Ресурсы живых организмов как экологические факторы

Ресурсами живых существ называют вещества, из которых состоят тела, энергию, используемую в процессах жизнедеятельности, а также места, где протекают те или иные фазы их жизненных циклов.

Зеленые растения строят свой организм из неорганических молекул воды, углекислого газа, кислорода, биогенных веществ за счет энергии солнечной радиации в процессе фотосинтеза. При этом неорганические вещества можно рассматривать как пищевой ресурс, а солнечную радиацию как энергетический ресурс. Сами растения являются пищевым ресурсом травоядных животных; травоядные - пищевым ресурсом для хищников, и те и другие - пищевым ресурсом для паразитов, а после гибели - для деструкторов.

Перераспределение вещества и энергии между консументами происходит в конкурентной борьбе за пищевые ресурсы, что вынуждает животных охранять места охоты. Такие места охоты, а также территории, где организмы размножаются, или проходят стадии своего развития по типу метаморфоза и т.п., относят к ресурсам среды.

Ресурсы называют незаменимыми, когда один ресурс не в состоянии заменить другой, который является жестким лимитирующим фактором. Ресурсы могут являться лимитирующими факторами, поскольку в данном случае, в особенности для высших растений, действует закон независимости факторов В. Р. Вильямса. При этом каждый из ресурсов (CO₂, H₂O, K, S, P, N₂ и др.) добывается независимо от других и, зачастую, своим особым способом.

При высоком уровне обеспеченности ресурсами незаменимые ресурсы могут становиться токсичными, превращаясь в лимитирующий фактор, выходящий за верхний предел толерантности к ним организмов. Так, в результате загрязнения почв может создаваться избыток калия, при вырубке леса - избыток освещенности для тенелюбивых растений и т.д.

Ресурсы называют взаимозаменяемыми, когда любой из двух ресурсов можно заменить другим; при этом они могут быть и различного качества. Таким образом, взаимозаменяемость еще не означает равноценности.

В результате морфологических и физиологических адаптаций возникает некоторое соответствие между организмом и средой, но оно еще не гарантирует выживания организма в этой среде, если он не сможет найти свое место в сложной цепи биологических взаимодействий как на внутривидовом, так и на межвидовом уровнях. Одной из сложностей является конкуренция на внутривидовом уровне за ресурсы.

Единственным ресурсом энергии для зеленых растений является свет. Важнейшее значение для популяций растений имеет распределение этой энергии; при этом первейшую роль играет листовой полог леса или посевов сельхозкультур, состоящий из ярусов свето- и тенелюбивых растений. Количество солнечной энергии, используемой для фотосинтеза, пропорционально освещенной площади листьев, а эта площадь зависит от формы и расположения листьев, а также высоты солнца над горизонтом и интенсивности солнечного излучения.

Диоксид углерода также является незаменимым ресурсом для процесса фотосинтеза, но проблем с его недостатком не возникает. Более того, избыток CO₂ может интенсифицировать фотосинтез даже при недостатке освещенности, например, в нижних ярусах густого леса, где его содержание несколько повышено.

Вода - это не только компонент фотосинтеза, но и незаменимая составляющая клеточной протоплазмы. Для подавляющего большинства растений основным источником воды является почва. Во многих случаях вода становится лимитирующим фактором из-за ограниченного содержания в почве, но она может быть лимитирующим фактором и при максимальном водонасыщении почвы. Большинство растений гибнет при подтоплении как вследствие отсутствия аэрации корневой системы, так и вследствие губительного воздействия сероводорода, выделяемого анаэробными бактериями.

Минеральные ресурсы - это извлекаемые растением из почвы биогенные микро- и макроэлементы. Минеральные ресурсы добываются корневой системой, их доступность неразрывно связана с доступностью воды, а наличие и количество зависят от содержания биогенных веществ в почве.

Кислород в наземных сообществах пока не является лимитирующим ресурсом, но его растворимость в воде значительно меньше, чем у углекислого газа, поэтому в водной среде кислород является лимитирующим ресурсом. Для всех организмов, кроме анаэробов, кислород - незаменимый ресурс.

Гидробионты, чтобы выжить в условиях лимитирующего действия кислорода, должны либо постоянно поддерживать ток воды через жабры (рыбы), либо иметь очень большую поверхность тела (ракообразные), либо обладать способностью к медленному дыханию (личинки некоторых насекомых), либо периодически возвращаться на поверхность, чтобы сделать вдох (киты, дельфины).

Пищевые ресурсы - это сами организмы. Автотрофные (фото- и хемосинтезирующие) организмы сами являются ресурсами для гетеротрофов, принимая участие в пищевой цепи, где каждый предшествующий потребитель превращается в пищевой ресурс для последующего потребителя.

Питательная ценность растений и животных различна. Растительные клетки окружены стенками, состоящими из целлюлозы, лигнина и других веществ, представляющих собой волокна, не усваиваемые многими животными - консументами. Но наличие этих стенок является основной причиной высокого содержания в растениях углерода - потенциального источника больших количеств энергии. Эта энергия доступна лишь животным, обладающим целлюлазами, способными расщеплять целлюлозу и лигнин (некоторые бактерии, многие грибы, улитки).

Травоядным животным для того, чтобы переваривать растительную пищу, необходимо ее тщательно пережевывать, а птицы перетирают ее в своем мускулистом желудке. Плотоядным же пережевывание пищи не требуется, так как в мясе жертвы все компоненты, необходимые для жизни, содержатся в готовом к усвоению виде, поэтому этот корм можно заглатывать целиком.

В процессе эволюции у организмов вырабатываются все более совершенные методы ограждения себя, как пищевых ресурсов, от своих потребителей. С другой стороны, и потребители разрабатывают все более изощренные способы заполучить добычу. В результате возникает тесная взаимосвязь между эволюцией потребляемых организмов и организмов-потребителей. Это явление называют сопряженной эволюцией, или коэволюцией.

Сопряженной эволюции у растений не бывает, не может быть ее и между деструкторами и мертвой органикой, а вот от внешних врагов у растений хорошо развита механическая защита - колючки, шипы, скорлупа ореха и др. Кроме того, организмы способны создавать и химическую защиту в виде ядовитых веществ, которые предохраняют их от поедания.

Для животных характерны также морфологические виды защиты (мимикрия) и достаточно разнообразные виды поведенческой защиты (угрожающее поведение, бегство от хищника, способность спрятаться в нору, в раковину и т.д.). Среди животных также распространены и механические способы защиты: иглы у ежа, раковина моллюсков и др.

Растения и животные конкурируют в занимаемом ими пространстве прежде всего за ресурсы, а не за некоторую площадь, где они могут жить и размножаться. Но пространство может становиться и лимитирующим ресурсом, если при избытке пищи оно не вмещает все организмы, которые могли бы успешно жить и развиваться в этом пространстве за счет избытка пищевых ресурсов.

Дата добавления: 2015-07-11