Роль комах в екологічній рівновазі

1. Роль комах в екологічній рівновазі

Роль комах в екологічній рівновазі

У зв'язку з тим, що комахи дуже швидко ростуть і неймовірно плідні, вплив їх на навколишнє середовище важко перебільшити. У них найбільше форм життя, які беруть участь у кругообігу речовин в природі.

Про значення комах для підтримання екологічної рівноваги на Землі досить докладно говориться в різних підручниках, навчальних посібниках та науково-популярній літературі. Ми тут розглянемо лише деякі його боку.

Про відносність понять «користь» і «шкода»

Поняття корисності все менше використовується для оцінки ролі в природі тих чи інших видів живих істот. У взаємопов'язаному світі живого немає ні «корисних», ні «шкідливих» видів тварин, а значить, і комах. Кожен вид займає свою екологічну нішу в природному біоценозі, своє становище в круговороті речовин і є носієм унікальної генетичної інформації.

Наприклад, здавалося б, яка користь може бути від гнусу - комарів, мошок і інших подібних їм комах. Однак в природі все передбачено. Ці двокрилі комахи надзвичайно плідні і розмножуються в калюжах, болотах, на заливних луках. На 1 м2 залитої водою площі може припадати понад 20 тис. Їх личинок. Ці личинки служать кормом для риб, крім того, що вони здатні накопичувати в організмі безліч цінних мікроелементів, які зі стоками води потрапляють у водне середовище з грунту. Це - кобальт, марганець, йод, залізо і навіть золото. З'явилися з личинок імаго розлітаються і розносять всюди накопичені мікроелементи, удобрюючи собою сушу. І таким чином докучає нам гнус сприяє круговороту багатьох мікроелементів, таких необхідних для грунтоутворення і всього живого. Підраховано, що на 1 км2 примикають до водойми лугів і лісів, доводиться до півтонни цього добрива. А оскільки загальна біомаса таких двокрилих комах, що живуть на Землі, величезна, то це є дуже важливим екологічним фактором.

Яка роль фітофагів?

Екологічна система являє собою взаємопов'язане ціле, і комахи виконують в ній важливу роль. Вони безсумнівно наділені власної корисністю для біоценозу, можливо, не завжди розуміється нами. Наприклад, поширена думка, що комахи, які пошкоджують дерева в лісі або культурні рослини, завдають їм шкоди. Але ж одне з призначень рослин - споживання їх в їжу, тобто участь у харчовому ланцюзі. Тому дерева утворюють більше листя, ніж необхідно. Приблизно кожен четвертий лист на дереві є запасним, щоб існувала можливість харчування фітофагів. У багатьох випадках незначні пошкодження не тільки не шкодять рослині, а й стимулюють його зростання, підвищуючи продуктивність. Тому фітофаги здатні збільшувати урожай, природно, при оптимальній їх чисельності. Це говорить про те, що в спадкової програмі розвитку рослини закладені втрати деякої його частини. А генетична програма фітофагів забезпечує їх таким організмом і поведінкою, яке дозволяє вживати рослини в їжу. Все передбачено і доцільно.

Кожен гектар широколистяні ліси зазвичай заселяють гусениці, маса яких 200 - 300 кг. У тих лісах, де гусениць, визнавши шкідниками, повністю знищували отрутохімікатами, листя залишалася неушкодженою. Але восени покриваються нею шар грунту був настільки товстим, що його не встигали переробляти ні дощові черв'яки, ні інші грунтові організми. Ця лісова підстилка з року в рік ставала все більш потужною, в результаті чого між грунтом і повітрям відбулася зміна газового та водного обміну. Коріння стали потроху відмирати, і у дерев з'явилися сухі вершини. Впали насіння не добиралися до землі, щоб прорости, тому припинилося відновлення лісу - він «вмирав стоячи». У тих лісах, де гусениць не чіпали, до початку літа вони з'їдали частину листя. Розгромна замовна стаття до середини літа не дуже густе листя восени давала помірну масу осаду. До весни він відмінно встигав перегнити, збільшуючи кількість органічних речовин в грунті під деревами. До цього ще додалася солідна порція добрив від життєдіяльності гусениць - понад 200 кг їх екскрементів на гектар лісу! І це все не парадокс природи, а «мудрість» механізму екологічної рівноваги.

Наскільки небезпечно масове розмноження комах?

При «вибуховому» розмноженні комах може відбуватися порушення екологічної рівноваги. Наприклад, кількість їжі, що з'їдається за день сараною масою 2 г, так само її вазі. Здавалося б це не так багато. Але при масовому розмноженні рій сарани може покрити територію в 1000 км2. Причому в пошуках зелених зон пустельна сарана здатна пролетіти без зупинок до 2600 км. Щільність полчищ може досягати від 40 до 80 млн. Комах на 1 км2. Такий багатомільйонний рій здатний з'їдати в день до 80 тис. Тонн їжі. Її вистачило б на їжу 40 тис. Осіб протягом цілого року.

І все-таки, навіть при масовому розмноженні «шкідників» рослин результат не завжди буває негативним. Так, в період одночасної появи величезної кількості гусениць дубової листовійки дуби до кінця травня можуть виявитися практично без листя. Але ці дерева не гинуть і через деякий час дають нове листя. Знижується лише річний приріст деревини. Зате поросль, чахнущіе в тіні могутніх дерев, при їх оголенні отримує до початку літа набагато більше світла і починає активно розвиватися. Адже молоді дуба вирости в тіні великих дібров практично неможливо. Крім того, грунт під дубами рясно удобрюються екскрементами комах, дуже корисними для самих дерев і навколишнього рослинності. Один гектар лісу при масовому розмноженні гусениць отримує до 400 кг таких рівномірно розсіяних добрив.

Екологічна ланцюг комах і рослин

Чим краще ми пізнаємо природні процеси, тим більше робимо дивовижних для себе відкриттів. Вони наполегливо переконують, що в світі живого існують єдині управляючі системи та механізми збереження на Землі всіх його видів і забезпечення загального екологічної рівноваги. Для того щоб реалізувати цілеспрямований вплив цих систем, всі представники живого світу забезпечені дивовижними можливостями. Прикладом може служити здатність зовсім, здавалося б, беззахисних рослин запобігати надмірні втрати від комах. Вони здійснюють це не тільки шляхом хімічного захисту, а й за допомогою інформаційного обміну. Раніше вважалося, що такі «прості» організми, як рослини, не можуть мати системи комунікації, і їх самозахист НЕ цілеспрямована. Але поступово стали відкриватися вражаючі факти. Виявляється, рослинам дана здатність захиститися самим, «попередити сусідів» про напад ворогів і навіть «покликати на допомогу друзів». Для цієї мети синтезуються спеціальні хімічні речовини - феромони і отрути. Перші є засобом «хімічного спілкування», а другі або викликають розлад травлення у ворогів рослин, або вбивають їх. Саме завдяки закладеної в організм рослин мудрою генетичній програмі здійснюється як цілеспрямований захист їх від винищення, так і збереження екологічної рівноваги в природі. Розглянемо ці властивості на прикладах.

Дерева обмінюються інформацією

При масове нашестя гусені на гай, здавалося б, шансів у дерев зберегти листя майже немає. Однак у багатьох випадках деревах дана можливість успішно оборонятися. Так, при активному розмноженні тутового шовкопряда в гаю, ураженої гусеницями, сильно страждають лише деякі дерева. Решта ж залишаються неушкодженими. Виявляється, дерева обмінюються інформацією, виділяючи в повітря феромони особливого хімічного складу. Вони допомагають спілкуватися між собою не тільки деревам одного виду, але і різним видів - тополю, клену, дуба, буку. Дерева, які опинилися під загрозою, посилають своїм побратимам сигнальну інформацію. Під час нападу комах в організмі перших на їх шляху дерев автоматично включається сигнал небезпеки. Під керівництвом генетичної програми ушкоджуються листя починає синтезувати і активно виділяти в повітря речовини тривоги. Встановлено, що перш ніж комахи встигають перебратися з уражених дерев на сусідні, ті вже готові до оборони. Більшість дерев починає активно виробляти цілу серію отрут, одні з яких забезпечують листю неїстівне, а інші - вбивають комах. Деякі дерева забезпечені технологіями синтезу до восьми різних отрут одночасно, причому склад цих отрут з року в рік змінюється. Значить, в унікальною вродженої програмі захисту рослин врахована і доцільна особливість звикання комах до отрут.

«Хімічна тривога» у рослин

Не менш дивну програму власного захисту і допомоги родичам наділені і інші види рослин, наприклад помідори і бавовник. По-перше, під час нападу на них комах листя починає активно виробляти суміш отруйних хімічних речовин. Жуки отримують отруєння системи травлення і часто гинуть. По-друге, організм зазнали нападу рослин, як і дерев, виділяє спеціальні з'єднання - феромони, за допомогою яких здійснюється «хімічна тривога» і передача повідомлення про небезпеку іншим рослинам. Отримавши і розпізнавши хімічну інформацію, вони починають терміново виробляти отруйні речовини. Завдяки спадкової захисної програмі рослин в основному напад комах на ці культури не нанесе помітного шкоди.

Деякі рослини під час нападу гусениць виділяють так звані «аромати зеленого листя». Ці речовини залучаються самок деяких видів одиночних ос, які спеціально облаштовуються поруч зі «своїми» рослинами. Отримавши хімічний сигнал, оси прилітають і жалять гусениць. Паралізувавши, самки забирають їх в свої нірки, де відкладають яєчка. Це чимала допомога рослинам. Надалі, у міру того, як вилупилися личинки з'їдають «законсервований корм», оси поспішають поповнити норки новими порціями гусениць. Це приклад дивовижної взаємозв'язку інтересів різних представників живого світу. Механізми підтримання екологічної рівноваги і вся доцільна ланцюжок його учасників (в даному випадку рослин, гусениць, ос і їх потомства) враховані в їх генетичній програмі. Так, у рослин вона керує синтезом спеціальних хімічних речовин, які закликають «друзів». А ос програма забезпечує «знанням» запаху цих речовин, які повідомляють осам про те, що в місці появи «аромату зеленого листя» потрібно шукати гусениць. Адже без цієї видобутку у ос чи не з'явиться потомство. Таким чином, і ці дерева захищені «друзями», і гусениці розродишся в катастрофічних кількостях, і оси нагодували своє потомство. Життя триває завдяки мудрості спадкової програми і чітко керованим діям кожного з учасників екологічної ланцюга.

Зміна екологічної рівноваги

Іноді в природних умовах рівновагу між комахами і рослинами може тимчасово зсуватися в ту чи іншу сторону. Наприклад, якщо рослини якогось виду через погодні чи інших факторів середовища з'являються на тиждень раніше чи пізніше за звичайний термін, то це може драматичним чином обмежити розвиток тих комах, які залежать від цієї рослини. Найчастіше на таке рівновага може впливати і діяльність людини. Активно вирощуючи певні сільськогосподарські культури, він на свою біду різко збільшує і кількість їх комах-споживачів. Так, постійне штучне підтримання концентрації посівів картоплі та інших пасльонових викликає надмірне поширення колорадського жука. У природних умовах при відсутності людини концентрація рослин менше, і екологічну рівновагу не порушується.

невтомні почвообразователі

Величезна різноманітність комах визначається особливими функціями кожного виду, які він виконує для підтримки природного екологічної рівноваги. Для цього потрібні комахи-запилювачі, почвообразователі, санітари і представники інших «професій», що виконують на Землі важливі господарські роботи.

Багато комах завдяки здатності переробляти мертву рослинність є чудовими почвообразователямі. Експериментами встановлено, що листя, які піддавалися розкладанню мікроорганізмами, зберігали свою структуру протягом трьох років. Але варто було грибного комарика відкласти на них свої яйця, як листя за три дні перетворювалися в перегній. А там, де немає руйнівників опади, як, наприклад, в зоні хвойних лісів, відбувається накопичення волокнистих торфообразних неродючих шарів.

Деякі групи комах швидко знищують мертві стовбури дерев, підтримуючи кругообіг речовин в природі. У тропіках практично єдиними комахами-почвообразователямі є вологолюбні терміти, переробні в лісах всю відмирає деревину і рослинні залишки. Крім того, терміти прінізивают грунт своїми численними ходами і переміщають її в різних напрямках, перемішуючи шари. Пропускаючи рослинну їжу і грунт через кишечник, вони активно впливають на що відбуваються в грунті процеси. Самі ж терміти представляють собою досить калорійний джерело живлення для багатьох тварин. Незважаючи на те що з діяльністю термітів стикаються інтереси людини (комахи руйнують дерев'яні споруди людей), роль термітів в житті тропічної природи, безсумнівно, величезна.

працьовиті санітари

Личинки мух і багато жуки харчуються гноєм. Так, жуки-гнойовик швидко руйнують послід худоби, завдяки чому вони здатні за місяць повністю очистити сильно забруднене сільський загін. При цьому на одну «корж» може припадати до 800 особин. За допомогою гнойовиків швидко очищається і пасовище, що створює умови для нормального розвитку рослин. Перероблений гній служить їм до того ж чудовим добривом. Жуки-гнойовик на кожному гектарі пасовища переробляють до 200 кг гною. Ці комахи оснащені величезною підйомної силою і спеціальними пристроями, що латали гній в грунт і стільки ж землі виносити на поверхню. Ці пристрої - передні ноги для копання, як у крота, і роги, що працюють як плуги. Крім того, жукам різних видів дані чудові спадкові технології переробки гною. Деякі жуки під його купами риють нори глибиною 30-50 см, роблять там осередки і щільно утрамбовують їх гноєм, де самки відкладають яйця, будуть жити і харчуватися вилупилися личинки.

Комахи призначені і для швидкого знищення трупів тварин. Важко переоцінити величезну роботу з очищення грунту від скупчень залишків організмів, яку виконують, наприклад жуки-могильники. Спадкова програма забезпечує їм низку цілеспрямованих дій. Жуки певним способом підривають грунт під падаллю, зраджуючи тіла загиблих тварин землі, і неподалік в грунті відкладають яйця. В результаті виходить подвійний ефект: що вийшли з яєць личинки отримують необхідне їм харчування, а Земля постійно очищається від трупів тварин.

Не менш важлива екологічна роль належить личинкам мух. Вони теж повинні виконувати на Землі спеціальні санітарні функції, викликаючи прискорений розпад тварин останків. Карл Лінней підрахував, що в тропіках потомство всього лише трьох мух здатне знищити труп коня швидше, ніж це зробить лев. Крім того, личинки мух несуть санітарну службу по знищенню різних нечистот. Без їх корисної роботи органічні залишки довго б отруювали повітря і служили джерелом небезпечних заразних хвороб.

Велика роль комах-запилювачів

Величезна кількість зоофільних рослин (запилюють тваринами) не може бути запліднене без їх допомоги. Близько 80% диких і культурних рослин потребує комах-обпилювачів - метеликах, бджолах, джмелях, жуках, мухах, комарів. А тому квітки рослин володіють цілим рядом способів привернути запилювачів і спеціальних пристроїв для автоматичного захоплення пилку комахами. Вони ваблять до себе запилювачів своїми барвами, малюнком, формою будови квітки, запахами, великою кількістю пилку і нектару. Навіть пилок зоофільние рослини виробляють особливу - зазвичай вона велика з нерівною і часто липкою поверхнею. Це допомагає пилку утримуватися на тілі тварини. А комахи, в свою чергу, потребують нектарі і пилку. Перелітаючи під час їх збирання з квітки на квітку, вони здійснюють перехресне запилення рослин. Для цього комахи забезпечені не тільки певною будовою організму, взаємопов'язаним з процесами запилення, а й доцільним харчовим, репродуктивним і іншими видами поведінки. І все це існує з метою створення просто надзвичайно унікального співдружності комах-запилювачів і рослин.

Їм не жити одне без одного

Зазвічай комахи заради нектару и пилку відвідують безліч найрізноманітнішіх рослин. Альо представник окремий відів комах запілюють согласно своєї вродженої Програмі только рослини питань комерційної торгівлі відів. Тому цикли життєдіяльності цих комах тісно пов'язані з ритмом зростання відвідуваних ними рослин. Наприклад, оси бластофаги запилюють виключно інжир. При цьому періоди розвитку цієї крихітної оси ідеально розраховані і збігаються з цвітінням і плодоношенням інжиру. Крім того, організм оси спеціально створює цілий ряд пристроїв для збору пилку - різні кишені, кошички, щіточки. Це співдружність настільки міцне, що рослина інжиру не може завершити свій життєвий цикл без оси, а життєдіяльність оси повністю залежить від інжиру. Загибель рослини неминуче тягне за собою загибель комахи, і навпаки.

Не менш вражаючі взаємини демонструють моль пронуба і дикоросла рослина Мексики і півдня Америки юка з сімейства лілійних. Квітка юки влаштований таким чином, що його може опиліть тільки цей вид метеликів. А личинки молі пронуба харчуються виключно насінням юки. Залучена поширюваними вночі запахами квіток юки, моль направляється до тичинок для збору пилку. Верхня її щелепу забезпечена шипуватими хватальними відростками. З їх допомогою моль ліпить з пилку твердий і важкий грудочку. Потім вона акуратно переносить цю кульку на рильце квітки того ж виду. Після цього моль протикає дірочку в насіннєвий коробочці і відкладає між незрілими насінням два-три яйця. Таким дивним способом вона здійснює запилення квіток юки і забезпечує кормом своє майбутнє потомство. А оскільки личинки з'їдають зовсім небагато насіння, то виграють обидві сторони. Завдяки такій співпраці і рослина і моль будуть жити «пліч-о-пліч» і успішно розмножуватися. Зв'язок між ними настільки тісний, що в Європі, де пронуби не водяться, юка не здатна приносити плоди.

Мімікрія для залучення запилювачів

Мімікрія - це дивовижний ефект наслідувального подібності представників тваринного і рослинного світу або їх органів за формою і забарвленням тіла, специфічним запахів і т.п. Одні рослини мають зовнішньою схожістю з іншими рослинами, більш корисними для комах. Наприклад, шляхом «обману», підготовленого генетичною програмою організму, рослина Білозір здатне привернути до себе необхідних запилювачів. Його позбавлені нектару квітки зовні схожі на медоноси. Тому до них і злітаються зорово орієнтуються комахи. Запилення, підготовлене таким доцільним способом, дає життя потомству Білозір'я.

Механізмом мімікрії наділені і багато видів орхідей, що не виділяють нектару і надлишків пилку. Для залучення запилювачів вони забезпечені унікальними за своєю суттю пристроями. Пелюстки квіток орхідей подібні за формою, кольором і малюнком з самками деяких видів перетинчастокрилих, наприклад дліннорогіх бджіл. Самець, який рухається інстинктивним репродуктивним поведінкою, намагається злучитися з квіткою, зовні нагадує самку, торкаючись при цьому головою липких мішечків з пилком. Приклеївшись до голови комахи, пилок потрапляє на товкач іншої квітки, також заманює самця видом самки.

Яким же незбагненним чином генетична програма рослин все враховує і цілеспрямовано керує найскладнішими процесами відтворення в квітці образу самки майбутнього запилювачі? Тут враховано все до найменших деталей: і розширення нижніх пелюсток, що характерно для тіла бджоли цього виду, і навіть наявність на імітації її голови «вусиків» і «очей»! І це лише один з безлічі випадків підготовленості самого немислимого співробітництва між різними представниками тваринного і рослинного царства.