Zależności antagonistyczne- Zadanie 17.5.: Baza wiedzy - Biologia - Szkoła ponadpodstawowa

Rozwiązanie

ZALEŻNOŚCI ANTAGONISTYCZNE

Słowo "antagonistyczny" nawiązuje w swoim znaczeniu do rywalizacji wynikającej ze sprzeczności interesów. Znaczenie to jest odpowiednie także z ekologicznego punktu widzenia, gdzie relacje antagonistyczne oznaczają takie zależności między organizmami lub gatunkami, w których przynajmniej jedna ze stron ponosi starty.

Wśród zależności antagonistycznych wyróżnia się:

drapieżnictwo,
roślinożerność,
pasożytnictwo,
konkurencję.

DRAPIEŻNICTWO

→ zależność pomiędzy organizmem mięsożernym (zjadającym) i jego ofiarą (zjadanym)

W układzie drapieżnik-ofiara ma miejsce wzajemne regulowanie liczebności. Wzrost liczebności ofiar powoduje, że zwiększają się także zasoby pokarmowe drapieżnika. Dzięki temu ma on możliwość odbudowania swojej populacji. Liczebność drapieżników wzrasta, co powoduje, że wywierają one większą presję na swoje ofiary. Skutkuje to spadkiem liczebności ofiar. To zaś powoduje zmniejszenie dostępności pokarmu dla drapieżnika, więc w konsekwencji liczebność jego populacji spada. Tym samym populacja ofiar może się odbudować.

Wzajemna regulacja liczebności drapieżników i ofiar ma więc charakter ujemnego sprzężenia zwrotnego.

W układzie drapieżnik-ofiara następuje konflikt interesów. Drapieżnik chce upolować i zjeść swoją ofiarę, zaś ofiara nie chce zostać upolowana, więc próbuje tego uniknąć. Z tego powodu zarówno drapieżniki, jak i ofiary wykształcają różnorodne przystosowania umożliwiające im osiąganie swoich celów.

Przystosowania drapieżników do pozyskiwania pokarmu

PRZYSTOSOWANIA BEHAWIORALNE (STRATEGIE)
RODZAJ STRATEGII	OPIS
pościg	Drapieżnik tropi ofiarę, a następnie rozpoczyna pościg, aby ją schwytać.
tworzenie pułapek	Drapieżnik wykonuje pułapkę, która jest albo niewidoczna dla ofiary, albo ma za zadanie zbawić ofiarę podstępem.
atak i obezwładnienie	Drapieżnik nagle atakuje ofiarę i obezwładnia ją - np. przy użyciu paraliżującego jadu.
atak z ukrycia	Drapieżnik tropi ofiarę z ukrycia i atakuje ją z zaskoczenia.
polowanie w grupach	Niektóre gatunki polują grupowo, aby zwiększyć skuteczność polowania (np. poprzez otoczenie ofiary i jednoczesny atak z kilku stron).
PRZYSTOSOWANIA ANATOMICZNE
RODZAJ PRZYSTOSOWANIA	OPIS
silnie rozwinięte kły ssaków drapieżnych	Kły są długie i masywne, dzięki czemu ułatwiają chwytanie ofiary i rozszarpywanie jej tkanek.
specyficzna budowa dzioba u ptaków drapieżnych	Dzioby ptaków drapieżnych są zazwyczaj masywne, haczykowato zagięte i ostro zakończone.
specyficzna budowa aparatu gębowego u owadów drapieżnych	U owadów drapieżnych występuje zazwyczaj aparat gębowy typu gryzącego, z silnie rozwiniętymi żuchwami i żuwaczkami.
dostosowanie budowy układu pokarmowego ssaków drapieżnych	Stosunkowo krótki układ pokarmowy, mały żołądek, krótkie jelita.
silnie rozwinięte mięśnie szkieletowe u ssaków drapieżnych	Duże ssaki drapieżne przystosowane są do podejmowania intensywnego wysiłku fizycznego w celu schwytania ofiary. Umożliwiają im to dobrze rozwinięte mięśnie, szczególnie mięśnie kończyn.
dobrze rozwinięte narządy zmysłów	Niektóre drapieżniki mają czuły wzrok i słuch (np. ryś), inne zaś wykształcają różnorodne przystosowania - np. węże posiadają wyspecjalizowane receptory umożliwiające odszukanie zdobyczy dzięki temperaturze ciała ofiar.
ostre, masywne pazury	Masywne i ostro zakończone pazury umożliwiają chwytanie, przytrzymywanie i rozszarpywanie zdobyczy.
wytwarzanie jadu	Jad wytwarzany przez drapieżniki może działać na ofiarę paraliżująco lub nawet uśmiercająco. Często również jad pełni funkcję ochronną.

Strategie obronne ofiar

RODZAJ STRATEGII	PRZYSTOSOWANIA	PRZYKŁADY
ucieczka	• dobrze rozwinięty układ mięśniowy • dobrze rozwinięte narządy zmysłów umożliwiające szybki odbiór informacji o zagrożeniu	• silnie umięśnione kończyny dolne u zająca • silnie wyczulony słuch u sarny
obrona chemiczna	• wydzielanie substancji drażniących lub toksycznych	• toksyczna substancja wydzielana przez ropuchy w odpowiedzi na zagrożenie
obrona mechaniczna	• wytwarzanie kolców • wytwarzanie skorupy • obecność rogów lub poroży	• kolce jeża • skorupa żółwia • poroża jeleniowatych • rogi żubra
mimikra	• upodabnianie się do innych zwierząt (np. jadowitych lub drapieżnych) w celu odstraszenia drapieżników	• rodzina bzygowatych (muchówki upodabniające się do os)
mimetyzm	• upodabnianie się do barw i kształtu otoczenia	• patyczak rogaty przypominający drobne gałązki
ubarwienie ostrzegawcze	• jaskrawa barwa ciała działająca odstraszająco na drapieżniki	• jaskrawe ubarwienie drzewołazów (rodziny płazów bezogonowych)
autotomia	• odrzucanie części ciała w odpowiedzi na zagrożenie	• odrzucanie ogona przez jaszczurki

ROŚLINOŻERNOŚĆ

→ zależność między zwierzęciem odżywiającym się pokarmem roślinnym (roślinożercą) a rośliną (organizmem zjadanym)

Podobnie jak w przypadku drapieżnictwa, roślinożerność charakteryzuje się różnorodnymi przystosowaniami zarówno ze strony zjadających, jak i zjadanych.

Przystosowania roślinożerców do pozyskiwania pokarmu

PRZYSTOSOWANIA BEHAWIORALNE (STRATEGIE)
RODZAJ STRATEGII	OPIS
umiejętność odróżniania roślin jadalnych od niejadalnych i trujących	Odróżnianie części jadalnych od niejadalnych możliwe jest dzięki wyczulonym zmysłom.
umiejętność odróżniania od siebie różnych części roślin w zależności od ich atrakcyjności pokarmowej	Wiele zwierząt nie zjada całej rośliny, ale tylko te jej części, które zawierają najwięcej składników odżywczych (np. młode liście czy owoce).
dostosowanie cyklu życiowego roślinożercy do cyklu życiowego rośliny stanowiącej jego bazę pokarmową	Występuje w szczególności u owadów, np. u larw motyli z rodziny miernikowcowatych, które żerują m. in. na dębach. W dojrzałych liściach dębu znajdują się spore ilości taniny - związku szkodliwego dla owadów. Masowy pojaw larw miernikowcowatych następuje więc wiosną, gdy liście są jeszcze młode i stężenie taniny jest w nich niewielkie.
PRZYSTOSOWANIA ANATOMICZNE
RODZAJ PRZYSTOSOWANIA	OPIS
siekacze gryzoni	Gryzonie posiadają ostre, stale rosnące siekacze, które, jak wskazuje ich nazwa, umożliwiają siekanie twardych tkanek roślinnych.
zęby trzonowe przeżuwaczy	Trzonowce i przedtrzonowce przeżuwaczy są masywne i płaskie, dzięki czemu umożliwiają rozcieranie pokarmu roślinnego.
układ pokarmowy przeżuwaczy	Składa się z czterokomorowego żołądka i wydłużonego jelita cienkiego, co ułatwia trawienie pokarmu roślinnego.
symbioza z mikroorganizmami celulolitycznymi	Bakterie i protisty obecne w przewodzie pokarmowym przeżuwaczy mają zdolność do trawienia celulozy. Dzięki tej właściwości zwierzę może korzystać z pełni substancji odżywczych zawartych w pokarmie roślinnym.
kształt dziobów ptaków roślinożernych	Ptaki żywiące się nasionami mają zazwyczaj masywne, ale krótkie dzioby. Z kolei ptaki nektarożerne mają dzioby wydłużone, lekko zagięte, o rurkowatym kształcie.
przystosowania aparatu gębowego u roślinożernych owadów	Owady zgryzające liście mają najczęściej aparat gębowy typu gryzącego. Z kolei owady żywiące się nektarem - aparat typu ssącego.

Przystosowania roślin do ochrony przed roślinożercami

RODZAJ PRZYSTOSOWANIA	PRZYKŁADY
strukturalne	• wytwarzanie kolców lub cierni • wytwarzanie włosków przez skórkę • wytwarzanie silnie zgrubiałych liści
chemiczne	Produkcja metabolitów wtórnych o działaniu drażniącym lub toksycznym dla roślinożerców
mimikra	Upodabnianie się do innych roślin, które nie są atrakcyjne dla roślinożerców (np. jasnota biała jest podobna do pokrzywy zwyczajnej).
mimetyzm	Upodabnianie się do otoczenia, które nie zwraca uwagi roślinożerców (np. litopsy przypominające kamienie).

Roślinożercy i zjadane przez nie rośliny pozostają we wzajemnej zależności, co wpływa na zmiany ich liczebności w układzie zjadający-zjadany, podobnie jak w przypadku relacji drapieżnik-ofiara.

PASOŻYTNICTWO

→ relacja antagonistyczna pomiędzy żywicielem a pasożytem żyjącym na jego koszt

Przystosowania pasożytów do pasożytnictwa

TYP PRZYSTOSOWANIA	RODZAJ PRZYSTOSOWANIA	PRZYKŁADY
strukturalne	struktury czepne umożliwiające przymocowanie do tkanek żywiciela	• przyssawki i haczyki tasiemca uzbrojonego • haustoria jemioły pospolitej • strzępki infekcyjne grzybów
	przystosowania w budowie anatomicznej	• haczykowato wygięte odnóża u wszy • rozbudowane odnóża pchły umożliwiające wykonywanie skoków • kłująco-ssący aparat gębowy komara
	uproszczenie budowy ciała do niezbędnego minimum	• nieskomplikowane lub zredukowane układy narządów u tasiemca
fizjologiczne	wytwarzanie substancji umożliwiających pobieranie krwi żywiciela	• substancje znieczulające wprowadzane do organizmu żywiciela w trakcie ukłucia komara • hirudyna wprowadzana do organizmu żywiciela przez pijawki w celu rozrzedzenia krwi
	obojnactwo	• obojnactwo tasiemca, który żyje samotnie w przewodzie pokarmowym żywiciela
	zdolność wchłaniania pokarmu całą powierzchnią ciała	• wchłanianie substancji pokarmowych całą powierzchnią ciała przez tasiemca
	złożone cykle rozwojowe ułatwiające rozprzestrzenianie się i infekowanie żywicieli	• złożone cykle rozwojowe grzybów pasożytniczych

Działalność pasożytów zazwyczaj nie ma na celu doprowadzania do śmierci żywiciela. Jest to dla pasożyta nieopłacalne, ponieważ utrata żywiciela prowadzi jednocześnie do utraty zasobów pokarmowych. Obecność pasożyta powoduje jednak osłabienie organizmu żywiciela, sprawiając, że jest podatny na inne choroby, co w konsekwencji może doprowadzić do jego śmierci. Z tego powodu organizmy chronią się przed inwazjami pasożytów, wykształcając szereg przystosowań.

Strategie obronne żywicieli

TYP STRATEGII	PRZYKŁADY
grube powłoki ciała	• warstwa kutykuli na zielonych powierzchniach roślin • warstwa kory pokrywająca zdrewniałe pędy roślin • wielowarstwowy naskórek ssaków • gruby, zrogowaciały naskórek gadów
dodatkowa ochrona powłok ciała	• łuski ryb • pióra ptaków • włosy ssaków • włoski (wytwory epidermy) u roślin
nieswoiste mechanizmy obronne	• błony śluzowe wyściełające wnętrze struktur ciała kręgowców • odruchy obronne (np. kaszel, kichanie, drapanie) • niskie pH soku żołądkowego
swoiste mechanizmy obronne	• wytwarzanie przeciwciał przeciwko konkretnym antygenom przez układ odpornościowy
wytwarzanie związków odstraszających pasożyty	• substancje zawarte w żywicy drzew iglastych
relacja mutualistyczna z innymi organizmami	• relacja ssaków kopytnych i bąkojadów - ptaków, które wyjadają pasożyty z powierzchni ciała ssaka

Porównanie drapieżnictwa, roślinożerności i pasożytnictwa

	DRAPIEŻNICTWO	ROŚLINOŻERNOŚĆ	PASOŻYTNICTWO
Kogo dotyczy relacja?	organizmów mięsożernych (drapieżników) i ich ofiar	organizmów odżywiających się pokarmem roślinnym (roślinożerców) i roślin	żywiciela oraz organizmu żyjącego na jego koszt (pasożyta)
Kto czerpie korzyści w relacji?	drapieżnik	roślinożerca	pasożyt
Kto ponosi straty w relacji?	ofiara	roślina	żywiciel
Jak relacja wypływa na ekosystem?	• umożliwia wzajemną regulację liczebności w relacji zjadający-zjadany • umożliwia regulację populacji ofiar (ofiarami padają zazwyczaj osobniki słabe i schorowane) • presja drapieżników zapobiega nadmiernej liczebności populacji ofiar, do których często należą roślinożercy • stanowi istotny element sieci troficznych	• umożliwia wzajemną regulację liczebności w relacji zjadający - zjadany • roślinożercy zapobiegają nadmiernemu zarastaniu terenów • presja roślinożerców skierowana na konkretny gatunek rośliny umożliwia rozwój innych gatunków roślin • zbyt silna presja roślinożerców może skutkować zubożeniem różnorodności gatunkowej roślin • stanowi kluczowy element sieci troficznych	• umożliwia regulację liczebności żywicieli • umożliwia selekcję osobników w populacjach żywicieli • wpływa na wykształcanie i ulepszanie mechanizmów obronnych w organizmach żywicieli

KONKURENCJA MIĘDZYGATUNKOWA

→ oddziaływanie polegające na rywalizacji o dostęp do zasobów środowiska między osobnikami różnych gatunków

Przyczyną konkurencji międzygatunkowej jest nakładanie się nisz ekologicznych dwóch populacji, na co składają się:

wspólna przestrzeń życiowa;
podobna baza pokarmowa;
podobne wymagania środowiskowe.

Konkurencja międzygatunkowa może prowadzić do:

zawężenia niszy ekologicznej jednego z konkurujących organizmów;
wyparcia słabszego konkurenta;
powstawania zmian ewolucyjnych u konkurujących gatunków, mających za zadanie przystosować je do dostępnych warunków środowiskowych;
przestrzennego rozdzielenia gatunków (np. u gatunków wodnych może dojść do zamieszkiwania przez nie różnych głębokości zbiornika);
śmierci słabszego konkurenta.

Ciekawostka!

O wypieraniu konkurenta mówi jedna z ważniejszych hipotez ekologicznych - zasada Gausego, zwana także zasadą konkurencyjnego wypierania. Zakłada ona, że jeśli dwa różne gatunki miałyby w pełni zbieżne nisze ekologiczne, nie jest możliwe ich współistnienie, dlatego na skutek konkurencji dojdzie do wyparcia słabszego konkurenta przez silniejszego.

Co ułatwia organizmom wygrywanie konkurencji?

szybki wzrost i rozwój
intensywne i skuteczne rozmnażanie
bezpośredni atak
u roślin i grzybów - allelopatia ujemna (wydzielanie substancji allelopatycznych, które działają hamująco na wzrost i rozwój innych roślin lub grzybów)

KONKURENCJA WEWNĄTRZGATUNKOWA

→ oddziaływanie, w którym o zasoby środowiska rywalizują osobniki tego samego gatunku żyjące w jednej populacji

Co obejmuje konkurencja wewnątrzgatunkowa?

ORGANIZMY	ZASOBY, KTÓRYCH DOTYCZY KONKURENCJA WEWNĄTRZGATUNKOWA
rośliny	• dostępność światła • dostępność wody i soli mineralnych • przestrzeń do wzrostu i rozwoju • możliwość zapylenia • możliwość rozprzestrzeniania nasion
zwierzęta	• dostępność wody i pożywienia • schronienie • partner do rozrodu • terytorium życia • miejsce lęgowe

Skutki konkurencji wewnątrzgatunkowej:

samoprzerzedzenie populacji - osobniki przegrywające konkurencję, a więc gorzej przystosowane, zostają wyparte (umierają lub, ewentualnie w przypadku zwierząt, emigrują);
utworzenie hierarchii społecznej (u zwierząt) - osobniki lepiej przystosowane dominują nad innymi, gorzej przystosowanymi, przez co mają np. pierwszeństwo w jedzeniu upolowanej zdobyczy;
migracje (u zwierząt) - osobniki słabsze konkurencyjnie mogą opuścić populację w poszukiwaniu terenów, gdzie łatwiej będzie im pozyskać zasoby środowiska;
terytorializm - osobniki łączą się w grupy i zajmują określony obszar, którego bronią.

DOŚWIADCZENIE: Wykazanie oddziaływania antagonistycznego między osobnikami wybranych gatunków.

SŁOWNICZEK

allelopatia ujemna - zjawisko występujące u roślin i grzybów polegające na wydzielaniu do środowiska substancji hamujących wzrost i rozwój innych gatunków

autotomia - odrzucanie części ciała w reakcji na zagrożenie

hierarchia społeczna - dominacja jednych osobników nad drugimi w danej grupie społecznej (np. w stadzie)

mimetyzm - upodabnianie się organizmu do otoczenia w celu zmniejszenia swojej widoczności

mimikra - upodabnianie się organizmów do innych gatunków, najczęściej drapieżnych lub mało atrakcyjnych dla drapieżników

pasożyty bezwzględne - pasożyty obligatoryjne, czyli wymagające stałego kontaktu z żywicielem

pasożyty względne - pasożyty fakultatywne, czyli niewymagające stałego kontaktu z żywicielem

samoprzerzedzenie populacji - zmniejszenie zagęszczenia populacji w wyniku dużej konkurencji wewnątrzgatunkowej

terytorializm - zjawisko polegające na obronie zajmowanego terytorium

zasada Gausego - hipoteza ekologiczna zakładająca, że niemożliwe jest współistnienie dwóch gatunków o tych samych niszach ekologicznych ze względu na zjawisko konkurencyjnego wypierania

Dagmara Jankowska

Nauczycielka biologii

Tutaj pojawi się lista Twoich książek

Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.