Rozdział 12 Organizm wśród organizmów

Na organizmy oddziaływuije środowisko abiotyczne (fizyczne) np na to czy gdzies sa porpsty ma wpływ to jakie jets podłoże mineralne, ilość opadów, nasłonecznienie. Czynniki te mają wpływ również na to czy gdzieś będzie las, w ktyorym mogą mieszkać dzięcioły.

Organizmy zyją więć w środowisku biotycznym, które jest warunkowane przez czynniki abiotyczne. Jednak podstawową róznicą jest to, że środowisko abiotyczne nie zmienia się w znaczący sposób pod wpływem zamieszkujących je organizmów, zmieniają je tylko katastrofy takie jak np. pożary, trzęsienia ziemii(zmieniają się wtedy tez i organizmy je zamieszkujące).

Środowisko biotyczne- zbiór organizmów wzajemnie na siebie oddziaływujących. Czy to pośrednio czy bezpośrednio. Mówi się, że środowisko wpływa na organizmy tylko jak ten musi sie do niego przystosować.

Oddziaływania:

• Nieantagonistyczne

  1. Mutualizm- Obydwa osobniki odnosza korzyść. Jak nie jest obligatoryjny to jest to protokooperacja/mutualizm fakultatywny

  2. Komensalizm- Jeden ziomek odnosi korzyści, drugi ma w dupie.

• Anatonistyczne

  1. Konkurencja-oboje tracą na obecnosci drugiego

  2. Drapieznik-ofiara

  3. Pasożyt-żywiciel

  4. Amensalizm- jeden traci

Sa to jednak kontrowersyjne określenie, szczególnie „symbioza”, która poprawnie znaczy ścisły, długotrwały, związek parnerów należących do innych gatunków; może byc korzystny dla ½ stron.

Pojęcia sa płynne i w każdej chwili endosymbiont może np. stać sie pasozytem. Nie ma nic za darmo, z punktu widzenia każdego organizmu drugi pracuje dla niego.

• Konkurencja

  Tempo w jakim organizmy „się” powielają :

  gdzie r to współczynnik proporcjonalności, charakterystyczny dla organizmu.

  Niby funkcja powinna być wykładnicza, ale nie jest gdyż ilosc osobników ogranicza brak zasobów i miejsca.

  W praktyce stosuje się tzw. równanie logistyczne:

  Gdzie K to górnaq granica ilości osobników.

  Założenia (ograniczenia) modelu:

• Konkurują ze sobą identyczne organizmy

• Zmiany liczebności sa procesem ciągłym( wynika z własciwości różniczek)

• Niezależnośc parametrów od siebie

• Liczba K nie jest osiągana

  Równanie Lotki- Volterry

  Gdzie współczynnik proporcjonalności, jak który osobnik wpływa na zmniejszenie ilości wspólnych zasobów.

  Ilośc osobników jest w ciągłej zmianie (Weiner udowadnia to na 2str, jakby ktoś nie wierzył na słowo;p), albo są dokłądne takie sam ei mają takie same współczynniki wewnątrzgatunkowe i międzygatunkowe(wątpliwe).

  Gdy parametry sa inne równowaga ilosci obu gatunków jest bardzo chwiowa i nietrwała. Jeżeli konkurencja jest miedzygatunkowa, jeden organizm prędzje czy później wyprze drugi.

  Wniosek: Układ dwóch konkurujących ze sobą gatunków może uzyskać stabilną równowage liczebności (trwała koegzystencja) pod warunkiem, że konkurencja między osobnikami roznych gatunkowbędzie mniej nasilona niz miedzy osobnikami tego samego gatunku. Równowaga liczebności każdego z gatunków jest mniejsza niż byłaby bez konkurencji.

  Ostatecznym założeniem modelu jest to, ze bierzemy pod uwge tylko jedną pare konkurentów, podczas gdy w przyrodzie jkeden gatunek konkuruję z milionem innych. Można zrobić macierz, nawet próbowano, ale nie jest to wowczas dokąłdny model i jest za duzo niepotrzebnych parametrów.

  Wniosek Gause’go-2 gatunki mogą ze sobą koegzystowac tylko wtedy gdy wykorzystują dostepne zasoby w inny sposób.

  Często jednak działa konkurencja nie przez podbieranie zasobów, ale konkurencja przez interferencje(wykończenie przeciwnika na zabój!!) np. allelopatia, wydzialenie antybiotyków. Dzięki temu nasilenie konkurencji jest w rzeczywistości troche mniejsze niż wynikałoy to z modelu Lotki-Volterry i koegzystencja jest wówczas również możliwa.

  Gildia- grupa organizmów korzystających ze środowiska w podobny sposób.

  W rzeczywistości nawet blisko spokrewnione i wydawałoby się gatunki korzystajace z tych samych samych zasobów różnią się czy to gatunkami pożywienia czy miejscami siedlisk. Dzieje się tak na skutek ewolucji, która sprawia osłąbia konkurencje i prowadzi do specjalizacji. Zjawisko jest nazwane konkurencyjnym rozszczepieniem cech. Świetnym przykłądem są tzw. Zięby Darwina z wysp Galapagos.

  Konkurencyjne uwolnienie cech-jeżeli brak konkurenta osobnik wykorzystuje wszystkie dostępne zasoby, jeżeli jednak konkurent jest obecny osobnik korzysta tylko w z tych zasobów, które wykorzystuje lepoiej niż konkurent. (o tym Weiner pisze miliony przykładów, jednak wszystkie sprowadzają sie do samej zasady uwolnienia cech, często sa to gatunki zamieszkujące (bądź nie) równe wyspy w różnych konfiguracjach).

• Eksploatacja

  Niesymatryczne interakcje miedzygatunkowe, łączy drapieznictwo, pasożytnictwo i roślinożerność(!).

  Pasożyt-organizm zyjący wewnątrz/ na powierzchni innego organizmu uzyskujący całosć/ większość pozywienia od jednego osobnika(żywiciela), wyrządzając mu mniejszą badź wiekszą kryzwdę. Jakiś mr. Thomson uwąza, ze jest to najpowszechniejsza forma oddziaływań na ziemi.

  Cechą chcarakterystyczną pasozytów ejst ich względnie mały rozmiar i ogromne odległości, które dzielą je od innych potencjalnych żywicieli. Dlatego większośc pasożytó to organizmy produkujące ogromną ilośc jaj/ zarodników. Większość z nich to równiez zazwyczj samice. Dużą ich część sanowią organizmy rozmnażające się wsobnie, bezpłciowo partenogenetycznie czy będące hermafrodytami. Pasożyty w przeciwieństwie do drapieżców czy roslinożerców sa zazwyczaj bardzo specyficzne do żywicieli. Często sa to monofagi np. miś koala czy mrókojady „hodujące” mrówki(równiez je obraniają)

  Spasanie-żerowanie na wielu osobnikach żywicieli, zazwyczaj bez specyficzności gatunkowej.

  Hipoteza Hamiltona- pasożyty zazwyczaj rozmnażają się szybciej niż żywiciel, więc szybciej moga ewoluować. Jednak pasożyty najczęściej sa nastawione tylko na najbardziej „typowych” fenotypów. Więc im większa różnorodnść żywicieli tym mniejsze prawdopodobieństwo zakażenia. Hamilotn uważa to za główny powód powstania rozmnażania płciowego! (szybsza i bardziej skuteczna zmienność).

  Drapieznictwo

Drapieżnictwo

Istotą interakcji międzygatunkowej jest zabijanie. Drapieżnik usuwa ofiarę z populacji, definitywnie zmniejszając jej dostosowanie. Istota drapieżnictwa, jako interakcji międzygatunkowej, polega na dużej sile i radykalnej asymetrii tego związku: każde spotkanie osobnika i ofiary i drapieżnika oznacza straty dla tej pierwszej niż zysk dla ostatniego.

Modele interakcji drapieżnika i ofiary

Model konkurencji - Lotka i Volterra

dn/dt = rn-γnN

dN/dt=aγnN-mN

n - liczba ofiar, N - liczba drapieżników, r - tempo rozrodu ofiar (w przeliczeniu na osobnika), γ - współczynnik efektywności drapieżnika (określający, jaka część możliwych spotkań drapieżnika z ofiarą dochodzi do skutku) a - współczynnik konwersji liczby schwytanych ofiar na liczbę potomków drapieżnika, m -tempo wymierania drapieżników (na osobnika) przy braku pożywienia

Iloczyn nN jest miarą prawdopodobieństwa spotkania drapieżnika i ofiary przy danych liczebnościach.

Model mógłby służyć do ilościowego przewidywania a nie tylko opisu zastanej sytuacji. Jego założenia są jednak bardzo daleko idącym uproszczeniem:

• ofiary rozmnażają się wykładniczo (nieograniczenie) a giną tylko z powodu drapieżnika

• natężenie interakcji zależy tylko od liczebności obu populacji

• tempo rozrodu drapieżnika wyznacza tylko liczba schwytanych ofiar, a jego śmiertelność jest stała i niezależna od innych czynników

Wady modelu : jednoczesność oddziaływań, ciągłość czasu i ciągłość liczebności.

Stała liczebność obu populacji - dn/dt =0 i dN/dt=0. W przestrzeni fazowej wyznaczanej przez osie liczbowe N i n wartości te wyznaczają izokliny stałej liczebności obu populacji w postaci przecinających się linii prostych. Poniżej izokliny n* -nie są w stanie przetrwać drapieżniki, powyżej izokliny N* - niemożliwe jest utrzymanie populacji ofiar, w ich pkt. przecięcia - trwa równowaga. Poza pkt równowagi - układ wpada w oscylacje.

Jednak dzisiaj juz wykorzystuje sie jakeiś inne modele, które zakładają ograniczone tempo wzrostu populacji) Wszystkie modele jednak zakładają tylko jeden agtunek ofiar i jeden gatunek drapieżców. Jednak możemy sobie zbadać zależnośc przy większej ilości gatunków, wychodząc nawet z modelu Lotki-Volterry dla S liczby gatunków:

Bez sesnsu ejst takie równania rozwiązywać, ale widać z nich , że dla drapieznika najlepiej jest jak ma za ofiary gatunki bardzo liczebne i przystosowany ejst do ich chwytania i „przetwarzania” na swoje potomstwo”.

W oddziaływanach drapieznik- ofiara bardzo szybko nastepują zmiany ewolucyjne. Juz nawet po kilkunastu pokoleniach. Klasyczne modele ejdnak tego nie uwzględniają. Sytuacja tu różni się od tej u pasozytów brakiem specyficzności gatunkowej. Przy czym nacisk doboru jets silniejszy na ofiary niż na drapieżniki. To tu ofiary wypracowały spektakularne formy przystosowań, a dobór preferuje przystosowana niespotykane u innyc gatunków.

Aktywna ucieczka- strategia polegająca na jak najszybszej i wytrwałej ucieczce w obliczu zagrożenia. Istnieje teoria, że przez to powstała stałocieplnośc, bo organizmy musiały jak najszybciej uciec bez względu na temperature otoczneia.

Kryjówki- sposób unikania depaieżcy. Dzięki temu niektóre ssaki (np. krety) „zeszły do podziemi”. Również wyewoluowanie umaszczenia kryjącego w danym środowisku jest skurteczną „kryjówką”(tzw. kryptyzm).

Niejadalność- Wiele gatunków wytwarza cechy, kt®óe sprawiaja,że zwierze staje się nieprzydatne dla drapieznika. Jsą to np. wytwaranie trucizn czy kolców, pancerzyków. Przy truciznach orgaznizm musi jednak również pokazać, ze jest niejadalny; robi to np. jaskrawym ubarwieniem. Dodatkowo korzystna dla gatunków jest mimikra(upodabnianie sie do innych gatunków), bo dzieki temu nie są zjadane i nie produkują korztownych ewolucyjnie trucizn.

Obrona indukowana: gdy gatunki sa czasem bardziej czasem mniej zagrożone:

Jednak wiele gtunków przyjmuje innne strategie niż kosztowna energetycznie obraona. Moga to byc np. życie stadne(przystosowanie behawioralne), gdzie wiecej osobników obserwuje otoczenie, więcej słabszych osobników sie broni, stada rozpraszają uwage drapieżcy. Niketóre gatunki przybierają inną postać gdy w pobliżu ejst drapieznik(np. ryba najeżka). Innym sposobem jest tzw. kształtowanie historii życiowej gdy np. organizmy danego gatunku szybciej dorastają (patrz rozdział 14).

Parazytoidy- wyjadają ofiarę żywcem po czym ją usmiercają.Początkowo zachowują się jak drapieżniki, jednak ostatecznie jako drapiezniki uśmiercające ofiare.

Roslinożerność

Rośliny wbrew pozorom bronią się przed roślinożercami. Robią to głównie wytwarzając toksyny szkodliwe dla zwierząt je zjadających takie jak garbniki(wcześnie ewolucyjnie, u ogromnej ilości roslin, utrudniają trawienia), alkaloidy( z wielu produkuje sie leki i narkotyki), glikozydy( u przynajmniej 1000 gat; blokuje enzymy łańcucha oddechowego) czy terpenoidy(tzw. olejki eteryczne, ostrzegają one roslinożerce, że roslina jest niejadalna). Trucizny grzybów działają troche inaczej, sa nimi białka działające tylko na niektóre organizmy.

Istnieją 2 strategie: 1. Całkowite zaprzestanie produkcji trucizn i skupienie sie na jak najwiekszym przyroście biomasy, korzystne na zajebistych glebach i w korzystnych warunkach abiotycznych.

2.Wytwarzanie trucizn i aktywna obrona przed zjedzeniem, ale niższa produkcja. Preferowane w mniej sprzyjającyhc warunkach.

• Mutualizm

  Wzajemne korzystne związki ścisłej symbiozy.

  Sprzeżenie układów metabolicznych- Wiele organizmów utraciło swoje zdolności na skutek współpracy np z bakteriami i nie jest już w stanie bez nich wyżyć.

  Symbiotyczna teoria powstania Eukarya- Niektóre organizmy mają w swoich komórkach więcej niż 1 genom. Np. jakis orzęsek ma w swojej komórce symbiotyczne sinice. Istenieje teoria, że eukarioty sa właśnie organizmami o genotypach zożonych z genomów wielu organizmów.

  Symbioza heterotrofów z chemoautotrofami- Wiele eukaryotów np. małże żyje w symbiozie z prokariontami, któr są w stanie przeprowadzać chemosynteze. Organizmy taki żyją głównie przy osadach morskich, w ściekach czy w pobliżu złóż/ wylewów ropy naftowej. Eukarionty dzięki temu mogą odddychać w otoczneiach beztlenowych i otrzymują związki, które mogą wykorzystac wywarzajac energie.

  Symbioza heterotrofów z fotoautotrofami- Heterotrofy mają dzięki temu „darmowy tlen”, azot, glukoze lub inne cukry, w zamian eksponując symbionty na światło.

  Porosty- Współpraca zielenic, grzybów czasem sinic.

  Mikoryza- związki korzeni z grzybami. Grzyby sa wówczas uzaleznione od roslin. Pobieranie np. fosforanów jest nieraz szybseprzez grzybnie niz przez korzenie. Istnieje endomikoryza( grzyby w korzeniach roslin) oraz ektomikrozya( włośniki sa „zakorzenione” w grzybni. Niktóre storczyki są nawet pasozytami grzybów.

  Symbiotczne wiązanie azotu- wytwarzanie nitrogenazy jest kosztowne, więc gdy nie ma innego źródła azotu trzeba się wcisnac w jakąś symbioze. Wystepuje u roślon motylkowych.

  Symbioza roslinożerców z mikroorganizmami trawiącymi celiuloze

  I inne symbiozy o mniejszym znaczeniu.

  Symbiozy mają kluczową role u praktycznie wszytskich organizmów, w cyklach pierwiastkó itd.

  Luxne związki między organizmami-nie sa obligatoryjne, ale sie zdarzają np.: zoogamia- w wiekszości zapylanie kwaitów przy jedzeniiu nektaru.

  Zoochoria- zjadanie przez ssaki owoców. Rozsiewają je w ten sposób. Zwierzęte koewolują sobie dostosowującdo siebie skłądniki nektaru, owoców oraz odpowiednich narządó gębowych. Istneiją jednak oszuści np. modliszka, ktmora wg biolgów ma przypominać kwiat.

  Przmierze obronne- schronienie za obrone, pojawia się u roslin i owadów np. mrówek.

  Dobór sztuczny- gdy jeden organizm wpływa znacząco na ewolucje drugiego, niekoniecznie znacznie sie przy tym specjalizując. Tak jest np. u homo sapiens, które wybierają sobie rasy owiec o najlepszej wełnie, ale równiez u termitów żyjących w symbiozie z grzybami.