Живые организмы поселяются друг с другом не случайно, а образуют сообщества, приспособленные к совместному обитанию. Среди огромного разнообразия взаимосвязей живых существ выделяют типы отношений, имеющие много общего у организмов разных систематических групп.
Симбиотические отношения (греч. sym – вместе и bios – жизнь), или сожительство, – форма взаимоотношений, при которой или оба партнера имеют выгоду друг от друга, или только один из них от другого.
Кооперация – форма взаимоотношений, при которой оба партнера имеют выгоду друг от друга, но связь их необязательна. У свободно живущих организмов всегда очень много паразитов, которые служат источником пищи для животных-чистильщиков. Например, креветки собирают паразитов с поверхности тела или ротовой полости рыб. Среди позвоночных животных такое явление распространено широко. Многие птицы кормятся на копытных, выбирая из их шерсти паразитов – клещей, выщипывают зимнюю шерсть у оленей, лосей, коров во время их линьки, используя ее при постройке гнезд. Польза для всех трех организмов очевидна, но связь их необязательна.
Мутуализм (лат. mutuus – взаимный) – широко распространенная форма взаимополезного сожительства, когда присутствие партнера становится обязательным условием существования каждого из них. Один из самых известных примеров таких отношений – лишайники, представляющие собой сожительство гриба и водоросли. В лишайнике гифы гриба, оплетая клетки и нити водорослей, образуют специальные всасывающие отростки, проникающие в клетки. Через них гриб получает продукты фотосинтеза, образованные водорослями. Водоросль извлекает из гифа гриба воду и минеральные соли.
Мутуализм широко распространен в растительном мире. Примером взаимовыгодных отношений служит сожительство так называемых клубеньковых бактерий и бобовых растений (гороха, фасоли, сои, клевера, люцерны и др.). Клубеньковые бактерии, способные усваивать азот воздуха и превращать его в аммиак, а затем в аминокислоты, поселяются в корнях растений. Присутствие бактерий вызывает разрастание тканей корней образование утолщений – клубеньков. Растения в симбиозе с азотофиксирующими бактериями могут прорастать на почвах, бедных азотом, и обогащать ими почву. Вот почему бобовые (клевер, люцерну) вводят в севообороты в качестве предшественников других культур.
Комменсализм (лат. cum – с, mensa – стол) – одна из широко распространенных форм симбиоза двух видов. Это взаимоотношения, при которых один вид получает пользу от сожительства, а другому это безразлично. В открытом океане крупных морских животных – акул, дельфинов, черепах – часто сопровождают небольшие рыбы – лоцманы. При больших скоростях, развиваемых акулой или дельфином, образуется так называемый слой трения, примыкающий непосредственно к поверхности тела этих животных. Рыбы-лоцманы, попадая в этот слой, движутся с той же скоростью, не затрачивая больших усилий, и кормятся остатками пищи животных, которых они сопровождают, а также их экскрементами и паразитами. Близость к крупным хищникам защищает рыб-лоцманов от нападения. Сами акулы и дельфины их не трогают. Очевидно, что пользу от совместного обитания получают главным образом рыбы-лоцманы. Такие отношения между видами называются нахлебничеством. Нахлебничество может принимать разные формы. Например, гиены подбирают остатки недоеденной львами добычи. Часто тела животных одних видов или места их обитания служат убежищем для других видов. Эта форма взаимоотношений получила название квартиранства. Так, мальки рыб прячутся под зонтиками крупных медуз, где находятся под защитой щупалец, снабженных стрекальными нитями.
Антибиотические отношения, или антибиоз, – форма взаимоотношений, при которой обе взаимодействующие популяции или одна из них испытывает неблагоприятное влияние. Это влияние может проявляться в разных формах.
Хищничество – одна из самых распространенных форм, имеющих большое значение в саморегуляции биогеоценозов. Хищниками называют животных (а также некоторые растения), питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют. Хотя у всех хищников есть предпочитаемые виды жертв, массовое размножение непривычных объектов охоты заставляет переключаться именно на них. Так, соколы-сапсаны обычно добывают пищу в воздухе, но при массовом размножении леммингов начинают охотиться на них, схватывая добычу с земли. Способность переключаться с одного вида добычи на другой – одна из необходимых форм приспосабливаемости в жизни хищников. Хищничество представляет собой способ борьбы за существование и встречается во всех крупных группах организмов.
Жертвы в процессе отбора совершенствуют средства защиты от хищников. К этим средствам относятся покровительственная окраска, различные шипы и панцири, приспособительное поведение. При нападении хищников на стаю рыб рыбы бросаются врассыпную, что увеличивает их шансы уцелеть. Напротив, скворцы, заметив сапсана, сбиваются в плотную кучу. Хищник избегает нападать на плотную стаю, так как рискует получить увечья. Крупные копытные при нападении на них волков становятся кругом. Подобным образом ведут себя и приматы: при угрозе нападения хищников самки с детенышами оказываются в плотном кольце самцов. В эволюции связи «хищник – жертва» происходит постоянное совершенствование и хищников, и их жертв.
Паразитизм – одна из форм сожительства, при котором организмы используют другие виды и как место обитания, и как постоянный источник питания. Известно несколько десятков тысяч видов паразитических форм, из них около 500 – паразиты человека, поэтому изучение паразитов необходимо для предупреждения и лечения заболеваний. Паразиты причиняют большой ущерб и сельскому хозяйству. Изучением их жизнедеятельности, путей распространения и разработкой мер борьбы с паразитарными заболеваниями занимается наука паразитология.
Переход к паразитизму резко увеличивает возможность вида выжить в борьбе за существование. Организм-хозяин служит для паразита источником питания и очень часто – местом обитания, защитой от врагов. Тело хозяина создает для живущих в нем организмов благоприятный и относительно ровный микроклимат, не подверженный тем значительным колебаниям, которые встречаются в природе.
Различают несколько форм паразитизма. Паразитизм может быть временным, тогда организм-хозяин подвергается нападению на короткий срок – на время питания. К временным паразитам относятся слепни, комары, блохи. Нередко на одного хозяина нападает сразу много паразитов. В этих случаях организму хозяина наносится большой ущерб и он может погибнуть.
Паразитизм не всегда можно отличить от хищничества. Например, миноги нападают на треску, лосося, корюшку, осетра и на других крупных рыб и даже на китов. Присосавшись к жертве, минога питается соками ее тела в течение нескольких дней и даже недель.
При тесном контакте паразита с хозяином эволюционное преимущество получают организмы, способные длительное время использовать хозяина, не приводя его к слишком ранней гибели и обеспечивая себе тем самым наилучшее существование.
Паразитические отношения встречаются часто и у растений. Особенно широко распространены паразитические бактерии и грибы. Они поселяются на вегетативных органах древесных и травянистых растений, вызывая у них заболевания.
Образ жизни паразитов, вызывая в процессе их эволюции глубокие изменения в строении и жизнедеятельности, служит причиной появления многих приспособлений к новым условиям существования. У паразитов развиваются органы прикрепления: присоски, крючки, коготки и т.п.
Своеобразна форма паразитизма, при которой паразит использует для питания не ткани и соки организма хозяина, а пищу, предназначенную для его потомства. Такая форма паразитизма получила название гнездового. Обыкновенная кукушка откладывает свои яйца в гнезда птиц более 100 видов, преимущественно отряда воробьиных. Вылупившийся кукушонок выталкивает яйца, отложенные хозяевами гнезда. Точно так же он поступает с птенцами, если они успевают появиться на свет. Оставшись один, птенец кукушки получает всю пищу, приносимую приемными родителями, и быстро растет.
Для практической деятельности человека большой интерес представляет использование паразитов в борьбе с переносчиками возбудителей инфекционных заболеваний или с вредителями сельского хозяйства. Существуют паразитические низшие грибы, которые поражают насекомых или их личинки. В настоящее время предпринимаются попытки культивирования грибов – паразитов насекомых. Достигнуты успехи в снижении численности тлей посредством заражения насекомых-вредителей грибами.
В биологических методах борьбы с вредителями сельского хозяйства начинает широко использоваться форма паразитизма, сопровождающаяся обязательной гибелью хозяина. Известны насекомые наездники, которые откладывают свои яйца в яйца других насекомых (капустной совки, клопов-черепашек и др.), в тела взрослых тлей и гусениц. Личинки наездников развиваются благодаря тканям своих хозяев, которые при этом погибают. Биологические методы борьбы приобретают все большее значение и в будущем позволят сократить применение ядохимикатов в сельском хозяйстве.
Конкуренция – одна из форм отрицательных взаимоотношений между видами. Этот тип взаимоотношений возникает, если у двух близких видов наблюдаются сходные потребности в пищевых ресурсах, убежищах, местах для размножения и т.д. Если два вида с одинаковыми потребностями оказываются в одном сообществе, рано или поздно один конкурент вытеснит другого. Ч. Дарвин считал конкуренцию одной из важнейших составных частей борьбы за существование, играющей большую роль в эволюции видов.
Растения и животные могут подавлять конкурентов и химическими веществами. Грибы препятствуют росту бактерий, вырабатывая антибиотики. У животных встречаются случаи прямого нападения представителей одного вида на другой, в результате чего более слабый конкурент погибает или ищет свободную территорию.
Одним из путей регуляции плотности населения данного вида в биогеоценозе служит маркирование занимаемой особью или семьей территории. Оставляемый животными запах служит сигналом, предупреждающим, что территория занята.
В результате конкуренции в биогеоценозе совместно уживаются только те виды, которые имеют разные требования к условиям жизни. Например, копытные африканских саванн по-разному используют пастбищный корм. Зебры обрывают верхушки трав; антилопы кормятся тем, что оставляют зебры, выбирая при этом определенные виды растений; газели выщипывают самые низкие травы, а др. подвиды антилоп.
Все перечисленные формы биологических связей между видами служат регуляторами численности животных и растений в биогеоценозе, определяя его устойчивость.
Нейтрализм – форма взаимоотношений, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно, но, формируя биогеоценоз, зависят от состояния сообщества в целом. Например, белки и лоси в одном лесу не конкурируют друг с другом, однако угнетение леса под действием засухи сказывается и на тех и на других, хотя и в разной степени.