Что такое биотические отношения и Коэволюция??

Это любые формы взаимодействий между живыми организмами в биогеоценозе

Их обозначают в виде знаковых схем, где:

«+» — это польза

«-» — вред

«0» — нейтралитет

Биотические отношения делят на 4 группы:

1. Нейтральные (0/ 0)

- организмы не оказывают прямого влияния друг на друга, поэтому обозначают (0/ 0)

Примером могут служить популяции волков и дождевых червей, которые могут жить в одном лесу долгие годы и даже не догадываться о существовании друг друга

нейтральные отношения волка и дождевого червя (0/ 0)

«Почему изъятие одного вида из экосистемы может привести к непредсказуемым изменениям численности других видов, даже если у них нейтральные отношения?»

Нейтральные виды все же оказывают друг на друга опосредованное влияние— дождевой червь рыхлит почву, она становится благоприятной для роста растений, это увеличивает их урожайность и приводит к увеличению популяции зайцев (травы много для еды), которыми питаются волки. И наоборот, уменьшение количества волков приводит к тому, что в почву поступает меньше непереваренной ими органики, уменьшается количество бактерий, которыми питаются дождевые черви. Т.е. все виды, формирующие биоценоз, зависят от его состояния в целом.

Дождевые черви питаются бактериями?

да, сами по себе сухие опавшие листья червь переварить не может. Растительные остатки сначала должны начать гнить — то есть покрыться слоем размножающихся бактерий и грибков. Червь заглатывает почву вместе с этой органикой и целенаправленно переваривает микрофлору (бактерии, простейшие, грибы), всасывая их белок. Дождевой червь относится к детритофагам (организмам, питающимся мертвой органикой — детритом). Он поглощает её вместе с обитающими на ней микроорганизмами

2. Симбиотические (+ /+)(+ / 0)(- / +)

это отношения где хотя бы один организм получает пользу от совместного проживания, в обозначении отношений есть хотя бы один "+ "

разновидности симбиотических отношений:

• Мутуализм -между организмами взаимовыгодная польза (+ /+) Это обязательное сожительство. Организмы физически не могут выжить друг без друга.

Классический пример мутуализма (+ /+) у лишайников:

В слоевище гриба водоросли в процессе фотосинтеза создают органическое вещество, которым питаются нити грибницы. Грибница, в свою очередь, не только снабжает водоросль водой и минеральными солями, но и защищает её от высыхания. Такое взаимное существование грибов и водорослей помогает выживать лишайникам в суровых условиях - источник https://ebiology.ru/lishajniki/

Еще один классический пример мутуализма (+ /+) микориза, образуемая мицелием грибов и корнями высших растений:

Микориза (грибокорень) - гифы гриба оплетают корни растений. Гриб, в отличие от дерева, к фотосинтезу не способен, поэтому глюкозу получает от дерева. Дерево получает от гриба дополнительную воду и минеральные вещества, соединения фосфора. Кроме того, гриб обеспечивает дерево куда большей, чем это могут позволить собственные корни, поверхностью всасывания - источник https://domik-lisi.ru/biology/mushrooms/simbiozy-gribov/

Третий классический пример мутуализма (+ /+) симбиоз азотофиксирующих клубеньковых бактерий с представителями семейства Бобовых (JFabaceae)

Бактерии проникают через корневые волоски внутрь корня бобового растения. Ткань корня начинает бурно разрастаться, образуя видимые маленькие опухоли — клубеньки. БАКТЕРИИ для растения (+) берут из почвенного воздуха атмосферный азот и превращают его в аммиак, а затем в нитраты (соли аммония), который легко всасывается корнями растения и используется для синтеза белков. Бактерии к фотосинтезу не способны, поэтому углеводы получаются от бобового растения. Бобовые благодаря симбиозу с бактериями накапливают в своих телах растительный белок. Когда их запахивают в почву, они перегнивают и естественным образом обогащают почву азотом, заменяя химические удобрения. источник иллюстрации https://100urokov.ru/predmety/urok-5-carstvo-bakterii

У животных также есть примеры мутуализма (+ /+) , например, термит умрет от голода без жгутиконосцев, потому что его собственный желудок физически не умеет переваривать древесину (целлюлозу) :

Термит ест древесину. В его кишечнике живут одноклеточные простейшие — жгутиконосцы, внутри которых симбиотические бактерии, выделяющие фермент для расщепления целлюлозы. источник иллюстрации https://en.ppt-online.org/154673

Целлюлоза не переваривается и у растительноядных животных, например коров:

желудок коровы из 4- отделов - рубец, сычуг, книжка, сетка источник картинки из сети интернета

У них в отделе желудка - рубце, живут бактерии которые выделяют фермент целлюлазу. Этот фермент расщепляет сложную целлюлозу травы и древесины до простых сахаров (глюкозы), которые животное уже может легко усвоить. Без этих бактерий корова съела бы траву, но умерла от голода, так как трава вышла бы непереваренной. Это польза бактерий животному, а животное постоянно поставляет им измельченную зубами пищу (траву или древесину), поддерживает идеальную температуру тела и влажность, а также обеспечивает безопасную безвоздушную (анаэробную) среду в своем ЖКТ для их размножения.

• Протокооперация (+ /+) - между организмами полезные связи, но не обязательные.

рак отшельник и одиночные коралловые полипы актинии на нем - источник https://moj-akvarium.ru/akvaterrarium/simbioz-raka-otshelnika-i-aktinii-uroven-organizatsii

Например, рак-отшельник может жить без актинии одиночного кораллового полипа, а актиния — без рака, но вместе им гораздо удобнее. Актиния маскирует рака и жалит его врагов (например, осьминогов), а рак возит её на себе, помогая находить больше еды. Но если они окажутся порознь рак-отшельник найдет раковину попрочнее и будет прятаться в ней, а актиния прикрепится к обычному камню на дне и продолжит пассивно охотиться.

• Комменсализм (+ / 0)- один организм получает пользу от совместного проживания, а другой не испытывает ни вреда ни пользы, обозначают (+ / 0)

разновидности комменсализма:

• нахлебничество - один организм использует ресурсы другого или питается его остатками, не принося хозяину ни пользы, ни вреда. В переносном смысле слово означает жизнь за чужой счет.

Например, взаимоотношения львов с гиенами и грифами, доедающих остатки пищи после него.

источник https://pikabu.ru/story/gienyi_poluchili_urok_lvinogo_patriarkhata_7766127

• квартиранство - использование одним видом другого (их тел или их жилищ) в качестве убежища

некоторые рыбы (например, рыбы-клоуны из рода Amphiprion) прячутся среди щупалец медуз и актиний со стрекательными клетками. Рыба горчак (Rhodeussericeus) откладывает икру в мантию двустворчатого моллюска, не принося ему вреда, икринки защищены, а самому моллюску от этого ни тепло, ни холодно. источник - https://kopilkaurokov.ru/biologiya/presentacii/osnovnye_tipy_ekologicheskikh_vzaimodeistvii

• Паразитизм (- / +) один организм получает пользу, а другой испытывает вред.

- это форма симбиотических взаимосвязей между видами, при которой организмы одного вида (паразита, потребителя) живут за счёт питательных веществ или тканей организма другого вида (хозяина) в течение
определённого времени. Обычно паразит использует живого хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного проживания. (☝️👌цитируем учебник Линия жизни. Биология. 11 класс, углубленный уровень, под ред. В.В. Пасечника, стр. 128)

Переход к паразитизму существенно увеличивает возможность вида выжить
в борьбе за существование. Тело хозяина обеспечивает для живущих в нём паразитов :

• Постоянство водно-солевого и температурного режима (гомеостаз хозяина = стабильный микроклимат).
• Обилие легкоусвояемой пищи (уже переваренной хозяином).
• Защищенность от врагов и внешних неблагоприятных факторов среды.

Приведем примеры, которые нужно просто выучить, чтобы без колебаний ставить им знак ( + / – ):

• Вирусы — облигатные (обязательные) внутриклеточные паразиты.
• Трипаносома — простейшее, паразит крови (вызывает сонную болезнь, переносчик — муха цеце).
• Гельминты (свиной цепень, аскарида, печеночный сосальщик) — паразитические черви.
• Кровососущие насекомые и клещи (комары, пиявки, вши, блохи) — временные эктопаразиты (переходная форма к хищничеству).

Некоторых насекомых выделяют в отдельную экологическую группу
паразитоидов. Взрослые насекомые этой группы ведут свободный образ жизни, но яйца откладывают либо в тело личинки другого насекомого, либо на поверхность его, а иногда — в тело пауков и мокриц.

Паразиты бывают облигатные и факультативные:

• Облигатные - часть своей жизни ( временные) или всю жизнь являются (постоянные) паразитами.

1. При временном паразитизме паразит использует хозяина недолго (в момент питания или на определенной стадии).

Например, Таежный клещ − временный паразит. Он прикрепляется к хозяину только для питания кровью.

Еще примеры временных облигатных: клопы, блохи, слепни, пиявки и др. Миноги, относящиеся к классу круглоротых, нападают на треску, осетров, лососей и других рыб. Присосавшись к жертве, минога может питаться соками её тела несколько дней и даже недель. При этом многие рыбы погибают от ран.

миноги (черные ) присосались к рыбе источник https://wildfauna.ru/minoga

При массовом размножении миноги наносят большой вред ценным породам промысловых рыб. В данном случае паразитизм довольно трудно отличить от хищничества.

2. При постоянном паразитизме паразит связан с хозяином (с несколькими хозяевами) на протяжении всей жизни (на всех стадиях жизненного цикла).

Например. чесоточный клещ − постоянный паразит. Он всю жизнь обитает (питается, развивается, размножается) в коже хозяина.

источник https://ppt-online.org/608360

Еще примеры постоянных облигатных паразитов которые узко специализированы, т.е. живут только в одном хозяине: простейшие (малярийный плазмодий, дизентерийная амёба), плоские черви (сосальщики, цепни), круглые черви (аскариды, власоглав и т. д.)

• Факультативные - переходят к паразитизму при попадании в организм, вне его свободно существуют в среде.

Например, личинки многих видов синантропных мух. Они могут либо нормально развиваться в пищевых продуктах (и тогда они не являются паразитами), либо, попав с пищей в организм человека, — в его кишечнике.

Паразиты бывают макро и микро:

• макропаразиты обитают и размножаются в различных полостях
  тела хозяина.

Например, глисты (или гельминты), к которым относятся ленточные черви (из типа плоских червей), вши. К макропаразитам растений относятся грибы, вызывающие мучнистую росу, ржавчину, головню и другие виды заболеваний, а также цветковые растения — повилика, заразиха, раффлезия.

На графике показана зависимость массы паразита (вши) от массы хозяина (позвоночного животного). Масса паразита с увеличением массы хозяина растет. Потому что при увеличении массы хозяина увеличивается количество пищи (ресурсов) для паразита; при увеличении размеров хозяина увеличивается площадь, которую может занимать паразит (больше пространства для прикрепления);

• микропаразиты живут и размножаются внутри клеток хозяина, могут выходить в межклеточное пространство перед тем, как покинуть организм старого хозяина для того, чтобы внедриться в нового.

Цикл размножения вируса в клетке и выход из клетки источник https://studfile.net/preview/7083656/

К микропаразитам относят бактерии, вирусы, простейших (возбудитель малярии - трипаносома)

При поражении клеток внутриклеточными паразитами, размер клеток слабо изменяется (не меняется) при изменении размеров тела (выше указанная закономерность на графике не проявляется).

Микропаразиты передаются от одного хозяина к другому непосредственно, либо при участии другого вида — переносчика.

Цикл развития паразитов:

источник https://cdn.oblakoz.ru/IMUMKContent/746921/content/526476/526665.png

• основной хозяин - в его организме паразит достигает половозрелости и размножается половым путем (образуются яйца/личинки в результате слияния гамет).

Например, человек — основной хозяин для человеческой аскариды и бычьего цепня. А вот для малярийного плазмодия основным хозяином является комар, так как половой процесс плазмодия идет в желудке комара!

• промежуточный хозяин - в его теле обитает личиночная стадия паразита. Здесь происходит рост личинки, её метаморфоз или бесполое размножение.

источник https://multiurok.ru/files/teoriia-oge-2024.html

Пример: крупный рогатый скот (корова) — промежуточный хозяин бычьего цепня. Малый прудовик (моллюск) — промежуточный хозяин печеночного сосальщика. Человек — промежуточный хозяин малярийного плазмодия. В теле человека малярийный плазмодий размножается исключительно бесполым путем (этот процесс называется шизогония — множественное деление в клетках печени и эритроцитах крови). Человек тяжело болеет малярией.

• переносчик - организмы (чаще всего кровососущие членистоногие), которые механически или биологически переносят паразита от одного хозяина к другому.

трипаносомы в крови мухи цеце - Укус мухи цеце опасен не сам по себе. После того, как она попила крови больного животного, муха получает способность переносить трипаносомы. Источник: https://notklop.ru/muhi/3-vidy/38-muha-ceceисточник https://notklop.ru/muhi/3-vidy/38-muha-cece/

Пример: Муха цеце — переносчик трипаносомы (сонная болезнь), таёжный клещ — переносчик вируса клещевого энцефалита, малярийный комар — одновременно и переносчик, и основной хозяин для плазмодия.

Изменение численности популяций хозяина и паразита (или хищника и жертвы) носит периодический, волнообразный характер (популяционные волны)

• Прямая зависимость: Рост численности хозяев (жертв) создает кормовую базу для паразитов (хищников). Популяция паразитов начинает расти.
• Обратная зависимость: Превышение численности паразитов (хищников) приводит к падению численности хозяев (жертв). Вслед за этим падает и численность паразитов.

Запомним - роль паразитов в экосистеме - паразиты регулируют (подавляют, уменьшают) численность своих хозяев в экосистеме (предотвращают чрезмерный рост их численности).

Приобретение коллективного иммунитета в популяции хозяев действует на паразита точно так же, как снижение плотности (количества) жертв на хищника. Паразиту физически «некого есть» (нет восприимчивых организмов), из-за чего его численность резко падает и эпидемия прекращается.

Численность хищников зависит напрямую только от одного фактора — количества жертв. Численность же многих паразитов (особенно со сложным циклом) зависит от нескольких факторов: численности основного хозяина, промежуточного хозяина и переносчиков. Если исчезнет хотя бы одно звено (например, вымрут промежуточные моллюски прудовики), популяция паразита погибнет, даже если основных хозяев будет много.

3 Хищничество ( + / – )

промежуточные отношения между симбиозом и антибиозом - хищничество ( + / – ).

• Плюс (+) получает хищник: он ловит, убивает и съедает жертву, получая из неё энергию и органические вещества для жизни.
• Минус (–) получает жертва: для неё этот контакт заканчивается гибелью, что является абсолютным вредом для особи.

Отличие хищничества от симбиоза в том, что хищник и жертва
практически никогда не обитают совместно — наоборот, оба участника взаимодействия большую часть времени стараются держаться друг от друга подальше.
Отличием от антибиоза является то, что воздействие хищника на популяцию
жертв нельзя однозначно считать отрицательным — хищники, уничтожая больных и слабых особей, способствуют процветанию популяции жертв.

источник учебник Линия жизни. Биология. 11 класс, углубленный уровень, под ред. В.В. Пасечника, стр. 137

Роль хищников в природе

Является ли воздействие отрицательным?

Для отдельной особи — да (отрицательное), но для популяции в целом — нет (положительное / регулирующее).

1. Хищники как фактор естественного отбора

• Санитары природы: Хищники осуществляют избирательное уничтожение (элиминацию) больных, старых, медлительных и ослабленных особей
• Улучшение генофонда жертв: Благодаря уничтожению слабых, до размножения допускаются только самые приспособленные, сильные и выносливые особи. Это поддерживает высокое «качество» популяции жертв на генетическом уровне .

2. Поддержание двусторонней эволюции (Коэволюция)

• Взаимный отбор: Изменение популяции жертв (они становятся быстрее) заставляет отбор действовать и на хищников. Выживают только самые эффективные охотники, способные догнать сильную жертву . Остальные погибают от голода.

3. Регуляция численности

Хищники выполняют важнейшую экологическую роль — сдерживают экспоненциальный (взрывной) рост популяции жертв.

• Если убрать волков, популяция зайцев/оленей резко вырастет. Они съедят всю растительность (кормовую базу), наступит голод, и популяция жертв полностью вымрет от истощения и болезней. Хищники спасают жертв от самоистребления.

Хищничество — это механизм поддержания динамического равновесия (гомеостаза) в экосистеме

При длительном совместном существовании хищника и жертвы острота их негативных отношений снижается. Хищник никогда не уничтожает популяцию жертвы полностью, так как это приведет к его собственной гибели от голода. Естественный отбор отбраковывает слишком эффективных хищников и оставляет тех, кто сохраняет баланс в экосистеме.

4 Антибиотические (-/ -) (- /0)

два вида не могут сосуществовать друг с другом, проявляется в форме:

• Аменсализм (- /0) -одна популяция отрицательно влияет на другую, но сама при этом не испытывает ни отрицательного, ни положительного влияния, обозначается (- /0)

пример высокие кроны деревьев угнетают рост низкорослых растений и мхов за счёт частичного перекрывания доступа солнечного света.

кроны деревьев источник https://klau.club/14233-vidy-kron-derevev.html

пример подавления роста бактерий антибиотиками, получаемыми из клеток грибов.

из плесневого гриба пеницилла получают антиюбиотик пенициллин, который подавляет рост бактерий источник сеть интернет

Свойство одних организмов выделять химические соединения, которые тормозят или подавляют развитие других называют аллелопатией

• Конкуренция (-/ -) подразумевает под собой любые взаимно
  угнетающие отношения, связанные с борьбой за существование, за доминирование, за пищу, пространство и другие ресурсы между организмами или популяциями, нуждающимися в одних и тех же ресурсах.

Конкуренция может быть внутривидовой и межвидовой

• внутривидовая конкуренция - между особями одного вида. У некоторых приводит к типу поведения - территориальность

источник https://fb.ru/article/267129/vnutrividovaya-konkurentsiya-ee-rol-i-faktoryi-plotnosti

У птиц территориальный тип поведения в начале сезона размножения проявляется тем, что самец выбирает участок обитания (территорию)
и защищает его от вторжения самцов того же вида, а также издает громкие звуки, сигнализируя о праве собственности на приглянувшийся участок.

У волков и мышей высокая плотность животных на ограниченной территории является фактором угнетения, снижающим воспроизводство даже при изобилии пищевых ресурсов. Это выражается в наступлении временного бесплодия — включаются биохимические механизмы, препятствующие оплодотворению яйцеклеток или прикреплению последних к стенке матки.

• межвидовая конкуренция - взаимно отрицательные отношения совместно проживающих близкородственных или сходных по экологическому критерию видов

Медведи и волки охотятся на одних и тех же крупных копытных животных — лосей, оленей, косуль и кабанов. Медведи — ленивые, но невероятно сильные хищники. Они часто приходят на запах свежей добычи волков и с помощью грубой силы отбирают её. Волкам приходится тратить много энергии, чтобы отстоять свой трофей или идти охотиться заново. источник рисунка сеть интернет

Пример у растений- наблюдения за популяциями двух совместно обитающих видов клевера показывают, что в смешанных травостоях между ними идет конкуренция за свет и они не уничтожают друг друга в конкуренции, так как «поделили» ресурсы луга:

Клевер луговой (красный) имеет мощный стержневой корень, который уходит глубоко в почву. Он берет воду и минералы из нижних слоев земли.Клевер ползучий (белый) обладает поверхностной мочковатой корневой системой. Он усваивает влагу и питательные вещества из самого верхнего слоя почвы. Красный клевер растет вертикально вверх (до 50-70 см). Он формирует верхний ярус травяного покрова и собирает максимум прямого солнечного света.Белый клевер стелется по земле и пускает побеги в стороны. Он занимает нижний ярус, адаптирован к легкому затенению и использует свет, который пробился сквозь высокие травы. источник рисунка сеть интернет

Что такое Коэволюция

Коэволюция (сопряженная эволюция) — это совместное, согласованное эволюционное развитие двух или более видов, находящихся в тесных биотических отношениях. Эволюция одного вида частично определяет эволюцию другого.

У хищника отбор идет на улучшение средств ловли (острые когти, зубы, скорость, стайная охота). В ответ у жертвы отбор идет на улучшение средств защиты (панцирь, яд, быстрая реакция, маскировка):

Адаптации могут быть :

• Морфологические (строение тела, окраска):

Покровительственная (маскировочная) окраска (богомол и сверчок маскируются под ветки)

Твердые покровы (шипы, панцири)

• Поведенческие (этологические) адаптации:

Согласованные действия стаи волков при охоте

Рассыпание стаи рыб в разные стороны при атаке (это дезориентирует хищника)

Сбивание скворцов в плотную стаю (защита от хищных птиц) .

Коэволюция растений и опылителей 🌸🐝

• У цветка в ходе отбора формируется яркий венчик, нектар и форма, строго подходящая под конкретное насекомое.
• У насекомого (например, шмеля или бабочки) параллельно развивается длинный хоботок, чтобы этот нектар достать.

Классический и самый красивый пример коэволюции — это орхидея Ангрекум полуторафутовый (Angraecum sesquipedale) и бражник Праpredicta (Xanthopan praedicta)

источник рисунка https://uk.pinterest.com/pin/62135669849436072/

Этот случай уникален тем, что Чарльз Дарвин предсказал существование этой бабочки за 41 год до того, как её открыли учёные.

В 1862 году Дарвину прислали с Мадагаскара орхидею. Он обнаружил, что её нектарник (трубочка с нектаром на дне) имеет невероятную длину — около 30 сантиметров. Дарвин заявил, что на Мадагаскаре обязан обитать вид бабочки с хоботком именно такой длины. Иначе цветок просто не смог бы размножаться (никто не достал бы нектар и не перенёс пыльцу). Коллеги-энтомологи подняли Дарвина на смех, посчитав это фантазией. Однако в 1903 году (через 21 год после смерти Дарвина) эта бабочка-бражник с гигантским хоботком была официально найдена и описана

Как работала коэволюция:

1: Изначально у орхидеи был обычный нектарник, а у бабочек — обычный хоботок. Бабочки пили нектар, задевали головой пыльцу и опыляли цветок.

2: Среди орхидей случайным образом появлялись мутанты с чуть более длинным нектарником. Чтобы достать еду, бабочкам приходилось прижиматься к цветку плотнее. При этом они эффективнее собирали и переносили пыльцу. Цветки с длинными нектарниками давали больше потомства.

3: Бабочкам с короткими хоботками стало тяжело доставать нектар, они голодали. Выживали и давали потомство только те бабочки, у которых хоботок в результате мутаций становился длиннее.

4: Процесс повторялся миллионы лет. Нектарник становился глубже, а хоботок — длиннее.

Итог коэволюции

Сегодня эта орхидея и этот бражник абсолютно зависимы друг от друга. Ни одно другое насекомое на острове не способно опылить эту орхидею, и ни одно другое растение не требует от этой бабочки такого экстремального анатомического рекорда.

Про биотические отношения все☝️👌😊😊

Много?

нет, всего четыре основных типы -нейтрализм, симбиоз, антибиоз, хищничество