Взаимодействия организмов: не только «кто кого ест»
Конкуренция, хищничество и паразитизм связаны с ресурсами, но бывают взаимовыгодные и нетрофические связи. Разберём взаимность, комменсализм, кооперацию, топические, форические и фабрические эффекты, а также условия принципа конкурентного исключения.
Федеральная программа · углублённый уровень · 11 класс
Организмы и среда обитания
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Конкуренция
- Хищничество
- Паразитизм
- Симбиоз
- Мутуализм и кооперация
- Комменсализм: квартирантство и нахлебничество
- Нетрофические топические, форические и фабрические связи
- Принцип конкурентного исключения
Как это устроено
Знаки +, − и 0 в школьной таблице описывают влияние на выбранный показатель в определённых условиях. Один и тот же вид может быть полезен или вреден партнёру на разных стадиях или при разной доступности ресурсов. «Ноль» не означает, что эффект принципиально невозможен; его могли не обнаружить. Поэтому реальную связь изучают наблюдениями и экспериментами, а не только названием.
Конкуренция бывает прямой и через использование общего ресурса; хищник обычно уничтожает добычу, паразит часто живёт за счёт хозяина дольше. Но границы экологических категорий не всегда резкие. Мутуализм может быть обязательным или факультативным, а кооперация в школьных схемах часто используется для факультативной взаимной выгоды. Симбиоз в широком современном употреблении включает и паразитические связи, поэтому в ответе следует оговаривать словарь курса.
Топические связи меняют условия среды, форические обеспечивают перенос, фабрические — материал для сооружения. Они могут существовать одновременно с пищевыми связями и меняют пространственную структуру сообщества. Например, дерево даёт птице место для гнезда, затеняет травы и формирует опад; нельзя классифицировать всю связь одним словом без вопроса, какой эффект изучаем.
Принцип конкурентного исключения следует из моделей и подтверждается в некоторых опытах при достаточно сходных нишах и стабильном ограничивающем ресурсе. В реальных сообществах виды могут разделять время, пространство или способ использования пищи, а условия постоянно меняются. Поэтому обнаружение двух похожих видов рядом не «опровергает экологию», а требует исследования их ниш и динамики.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Биотическое взаимодействие
Воздействие организмов друг на друга, меняющее их выживание, рост или размножение в определённой среде.
Пример: Два вида растений затеняют друг друга при дефиците света.
- Конкуренция
Отрицательное влияние особей друг на друга при использовании ограниченного ресурса, прямое или опосредованное.
Пример: Растения двух видов уменьшают друг другу доступную воду из общей почвы.
- Внутривидовая и межвидовая конкуренция
Конкуренция между особями одного либо разных видов соответственно.
Пример: Проростки одного вида конкурируют за свет, а соседний вид добавляет межвидовую конкуренцию.
- Хищничество
Взаимодействие, при котором один организм ловит и использует другого как пищу, обычно уничтожая добычу.
Пример: Паук поедает пойманное насекомое.
- Паразитизм
Длительное или повторяющееся использование хозяина паразитом с отрицательным эффектом для хозяина, не обязательно немедленно смертельное.
Пример: Клещ питается кровью хозяина и может передавать возбудителей заболеваний.
- Симбиоз
Тесное длительное сосуществование организмов разных видов; в разных учебных традициях термин используют широко для различных эффектов или уже для взаимовыгодности, поэтому смысл следует уточнять.
Пример: Лишайник объединяет гриб и фотосинтезирующего партнёра с комплексными отношениями.
- Мутуализм
Взаимодействие, от которого оба партнёра получают положительный эффект при оговорённом сравнении.
Пример: Растение получает перенос пыльцы, а опылитель — пищу в конкретной системе.
- Кооперация
Взаимополезное взаимодействие, которое в школьной классификации часто обозначает необязательную для выживания связь; обязательность нужно проверять по виду и среде.
Пример: Два вида могут усиливать добывание пищи вместе, но способны жить раздельно.
- Комменсализм
Связь, при которой один партнёр получает выгоду, а измеримого влияния на другого в выбранных условиях не обнаружено; нулевой эффект трудно доказать абсолютно.
Пример: Птица использует дерево для гнезда без заметного эффекта на его рост.
- Квартирантство и нахлебничество
Исторические школьные названия форм комменсализма: использование жилья/опоры другого организма либо его пищевых остатков.
Пример: Один организм селится в убежище другого или поедает оставшиеся им части пищи.
- Топическое взаимодействие
Изменение одним организмом физических условий существования другого без обязательного поедания.
Пример: Крона дерева меняет освещённость и влажность подлеска.
- Форическое взаимодействие
Перенос одним организмом другого организма или его расселительных структур.
Пример: Семена с крючками переносятся на шерсти животного.
- Фабрическое взаимодействие
Использование организмом материалов или структур другого организма для построения собственного убежища или сооружения.
Пример: Птица использует растительные волокна при строительстве гнезда.
- Принцип конкурентного исключения
В простых устойчивых условиях два вида с полностью одинаковым использованием одного ограничивающего ресурса не могут бесконечно долго сосуществовать без различий ниш или иных механизмов.
Пример: В лабораторной системе один вид может вытеснить другой; в природе неоднородность среды допускает сосуществование.
Пример по шагам
Одна птица строит гнездо из веточек дерева и живёт на нём, а дерево заметно не меняет рост. Какие связи можно назвать и что нельзя доказать?
- Использование веточек для гнезда — фабрическая связь.
- Использование дерева как места жизни — топическая связь; при отсутствии измеримого эффекта возможно описание как комменсализма.
- Нельзя по одному наблюдению доказать абсолютное отсутствие всякого влияния на дерево в любых условиях.
Вывод: Одна пара организмов может быть связана несколькими способами.
Практическая работа
Сеть связей по опубликованному описанию лесного участка
- Выберите готовую схему 5–6 видов и выпишите наблюдаемые связи отдельно от предположений.
- Покажите разными цветами пищевые, топические, форические и фабрические связи; для пары укажите возможную смену знака эффекта.
- Для конкурирующих видов предложите измерение разделения ресурсов во времени или пространстве.
Что можно заключить: Экологическое взаимодействие определяется наблюдаемым эффектом и контекстом, а не названием видов само по себе.
Безопасность: Не нарушайте гнёзда, не переносите животных и паразитов и не собирайте живые сообщества; работайте с опубликованными данными.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.