Биотични взаимоотношения между растения и животни

Растенията са автотрофната съставна част на биосферата, те са производителите на органично вещество и преобразувателите на лъчистата енергия на Слънцето в енергия на химичните връзки на органичните съединения. Животните като потребители са второто главно звено в биологичния кръговрат на химичните елементи. Преминалата през това звено органична материя отива в звеното на биоразградителите, които я минерализират и правят достъпна за усвояване от растенията. Поради това главната връзка между растения и животни се осъществява посредством биогенния кръговрат на химичните елементи и преобразуването на слънчевата енергия.

Цялата еволюция на живото вещество е във връзка с взаимоотношенията между растения и животни. Техните съобщества (биоценози) представляват надорганизмова форма на организация на живото вещество, в която отделните видове са взаимно свързани и зависят един от друг. Устойчивостта на биоценозите се определя от това, че те се състоят от различни видове растения, животни и микроорганизми, възникнали на едно и също място и претърпели еволюция в тясна връзка едни с други.

Освен взаимоотношенията между растения и животни, основаващи се на биогенния кръговрат на химичните елементи и движението на енергията в екосистемата, т. е. отношения, зависещи от мястото им в екологичната хранителна верига, връзката между тези представители на живото вещество има и много други конкретни прояви.

Цветните растения, повечето от които се опрашват от насекоми и птици, зависят при възпроизводството на популациите си от тези животни. Във връзка с това цветът се е развил не само като размножителен, но и като орган, привличащ опрашителите и осигуряващ тяхната прехрана. Власинките по краката на насекомите-опрашители служат на животното за събиране на цветен прашец, а на растението - за пренасяне на прашеца от цвят на цвят и осъществяване на кръстосаното опрашване. Хоботчетата на някои насекоми служат за поемане на нектар от цветните нектарници, но влизайки в цвета, за да достигнат нектарниците, насекомите захващат с власинките си цветен прашец от тичинките и го пренасят на други цветове.

Разпространението на много растения е свързано с животните, които се хранят с месестите им плодове, но семената благодарение на здравата обвивка и малките размери преминават през храносмилателната система на животните, без да се увредят, излизат с изпражненията и поникват на нови места. Този механизъм също е плод на взаимно свързаната еволюция на системата растение - растителноядно животно. Географското разпространение на животните пък зависи от разпространението на растенията, служещи им за храна.

Взаимната връзка между растения и животни е основа на важния практически извод, че човек в своята производствена дейност не трябва да си поставя задача да създава “чисти” фитоценози. Такива растителни съобщества, свободни от растителноядни животни, не могат да съществуват, тъй като тогава ще изчезнат необходимите звена, осигуряващи кръговрата на веществата. Несъблюдаването на принципите на единство между растителните и животинските съобщества в изкуствените екосистеми за производство на храни в много случаи довежда до неблагоприятни последици за съществуването на екосистемите.

В зависимост от степента на специализация към растителната си храна животните се делят на еврифаги, хранещи се с голям брой растителни видове, стенофаги, консумиращи малък брой растения, и монофаги, използващи за храна само един растителен вид. Последният тип хранене е разпространен главно сред насекомите. В тази група животни има голям брой растителни паразити, хранещи се за сметка на живи растения. От червеите най-много растителни паразити се срещат при нематодите.

Устройството на храносмилателната система, редица морфологични, физиологични, поведенчески и други особености на животинските организми са се оформили в съответствие с вида и достъпността на растителната храна. Такива са търбухът при преживните животни, устройството на човката при кръсточовката, миграциите към райони с налични хранителни ресурси, зимният сън, складирането на хранителни запаси и др.

Най-сериозните вредители по селскостопанските и горскостопанските култури са растителноядни и растителнопаразитни безгръбначни животни. В борбата с тях все повече се прилага биологичният метод, при който се използват междувидовите взаимоотношения (хищничество и паразитизъм), за да се потиска числеността на вредителите.

Мнoгобройните групи животни, които се хранят с растителна храна, се обединяват в голямата група на растителноядните животни - фитофаги. Практически може да се приеме, че всички организми, с изключение на жищниците и някои паразити, се хранят с растителна храна. Основание за такава преценка е фактът, че сапрофагите, които се хранят с мъртва органична материя, и копрофагите (които използват за храна изпражнения) не се различават съществено от фитофагите, тъй като има много преходи между тези начини на хранене и фитофагията.

Взаимоотношенията “растения - животни” са двустранни. При някои растения съществува зоофагията - хранене с животни. Типичните зоофаги са предимно насекомоядни видове. Засега от тях са известни около 500 вида, представителите на които се отличават с еволюционно формирани механизми за привличане и улавяне на жертвата и използването и за храна.

В умерените ширини, в т.ч. и в нашата страна, е разпространено растението росянка (Droseka). Това е типично насекомоядно растение, което използва за храна различни видове насекоми, не се нуждае от почви, богати на азот, фосфор и калий. В процеса на еволюцията се е променял начинът на оплождане. При низшите растения сливането на половите клетки се осъществява във водната среда. При голосеменните сливането на половите клетки се извършва във въздушна среда, а в опрашването на покритосеменните растения участват и животни, предимно насекоми. В наземните екосистеми, разположени на територията на Европейския континент, до 80% от покритосеменните растения се опрашват от насекоми, 19% - от вятъра и около 1% - по друг начин.

Установено е, че не всички насекоми, които кацат върху цветовете, ги опрашват. При много видове морфологичните особености не позволяват да се извърши опрашването. Към тази категория принадлежат повечето от мравките, някои бръмбари и т. н. Такива насекоми се наричат дистропни. Дистропията не е резултат само от особеностите на организма на насекомите. В процеса на еволюцията при някои видове растения са се създали приспособителни механизми, които пречат на насекомите да проникват в цветовете. В други случаи се дължи на екологичните особености на насекомите, които много рядко пренасят прашец от цвят на цвят. Такива насекоми се наричат алотропни. Към тази група се отнасят например мухите, които се хранят с нектар.

При насекомите, които са специфични опрашвачи, т. нар. еутропни насекоми, са се развили фини приспособителни механизми, биологичният смисъл на които е кръстосаното опрашване на цветните растения. Тези приспособления са разнообразни и тяхното съществуване мcигурява взаимна изгода в системата “растение - насекоми”.

В естествените екосистеми опрашването на растенията се извършва и от птици. Такива растения се наричат орнитофилни. Засега са известни около 1600 вида птици, които опрашват растения. Многообразни са приспособителните изменения, които в процеса на еволюцията са се формирали у колибрите.

Значението на други представители на фауната за опрашването е недостатъчно проучено. Установено е, че някои дървета в Южна и Централна Америка се опрашват от прилепи. Опрашването на растенията от тези животни се означава като хироптерофилия. Въз основа на хранителните и пространствените връзки между растения и животни се е създала зоохорията - разпространяване на семена и спори на растения от животни.

Зоохорията се осъществява по различен начин. Семената, които не са годни за храна, най-често по някакъв начин се закрепват върху повърхността на тялото на животното и се пренасят пасивно. Този начин на пренасяне се означава като епизоохория. Противоположно на него в случаите, когато животните използват за храна плодове или семена и ги разпространяват чрез изпражненията си, е налице ендозоохория. Като синзоохория се означава активното пренасяне на плодове и семена, предназначени за натрупване на запаси.

Мирмекофилията е форма на междувидови отношения между растения мирмекофили и мравки. В тропичните гори на Индия, Китай и други страни се срещат растения, които имат специални нектарници в основата на листата, предоставящи на насекомите не само необходимите хранителни вещества, но и убежище. Мравките пък защитават растението от вредители. Досега в тропиците са описани около 3000 мирмекофилни растения.

Интересни са взаимоотношенията между мравките и някои автотрофни организми, предимно гъби. Живеещите в Централна и Южна Америка мравки-листорези отрязват с челюстите си парченца листа, но не се хранят с тях или не ги използват за строеж на убежища, а ги пренасят в мравуняците, където ги смесват с изпражнения и слюнка. Получената маса се складира в специални камери и се използва като хранителна среда за определени видове гъби. В свободните краища на хифите се образуват многобройни издути израстъци, които се използват за храна от мравките. Младите женски, когато напускат мравуняка, вземат късче гъба и след изграждането на новия мравуняк веднага създават такава своеобразна “плантация”. Досега са известни около 100 вида такива мравки.

Установено е, че някои твърдокрили насекоми също създават “плантации” от гъби. Определени видове бръмбари-короеди прегризват ходове в дървото, с което създават подходящи условия за гъбите, които пренасят в специални “джобчета”. Бръмбарът поддържа в създадената от него камера определена влажност, която е оптимална за гъбите, като навлажнява гъбните редици с изпражнения, които не само поддържат влажността, но и стимулират растежа на полезните за вида гъбички и унищожават нежеланите в “плантацията”. Личинките на короеда се хранят с образуваните от гъбичките израстъци с характерна форма и бял цвят. В този случай при еволюцията са се формирали взаимоотношения на симбиоза, която е достигнала до степен, когато самостоятелното съществуване на който и да е от двата вида е невъзможно.

6. АНТРОПОГЕННИ ФАКТОРИ

Това сборно понятие включва въздействието на човека върху биосферата. Тези фактори възникват значително по-късно в сравнение с абиотичните и биотичните, но тяхното значение нараства, за да се превърне през последните десетилетия в “геологична сила”, както ги определя Вернадски (1945). Условно въздействието на човека се диференцира в две големи групи: въздействие като биологичен вид и въздействие на вида Homo sapiens като член на обществото, т. е. посредством производствената си дейност.

При преценка на екологичната ниша на човека той трябва да бъде характеризиран като хетеротрофен организъм с нутритивни потребности, специфични за бозайниците. Независимо от многото специфични особености на човека (разум, трудова дейност и т.н.), той не е загубил своята биологична същност, поради което всички екологични закони имат обективно действие и за човека като биологичен вид със специфична екологична ниша, която по показатели и пространство не се различава съществено от екологичната ниша на неговите предшественици. Тази екологична ниша включва сушата на планетата, като най-благоприятни са условията около екватора, а на височина тя достига до 3,0 -3,5 km над морското равнище.

Като биологичен вид Homo sapiens заема скромно място между другите обитатели на общия ни дом - планетата Земя. Всички ние, земните жители, сме с биомаса малко повече от 200 млн. тона. В сравнение с общата маса на живото вещество цялото човечество е 1/5 млн. част. Одум (1989) посочва, че като хетеротрофен организъм човекът се нуждае от внасяне на енергия (40 кcал/kg биомаса за денонощие), както и на някои незаменими нутритивни фактори, каквито са белтъците, витамините, незаменимите мастни киселини. Освен това за функционирането на човешкия организъм е необходима вода и кислород. Реймерс (1994) посочва, че за жизнената дейност на всеки човек годишно са необходими около 200 t твърди вещества, 800 t вода и средно 10¹³ W енергия. Нарастването на населението променя антропопресията, но въздействието на човека като биологичен вид е далеч по-малко в сравнение с производствената дейност и нейните последици.

Общият ни дом е гостоприемен и щедър към нас: на всеки човек се падат близо 2 млн. тона въздух, огромно количество морска вода, повече от достатъчно количество чиста вода и около 1 ha гори. Представа за наличните ресурси и потребностите на човека дават данните на Протасов и Молчанов (1997), според които в САЩ за прехраната на 1 човек е необходима 0,6 hа площ. С тази площ не се изчерпва територията, която се включва в понятието “жизнено пространство”, тъй като човешките потребности излизат далеч извън биологичните потребности. Още 0,4 hа са необходими за технически култури. Освен това средностатистическият човек не може да живее без 0,2 hа, заети от пътища, летища или постройки, а за неговия отдих са потребни не по-малко от 0,8 hа. Очертава се значима и тревожна от гледна точка на функционирането на биосферата разлика: биологичният вид Homo sapiens в САЩ се задоволява с първичната и вторична биологична продукция, получавана от 0,6 hа територия, но същият този човек, за да задоволи всичките си потребности, използва благата, които се получават от площ 2 hа. За разлика от САЩ, в малките, но развити в икономическо отношение държави жизненото пространство е 0,6 - 0,7 hа и само в държавите с голяма територия е 2,0 - 2,5 hа. В момента средностатистическият жител на планетата разполага теоретично с 1,5 hа годна за използване територия, от която 0,44 hа са плодородни земи.

Промените в потребностите на човека, които постепенно нарастват, са една от причините за драстичните последици от косвеното въздействие на антропогенните фактори. Те следва накратко да се анализират, като се сравнят с биологичните потребности на вида Homo sapiens. Подробен е анализът в книгата на Баранова “Потребности на личността” (1984). Най-общо потребностите на човека са елементарни или базови и вторични.

Реймерс (1995) посочва, че при преценка на човешките потребности следва да се анализират две равнища:

- потребности на индивида: необходими условия за неговото съществуване и възпроизводство, като се има предвид определено равнище на качеството, определено не само от физиологичните потребности на индивида, но и от представите за качество на живота;

- потребности на индивида като член на обществото, произтичащи от неговите обществени отношения във връзка с възможностите да използва материални, духовни блага и услуги.

Когато се анализират взаимоотношенията “общество -природа”, следва да се отбележи, че е трудно да се направи количествена характеристика на човешките потребности. Много еколози приемат тезата на Маркс, че потребностите, които се удовлетворяват със стоки, са потенциално неограничени. Тази характеристика е неприложима за биологичните потребности на човека: прехранването, т. е. консумацията на повече хранителни ресурси, не е полезна за здравето, а използването на другите ресурси - вода и въздух - също е ограничено от еволюционно формирани механизми.

Горната граница на комплекса от биологични потребности се включва в сборното понятие “здраве”. Обхватът на това понятие е спорен. Критерий за понятието здраве може да бъде биологичната същност на човека, като в този случай потребностите са аналогични с тези на животните: храна, необходимост от убежище и от топлина. За разлика от животните, човекът като личност се нуждае от определена етническа форма на трудова изява и социална и икономическа определеност. За разлика от животните, човек се нуждае от удовлетворяване на много повече потребности. Тук следва да се отбележи степента и продължителността на тяхното въздействие върху човешкото здраве и съществуване. Без храна човек може да преживее 35 денонощия (има примери, когато този срок е почти два пъти по-дълъг), без вода - 5 денонощия (при 10% обезводняване се стига до загуба на съзнанието, а при 12% - до смърт), без въздух може да се преживее само 5 минути. Какъв е срокът за разрушаване на личността при пълно или частично лишаване от етолого-поведенчески, трудови, етнически и други блага, т. е. промените в здравословното състояние не само на отделни органи и системи в организма, но и на целия сложен механизъм от синхронизирани структури, в които определящо значение има централната нервна система, е недостатъчно изяснено. “Опитът” на тоталитарните системи: концлагерите на Хитлеристка Германия и системата “Гулаг” показват, че съществуват индивидуални различия, но адаптивните възможности на човека не са неограничени.

Сега участваме в процес на преустройство на стопанската дейност към пазарна икономика, което при нашите условия включва: промени в технологиите на производство, голяма част от които са станали интернационални, поради което намалява броят на работните места и се увеличава безработицата в нашата страна. Този проблем в България, както и в някои страни от Средна и Източна Европа, се превръща в труднорешимо бреме за обществото. Поради липсата на подходящи работни места много висококвалифицирани кадри се занимават с неспецифични дейности, уважавани в света учени и изобретатели търсят и се реализират професионално далеч извън квалификацията си. Поради недостатъчните ресурси се ограничава финансирането на образованието, науката и културата. Реймерс (1995) посочва, че тези промени - обект на множество изследвания - довеждат до категоричен извод: “Работата не по специалността, навлизането в неадекватна социална група и т. н. довеждат до заболяване, предизвикано от продължителен стрес.”

Проблемът за потребностите следва да се разглежда и в друг ракурс - методичен, който дава възможност да се диференцират две групи потребности: материално-енергийни и информационни.

Потребностите от информация неоправдано се подценяват. Самият факт, както посочва Реймерс (1995), че лишаването на човека от адекватна информация е причина за възникване на заболявания, е показател за първичността, т. е. за императивната необходимост на информационните потребности. Всяко произведение на изкуството може да се разглежда като информационен модел (изобразителен, звуков и т. н.) на обективната действителност. Това е обективната основа на реализма, неговата необходимост за хората.

При преценка на потребностите на човека и значението им за неговото здраве следва да се припомни и класификацията на Maslow (1954) за йерархичното подреждане на насъщните потребности:

а/ физиологични и сексуални;

б/ за осигуряване на безопасност и стремеж към порядък;

в/ социални - утвърждаване в групата (колектива) и възприемане (в любовта);

г/ за постигане на престиж - уважението от “значимите други”;

д/ духовни - самоусъвършенстване и повишаване на социалния статус.
Здравето на биологичния вид Homo sapiens и неговото съществуване зависят от следните биологични потребности (по класификацията на Реймерс, 1995):
1. Възможност за физическо съществуване на индивид, което се гарантира от липса на стихийни бедствия, продължително гладуване, епидемии с голяма смъртност, хронични болести в млада възраст и т. н.

2. Топлинен, радиационен и магнитно-вълнов комфорт (възможност за поддържане на нормална телесна температура, получаване на хуморални продукти, поддържащи здравето на човека, липса на генетични увреждания в първото и следващите поколения под влияние на енергийното замърсяване на въздуха).

3. Състав на въздуха, който не предизвиква физиологични, морфологични или генетични аномалии, неприятни усещания и гибелни последици, особено в следващите поколения (химичен състав на въздуха, концентрация на йони на кислорода и т. н.).

4. Вода за пиене, употребата на която не е причина за отрицателни емоционални, физиологични, патолого-морфологични, епидемиологични и генетични негативни последици.

5. Балансирана по калоричност, съдържание на незаменими хранителни ресурси (белтъчини, мазнини, въглехидрати), макро- и микроелементи храна, при приготвянето на която се спазват характерни за етническата група рецепти.

6. Пълноценен сън и други видове отдих (рекреация).

7. Защита от паразитни и вирусно-бактериални причинители на заболявания, както и на геохимични ендемии, в т. ч. и предизвикани и от антропогенни замърсители (пестициди и др.).

8. Биологичен информационно-пространствен комфорт - защитеност от “стреса на пренаселеността” (пренаселеност на жизненото пространство), както и от “стреса от отсъствие” (липса на хора и контакти).

9. Природен комфорт, главно в биогенната среда (в т. ч. и информационен) - адекватно въздействие на екосистемите (основно растителността, отчасти фауната върху човешкия организъм чрез фитонциди, феромони и др.), формиране на биоценоза от микроорганизми-симбионти (например в дебелите черва) и т. н.

10. Подходящ субстрат на средата - благоприятни механични свойства на земната повърхност, въздействащи върху мускулатурата, липса на прахово замърсяване и т. н.

11. Определено положение на човешкото тяло в пространството и адекватни промени на това положение в зависимост от разположението над земята, земната ос и др.

12. Движение и трудова дейност като биологично активни фактори (за профилактика на хиподинамията).

13. Определен трудов и жизнен “индивидуален участък”, зависещ от наличието на удобен транспорт, влияние на транспорта върху човешкия организъм, двигателна активност на човека при конкретните условия, условия, които предоставя жилището, местни и национални традиции и т. н.

14. Възпроизводството като биологичен стремеж към размножаване.

15. Сексуална потребност, отличаваща човека от характерния за животните стремеж към продължаване на рода (степен на “сексуално засищане”).

16. Екскреторна потребност, биологично свързана с пространствения контрол, тъй като проблемът не е индивидуален, а формиращ определени параметри на жизнената среда и на други хора.

2. Формиране на специфична за индивида група (в т. ч. и семейство), в която се създава йерархична организация - на лидери и подчинени.

3. Определено единомислие на еднозначни групи в колектива и адекватна йерархия на етологичните групи (механизми за ограничаване на стресорните въздействия), оптимално разпределение на индивидите в пространството с оглед изпълняване на техните специфични функции и т. н.

4. Определена степен на общуване или изолиране на отделните индивиди (в т. ч. родител и деца) и формиране на елементарни етологични групи и техните доминанти, които изключват агресивност и други стресорни реакции на база оптимално “лично пространство” в неговата етологична основа.

5. Определени параметри на “етологичния климат”, или както е известно, социалнопсихологичен микроклимат, който определя и напрежението в живота.

6. Определен “етологичен пейзаж” (съчетаване на природната среда и средата променена от човешката дейност, създаващи етолого-поведенчески “климат”, който гарантира физиологичен и емоционален комфорт).