001 - Сообщество Проекта ГеКон - как ЖИВАЯ (открытая, мягкая) СИСТЕМА
03.05.15
------------
12.10.17 - 23-45
-----------------------
Сообщество Проекта
как и всякая ЖИВАЯ (открытая, мягкая) СИСТЕМА
функционирует на основе законов ГОМЕОСТАЗА.
=============================
Гомеостаз — саморегуляция,
(др.-греч. ὁμοιοστάσις,
от ὅμοιος — одинаковый, подобный
и στάσις — стояние, неподвижность)
- способность открытой системы сохранять
постоянство своего внутреннего состояния
посредством скоординированных реакций,
направленных на поддержание динамического равновесия.
Стремление системы
воспроизводить себя,
восстанавливать утраченное равновесие,
преодолевать сопротивление внешней среды.
Материал из Википедии — свободной энциклопеди
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B7
==============================================================================================
Одно из возможных ОПИСАНИЙ Проекта:
Владимир Кабиш (Хахам)
Предлагаемые популярные заметки
- желательно прочесть каждому участнику проекта...
Для членов Команды Проекта
- тщательная проработка текста обязательна!
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Несколько слов
о сообществах и их эволюции
(очень популярная заметка автора сайта "Проблемы Эволюции")
Александр Марков,
- Доктор биологических наук,
ведущий научный сотрудник Палеонтологического института РАН,
профессор РЭШ,
заведующий кафедрой биологической эволюции Биологического факультета МГУ
Автор более 130 научных публикаций по зоологии, палеонтологии, теории эволюции,
исторической динамике биоразнообразия
и другим направлениям эволюционной биологии.
Медаль РАН по биологии.
Премия X. Раусинга (1998 год).
Внёс заметный вклад в развитие
общей теории биологической макроэволюции
и в математическое моделирование макроэволюционных процессов.
Отдельные виды организмов существуют в биосфере не сами по себе.
Хотят они того или нет,
но им приходится жить в окружении огромного множества других организмов,
с которыми их связывают тысячи разнообразных нитей.
Эти нити-взаимодействия образуют сложную сеть,
объединяющую отдельные популяции разных видов животных и растений
в более или менее целостные конструкции – экосистемы.
Одни из этих связей – слабые, преходящие;
другие – прочные и устойчивые.
Поскольку таких связей очень много,
порой трудно сказать заранее,
какие последствия может вызвать
даже небольшое изменение какого-нибудь сообщества.
Гибель одного вида может пройти практически незамеченной,
тогда как гибель другого может разрушить всю структуру сообщества
и привести к необратимым, даже катастрофическим последствиям.
На острове Барро Колорадо (Панама)
рос великолепный тропический лес с богатейшей фауной.
В частности, там водилось немного крупных хищников – ягуаров и пум.
Люди истребили эти две небольшие популяции.
Казалось бы, сущие пустяки:
исчезло всего два вида животных из многих тысяч, населявших остров.
К сожалению, все оказалось иначе.
Сразу после исчезновения ягуаров и пум
на острове чудовищно расплодились их бывшие жертвы:
еноты-коати и крупные грызуны агути и пака.
Эти животные питаются крупными семенами.
Размножившись, они быстро свели на нет популяции тех деревьев тропического леса,
которые дают такие семена.
Весь облик леса стал необратимо меняться:
те деревья, которые были наиболее многочисленны
и давали пищу и кров тысячам видов мелких животных,
постепенно становились все более редкими,
а вместе с ними сокращались и популяции всех связанных с ними животных
(не говоря уже о паразитах этих животных, грибах и бактериях,
перерабатывавших отмершие листья и ветки этих деревьев, и так далее).
Полностью вымерли некоторые птицы и многие насекомые.
Вместо исчезающих крупносемянных деревьев размножились другие виды,
дающие мелкие семена.
Они встречались на острове и прежде, но были немногочисленны.
Расплодились животные - поедатели мелких семян, а именно мыши и крысы.
Резко выросла численность мелкого хищника из семейства кошачьих
– оцелота, охотника на крыс и мышей.
Таким образом,
исчезновение всего-навсего двух видов животных
привело к полному преображению (и обеднению)
животного и растительного мира острова.
Не только крупные хищники, но и самые неприметные
и, казалось бы, несущественные компоненты сообщества
могут оказаться очень важными для сохранения хрупкого природного равновесия.
Например, когда в Австралии стали разводить овец,
вдруг оказалось, что пастбища приходят в негодность
из-за накопления непереработанного овечьего навоза.
Выяснилось, что австралийские жуки навозники,
приспособленные к жизни в сообществах со сравнительно немногочисленными
и не очень прожорливыми травоядными зверями вроде кенгуру,
просто не могут справиться с увеличившимся объемом работ.
Чтобы спасти ситуацию,
пришлось срочно завозить более энергичных жуков-навозников с "большой земли".
Далеко не все сообщества способны сами себя поддерживать
и существовать в состоянии равновесия,
даже если им никто не мешает.
Многие виды сообществ постепенно меняют собственную среду обитания
(изменяют состав почвы, влажность, затененность и т.п.),
так что рано или поздно условия меняются настолько,
что перестают быть благоприятными для данного сообщества.
Тогда на его месте складывается другое сообщество,
которое, в свою очередь, тоже постепенно изменяет среду
и тем самым "готовит себе могилу".
Так сообщества сменяют друг друга до тех пор,
пока не сложится устойчивый комплекс организмов,
способный поддерживать собственный гомеостаз
и не производящий необратимых изменений в окружающей среде.
Такое сообщество называется "климаксным"
(от climax – высшая точка, расцвет),
а последовательные этапы смены сообществ
– сукцессией
(succession – последовательность)
Начальное сообщество, складывающееся, например,
на пустыре или на гари после пожара,
называется "пионерным",
а промежуточные типы сообществ, складывающиеся на пути
от пионерного сообщества к климаксному – "стадиальными".
В средней полосе России
пионерные сообщества– это та скудная растительность,
которая вырастает на пустырях;
стадиальные – луга, березняки и сменяющие их ельники;
климаксное сообщество – дубрава.
Чтобы пустырь превратился в дубраву,
нужно совсем немного
– не вмешиваться в природные процессы,
не нарушать естественный ход сукцессии
в течении всего-навсего трех столетий.
Пионерные сообщества – самые "рыхлые", бесструктурные и бедные.
Их составляют виды, не выносящие тесноты и конкуренции
и готовые ради этого вынести любые трудности:
бедную почву, резкие колебания влажности и температуры.
Виды-пионеры (такие как одуванчики, мать-и-мачеха,
иван-чай, подорожник, многие злаки)
ни от кого не зависят и ни в ком не нуждаются,
они сами себе хозяева.
Семена их разносятся ветром, а не птицами,
и опыляет их часто тоже ветер, а не насекомые.
Стадиальные сообщества, сменяя друг друга,
становятся все богаче, сложнее и сплоченнее.
Климаксное сообщество – самое сложное и цельное,
в нем животные и растения максимально взаимосвязаны и взаимозависимы.
Именно в климаксных сообществах процветают
самые высокоразвитые и конкурентоспособные организмы.
Но они же – и самые требовательные к условиям внешней среды.
Понятно, что любой кризис, любое внешнее возмущение
в первую очередь сказывается именно на климаксных сообществах.
Именно поэтому во время великих экологических катастроф прошлого
– массовых вымираний
– в первую очередь разрушались верхние "этажи" сукцессии.
И вместе с ними погибали "хозяева жизни"
- самые сильные и "приспособленные" организмы (те же динозавры, например).
Пионеры, которым все нипочем, обычно выживали,
и после кризиса начинали заново формировать
разрушенные верхние уровни сукцессионной системы.
Если же тяжелые, "кризисные" условия действуют долго,
то и сообщество может прочно "застрять" на пионерной стадии.
Что и происходит, например, на городских пустырях.
"Сукцессионная система" весьма устойчива.
"Посторонним" видам бывает довольно трудно в нее встроиться,
даже если они в чем-то совершеннее и прогрессивнее ее участников.
Например, покрытосеменные (цветковые) растения,
появившиеся в конце первой половины мелового периода,
поначалу долго не могли широко распространиться,
потому что всё кругом было "занято" сукцессионными системами,
состоящими из голосеменных.
Только когда цветковым удалось "захватить"
пионерные стадии сукцессионного цикла,
они сумели вытеснить старые сообщества из большинства местообитаний.
Господство голосеменных сохранилось лишь в зоне хвойных лесов.
Сложившаяся "сукцессионная система"
не только поддерживает равновесие в природе,
осуществляя наиболее эффективный круговорот веществ и энергии,
но и заметно тормозит эволюционный прогресс.
Чтобы удачное эволюционное новшество
смогло распространиться и встроиться в цикл,
часто приходится ждать экологического кризиса
(см. выше в этом обзоре).
С другой стороны, высокоразвитые сообщества, особенно климаксные,
часто становятся ареной удивительных эволюционных экспериментов.
Тесные взаимовыгодные отношения,
складывающиеся в климаксном сообществе между разными видами,
могут привести к появлению совершенно новых форм жизни.
В Центральной и Южной Америке живут удивительные муравьи – листорезы.
Они за много миллионов лет до человека
"изобрели" настоящее сельскохозяйственное производство.
Листорезы обгрызают у деревьев листья, пережевывают их
и превращают в высококачественный "компост" для выращивания съедобных грибов.
Грибы, выращенные на искусственных грядках в гнездах листорезов,
составляют единственную пищу этих муравьев.
Все бы хорошо, да вот беда:
на муравьиных грядках повадились расти другие грибы – сорняки,
которые не только несъедобны для муравьев,
но и сильно мешают росту "правильных" грибов.
Ученые заметили, что если к муравьиной грядке не подпускать ее хозяев-муравьев,
то на такой грядке практически всегда вырастают только "сорняки".
Если же муравьи ползают по грядке,
то на ней все-таки в большинстве случаев развиваются хорошие грибы.
Как же муравьям удается защитить свои грядки от сорняков?
Оказалось, что эти искусные грибоводы выращивают грибы не только для пропитания,
но и для производства антибиотиков-фунгицидов!
Среди мелких волосков на груди муравьев-листорезов
живут микроскопические грибки, выделяющие антибиотик,
родственный стрептомицину, который подавляет рост грибов-сорняков.
Таким образом,
благодаря сложной системе отношений,
сложившихся между муравьями и грибами
в высокоразвитом климаксном сообществе тропического леса,
природа создала совершенно новый и очень необычный элемент сообщества
(новую экологическую нишу).
Необычность и ценность этого новшества состоит в том,
что муравьи, не способные использовать в пищу древесные листья,
тем не менее научились (не без помощи грибов)
жить за счет этого ресурса – самого обильного,
но и самого трудноперевариваемого!
Взаимовыгодное сожительство – симбиоз – разных организмов
много раз приводил к замечательным эволюционным открытиям.
Всем известен пример с лишайниками – удивительными организмами,
которые представляют собой сожительство гриба с одноклеточными водорослями.
Лишайники, фактически, представляют собой маленькие компактные сообщества,
которые сами обеспечивают себя всем необходимым.
Поэтому они могут расти там, где не могут выжить никакие другие растения
– например, на голых камнях.
Лишайникам ничего не нужно от окружающего их мира,
кроме дождя, света и чистого воздуха.
Появление новых форм жизни в результате симбиоза
– то есть путем слияния сообщества
или какого-то его фрагмента в единый организм
– вовсе не какая-то экзотика или редкость,
а один из магистральных путей эволюции.
Например, жвачные млекопитающие
никогда бы не научились питаться грубой растительной пищей
(а значит, и не стали бы жвачными),
если бы не обзавелись ценными сожителями
– одноклеточными симбионтами, которые живут у них в желудке
и переваривают за них целлюлозу,
которую ни одно млекопитающее переварить физически не может.
Появление млекопитающих, способных питаться такими кормами,
изменило не только их самих,
но облик планеты, то есть структуру биосферы.
Многие ученые полагают, что только благодаря этим млекопитающим
появились и распространились на разных континентах травяные экосистемы
– степи, саванны и прерии.
Крупные растительноядные звери, выедая и вытаптывая побеги деревьев,
сумели в конце концов остановить сукцессию на ранней "травянистой" стадии.
А появление степей и саванн, в свою очередь,
способствовало росту разнообразия других зверей,
для которых покрытые травой пространства
представляют более благоприятную среду, чем густые леса.
Еще совсем недавно (до великого вымирания крупной фауны
на всех континентах около 10.000 лет назад)
по степям и прериям всех больших континентов
бродили такие же огромные стада разнообразных крупных животных,
какие сейчас можно увидеть
только в некоторых африканских национальных парках вроде Серенгети.
И во всем этом отнюдь не последнюю роль сыграли
микроскопические жгутиконосцы и инфузории,
так удачно поселившиеся в желудках травоядных зверей.
Роль сообществ в эволюции биосферы была очень велика
уже на самых первых этапах ее развития.
В океанах архейской эры 3.5 – 2.5 миллиарда лет назад
уже возникли сложные и высокоорганизованные сообщества бактерий.
Реликтовые бактериальные сообщества ("бактериальные маты")
сохранились и по сей день в некоторых экстремальных местообитаниях
(горячих источниках, пересоленных тропических лагунах и т.п.).
Устройство бактериального мата поражает своей сложностью.
Он состоит из множества тончайших слоев,
в каждом из которых живут десятки видов микроорганизмов.
Между этими видами существует сложнейшая система взаимоотношений,
они обмениваются химическими сигналами,
перерабатывают продукты жизнедеятельности друг друга,
и многие из них просто не могут существовать поодиночке,
то есть вне бактериального мата.
Например, некоторые бактерии, выделяющие водород,
наотрез отказываются расти и размножаться
даже в самых благоприятных условиях,
если поблизости нет других бактерий, которые этот водород поглощают.
Мат из хемосинтезирующих бактерий
вблизи гидротермального источника на морском дне
Примерно 2.7 миллиарда лет назад
один из фрагментов ("функциональных блоков") такого бактериального мата
слился в единый симбиотический организм.
Так появился принципиально новый,
гораздо более совершенный тип живой клетки,
обладающий ядром и особыми внутренними органами,
служащими для фотосинтеза и дыхания.
Эти "органы" раньше были
отдельными свободноживущими бактериями.
Получившаяся усовершенствованная клетка
стала основой всей дальнейшей прогрессивной эволюции.
Ее потомки дали начало многоклеточным животным и растениям,
и в конце концов – нам с вами.
А с чего все началось?
С ничтожного комочка микроскопических бактерий,
которые в течение долгой совместной жизни
научились "помогать" друг другу
и в конце концов слились в одну клетку…
"В начале было сообщество".
Сообщества направляют и регулируют эволюцию организмов.
В развитом сообществе все возможные ниши обычно заняты,
и новым видам просто некуда сунуться.
Если же какой-то вид исчезнет
(например, в результате кратковременного похолодания),
то опустевшая ниша, словно вакуумный насос,
"втягивает" в себя какую-нибудь популяцию
(обычно родственную вымершему виду) из соседней ниши.
И эта популяция, постепенно приспосабливаясь к новым условиям,
быстро приобретает сходство с исчезнувшим видом.
Так может появиться новый вид, очень похожий на вымерший.
Сообщество, таким образом,
поддерживает свою структуру и целостность.
Интересные эволюционные эксперименты получаются в тех случаях,
когда экосистема сильно разрежена,
и подходящих кандидатов на пустующие ниши взять неоткуда.
В этом случае (например, на изолированных островах,
куда случайно занесло всего несколько видов организмов)
могут происходить удивительные вещи.
Пустые ниши начинают осваиваться совсем "неподходящими" кандидатами.
Поскольку млекопитающие (за исключением летучих мышей)
не умеют преодолевать морские проливы,
на многих островах никогда не было хищных зверей.
Пустующие ниши хищников заполнялись кем попало.
На некоторых островах Индонезии появились гигантские хищные ящерицы – вараны.
Самым обычным явлением стало появление на островах
гигантских хищных нелетающих птиц,
таких как мадагаскарские эпиорнисы и новозеландские моа
(способность к полету у островных птиц часто исчезает
тоже по причине отсутствия хищных зверей
– нет врагов, от которых нужно улетать).
Вспомним, что такие птицы во множестве расплодились
и на материках в палеоценовую эпоху,
когда крупные хищные динозавры уже вымерли,
а крупные хищные звери еще не появились.
Titanis walleri из плейстоцена Флориды
- гигантская хищная нелетающая птица
с подобием клешней на концах крыльев
Бывает и так, что пустая ниша "втягивает" в себя
и совсем уж неожиданных животных.
Может ли попугай превратиться в орла?
Оказывается, может.
Если, конечно, поблизости нет настоящих орлов и ниша пустует.
Новозеландский попугай кеа, мирно питавшийся фруктами и семенами,
к удивлению ученых и негодованию фермеров
научился нападать на домашних овец и убивать их,
разрывая острым клювом шейные артерии.
Любопытно, что не все попугаи кеа,
а только некоторые старые самцы владеют искусством охоты на овец.
Остальная стая сидит и ждет,
пока вожак в одиночку совершит свой попугайский подвиг
и убьет добычу, в десятки раз превосходящую его по весу и силе.
А потом, конечно, все слетаются и пируют.
Огромная роль сообществ в эволюции
и в структуре биосферы говорит о том,
как важно человеку стараться сохранить
не только отдельные виды животных и растений,
но и целостные сообщества,
без которых многие виды просто не могут существовать.
В основном это самые высокоразвитые и прогрессивные виды,
характерные для сообществ климаксной фазы.
Климаксные сообщества
– самые совершенные и эффективные,
но они же и самые уязвимые и беззащитные
перед лицом антропогенного кризиса.
Разрушив их, человек рискует остаться на планете наедине
с "пионерными" формами – мухами, мышами и одуванчиками.
Которым, как и ему,
нет дела до проблем высокоразвитых сообществ.