Биотические связи в природе

Типов отношений между организмами много, но упорядочить их можно одним вопросом: кому от этих отношений польза, а кому вред? Ответ даёт три группы, и внутри каждой — конкретные названия.

Польза обоим. Симбиоз (в школьном курсе это слово употребляют в значении взаимовыгодного сожительства — мутуализма). Примеры, которые надо знать наизусть: лишайник — гриб и водоросль вместе (гриб даёт воду и минеральные соли и защиту, водоросль — органическое вещество из фотосинтеза); клубеньковые бактерии и бобовые (бактерии переводят азот воздуха в доступную форму, растение даёт им углеводы и жильё); микориза — сожительство гриба с корнями дерева; опыление насекомыми (цветок кормит нектаром, насекомое переносит пыльцу).

Польза одному, вред другому. Хищничество: хищник убивает жертву и съедает её, обычно он крупнее жертвы и на одну добычу тратит одно нападение. Паразитизм: паразит живёт за счёт хозяина, мельче него, не убивает сразу (гибель хозяина невыгодна и самому паразиту) и связан с ним долго. Примеры паразитов: клещ, вошь, аскарида, бычий цепень, гриб-трутовик, повилика у растений.

Вред обоим. Конкуренция — борьба за общий ограниченный ресурс: пищу, свет, воду, территорию, самку. Внутривидовая конкуренция (между особями одного вида) острее межвидовой, потому что потребности у особей одного вида совпадают полностью. Два вида с одинаковыми требованиями к среде не могут долго жить в одном месте: один вытесняет другого.

Как не спутать хищника с паразитом. Три признака: размер (хищник крупнее жертвы, паразит мельче хозяина), скорость (хищник убивает сразу, паразит живёт на хозяине долго), число жертв (хищнику нужно много добычи за жизнь, паразиту — один хозяин надолго). Вопрос «почему паразиту невыгодно убивать хозяина» имеет ответ: погибнет хозяин — погибнет и он, лишившись и пищи, и жилья.

Линия 21 стоит 2 балла и спрашивает всегда одно: как изменится численность двух организмов, если численность третьего изменится. Ответ — две цифры: 1 (увеличится), 2 (уменьшится), 3 (не изменится).

Правило, из которого выводится всё.

- Если названный организм — пища для интересующего нас вида, то больше пищи → больше потребителей, меньше пищи → меньше потребителей. Это движение по цепи вверх. - Если названный организм — потребитель интересующего нас вида, то больше потребителей → меньше пищи, меньше потребителей → больше пищи. Это движение по цепи вниз.

Запоминать надо именно правило, а не отдельные примеры: конкретные животные в каждом варианте новые, а правило одно.

Порядок работы.

1. Найдите на схеме все три организма — тот, чья численность изменилась, и два, о которых спрашивают.

2. Определите для каждого из двух, кем ему приходится первый — пищей или потребителем. Смотрите на направление стрелки, а не на то, кто крупнее.

3. Примените правило и получите «увеличится» или «уменьшится».

4. Проверьте, нет ли второго пути. Иногда организмы связаны не напрямую, а через звено: тогда изменение доходит, но ослабленным, и направление определяется по цепочке шаг за шагом.

5. Запишите цифры в том порядке, в каком величины названы в вопросе. Это отдельный источник потерь: рассуждение верное, а ответ перевёрнут.

Когда верен ответ «не изменится». Только если организм не связан с изменившимся ни одной пищевой цепью на схеме. Если связь есть, пусть и через два-три звена, изменение дойдёт. Поэтому прежде чем выбрать «3», проследите пальцем все стрелки.

Частая ловушка. В вопросе называют организм, который для одного из двух — пища, а для другого — потребитель. Тогда ответы будут разными: один увеличится, другой уменьшится. Одинаковые цифры в ответе («11» или «22») тоже встречаются, но реже, и получаются они, когда оба организма стоят по одну сторону от изменившегося.

Если у зайцев в лесу появляется избыток корма, их становится больше. Но не бесконечно — и объяснить, почему, значит понять главный механизм устойчивости экосистемы.

Как работает пара «хищник — жертва». Зайцев стало больше → лисам легче охотиться → лис становится больше → зайцев начинают выедать сильнее → зайцев становится меньше → лисам труднее прокормиться → лис становится меньше → зайцы восстанавливаются. Численность обоих видов колеблется вокруг некоторого среднего уровня, причём колебания хищника отстают от колебаний жертвы: сначала меняется число жертв, потом подтягивается число хищников.

Второй ограничитель — кормовая база. Даже без хищников зайцы не размножатся без предела: трава конечна. Когда её выедают, наступает внутривидовая конкуренция, часть особей гибнет или уходит.

Третий — болезни и паразиты. Чем гуще население вида, тем легче передаётся заразная болезнь, и тем сильнее она сокращает численность.

Отсюда общий вывод, который и просят в заданиях: численность вида в природной экосистеме удерживается сама, без чьего-либо участия. Это и называется саморегуляцией, и она — признак устойчивой экосистемы.

А теперь обратный случай. В искусственной экосистеме — на поле, в саду, в огороде — саморегуляции нет. Видов мало, пищевые связи коротки, естественных врагов у вредителя часто не оказывается, и его численность растёт беспрепятственно, пока человек не вмешается. Поэтому поле требует прополки, полива, удобрений и защиты от вредителей, а луг не требует ничего.

Практическое следствие, которое любят спрашивать. Истребление хищников ради «спасения» полезных животных даёт обратный результат: без хищников численность жертв растёт, кормовая база истощается, и начинаются массовая бескормица и болезни. Хищник в экосистеме выполняет и вторую работу: он выбирает больных и ослабленных особей, оздоровляя популяцию жертвы.

В формулировках заданий тип отношений почти никогда не назван прямо: его описывают через действие, и опознать его надо самому. Вот те описания, которые повторяются.

• • «Один организм поедает другого, убивая его» — хищничество.
• • «Один организм живёт на теле или внутри другого, питаясь за его счёт» — паразитизм.
• • «Оба организма извлекают пользу», «не могут существовать друг без друга» — симбиоз.
• • «Оба вида нуждаются в одном и том же ресурсе», «вытесняет другого» — конкуренция.

Отдельные случаи, которые надо уметь разобрать.

Насекомое опыляет цветок. Взаимовыгодно: растение получает перенос пыльцы, насекомое — нектар и пыльцу как корм. Это симбиоз, хотя ни один из партнёров не живёт на другом.

Гусеница объедает листья дуба. Это не паразитизм, хотя гусеница мельче дерева. Она поедает орган растения как пищу и не связана с ним всю жизнь; в пищевой цепи её ставят как консумента первого порядка, то есть растительноядное животное.

Гриб-трутовик на стволе берёзы. Это паразитизм: гриб живёт за счёт живого дерева, разрушая его древесину, и связан с ним долго.

Дятел и дерево. Дятел добывает из-под коры насекомых-вредителей. Дереву от этого польза, дятлу — корм; дерево служит ему местом кормёжки, но не пищей. Такие отношения относят к полезным для обеих сторон.

Сорняк и культурное растение на грядке. Конкуренция: оба нуждаются в свете, воде и минеральных веществах, и оба недополучают их.

Волк и лиса в одном лесу. Если они охотятся на одну добычу, между ними межвидовая конкуренция, даже если они друг с другом не сталкиваются. Конкуренция не требует прямой встречи — достаточно общего ограниченного ресурса.

Биотические связи — не просто классификация: они формируют облик организмов. Вопрос «какие приспособления имеет паразит» или «чем хищник приспособлен к охоте» встречается в заданиях, и отвечать надо конкретными признаками, а не общими словами.

Приспособления хищника. Острые зубы и когти, бинокулярное зрение (глаза направлены вперёд, что даёт точную оценку расстояния до жертвы), быстрый бег или бесшумный полёт, острый слух и обоняние, покровительственная окраска, позволяющая подобраться к добыче незамеченным.

Приспособления жертвы. Глаза по бокам головы — широкое поле зрения, позволяющее заметить опасность почти сзади; быстрый бег; покровительственная окраска и маскировка; жизнь стадом, где один сторожит за всех; иглы, панцирь, раковина; предупреждающая окраска у ядовитых и подражание ей у безобидных видов.

Приспособления паразита. Здесь работает правило «упрощение того, что не нужно, и развитие того, что нужно»: органы прикрепления (присоски, крючья у бычьего цепня, ротовой аппарат у клеща), покровы, защищённые от пищеварительных соков хозяина, огромная плодовитость (шанс попасть в нового хозяина мал, и его компенсируют числом яиц) и упрощение органов чувств, движения, а у ленточных червей — и всей пищеварительной системы: она не нужна, питательные вещества всасываются поверхностью тела.

Приспособления к симбиозу. У цветка — яркий венчик, запах и нектарники, привлекающие опылителя; у опылителя — длинный хоботок и приспособления для сбора пыльцы. У бобовых — клубеньки на корнях, где живут бактерии.

Общий смысл, который стоит проговорить. Все эти признаки объясняются одинаково: отношения между видами создают отбор. Те особи, у которых полезный в этих отношениях признак выражен сильнее, выживают чаще и оставляют больше потомства. Поэтому вопрос «почему у зайца глаза по бокам головы» имеет ответ не «чтобы видеть», а «широкое поле зрения позволяло раньше заметить хищника, такие особи выживали чаще, и признак закрепился».

Линия 21 приносит 2 балла, и потери на ней чаще связаны не с биологией, а с оформлением.

1. Порядок цифр. В условии сказано: «запишите две цифры в том порядке, в котором названы величины в вопросе». Если спросили «как изменится численность травы и численность лис», то первая цифра — про траву. Перестановка обнуляет полностью верное рассуждение, и это самая обидная потеря во всей линии.

2. Только цифры. Ответ пишут без пробелов, запятых и слов: 21, а не «2, 1» и не «уменьшится, увеличится».

3. Ровно две цифры. Даже если вам кажется, что изменится и третий организм, в ответе должно быть столько цифр, сколько величин названо в вопросе.

4. «Не изменится» — редкий ответ. Ставьте 3 только тогда, когда организм не связан с изменившимся ни одной цепью на схеме. Через промежуточные звенья изменение доходит, и правильный ответ будет 1 или 2.

Как проверить себя за полминуты. Проговорите цепочку словами: «зайцев стало больше — значит, траву едят сильнее — значит, травы меньше». Если такое предложение получается связным, ответ верен. Если приходится добавлять «наверное» и «возможно», вы где-то прочитали стрелку не в ту сторону.

И ещё одно. В формулировках часто присутствуют организмы, не участвующие в рассуждении: шмели, опыляющие клевер, дождевые черви в почве, бактерии гниения. Их упоминают, чтобы проверить, умеете ли вы выделить нужную цепь. Отбрасывайте всё, что не связано с тремя названными организмами пищевыми стрелками.