Дослідження взаємозв’язків між живими організмами на прикладі екосистеми озера (стр. 3 из 3)
Типовими хижаками, наприклад серед ссавців, є котячі, вовк, лисиця, горностай, куниця, тюлені, моржі; поміж птахів - орел, яструб, сокіл; поміж риб - щука, окунь, форель. Є хижі рептилії (крокодил, алігатор), комахи і навіть гриби. Хижаки часто пов'язані переходами з паразитами, і багато комах займають проміжне становище між ними. Наприклад, оса, яка паразитує, може відкладати яйця в гусеницю. Яйце стає личинкою, яка живе в тілі гусениці і живиться її тканинами доти, доки не вб'є її. Личинки оси перетворюються в лялечку, з якої пізніше з'явиться оса. Остання є одночасно і паразитом, і хижаком єдиної жертви. Здавалось би, проста схема: хижак з'їдає жертву, а отже, скорочує чисельність популяції останньої із відповідними наслідками. Однак наслідки цього впливу проявляться не відразу, а можливо, через багато років. Тому виникає багато питань щодо способів впливу хижаків на їх жертви і наслідків взаємостосунків для угруповання в цілому. Наприклад, доки хижаки стабілізують популяцію жертви або, навпаки, зумовлюють коливання її чисельності. Чи обмежують хижаки популяцію жертви, утримуючи її на нижчому рівні, ніж дозволяє ємність середовища? Якщо хижаки настільки ефективні, що можуть скорочувати популяцію жертви, то як вони утримуються від надмірного її виїдання? Як впливають хижаки на конкуренцію між видами жертви? Чи спрямована діяльність хижаків на одержання максимального прибутку? Іншими словами, чи "пасуть" вони популяцію жертви? Відомий вчений і педагог Р. Ріклефс відразу дає відповідь на ним же поставлене питання: "На сучасному рівні наших знань ми не можемо дати певну відповідь на ці питання; частково це пояснюється тим, що немає такої відповіді, яку можна було б застосувати до всіх хижаків".
Спробуємо згрупувати окремі особливості взаємодії хижак-жертва, які суттєво впливають на функціонування угруповання. З усіх зарубіжних і вітчизняних авторів це найкраще зробив сам Р. Ріклефс, розглянувши в своїй праці такі проблеми: вплив хижака на популяцію жертви, цикли хижак-жертва; фактори, які забезпечують стабільність системи хижак-жертва; функціональна і чисельна реакції жертви; модель рівноваги системи хижак-жертва тощо. Окремо виділено питання взаємостосунків рослиноїдних тварин і популяцій рослин.
3.4 Позитивні форми взаємодії
Життя організмів характеризується не лише боротьбою, але й і багатьма формами взаємовигідного існування, яке склалося в процесі еволюції. Це, як зазначено вище, коменсалізм, протокооперація і мутуалізм.
Позитивні взаємодії популяцій розглянемо в тій послідовності, в якій вони формувалися в процесі еволюції: коменсалізм (перевагу чи користь має одна популяція), протокооперація (користь одержують обидві популяції) і мутуалізм (користь одержують обидві популяції, причому вони повністю залежать одна від одної).
Коменсалізм полягає передусім в односторонньому наданні притулку одним видом іншому. Характерним є те, що вид, який одержав для себе певну користь, не завдає помітної шкоди своєму доброзичливому господарю. Так поводить себе, наприклад, мальок ставриди під куполом медузи чи в мантійній порожнині каракатиці. Чимало коменсалів призвичаїлись жити в чужих норах, гніздах, дуплах, а також у мурашниках і термітниках, використовуючи середовище тварин-партнерів зі стабільним і сприятливим мікрокліматом.
Значно поширене прикріплення одних рослин до поверхні інших, причому перші використовують їх як опору (рослини-епіфіти). До епіфітів, зокрема, належать лишайники, які прикріпляються до кори дерев. У водяних угрупованнях рослини і тварини покриті плівкою з мікроорганізмів. Окремі види водяних тварин народжуються на поверхні інших, наприклад, на клешнях раків живуть п'явкоподібні черви, рибки-прилипки влаштовуються на тілі акул; деякі креветки живуть в сплетіннях отруйних щупалець актиній.
Протокооперація (взаємокорисне об'єднання двох популяцій, зв'язки яких необлігатні (необов'язкові)). Питанням протокооперації багато уваги приділяв В. О л лі, який вважав, що початкові стадії кооперації трапляються в природі повсюди. Класичний приклад протокооперації - взаємодія крабів і кишковопорожнинних, які, сидячи на спині краба, маскують його, оберігаючи таким чином від ворогів. Яка ж їм вигода від крабів? Передусім вони використовують крабів як транспортний засіб, а головне - їм потрапляє чмало їжі зі столу партнера. Однак ні краб, ні кишковопорожнинні не перебувають у повній залежності один від одного.
Вважають, що на останньому етапі еволюції, який триває і сьогодні, розвивається залежність однієї популяції від іншої. Таку категорію взаємодії називають мутуалізмом. У цих умовах зв'язок популяцій сприятливий для росту і виживання обох популяцій, причому в природі жодна з них не може існувати без іншої (рис.4.39). Мутуалізм ще називають облігатним (обов'язковим) симбіозом. Типові приклади мутуалізму трапляються лише у тому випадку, коли якийсь гетеротроф стає повністю залежним від автотрофа стосовно корму, а існування останнього автотрофа залежить від мінерального обміну, захисту й інших важливих функцій гетеротрофа. Такими є симбіотичні стосунки бобових рослин з азотофіксуючими бактеріями, які знаходяться в бульбочках, прикріплених до коріння рослин. Рослини постачають бактерії "збалансованою їжею", а бактерії живлять рослини азотом.
Поширеними є також мікоризні зв'язки, побудовані на взаємних стосунках вищої рослини і гриба. Гіфи гриба утворюють не лише чохли на дрібних всмоктуючих корінчиках рослини, але й глибоко проникають у тканину і навіть клітини коріння. Частина гіфів розгалужується в ґрунті чи мертвому відпаді. Все це сплетіння гіфів гриба є складною системою, яка поглинає неорганічні поживні речовини, щоби передати їх рослині, яка, в свою чергу, віддає певну частину поживи грибам.
4. Вплив антропогенних факторів на динаміку водних екосистем
4.1 Сукцесійні зміни водойомів
Сукцесія (Від лат. Succesio - приємливість) - поступова зміна екосистем, приємливо з'являющихся на певній ділянці земної поверхні. Зазвичай сукцесія проходить під впливом процесів внутрішнього розвитку угрупувань, їх взаємодія з оточуючим середовищем.
Тривалість сукцесій складає від десятків до мільйонів років. Біоценоз перебуває в постійному розвитку. Організми, які його населяють, народжуються, живуть і вмирають. Процесові розвитку можуть сприяти або ж, навпаки, шкодити певні зовнішні та внутрішні фактори. Характерні типи цих змін, які відбуваються у біоценозі, такі:
1) сезонні;
2) різнорічні;
3) випадкові зміни, або сукцесії;
4) загальні зміни;
5) еволюція ценозів.
Чим менше акваторія і швидкість течії водного об’єкта, тим більше він схильний до сукцесійних змін. Прикладом може слугувати світовий океан, якій до сьогодні зазнає змін, і невелике озеро яке за 100-200 років досягне стадії клімаксу і перетвориться на болотистий лук або вологий ліс. Це добре видно на Рис.4.1.
Рис. 4.1 Сукцесія яка відбувається від озера до лісу.
На початку у природній (штучній) улоговині накопичилась вода, у неї зрозуміло потрапила органіка утворивши умови для нормального життя і розвитку молюсків і риб. За рахунок життєдіяльності і відмирання первинної фауни утворюються органічні донні відклади, на яких починає розвиватись підводні рослини, перші донні організми наприклад личинки комах, які в наступному стануть кормом земноводних тварин. Кількість відкладів збільшується, вони починають поступово перетворюватись на торф, на якому вже можуть рости водні рослини такі як рогоз, осока, очерет тощо. Активно розмножуються земноводні, кількість біомаси швидко росте, тим самим прискорюючи процес заболочення у результаті накопиченні торфу. На торфових покладах, починають рости вологолюбиві наземні рослини і навіть дерева, але все одно залишаються невелика частина відкритої водойми. У торфовому, багатому на органічні речовини ґрунті активно розвиваються рослини, які поступово розшаровуються на три яруси (трава, кущі, дерева). Це є клімаксові стадія водойми - ліс. Який вже майже не зазнає суттєвих змін, і збільшення загальної біомаси на цій території не відбувається.
4.2 Явище біоакумуляції
Накопичення речовин у біомасі екосистеми. Накопичуватись може будь яка речовина яка є у надлишку, але накопичується як правило забрудники (полютанти), яких не було раніше в екосистемі. В основному це важкі метали та радіонукліди, але й стійкі хімічні сполуки зустрічаються теж. Наприклад стійку формули найвідомішого інсектициду ДДТ знайшли у тканинах пінгвінів і північних птахів. Речовини які потрапляють у біосистему, акумулюються у ній мігруючи по ланцюгу живлення.
5. Розрахункова частина. кількісна оцінка видової структури популяцій
5.1 Завдання
Дослідження взаємозв’язків між живими організмами на прикладі екосистеми озера (кількість організмів):
Розрахувати кількість взаємодій між видами у біоценозі.
Розрахувати індекс домінування.
Знайти індекс різноманітності Сімпсона.
Визначити три показники видової різноманітності популяцій.
Розрахувати показник загальної різноманітності організмів - індекс Шеннона.
Оцінити показник вирівнюванності Піелу.
5.2 Розрахунки
Кількість взаємодій між видами знаходимо за формулою (5.1):
, (5.1)де S - загальна кількість видів.
Індекс домінування:
(5.2)де mi - кількість особин і-го виду;
N - загальна кількість живих організмів.
Розраховуємо індекс різноманітності Сімпсона:
, (5.3)де Pi - частка і-го виду
.Визначаємо три показники видової різноманітності популяцій:
(5.4) 
(5.5) 
(5.6)Обчислюємо показник загальної різноманітності організмів- індекс Шеннона:
(5.7)
Оцінюємо індекс Піелу:
(5.8)