Вертикальные взаимоотношения
Вертикальными называются взаимоотношения между организмами разного типа питания (растениями и фитофагами, хищниками и жертвами, хозяевами и паразитами). Кроме того, именно между организмами с разным типом питания возникают устойчивые отношения взаимовыгодного сотрудничества – мутуализма. При использовании одного вида другим как пищевого ресурса, формируются механизмы, смягчающие остроту этих отношений. В естественных условиях ситуация, когда особи одного вида полностью уничтожат особей другого вида, и в результате оба вида погибнут – исключается.
“Фитофаг – растение”.Это основной тип взаимоотношений, при которых вещество и энергия, накопленные продуцентами, передаются консументам. В естественных условиях у растений выработались адаптации для защиты от полного поедания фитофагами: выделение запахов, отпугивающих фитофагов (тимьян, мята); горький вкус медленно растущих растений (патиентов); защита с помощью колючек; образование розеточных форм с прижатыми к земле листьями, малодоступными для пасущихся животных и т.д..
В то же время растения “не заинтересованы” в том, чтобы фитофаги их совсем не ели, так как это повлекло бы за собой ряд нежелательных последствий: не съеденная степная трава превращается в ветошь (войлок), которая ухудшает условия жизни растений; “лишние” листья делают полог многих видов трав и кустарников чрезмерно густым, что ухудшает условия для фотосинтеза (затененные листья “паразитируют”, т.е. тратят на дыхание больше органического вещества, чем производят его в процессе фотосинтеза).
Для регулирования интенсивности процесса поедания только адаптаций растений недостаточно, равновесие между растениями и поедающими их фитофагами возможно лишь при условии, если в их отношениях участвует третий вид – хищник, который “сверху” регулирует плотность популяций фитофагов.
“Хищник – жертва”. Это основной тип взаимоотношений организмов, при которых вещество и энергия передаются от фитофагов и детритофагов к зоофагам и от мелких хищников к крупным. В естественных условиях у видов существует целый ряд приспособлений, которые способствуют формированию равновесия этих взаимоотношений. Так, жертвы могут: убегать от хищника, приобретать защитную окраску (“притворяться” листьями или сучками) или, напротив, яркий (например красный) цвет, предупреждающий хищника о горьком вкусе, прятаться в укрытия, переходить к мерам активной обороны (рогатые травоядные, колючие рыбы).
Хищники также совершенствуются в искусстве охоты: учатся быстро бегать, развивают обоняние и зрение и, наконец, сами надевают “маскировочные халаты” (крапинки щук, полоски тигров, окуней, судаков) и принимают меры к тому, чтобы их присутствие не было обнаружено по запаху (с этим связаны ежедневные многоразовые умывания кошек и закапывание экскрементов).
Однако и в этих взаимоотношениях равновесие достигается лишь в том случае, если в них участвует третий вид – более крупный хищник или паразит, вызывающий болезни хищника. При этом плотностьпопуляции хищника регулируется взаимоотношениями как с жертвами, так и с организмами, для которых он сам является пищевым ресурсом.
“Паразит – хозяин”.Это еще один важный тип вертикальных взаимоотношений видов в природе. Паразиты регулируют плотность популяций крупных хищников, у которых нет врагов (волк, медведь, сом, щука). У хозяев вырабатывается целый ряд защитных адаптаций, главная из которых – иммунный ответ организма, т.е. возникновение биохимических реакций, которые сдерживают массовое развитие паразитов.
Сосуществование популяций паразитов и их хозяев в природе – нормальное явление. Ситуация изменяется в тех случаях, когда в эти отношения вмешивается человек, особенно в сельском хозяйстве, где заражение паразитами может привести к существенному падежу скота.
Представляют опасность взаимоотношения паразитов и человека, который может заболевать гельминтозами (вызываемыми разными видами глистов), лямблиозом (при заражении простейшим – лямблией), болезнями бактериальной и вирусной природы.
Катастрофическими были последствия заноса паразитов в новые районы, где у их новых хозяев отсутствовала защитная реакция. В ХХ в. произошли ботанические катастрофы в Америке (гибель зубчатого каштана от занесенного туда из Китая паразитического гриба, вызывающего “рак каштана”) и Европе (в том числе и в Башкортостане), где от “голландской болезни” почти полностью исчез вяз. Болезнь вызывает гриб, который переносится жуком-короедом.
Мутуализм – это форма взаимоотношений организмов, при которой каждый из них получает пользу. Наиболее важны следующие формы мутуализма растений: с микоризными грибами, микроорганизмами-азотфиксаторами, насекомыми-опылителями, животными, распространяющими их семена.
Важную роль играет мутуализм животных с микроорганизмами, населяющими их пищеварительный тракт. Большинство млекопитающих-фитофагов, включая человека, сами не в состоянии переваривать пищу, т.к. у них нет ферментов, способных разрушать клетчатку, и эту роль играют микроорганизмы – бактерии и некоторые простейшие, которые живут в желудочно-кишечном тракте.
Наконец, мутуалистическими являются отношения человека с сельскохозяйственными растениями и животными. Культурные растения и домашние животные не могут жить без человека, и человек при растущей численности народонаселения планеты не может выжить без их использования.