость китов этого
вида к нефтяному загрязнению океана.

12.

• Большую роль микроорганизмы-мутуалы играют
в жизни человека.
• Ими заселен не только его пищеварительный
тракт, но и поверхность многих других органов
— кожи, печени, почек и др.
• По некоторым данным, общая биомасса
бактерий в теле одного человека может достигать
5 кг.
• др.).

13.

• Если эти мутуалы уничтожаются (скажем, при
длительном приеме антибиотиков), то состояние
человека ухудшается. Особенно опасна потеря
полезной микрофлоры в пищеварительном
тракте.
• Чтобы восстановить нормальное пищеварение,
приходится принимать специальные
бактериальные препараты. Способствуют
восстановлению этой микрофлоры
кисломолочные продукты, особенно с названием,
включающем слово «био» (бифидок, биокефир,
биоряженка

14. Симбиоз

Связь между видами, при
которых один без другого
существовать не может
Грибница шляпочных грибов снабжает
растение-хозяина соединениями
азота, фосфора и другими
минеральными веществами, взамен
получая углеводы, образующиеся в
процессе фотосинтеза высших
растений

15.

• «Симбиотические организмы». Высшая форма
мутуализма — формирование «симбиотических
организмов», в которых мутуалы сотрудничают
особенно тесно.
• Известно три основных варианта
«симбиотических организмов».

16. симбиоз

• Лишайники
• Микориза
• Муравьи и тли
• кролики – 2 типа экскриментов – капрофагия

17.

• Лишайники. Водоросль обеспечивает гриб
органическими веществами, гриб снабжает
водоросль водой и минеральными элементами. В
настоящее время описано около 20 тыс. видов
лишайников.

18.

• Лишайники первыми заселяют поверхность скал
и широко распространены на Севере в условиях
крайней скудости ресурсов, тепла и элементов
минерального питания.
• Лишайники очень неустойчивы к загрязнению
атмосферы и поэтому используются как
биологические индикаторы: если на коре
деревьев лишайников нет, значит, атмосфера
сильно загрязнена.

19. Вестиментиферы.

• Червеобразные животные-вестиментиферы (тип погонофоры)
обитают в глубоководьях Тихого океана в зонах разлома дна и
выхода горячих сернистых вод.
• В стадии личинки они являются типичными гетеротрофами
со ртом, пищеварительным каналом и анусом.
• Однако после того, как они заглатывают серобактерии,
происходит редукция органов пищеварения, клетки животного
заполняются серобактериями и вестиментиферы становятся
«симбиотическими автотрофами».
• В результате мутуализма бактерии получают сероводород, а
животное — органическое вещество. Мутуализм позволяет
вестиментиферам очень быстро расти и достигать длины 2,5 м.

20.

• Коралловые полипы. В теле коралловых полипов,
заключенных в известковый скелет, поселяются
одноклеточные зеленые водоросли динофлагелляты,
масса которых составляет до половины биомассы
полипа.
• Они снабжают животное органическим веществом, а
животное поставляет водорослям питательные
элементы и дает убежище. В отличие от погонофор,
кораллы — гетеротрофы, питающиеся
зоопланктоном. Водоросли лишь помогают наиболее
эффективно использовать вещества, полученные при
гетеротрофном питании. Этим мутуализмом
объясняется быстрый рост коралловых рифов.

21.

• Жгутиконосцы нарабатывают целлюлолитические
ферменты, расщепляющие клетчатку. Термиты, как и
большинство животных, не имеют таких ферментов и
не способны самостоятельно переваривать целлюлозу
древесины.
• Насекомые, подвергнутые стерилизации
пищеварительного тракта химическими преператами,
активно поедают древесину, однако демонстрируют
явные симптомы голодания и вскоре погибают.
• В свою очередь жгутиконосцы потеряли способность
к свободному образу жизни. Таким образом, эти
симбионты полностью зависимы друг от друга.

22.

• протокооперация, когда виды способны к
самостоятельному существованию (многие крабы и
актинии получают взаимную пользу от сожительства,
но вполне могут обойтись друг без друга);

23. ПРОТОКООПЕРАЦИЯ

• При мутуализме сотрудничающие организмы связаны
очень тесно, что иногда приводит к неожиданным
неблагоприятным результатам.
• Пример тому — последствия расселения в
Центральной Европе недотроги железконосной.
• Этот вид был интродуцирован в Европу из Гималаев
как декоративное растение, но затем натурализовался
и массово расселился по влажным местообитаниям.
• И... переманил шмелей-опылителей у видов местной
флоры — чистеца болотного, дербенника
иволистного, кипрея болотного.

24.

• Как оказалось, недотрога обладает более высокой
(примерно в 10 раз) продукцией нектара, что и
сделало ее привлекательной для шмелей. Сегодня
недотрога оккупировала большую часть побережий
рек и озер Чехии и ряда других стран Центральной
Европы, вытеснив местные виды.
• Такая «измена» не угрожает «легкомысленным» видам с
широким спектром опылителей («кто-нибудь да
прилетит»), например, сложноцветным,
сохраняющимся в пригородных местообитаниях с
обедненным составом насекомых.

25. Конкуренция

возникает между организмами в том случае,
если для их существования необходимы
одинаковые или сходные условия
сосны —
за свет
В конкурентные отношения
могут вступать особи как
одного, так и разных видов:
разные виды хищников — за
жертву, территорию

26.

• Конкуренция – единственная форма
межвидовых отношений, отрицательно
сказывающаяся на обеих взаимодействующих
сторонах.
• Возникает она при сосуществовании видов со
сходными требованиями к условиям среды,
использующих одни и те же ресурсы.

27.

• Конкуренция – отрицательные межпопуляционные
взаимодействия, возникающие вследствие ограниченности
ресурса(ов).
• Выражается в снижении выживаемости,
плодовитости и скорости популяционного роста
в результате использования ресурса или
непосредственного взаимодействия с особями
другого вида.

28.

• Рысь и росомаха
• Узкопалый и широкопаллый рак
• Лисохвост и типчак

29. ФОРМЫ МЕЖВИДОВОЙ КОНКУРЕНЦИИ

• активная форма конкуренции (интерференция)
• пассивная форма конкуренции (эксплуатация)

30.

• При острой конкуренции
• Один из видов погибает
• Славки
• Синицы

31. Внутривидовая конкуренция

• У животных
• Эпизодические конфликты
• Территориальное поведение
• Система социальной иерархии
• Различные экологические ниши

32.

• У растений
• Ускорение роста
• Затенение
• Интенсивное ветвление корней
• Срастание корней
• Образование экотипов

33.

• При активной форме конкуренции
(интерференция) животные непосредственно
(механически или химически) препятствуют
нормальной жизнедеятельности особей
конкурирующего вида.
• Например, более крупные и энергичные
американские норки нападают на не столь
агрессивных и более слабых европейских норок и
прогоняют их со своих территориальных
участков, а иногда и загрызают их.

34.

• Аллелохимические взаимодействия, когда для
подавления других видов используются
химические вещества.
• Некоторые губки и асцидии выделяют вещества,
которые губительно действуют на оседающих
личинок других видов.

35.

• При пассивной форме конкуренции
(эксплуатация) особи взаимодействуют
косвенно, через ресурс (уменьшение количества
ли снижение качества).
• Пассивная конкуренция не предполагает
физического устранения соперника, он
постепенно вытесняется вследствие меньшей
эффективности в соревновании за наиболее
интенсивную и полную эксплуатацию ресурсов.

36.

• Например, в условиях Беларуси ранней весной
барсук питаются почти исключительно падалью.
Енотовидные собаки просыпаются гораздо
раньше барсуков и к моменту их выхода из нор
утилизируют практически все имеющиеся
ресурсы падали, а затем переходят на другие
корма. Барсуки лишаются кормовых ресурсов в
критичный для выживания период, и это
отрицательно сказывается на их выживаемости.

37.

другая

38. Принцип конкурентного исключения

(Г. В. Гаузе)
Два вида, имеющие сходные требования к условиям существования, не
могут совместно сосуществовать в течение длительного времени.
два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу

39.

• Так, при совместном содержании обыкновенного
(Tribolium castaneum) и малого (Tribolium
confusum) мучных хрущаков при низких
температурах и относительной влажности
преимущество (вследствие большей скорости
размножения) имеет малый, при высоких
температурах и влажности – обыкновенный хрущак.
При промежуточных условиях исход зависит от
случайных факторов – наличия вялотекущих
заболеваний, генетической структуры исходных
популяций и т.п.

40.

• В природе нередко близкие виды успешно
сосуществуют длительное время, не испытывая
видимых неудобств от этого.
• Такое становится возможным вследствие
сложившихся различий в потребностях, либо
раздельного использования ресурсов благодаря
трофической, топической и хронологической
дифференциации.

41.

• Так, обитающие совместно большой и
длинноклювый бакланы различаются по
составу пищи, – первый питается придонными
животными (камбала, креветки), второй ловит
рыбу в поверхностном слое воды.

42. Три способа разделения экологических ниш:

• пространственное размещение
• пищевой рацион
• распределение активности во времени

43.

• Копытные в саванне – разное использование
корма
• зебра- верхушки трав
• Антилопа гну следом
• Газель- выщипывает самые низкие травы
• Антилопы топи- высокие сухие травы

44.

45. Полезно-нейтральные

• Комменсализм
• Синойкия

46.

• Комменсализм – форма взаимоотношений между
двумя видами организмов, когда один вид пользуется
деятельностью другого, предоставляющего ему пищу, либо
жилище.

47.

• Во многих случаях один из участников
отношений получает от них пользу, а другому
они просто безразличны. Такие отношения
альтруизма называются комменсализмом.

48. Комменсализм:

• сотрапезничество
• нахлебничество
• Квартиранство
• Примеры: клест- белка, львы-гиены, акулы-прилипалы,
носорог- птица водоклюй

49.

• Если особи одного вида используют в пищу
остатки пищи животных другого вида, – это
нахлебничество.
• Таковы взаимоотношения акул и рыб-прилипал,
шакалов и более крупных хищников

50. Нахлебничество

Питание остатками
пищи другого вида
Черный
гриф
Пятнистая гиена
Шакал

51.

• Нередко животные служат другим убежищем.
• Мелкие рыбы могут прятаться в щупальцах медуз,
актиний, в водном мешке голотурий, в
парагастральной полости губок и т.д. Считается,
что комменсализм был промежуточным этапом в
переходе многих животных к паразитизму.

52.

• Значительная часть насекомых, червей и
микроорганизмов (бактерии, грибов) —
сапротрофы, т.е. питаются детритом.
Производителям детрита сапротрофы не
приносят прямой пользы.
• Этот альтруизм распространяется в первую очередь на фитофагов, «производящих» экскременты
с высоким содержанием питательных элементов.

53.

• В природе есть особая группа копрофагов
(поедателей экскрементов), которая пользуется
щедротами фитофагов.
• Особенно щедр слон, ежедневно дарящий
копрофагам десятки килограммов питательного
детрита.
• В одной «порции» экскрементов кормится до 20
тыс. жуков, способных переработать это
огромное количество за два дня.

54.

• Комменсализмом являются отношения растенийнянь и их подопечных.
• Береза или ольха могут быть «няней» для ели:
«няня» защищает всходы ели от прямых
солнечных лучей, на открытом месте елочки
вырасти не смогут.
• В таких же отношениях состоят кустарники из
семейств губоцветных и сложноцветных с
американскими кактусами.

55.

• Для снижения дневного испарения воды у
кактусов фотосинтез происходит при закрытых
устьицах (используются органические кислоты,
образованные из захваченного устьицами за ночь
углекислого газа), и потому они не «потеют».
• Взрослые кактусы имеют большую фитомассу и
им перегрев не страшен, а «кактусята» могут
погибнуть от перегрева и потому развиваются
только в тени засухоустойчивых кустарниковнянь.

56. Квартиранство

Обитание в норах или гнездах без вреда для хозяина,
размещение растений на стволах и ветвях деревьев
Пресноводная рыбка горчак
откладывает икринки в мантийную
полость двухстворчатых моллюсков.
Развивающиеся икринки надежно
защищены раковиной моллюска, но
они безразличны для хозяина и не
питаются за его счет

57. Полезно-вредные

• Паразитизм
• Хищничество

58. Паразитизм

Минога,
присосавшаяся к
рыбе
Форма антагонистического
сожительства организмов,
относящихся к разным
видам, при котором один
организм (паразит),
поселяясь на теле или в
теле другого организма
(хозяина), питается за его
счет и причиняет вред

59.

• Паразитами называют животных, питающихся за
счет живых хозяев и одновременно использующих их для
постоянного, либо временного обитания.
• ПАРАЗИТИЗМ – форма взаимоотношений, при
которых один вид живет за счет другого.

60.

61.

62.

63.

Взрослая самка напала и
перемещается по
поверхности брюк
Клещ вгрызается в
кожу, постепенно уходя
все глубже

64.

• Большой ущерб может нанести вмешательство
человека в отношения «хозяин — паразит».
Катастрофическими были последствия заноса
паразитов в новые районы, где у потенциальных
хозяев отсутствуют механизмы защиты.
• Уже в XX столетии произошла ботаническая
катастрофа в Северной Америке: погиб зубчатый
каштан от занесенного из Китая вместе с
китайским каштаном паразитического гриба,
вызывающего «рак каштана».

65.

• В те же годы к еще более серьезным
последствиям привел занос вируса «коровьей
чумы» в саванны Африки.
• Этот вирус в начале XX в. вызвал болезни у
домашнего скота, а затем поразил многие виды
диких крупных фитофагов.
• Нагрузка фитофагов на растительность саванны
резко снизилась. Кустарники и деревья,
фитомассу которых некому было есть, стали
бурно разрастаться.

66.

• Это усилило последствия пожаров, ставших при
сомкнутом древесном пологе более частыми.
• После пожаров деревья отрастали плохо, их
заместили кустарниками, корневища которых
позволяли им сохраняться во время пожара.
• Только в 1950-е гг. удалось вылечить домашний
скот, который перестал с мочой и экскрементами
поставлять вирусы в окружающую среду.

67.

• Постепенно восстановилась плотность
популяций диких животных, питающихся
ветками.
• Восстановился баланс между древеснокустарниковым и травяным компонентами
экосистемы саванны, которая приобрела
первозданный облик.

68.

69. Хищничество

При хищничестве наблюдается прямое
уничтожение жертвы и, как правило,
использование ее в качестве пищи. Хищники
есть среди животных всех классов хордовых
(акулы, крокодилы, орлы, волки) и среди
других типов, например гидра, планария,
морские звезды, божьи коровки и др. Есть
хищники и среди растений (росянка)

70.

• ХИЩНИЧЕСТВО – форма экологических
взаимоотношений, при которой один вид
существует за счет другого, умерщвляя его.
• Система хищник- жертва (Вольтер, 1926)
• Система паразит-хозяин (Лотки, 1925)

71. Законы Вольтера

• 1. закон периодического цикла
• Колебания численности двух видов являются
периодическими и зависят от коэффициента
роста популяций хищника и жертвы и исходной
относительной численности

72.

• 2. закон сохранения средних величин
• Средняя численность популяций обоих видов
остается постоянной независимо от
первоначальной численности, до сих пор, пока
скорости увеличения и уменьшения популяций, а
также интенсивность хищничества постоянны.

73.

• 3. закон нарушения средних величин
• Если уничтожить особей обоих видов
пропорционально плотности их популяций, то
средняя численность популяций жертвы будет
расти, а хищника - падать

74.

• Жертва вырабатывает приспособления
• Колебания возможны в пределах оптимальной
численности
• Существует динамическая саморегулирующаяся
система

75.

76. Классификация взаимоотношений организмов в экосистеме

Тип
взаимоотношений
Характер влияния на
партнера
организм А
Пример
организм Б
Конкуренция
-
-
Взаимоотношения видов одного типа питания:
автотрофов, фитофагов, хищников, паразитов,
детритофагов и др.
Эксплуатация
-
+
Отношения в пищевых цепях: «растение —
фитофаг», «жертва — хищник», «хозяин —
паразит»
Мутуализм
+
+
Тесные (обязательные) отношения взаимовыгодного сотрудничества растений — с
микоризными грибами, бактериями-азотфиксаторами, специализированными опылителями
и т.д.; животных — с населением их
пищеварительного тракта; человека — с
сельскохозяйственными животными и растениями.
Отношения в симбиотических организмах
(лишайниках, коралловых полипах,
вестиментиферах)
Протокооперация
+
+
Факультативные (необязательные) взаимовыгодные
отношения между организмами: растения с
разными опылителями, с бактериями ризосферы
Комменсализм
+
0
Отношения, выгодные для одного организма и
бесполезные для другого (фитофаги и детритофаги,
растения-няни и их подопечные, деревья и
эпифиты)
Аменсализм
0
-
Отношения, наносящие вред одному организму и
безвредные для другого (деревья и виды

77.

• Нейтрализм – форма биотических отношений, когда
сосуществующие виды не оказывают друг на друга ни положительного,
ни отрицательного воздействия.
• Нейтрализм – совместно обитающие особи не влияют друг
на друга

78.

• Зачастую при внешней индифферентности,
связь осуществляется через сообщество.
• Например, обитающие в кронах деревьев
листогрызущие гусеницы и напочвенные слизни
на первый взгляд никак между собой не связаны.

79.

• Однако потребление листвы приводит к осветлению
крон и облегчает циркуляцию воздуха, что ведет к
снижению влажности поверхности почвы и
ухудшению условий обитания влаголюбивых
слизней.
• Ослабление деревьев способствует их заселению
короедами и рогохвостами, что впоследствии
приведет к еще большему осветлению крон и
дальнейшему ухудшению условий жизни слизней.
• Эти примеры показывают, что определение характера
межвидовых взаимоотношений требует тщательного
исследования ситуации.

80.

• Аменсализм –
форма биотических отношений, при которой одна популяция имеет
отрицательные последствия взаимодействия, тогда как другая не
испытывает ни положительных, ни отрицательных последствий.
другая

81.

• Кроме комменсализма возможны и отношения
аменсализма, когда один организм влияет на
другой отрицательно, но сам от этого пользы не
получает.
• Такими отношениями связаны, например, дуб и
растущие под ним травы: на них влияет затенение
от дерева, но сами травы напочвенного покрова
повлиять на дуб не могут.

82.

• Миксина, находясь в ограниченном объеме воды,
выделяет столько слизи, что другие рыбы
погибают. Территориальный участок скунса
покидают не только хищники-конкуренты, но и
индифферентные животные.

83.

• Антибиоз – обе взаимодействующие популяции или одна их
них испытывает отрицательное влияние

84. Взаимоотношения между растениями

• Прямые или контактные коации –
непосредственные взаимодействия одних особей
на другие , находящиеся с ними в контакте.
• Косвенные трансбиотические коации –
воздействие одних высших растений через
различные организмы, главным образом
микробы на другие.
• Косвенные трансабиотические коации –
различные влияния одних видов на другие
через изменения химических и физических
свойств место обитания.

85. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ МЕЖДУ РАСТЕНИЯМИ

ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ
ВЗАИМООТНОШЕНИЙ МЕЖДУ
• косвенные:
РАСТЕНИЯМИ
• трансбиотические (через животных и микроорганизмы)
• трансабиотические (средообразующие влияния, конкуренция,
аллелопатия)
• прямые (контактные):
• механические (охлестывание ветвями, эпифитизм, давление
сцепление стволов и корней)
• физиологические (симбиоз, паразитизм и полупаразитизм,
срастание корней)

86. Взаимодействие организмов в природе

Взаимоотношения
Отрицательные
Положительные
Внутривидовые Конкуренция за
Жизнь семьями, стаями,
стадами для выращивания
потомства и защиты его от
врагов.
Межвидовые
Симбиоз, квартиранство;
распространение семян
животными; опыление
растений насекомыми.
пищу и место
обитание.
Конкуренция за
пищу и
местообитание;
питание одних
видов другими.