Что такое нейтрализм в экологии
Нейтрализм (биология): описание и примеры
В природе существует несколько типов симбиотических и несимбиотических отношений между организмами, такие как мутуализм, паразитизм, комменсализм, аменсализм и антагонизм. Растения дают пищу, кров и кислород животным, а животные, в свою очередь, выделяют углекислый газ, распространяют семена, пыльцу и т.д. Но кроме вышеперечисленных типов межвидовых отношений, выделяют еще один, известный как нейтрализм.
Нейтрализм описывает отношения между двумя организмами, которые взаимодействуют, но не влияют друг на друга. Правда нейтрализм крайне маловероятен, и его практически невозможно доказать. При работе со сложными сетями взаимоотношений в различных экосистемах, нельзя с абсолютной уверенностью сказать, что нет никакого вреда или пользы для одного из двух взаимодействующих видов. Поскольку истинный нейтрализм редок или вообще не встречается в природе, использование этого термина часто распространяется на ситуацию, когда отношения являются несущественными или крайне незначительными.
Примером нейтрализма является взаимодействие между радужной форелью и одуванчиком в горной долине или кактусом и тарантулом в пустыне. Нейтрализм происходит, когда два вида взаимодействуют без влияния на эволюционные адаптации друг друга. В нейтрализме взаимодействия являются случайными или косвенными и, как считается, не оказывают влияния ни на одну из популяций.
Нейтрализм: примеры животных и растений
В нашем земном мире все взаимосвязано. Даже там, где, на первый взгляд, связей между живыми организмами не существует, ее можно обнаружить приглядевшись повнимательнее. Ни один организм, ни один вид животных или растений не существует в природе изолированно от других. Взаимосвязи среди всевозможных форм жизни разнообразны и причудливы. В нашей статье мы рассмотрим нейтрализм. Примеры этого взаимодействия есть абсолютно во всех экосистемах.
Необходимая терминология
Напомним главные экологические термины, которые будут использованы в статье.
Биогеоценоз – система биотической (живой) и неживой материй со всем многообразием связей, наблюдающихся на определенной территории.
Экологическая ниша – место, которое занимает вид в биоценозе. В это понятие включают пространственное расположение вида и систему его трофических связей.
Трофические связи – формы связей популяций в биоценозе, когда одни виды питаются другими или продуктами их жизнедеятельности.
Экологическая классификация
Взаимодействие и взаимовлияние живых организмов друг на друга в экологии называются биотическими факторами. Во всех систематических группах живых существ среди многообразия связей выделяют определенные типы взаимодействий, а именно:
Тип взаимодействия видов может меняться в зависимости от стадий жизненного цикла организма или условий существования.
Косвенные и прямые связи
Примеров нейтрализма в природе можно приводить много. Но стоит помнить, что взаимосвязи в природе могут быть прямыми (контактными) и косвенными. В части прямого взаимодействия все понятно, а вот косвенное (опосредованное) влияние может быть обнаружено не сразу. Такие взаимоотношения могут быть трансбиотическими и трансабиотическими. В первом случае одни организмы влияют на другие посредством третьих (например, избирательное поедание скотом на лугах определенных растений, что приводит к разрастанию не предпочтительных трав для скота). В случае трансабиотического влияния организмы воздействуют на изменение факторов окружающей среды, что опосредованно влияет на жизнедеятельность другого вида. Такие связи могут быть настолько тонкими, что вполне можно говорить об отсутствии примеров нейтрализма в биологии. Однако экологи дают информацию о данном виде взаимоотношений живых организмов на основании отсутствия прямого и очевидного взаимодействия. Именно о таких примерах нейтрализма мы будем говорить.
Не враги и не друзья
Примером нейтрализма животных может служить проживание в одном лесу популяции кабанов и белок. В данных взаимоотношениях кабаны и белки не проявляют прямого и значимого влияния друг на друга. В таком биоценозе они существуют параллельно и не пересекаются ни в пространственном, ни в пищевом аспекте. Другим примером нейтрализма в этом же биоценозе может быть проживание белок и дятлов. Можно привести примером нейтральных взаимоотношений отношения льва и анаконды в африканской саванне, лосей и полевок в лесах средней зоны, горных козлов и соек на высокогорьях.
Разделяй и властвуй
Другой пример нейтрализма можно увидеть в еловом лесу, где обитает несколько видов славок – насекомоядных птиц. Несмотря на одинаковую кормовую базу, каждый вид добывает пищу в определенных пространственных экологических нишах: один в кроне, другой на тонких ветках. Эволюционная взаимная адаптация привела к такому нейтральному сосуществованию. В Антарктике на определенных территориях пример нейтрализма демонстрируют три вида тюленей. Тюлени Ведделя питаются исключительно рыбой, морские леопарды поедают пингвинов и своих сородичей, а тюлени Росса употребляют в пищу только головоногих моллюсков. В пространственном отношении они также не пересекаются.
Мы не мешаем друг другу
В растительном царстве также множество примеров нейтральных отношений. Такой тип взаимодействия устанавливается между березами и акациями в смешанной роще. Или же грибами и кустарниками. В очень грубом приближении в таких отношениях находится, к примеру, человек и муравей, крыса и карась, пчела и кот. Биогеоценоз характеризуется видовым разнообразием, и чем оно больше, тем данная экологическая система устойчивее. Возможно, именно такие нейтральные виды по отношению друг к другу обеспечивают устойчивость и стабильность экосистем.
Подводим итог
Примеров нейтрализма животных и растений довольно много. В любом биоценозе есть возможность установить такие отношения, и чем богаче видовой состав конкретной территории, тем больше таких связей найдется. Однако не стоит забывать, что биосфера нашей планеты – это тонкий живой организм, пронизанный множеством тончайших «ниточек» связей. Только на первый взгляд кажется, что все они переплетаются хаотично. Понимать это мы начинаем, когда случайно или намеренно разорвем даже одну из таких незаметных «нитей». Например, исчезновение лишь одного вида мотылька в пойме Амазонки привело к изменениям ландшафтного характера. И это неоспоримый факт экологов.
За последние сто лет экосистема Земли претерпела изменения, сопоставимые с теми, которые раньше происходили за тысячелетия. Влияние человека на биосферу характеризуется масштабностью и очень высокой скоростью. Антропогенный фактор экологического влияния занимает лидирующую позицию в эволюционно образующих процессах. Именно поэтому нам, людям, необходимо очень тщательно присматриваться к существующему в природе порядку. Конечно, если мы хотим передать потомкам цветущую, поющую и радостную планету.
Гипотеза нейтрализма позволяет по-новому взглянуть на устройство сообществ
Согласно традиционной точки зрения, виды, образующие одно сообщество, должны обязательно занимать разные экологические ниши. Однако выдвинутая недавно гипотеза нейтрализма исходит из того, что устойчивое длительное сосуществование разных видов может достигаться за счёт их экологического сходства. На волне интереса к нейтрализму произошло возрождение общего интереса экологов к проблеме структуры сообществ, в частности, к конкретным механизмам, формирующим тот или иной уровень численности разных видов. Редкость вида обычно рассматривается как некое преимущество, позволяющее избежать пресса специализированных хищников и паразитов. Однако самые последние работы указывают на то, что у редких видов гораздо сильнее оказывается негативная реакция на соседей своего вида, чем у видов массовых.
Сообществами в экологии называют совокупности совместно обитающих организмов разных видов, как правило, относящихся к одному трофическому уровню и конкурирующих за общие ресурсы. Примерами сообществ могут быть: все растения, произрастающие на определенном лугу, все насекомоядные птицы, гнездящиеся или добывающие корм в данном лесу, фитопланктон какого-то конкретного пруда и т.п. Изучение сообществ имеет давнюю историю, а если говорить о растительных сообществах, то оно началось ещё до того, как экология сформировалась как отдельная наука. Конечно, долгое время эти исследования были чисто описательными, но даже простое описание растительности требовало выделения отдельных дискретных категорий, которые и называли сообществами.
Учёные, исследовавшие сообщества, обычно исходили из того, что существуют некие общие, универсальные принципы их организации. Само же сообщество трактовалось как целостная система, состоящая из тесно взаимосвязанных элементов (отдельных видов). Предполагалось, что в ответ на какие-то внешние воздействия (например, изменение климата) сообщество реагирует именно как целое. Американский эколог-ботаник Фредерик Клементс (Frederic Clements), внесший огромный вклад в изучение динамики растительного покрова, полагал даже, что сообщество – это своего рода организм.
Были, однако, и отдельные еретики, не согласные с таким взглядом на сообщество. Самые известные: Л.Г.Раменский в СССР и Анри Глисон (Henry Gleason) в США. Оба он совершенно независимо высказали практически одну и ту же точку зрения: сообщество – не более чем простая совокупность особей разных видов, которые в значительной мере случайно оказались соседями только потому, что смогли до данного места добраться и в нём выжить. Реакция разных видов на изменения среды – сугубо индивидуальная, а «реакция сообщества» не более, чем суммарный результат реакций отдельных видов. Когда же исследователь в непрерывном растительном покрове начинает выделять в соответствии с теми иными критериями отдельные сообщества, то согласно Раменскому и Глисону он осуществляет чисто умозрительную операцию, не отражающую реальных процессов, ответственных за распределение разных видов.
Спор между сторонниками двух этих противоположных воззрений на самом деле не разрешим, поскольку упирается в некие априорные, заранее принятые установки исследователей, лежащие в области интуитивного, т.е. принимаемого без логической цепочки доказательств.
Учёные, трактующие сообщество как целостную систему, обычно предполагают, что виды одного сообщества, хотя и сходны экологически в общих чертах (например, все растения на лугу зависят от света, влаги, температуры и обеспеченности элементами минерального питания), на самом деле занимают разные экологические ниши. Например, сосуществующие растения могут различаться глубиной расположения корней, разной минимальной концентрацией необходимых элементов минерального питания, разной способностью выносить затенение и т.п.. Длительное устойчивое совместное обитание видов согласно такой точке зрения (а её можно считать традиционной) обеспечивается именно расхождением их по разным экологическим нишам. В противном случае более сильные конкуренты давно бы вытеснили более слабых, а видовое разнообразие сообществ сильно бы уменьшилось.
Однако на рубеже XX и XXI столетий внимание экологов привлекла концепция нейтрализма, выдвинутая Стивеном Хаббелом (Stephen P. Hubbell). Хаббелл и его сторонники утверждают, что виды, входящие в одно сообщество и как правило конкурирующие за общие ресурсы, могут обитать вместе, не вопреки, а благодаря тому, что очень сходны по своим экологическим характеристикам. Они способны сосуществовать, если экологически идентичны, если в расчёте на одну особь («на душу населения») имеют равный шанс размножиться (оставить определенное количество жизнеспособных потомков), погибнуть, заселить освободившийся участок и даже эволюционировать. Как неоднократно подчеркивает в своих работах Хаббел, под нейтральностью следует понимать вовсе не отсутствие взаимодействий между особями разных видов, а их одинаковость.
Проблемы структуры сообщества, к концу ХХ века явно утерявшие свою былую популярность, на волне увлечения нейтрализмом снова вошли в моду. В частности, экологи вернулись к старому вопросу – почему в любом богатом видами сообществе существует много видов редких, всего несколько массовых, и сравнительно мало видов средней численности (см.: В поисках универсального закона устройства биологических сообществ, или почему экологи потерпели неудачу?). Также возрос интерес к проблеме выживания редких видов, к вопросу о том, что позволяет редким видам не быть вытесненными успешными конкурентами, достигшими высокой численности.
Нейтрализм (биологические отношения) теории и примеры
нейтрализм, в экологии это отношения или взаимодействие между двумя биологическими объектами, в которых ни одна из сторон не получает выгоды или вреда. По мнению ряда авторов, отношения такого типа практически невозможны по своей природе. Виды подвержены чрезвычайно сложным отношениям, поэтому нейтральные отношения довольно трудно доказать.
Эмпирических исследований было немного, так как есть экспериментальные трудности, чтобы доказать, что взаимодействие не имеет никакого эффекта. Однако предполагается, что взаимодействие между бактериями определенных родов на них не влияет.
Биологические отношения
Экологические сообщества определяются как совокупность популяций, которые одновременно проживают на общей территории..
Эти сообщества сформированы сетью сложных и динамичных взаимодействий. Отношения, которые происходят между людьми, могут быть классифицированы в две довольно широкие категории: прямые или косвенные.
Прямые отношения
Как следует из названия, прямые эффекты возникают, когда взаимодействие per se оказывает влияние на фитнес лиц, участвующих в процессе, без необходимости третьей стороны. Например, колибри, опыляющая цветок, является примером прямого взаимодействия между двумя видами.
Взаимодействие, обсуждаемое в этой статье, нейтрализм, подразумевает, что отношения не влияют ни на один из видов, вовлеченных в такое взаимодействие. Тем не менее, большая часть литературы соглашается, что это явление редкое и маловероятное.
Во многих случаях эффект является нейтральным у одного из видов, в то время как у другого человека, участвующего в процессе, взаимодействие может иметь положительные или отрицательные результаты. Далее мы обсудим этот тип взаимодействий, которые состоят из «нейтральной» части.
комменсализм
Например, при комменсализме одно из организмов положительно влияет на взаимодействие, в то время как второе не затрагивается. Отношения этого типа считаются прочными и устойчивыми. Некоторые микроорганизмы получают выгоду от выращивания в хозяине, в котором они не оказывают какого-либо эффекта.
Кроме того, было показано, что некоторые микроорганизмы, которые ранее считались «комменсальными», на самом деле оказывают положительное влияние на хозяина, такие как синтез витаминов..
В случае растений есть определенные семена, которые должны прорасти в условиях пустыни с очень высокими температурами и могут быть получены только в тени других растений..
В этом случае полезен организм, который будет развиваться из семян, но растения, которые его окружают, не пострадают. Это явление известно как нодрицизм. Точно так же эпифитные растения представляют собой хорошо известный случай комменсальных взаимодействий..
Amensalimo
С другой стороны, аменсализм также имеет нейтральный эффект у одного из видов, а у другого этот эффект отрицательный. Некоторые модели этого взаимодействия включают пол пеницилл который выделяет определенные химические вещества, которые убивают бактерии, которые находятся поблизости.
Концепция может быть экстраполирована на растительное царство. Некоторые растения выделяют ряд веществ, которые подавляют рост потенциальных конкурентов по периметру этого.
Косвенные эффекты
Второй тип эффекта, который формирует растительные сообщества, является косвенным. Это происходит, когда воздействие одного организма на другой опосредуется или передается третьей стороной. Например, А влияет на В, который влияет на С.
Предложено около семи моделей сложных взаимодействий, которые могут происходить, таких как ключевые хищники, косвенная конкуренция, косвенный комменсализм и другие..
По логике вещей, именно эти взаимодействия, а не нейтрализмы, оказывают влияние на эти сложные сети. Кроме того, это те, которые оказывают важное влияние на сообщество организмов.
теории
Мало теорий было разработано в области экологии в отношении нейтрализма. Это отсутствие информации в основном связано с отсутствием эмпирических данных о существовании отношений, в которых фитнес участвующих агентств не затронуты.
примеров
Хотя нейтрализм широко не принимается экологами, некоторые предполагают, что у определенных видов бактерий родов лактобацилла и стрептококк есть нейтральные отношения.
Первый жанр, лактобацилла, Он характеризуется длинной или изогнутой палочкой, которая положительно реагирует на окрашивание по Граму. Его название связано с его метаболической способностью к образованию молочной кислоты, считающейся молочнокислыми бактериями. Это важный компонент нормальной бактериальной флоры нашего организма.
стрептококк, С другой стороны, это бактерия в форме кокосовых орехов, которая положительно реагирует на окрашивание по Граму. Это также молочнокислая бактерия, и у людей она является причиной ряда патологий, таких как тонзиллит, менингит, пневмония и другие..
Таким образом, когда оба бактериальных рода обнаруживаются в одном месте обитания, может показаться, что присутствие одного из них не оказывает большего влияния на другое, и наоборот..
Другие значения термина нейтрализм
Как правило, понятие «нейтрализм» в биологических науках используется в контексте современной эволюционной биологии. Нейтральная теория молекулярной эволюции была предложена Кимурой и пытается объяснить изменения, которые происходят на уровне ДНК..
Согласно этой теории, подавляющее большинство мутаций, которые фиксируются в ДНК путем дрейфа генов, так как они избирательно нейтральны. Термин «нейтрализм» или «избирательно нейтральный» равносилен тому, что они не подразумевают каких-либо преимуществ или недостатков для организма..
Нейтрализм. Антибиоз и его формы
Вопрос 2. По каким критериям можно отличить хищничество от паразитизма?
Иногда провести различие между паразитизмом и хищничеством бывает трудно. Однако, как правило, хищничество подразумевает собой ловлю и поедание добычи; при этом добыча оказывает сопротивление. Для паразитизма, как правило, не характерно быстрое умерщвление паразитом своей жертвы. Хозяин и паразит могут сосуществовать в течение очень длительного времени (иногда на протяжении всей жизни хозяина).
Вопрос 3. Как сказывается конкуренция на интенсивности жизнедеятельности соперничающих видов?
Если конкурирующие виды обитают на одной территории, то каждый из них находится в невыгодном положении: уменьшаются возможности овладения пищевыми ресурсами, местами размножения и т. д. Все это приводит к снижению интенсивности жизнедеятельности обоих конкурирующих видов или вытеснению одного из них из биоценоза.
Вопрос 4. Каким образом антибиоз влияет на интенсивность естественного отбора?
Проявления антибиоза усиливают давление естественного отбора.
Вопрос 5. Какое значение имеет нейтрализм для развития биогеоценоза?
При нейтрализме особи разных видов не контактируют друг с другом непосредственно, но зависят от состояния биогеоценоза в целом, принимают участие в формировании сообщества и обязательно связаны друг с другом через посредников — представителей других видов в биоценозе. Видовое многообразие сообщества определяет степень его устойчивости.