Všetky faktory prostredia charakterizujúce podmienky prostredia sú rozdelené do dvoch hlavných skupín – abiotické (zahŕňajú klimatické a pôdne) a biotické faktory (zoogénne a fytogénne). Spoločne sú spojené do prostredia pre zvieratá alebo rast rastlín.
Environmentálne faktory
V závislosti od charakteristík ich vplyvu na živočíchy a rastliny sa delia do nasledujúcich hlavných skupín:
1) klimatické, vrátane vlastností svetelného a tepelného režimu, úrovne vlhkosti a kvality vzduchu;
2) pôda-zem, ktoré charakterizujú kvalitu výživy prijímanej rastlinami v závislosti od typu pôdy, materskej horniny a podzemnej vody;
3) topografické, pôsobiace nepriamo, keďže klíma a kvalita pôdy závisia od reliéfu biotopu živých organizmov;
4) biotické: fytogénne, zoogénne a mikrogénne faktory;
5) antropogénne, vrátane všetkých typov ľudského vplyvu na životné prostredie.
Za zmienku stojí, že všetky tieto skupiny faktorov nepôsobia samostatne, ale vo vzájomnej kombinácii. Kvôli tejto zmene ukazovateľov aspoň jeden z nich povedie knerovnováha v tomto komplexe. Zvýšenie teploty je napríklad spojené so zvýšením vlhkosti vzduchu, mení sa plynové zloženie vzduchu, pôda vysychá, zvyšuje sa fotosyntéza atď. Tieto podmienky prostredia sú však schopné ovplyvniť samotné organizmy.
Biotické faktory
Biota je živá zložka cenózy, ktorá zahŕňa nielen rastliny a živočíchy, ale aj mikroorganizmy. Každý z týchto živých organizmov existuje v určitej biocenóze a úzko interaguje nielen s vlastným druhom, ale aj so zástupcami iných druhov. Všetky ovplyvňujú živé bytosti okolo nich, ale dostávajú od nich aj odozvu. Takéto interakcie môžu byť negatívne, pozitívne alebo neutrálne.
Súhrn interakcií medzi sebou a s neživou časťou životného prostredia sa nazýva biotické faktory prostredia. Patria sem:
- Fytogénne faktory sú účinky, ktoré majú rastliny na seba, iné rastliny a živočíchy.
- Zoogénne faktory sú vplyv, ktorý majú zvieratá na seba, iné zvieratá a rastliny.
Vplyv niektorých biotických faktorov na úrovni ekosystému určuje znaky premeny látok a energií, a to ich smer, intenzitu a povahu.
Fytogénne faktory
Vzťahy rastlín v komunitách s návrhom akademika V. N. Sukačeva sa začali nazývať spolupôsobením. Identifikoval v nich tri kategórie:
1. Priame (kontaktné) interakcie. Do tejto skupiny zaradil prímvplyv rastlín na organizmy, ktoré sú s nimi v kontakte. Patria sem mechanické a fyziologické účinky rastlín na seba. Príkladom tohto fytogénneho faktora – priamej interakcie medzi rastlinami – je poškodzovanie vrcholov korún mladých ihličnatých drevín ich bičovaním pružnými vetvami tesne umiestnených susedných tvrdých drevín. Alebo napríklad úzky kontakt koreňových systémov rôznych rastlín. Medzi priame fytogénne faktory životného prostredia patrí aj konkurencia, epifytizmus, parazitizmus, saprofytizmus a mutualizmus.
2. Nepriame spolupôsobenie transabiotickej povahy. Spôsob, akým rastliny ovplyvňujú organizmy okolo seba, spočíva v zmene fyzikálno-chemických vlastností ich biotopov. Mnohé rastliny sú edifikátory. Majú environmentálny vplyv na iné rastliny. Príkladom takéhoto fytogénneho biotického faktora je oslabenie intenzity slnečného žiarenia prenikajúceho vegetačným krytom, čo znamená zmenu sezónneho rytmu osvetlenia, teploty v lese a mnohé ďalšie.
3. Nepriame interakcie transbiotickej povahy. Rastliny ovplyvňujú životné prostredie nepriamo, prostredníctvom iných organizmov, ako sú baktérie. Je známe, že na koreňoch väčšiny strukovín sa usadzujú špeciálne uzlové baktérie. Sú schopné fixovať voľný dusík jeho premenou na dusitany a dusičnany, ktoré sú zase ľahko absorbované koreňmi takmer každej rastliny. Strukoviny teda nepriamo zvyšujú úrodnosť pôdy pre iné rastliny, pričom pôsobia cez sprostredkovateľa -uzlové baktérie. Ako príklad tohto fytogénneho environmentálneho faktora možno uviesť aj požieranie rastlín určitých skupín živočíchmi, čo vedie k zmene číselného pomeru druhov. V dôsledku odstránenia konkurencie začnú nenažrané rastliny silnieť a majú väčší vplyv na susedné organizmy.
Príklady
Konkurencia je jedným z hlavných faktorov pri vytváraní biocenóz. Prežívajú v nich len jedinci, ktorí sa ukázali byť viac prispôsobení určitým podmienkam prostredia a dokázali si vyvinúť orgány zapojené do výživy skôr ako ostatní, zachytili veľkú plochu a ocitli sa v lepších svetelných podmienkach. V priebehu prirodzeného výberu sú jednotlivci oslabení v procese konkurencie zničení.
Pri vzniku cenózy sa mnohé charakteristiky prostredia menia, čo je spôsobené výdajom materiálových a energetických zdrojov, ako aj emisiami odpadových produktov organizmov vo forme chemických zlúčenín, opadaného lístia a mnoho ďalších. Tento proces priameho alebo nepriameho vplyvu rastlín na susedov v dôsledku nasýtenia látkami z prostredia sa nazýva alelopatia.
Aj vo fyto- a biocenózach sa hojne vyskytuje symbióza prejavujúca sa v obojstranne výhodnom vzťahu drevín s hubami. Takýto fytogénny faktor je typický pre strukoviny, vŕby, vŕby, buk a iné dreviny. Na ich koreňoch sa objavuje mykoríza, ktorá umožňuje rastlinám prijímať minerálne soli pôdy rozpustené vo vode a huby vzískate prístup k organickej hmote.
Za zmienku stojí aj úloha mikroorganizmov, ktoré rozkladajú odpadky, premieňajú ich na minerálne zlúčeniny a tiež asimilujú dusík zo vzduchu. Na stromoch parazituje veľká kategória mikroorganizmov (ako sú huby a baktérie), ktoré svojim mohutným rozvojom môžu nenapraviteľne poškodiť nielen samotné rastliny, ale aj biocenózu ako celok.
Klasifikácia interakcií
1. Podľa predmetov. V závislosti od počtu rastlín, ktoré ovplyvňujú životné prostredie, ako aj od počtu organizmov vystavených tomuto vplyvu, rozlišujú:
- Individuálne interakcie, ktoré uskutočňuje jedna rastlina na živý organizmus.
- Kolektívne interakcie, ktoré zahŕňajú vzťah skupín rastlín medzi sebou alebo s jednotlivými jedincami.
2. Pomocou vplyvu. Podľa typu priameho alebo nepriameho vplyvu rastlín sú fytogénne faktory prostredia:
- Mechanické, kedy sú interakcie charakterizované zmenou priestorovej polohy tela a sú sprevádzané kontaktom alebo tlakom rôznych častí rastliny na susedné organizmy.
- Fyzikálne, keď hovoríme o vplyve slabých elektrických polí generovaných rastlinami na ich schopnosť distribuovať pôdne roztoky medzi blízke rastliny. Je to preto, že medzi malými sacími koreňmi je určitý rozdiel v elektrických potenciáloch, ktorý ovplyvňujeintenzita procesu absorpcie iónov z pôdy.
- Ekologické, predstavujúce hlavné fytogénne faktory. Prejavujú sa premenou celého prostredia vplyvom rastlín alebo len niektorej jeho časti. Zároveň však nemajú špecifický charakter, tento vplyv sa nelíši od vplyvu neživých predmetov.
- Cenotické, charakteristické výlučne pre živé organizmy (rastliny a zvieratá) charakterizované aktivitou. Príkladom fytogénneho faktora je súčasná spotreba určitých živín susednými rastlinami z jedného zdroja a v prípade ich nedostatku je zahrnutá určitá distribúcia chemických zlúčenín medzi rastlinami.
- Chemické, nazývané aj alelopatia. Prejavujú sa inhibíciou alebo stimuláciou základných životných procesov chemikáliami, ktoré sa uvoľňujú počas života rastlín (alebo pri ich odumieraní). Dôležité je, že nejde o živočíšnu ani rastlinnú potravu.
- Informačno-biologické, keď sa prenáša genetická informácia.
3. Za účasti okolia. Podľa tohto znaku sa fytogénne faktory delia na:
- Priame, vrátane všetkých mechanických interakcií, ako je prekladanie a spájanie koreňov.
- Aktuálne, zredukované na premenu alebo vytvorenie akýchkoľvek prvkov prostredia rastlinami (svetlo, výživa, teplo atď.).
4. Podľa úlohy prostredia pri získavaní výživy existujú:
- Trofický,spočívajúce v zmene pod vplyvom rastlín v množstve alebo zložení látok, ich skupenstva.
- Situačné, ktoré nepriamo ovplyvňujú kvalitu a množstvo prijímanej stravy. Takže príkladom fytogénneho faktora je schopnosť niektorých rastlín meniť pH pôdy, čo ovplyvňuje vstrebávanie živín z pôdy inými organizmami.
5. Podľa dôsledkov. V závislosti od toho, ako životná aktivita rastlín ovplyvní susedné rastliny, rozlišujú:
- Konkurencia a vzájomné obmedzovanie.
- Adaptácia.
- Eliminácia, ktorá je najdôležitejšou formou interakcie medzi rastlinami počas zmien v ich spoločenstvách.
- Prevencia, prejavujúca sa tým, že jeden rastlinný druh vytvára nepriaznivé fytogénne faktory prostredia pre vývoj iných druhov v štádiu klíčenia semien alebo primordií, čo vedie k odumieraniu sadeníc.
- Sebaobmedzenie, ku ktorému dochádza vo fáze intenzívneho rastu rastlinných organizmov. Ide o aktívny prenos minerálnych živín z nedostupných foriem do dostupných, ale ich spotreba rastlinami v rýchlosti zaostáva za týmto procesom. To vedie k oneskoreniu alebo zastaveniu ich rastu.
- Sebauprednostňovanie, čo je schopnosť rastlín meniť pre seba prostredie. Takéto fytogénne faktory a ich charakteristiky určujú stav akéhokoľvek biotopu, ako sú borovicové porasty, v machových synúsiach.
Za zmienku stojí, že rovnaký vplyv možno podľa rôznych znakov tejto klasifikácie pripísať rôznym typom. Takže súťaždôsledok interakcie je tiež trofický, aktuálny, cenotický a individuálny.
Súťaž
Konceptu konkurencie v biologickej vede sa venuje pozornosť už viac ako tucet rokov. Jeho výklad bol vágny alebo naopak príliš úzky.
Súťažou sa dnes rozumejú také interakcie, pri ktorých sa obmedzené množstvo potravy distribuuje neúmerne potrebám interagujúcich organizmov. V dôsledku priamych interakcií vedú fytogénne faktory k tomu, že rastliny s veľkými požiadavkami dostávajú väčšie množstvo výživy, ako by tomu bolo pri proporcionálnom rozdelení. Pri používaní rovnakého zdroja energie v rovnakom čase existuje konkurencia.
Je vhodné uvažovať o mechanizme konkurenčných vzťahov na príklade interakcie troch stromov, ktoré sa živia z toho istého zdroja. Zdroje životného prostredia majú nedostatok látok, ktoré potrebujú. Po určitom čase rast dvoch z nich klesá (utláčané stromy), u tretieho sa zvyšuje konštantnými rýchlosťami (dominantná rastlina). Táto situácia však neberie do úvahy možnosť rovnakých potrieb susedných stromov, čo by neviedlo k rozdielu v raste.
V skutočnosti sú zdroje prostredia nestabilné z nasledujúcich dôvodov:
- exploring space;
- klimatické podmienky sa menia.
Vitálnu aktivitu stromu možno celkom vyjadriť pomerom troch veličín:
- potreby – maximum látok a energie, ktoré rastlina dokáže prijať;
- minimálne požadované prejeho život;
- skutočná úroveň výživy.
So zväčšujúcou sa veľkosťou sa zvyšuje aspoň úroveň potrieb pred starnutím. Skutočná úroveň výživy, ktorú stromy prijímajú, závisí od mnohých faktorov vrátane „sociálnych vzťahov“v cenóze. Utláčané stromy prijímajú minimálne množstvo živín, čo je dôvodom ich likvidácie. Dominantné exempláre závisia v menšej miere od cenotického prostredia. A rast závisí od podmienok abiotického prostredia.
Postupom času sa počet stromov na jednotku plochy znižuje a pomer cenotických tried sa mení: zvyšuje sa podiel dominantných stromov. Výsledkom je dospelý les, ktorému dominujú dominantné stromy.
Konkurencia ako fytogénny faktor priamej interakcie medzi organizmami teda môže byť reprezentovaná ako proces nerovnomerného rozdelenia zdrojov, charakterizovaný nesúladom potrieb, ktorý vedie k rozdeleniu rastlín do rôznych cenotických skupín a k tzv. smrť utláčaných.
Vzájomné obmedzovanie sa líši od konkurencie v pomernom rozdelení zdrojov živín v životnom prostredí. Hoci mnohí výskumníci to pripisujú jednému z typov konkurencie – symetrickej. K takejto interakcii dochádza medzi jednotlivcami s približne rovnakými konkurenčnými schopnosťami rovnakého alebo odlišného druhu.
Vzostup konkurencie
Konkurencia medzi rastlinami môže nastať iba vtedy, ak sú splnené nasledujúce podmienky:
- kvalitatívna a kvantitatívna podobnosťpotreby;
- zdieľaná spotreba zdrojov zo spoločného zdroja;
- existujúci nedostatok environmentálnych zdrojov.
Je zrejmé, že pri prebytku zdrojov sú potreby každej rastliny plne uspokojené, čo neplatí pre fytogénne faktory. Avšak v opačnom prípade a aj pri kĺbovej výžive začína boj o existenciu. Ak sú aktívne korene rastlín v rovnakej pôdnej vrstve a sú vo vzájomnom kontakte, je ťažké posúdiť rovnomerné rozloženie živín. Ak sú korene alebo koruny umiestnené v rôznych vrstvách, potom sa výživa nepovažuje za súčasnú (je sekvenčná), čo znamená, že nemôžeme hovoriť o konkurencii.
Príklady konkurencie medzi rastlinami
Súťaž môže prísť o svetlo, pôdne živiny a opeľujúci hmyz. Ovplyvňovať ho môžu nielen samotné živiny, ale aj mnohé fytogénne faktory. Príkladom je tvorba hustých húštin na pôdach, v ktorých je veľa minerálnej výživy a vlahy. Hlavný boj je v tomto prípade o svetlo. Ale na chudobných pôdach zvyčajne každá rastlina dostane potrebné množstvo ultrafialových lúčov a boj je o pôdne zdroje.
Výsledkom vnútrodruhovej konkurencie je rozdelenie stromov rovnakého druhu do tried remeselníkov. Podľa svojej sily môžu rastliny odkazovať na:
- I. trieda, ak sú dominantné, majú hrubý kmeň a hrubé konáre od základne kmeňa, majú rozložitú korunu. Užívajú sidostatočný prílev slnka a extrahovať obrovské množstvo vody a živín z pôdy vďaka vyvinutému koreňovému systému. Nájdené samostatne v lese.
- II trieda, ak sú aj dominantné, najvyššie, ale s menším priemerom kmeňa a trochu menej mohutnou korunou.
- III triedy, ak sú menšie ako predchádzajúca trieda, no stále majú vrchnú časť otvorenú slnečným lúčom. Tiež dominujú v lese a spolu s triedou II tvoria väčšinu stromov.
- IV. trieda, ak sú stromy tenké, malé, nedostávajú priame slnečné svetlo.
- V trieda, ak stromy odumierajú alebo sú už mŕtve.
Súťaž o opeľovače je dôležitá aj pre rastliny, kde vyhráva druh, ktorý najviac priťahuje hmyz. Výhodou môže byť viac nektáru alebo sladkosti.
Adaptívne interakcie
Prejavujú sa tým, že fytogénne faktory, ktoré premieňajú prostredie, robia jeho vlastnosti prijateľnými pre akceptorové rastliny. K zmenám najčastejšie dochádza bezvýznamne a naplno sa prejavia až vtedy, keď je ovplyvňujúci druh mocným edifikátorom a treba ho prezentovať v celom rozsahu vývoja.
Jednou z foriem mechanického kontaktu je použitie inej rastliny jedným organizmom ako substrátu. Tento jav sa nazýva epifytizmus. Asi 10 % všetkých druhov rastlinných organizmov tvoria epifyty. Ekologický význam tohto javu spočíva v akomsi prispôsobení sa svetelnému režimu v podmienkach hustého tropického pásmalesy: epifyty dostávajú príležitosť dostať sa k svetelným lúčom bez značných nákladov na rast.
Fyziologické kontakty rôznych rastlín zahŕňajú parazitizmus a saprotrofizmus, čo platí aj pre fytogénne faktory. Nezabudnite na mutualizmus, ktorého príkladom je symbióza mycélia húb a koreňov rastlín. Napriek tomu, že huby prijímajú sacharidy z rastlín, ich hýfy zväčšujú absorpčný povrch koreňa desaťnásobne.
Pripojovacie formuláre
Všetky druhy mechanizmov pozitívnych aj negatívnych interakcií medzi rôznymi živými organizmami môžu byť veľmi jemné a neočividné. Pomerne nedávno skupina vedcov podrobne študovala vplyv rastlín na životné prostredie pomocou celoživotnej eliminácie zložitých organických látok, ktoré majú ochrannú funkciu, do prostredia. Takéto vzťahy medzi rastlinami sa nazývajú alelopatické. Výrazne ovplyvňujú veľkosť získaných bioproduktov rastlín (nielen pestovaných, ale aj divoko rastúcich) a určujú aj najlepšie spôsoby striedania plodín v záhradných výsadbách (napr. jabloň sa lepšie vyvíja po ríbezliach či malinách, slivky sú napr. najlepšie vysadené na miestach, kde sa pestovali hrušky alebo broskyne).
Hlavné formy spojení medzi rastlinami a živočíchmi v biocenózach sú podľa V. N. Beklemisheva:
- Aktuálne súvislosti, ktoré vznikajú v dôsledku skutočnosti, že jeden alebo viacero organizmov mení životné prostredie iných v priaznivom smere. Napríklad machy sphagnum majú tendenciu okysľovať pôdny roztok, čo vytvára priaznivé podmienky pre rosičku a brusnice v močiaroch.
- Ttrofické súvislosti, ktoré spočívajú v tom, že zástupcovia jedného druhu využívajú ako zdroj potravy jedinca iného druhu, jeho odpadové produkty alebo zvyšky. Vďaka trofickým väzbám sa bociany dostávajú do mokradí a losy sa zvyčajne usadzujú v osikových lesoch.
- Továrenské putá, ktoré vznikajú, keď jedinci niektorých druhov využívajú členov iných druhov na stavbu svojich hniezd alebo obydlí. Stromy napríklad poskytujú vtákom dutiny alebo konáre na stavbu hniezd.
