Interakcje ekologiczne

"Żaden człowiek nie jest wyspą.” To powiedzenie może dotyczyć również organizmów w ekosystemie. Żaden organizm nie żyje w izolacji. Pojedyncze organizmy żyją razem w ekosystemie i polegają na sobie nawzajem. Występują pomiędzy nimi różne rodzaje interakcji i wiele z nich jest decydujących dla ich przetrwania.

Jak te interakcje wyglądają w ekosystemie? Jedna kategoria interakcji opisuje różne sposoby, w jakie organizmy zdobywają pożywienie i energię. Niektóre organizmy mogą wytwarzać własne pożywienie, a inne zdobywają je przez zjedzenie innych organizmów. Organizm, który musi pozyskiwać związki odżywcze przez zjedzenie (konsumpcję) innych organizmów nazywany jest konsumentem lub heterotrofem. Chociaż w świecie nauki można spotkać się z wieloma wymyślnymi słowami, to na szczęście wiele z nich ma łacińskie lub greckie pochodzenie. Na przykład, heterotrof będzie łatwiejszy do zapamiętania, kiedy uświadomimy sobie, że w grece “hetero” znaczy “inny”, a “troph” oznacza pokarm; innymi słowy, heterotrofy zjadają inne organizmy, żeby zdobyć pożywienie. Potem zużywają one energię i materiały pozyskane z tego pokarmu do wzrostu, rozmnażania i przeprowadzania wszystkich czynności życiowych. Wszystkie zwierzęta, wszystkie grzyby i niektóre rodzaje bakterii są heterotrofami i konsumentami.

Niektórzy konsumenci są drapieżnikami; polują, łapią, zabijają i jedzą inne zwierzęta. Zwierzę będące ofiarą próbuje uniknąć zostania zjedzonym przez chowanie się, ucieczkę lub obronę z użyciem różnych adaptacji i strategii. Może to być na przykład kamuflaż ośmiornicy lub jelonka, szybkość zająca północnoamerykańskiego lub impali, żądło pszczoły lub kolce jeżowca. Jeśli ofierze się nie uda, stanie się posiłkiem i źródłem energii dla drapieżnika. Jeśli ofierze się uda i wymknie się drapieżnikowi, to drapieżnik będzie musiał zużyć cenną energię, aby kontynuować polowanie gdzie indziej. Drapieżniki również mogą być ofiarami, w zależności od tego, na którą część łańcucha pokarmowego patrzymy. Na przykład, pstrąg jest drapieżnikiem, kiedy żywi się owadami, ale jest ofiarą, kiedy zostaje zjedzony przez niedźwiedzia. Wszystko zależy od szczegółów danej interakcji. Ekolodzy posługują się innymi konkretnymi nazwami wskazującymi na to, jakim rodzajem pokarmu żywi się konsument: mięsożercy i roślinożercy żywią się odpowiednio mięsem i roślinami. Wszystkożercy jedzą zarówno zwierzęta, jak i rośliny. Owadożerca to mięsożerca żywiący się owadami, a owocożerca to roślinożerca zjadający owoce.

Nie wszystkie organizmy muszą zjadać inne, aby uzyskać pokarm i energię. Niektóre organizmy mają zdolność do wytwarzania (produkcji) swoich własnych, bogatych w energię cząsteczek odżywczych wykorzystując światło słoneczne i proste substancje chemiczne. Organizmy, które wytwarzają własny pokarm z użyciem światła słonecznego lub energii chemicznej do przekształcenia prostych związków nieorganicznych w złożone, bogate w energię związki organiczne, takie jak glukoza, nazywane są producentami lub autotrofami. Czas na kolejną, szybką lekcję greki: “auto” oznacza “sam”, a “troph” nadal oznacza “pokarm.” Zatem autotrofy karmią się same; wytwarzają swoje własne jedzenie. Rośliny, algi, i mikroskopijne organizmy, takie jak fitoplankton i niektóre bakterie, wytwarzają związki wysokoenergetyczne (innymi słowy, ich pokarm) ze światła słonecznego, wody i dwutlenku węgla w procesie nazywanym fotosyntezą (“photo” oznacza “światło", a “synthesis” oznacza “łączenie, tworzenie” – organizmy fotosyntetyczne używają światła słonecznego do wytworzenia pokarmu). Niektórzy producenci to organizmy przeprowadzające chemosyntezę (używające substancji chemicznych do wytworzenia pokarmu); zamiast światła słonecznego te bakterie i ich krewni używają prostych związków chemicznych jako źródła energii do wytworzenia związków wysokoenergetycznych. Organizmy chemosyntetyczne żyją w miejscach bez dostępu do światła słonecznego, na przykład w pobliżu kominów hydrotermalnych na wielkich głębokościach na dnie oceanicznym.

Nieważne, jak długo Ty lub żyrafa stalibyście w słońcu, nigdy nie będziecie w stanie wytworzyć pokarmu przez pochłanianie światła słonecznego; nigdy nie uda wam się przeprowadzić fotosyntezy. Możesz co najwyżej nabawić się oparzenia lub zacząć odczuwać pragnienie, a i tak będziesz musiał zjeść inny organizm, jeśli poczujesz głód. Producenci wykorzystują wytworzony przez siebie pokarm i zawartą w nim energię chemiczną do zaspokojenia swojego zapotrzebowania na substancje budulcowe i energię w taki sposób, aby mogły robić takie rzeczy jak rosnąć, poruszać się i rozmnażać. Kiedy konsument pojawia się i zjada producenta, to zdobywa on substancje budulcowe i energię chemiczną znajdującą się w ciele producenta. Wszystkie istnienia zależą od bogatych w energię cząsteczek pokarmowych wytworzonych przez producentów – zarówno bezpośrednio przez zjedzenie producentów, jak i pośrednio poprzez zjedzenie organizmów, które zjadły producentów. Nic dziwnego, że ekolodzy mają również określenia opisujące, gdzie w łańcuchu pokarmowym działa dany konsument. Konsument I rzędu zjada producentów (np. gąsienica zjada liść); Konsument II rzędu zjada konsumenta I rzędu (np. rudzik zjada gąsienicę). Może to być nawet bardziej skomplikowane: Konsument III rzędu zjada konsumenta II rzędu (np. jastrząb zjada rudzika). Dane zwierzę może pełnić funkcję różnych typów konsumentów w zależności od tego, co je. Na przykład, kiedy niedźwiedź je jagody, jest konsumentem I rzędu, ale kiedy je rybę, może być konsumentem II lub III rzędu, w zależności od tego, jaką rybę je!

Wszystkie organizmy odgrywają swoją rolę w sieci życia i każda istota żywa kiedyś umrze. Wtedy do akcji wkraczają padlinożercy, detrytusożercy (którzy zjadają detrytus, czyli szczątki martwych organizmów) i destruenci. Oni wszyscy pełnią kluczową rolę, która często jest niezauważana podczas obserwacji funkcjonowania ekosystemu. Rozkładają zwłoki, części ciała i produkty uboczne, przywracając do ekosystemu zawarte w nich związki odżywcze i minerały. Ta interakcja jest decydująca dla naszego zdrowia i zdrowia całej planety; bez nich bylibyśmy dosłownie zakopani w martwej materii. Kraby, owady, grzyby i bakterie są przedstawicielami tych ważnych specjalistów od sprzątania.

Inna kategoria interakcji pomiędzy organizmami związana jest z bliską, zazwyczaj długoterminową wzajemną relacją pomiędzy różnymi typami organizmów. Interakcje te nazywane są symbiozą. Wpływ symbiozy na zaangażowane w nią organizmy może być pozytywny, negatywny lub neutralny. Organizmy często dostarczają sobie nawzajem pewne zasoby lub usługi; ta interakcja jest obopólnie korzystna. Takie symbiotyczne relacje, w których nie ma przegranych, są znane jako mutualizm (+ +). Na przykład, mrówki żyjące w drzewie mogą chronić drzewo przed organizmami chcącymi uczynić z tego drzewa swój następny posiłek, a w tym samym czasie drzewo zapewnia mrówkom bezpieczne schronienie. Relacje symbiotyczne nie zawsze są pozytywne dla obu stron. Czasem jedna ze stron to zdecydowany przegrany. W pasożytnictwie (+ -), na przykład, pasożyt czerpie korzyści, a gospodarz jest poszkodowany, jak wtedy, gdy kleszcz wysysa krew psa. Drapieżnictwo (+ -) to kolejna relacja, w której można wyróżnić zwycięzcę i przegranego, ale nie jest ona symbiozą. Drapieżnik czerpie korzyści, a ofiara jest śmiertelnie raniona, jest to jednak krótkoterminowa interakcja. W pasożytnictwie, pasożyt zazwyczaj nie zabija swojego gospodarza, tylko żywi się nim przez długi czas, kiedy ten żyje.

Inne symbiotyczne interakcje, nazywane komensalizmem (+ 0), są korzystne dla jednego organizmu, ale nie mają ani pozytywnego, ani negatywnego wpływu na drugi organizm. Ta interakcja na pierwszy rzut oka jest neutralna dla jednego z organizmów. Na przykład, pąkla przyczepiona do wieloryba może podróżować tysiące mil, zbierając i filtrując pożywienie z poruszającej się wody. Wydaje się, że tacy mali autostopowicze nie mają żadnego wpływu na wieloryba. Być może jednak stają się oni bardzo małym dodatkowym ciężarem dla wieloryba poruszającego się w wodzie i z tego powodu wieloryb musi zużyć odrobinę więcej energii. Jeśli tak, miałoby to negatywny wpływ na wieloryba. Często dokładniejsze badania pokazują, że to, co najpierw uważano za neutralne dla jednego uczestnika i z tego powodu będące przykładem komensalizmu, okazuje się mieć niewielki pozytywny lub negatywny wpływ, więc nie można tego już zakwalifikować jako komensalizm, ale raczej jako mutualizm lub pasożytnictwo. Czy ptasie gniazdo na konarze drzewa jest przykładem komensalizmu, czy jest może niewielki pożytek lub szkoda dla drzewa wynikająca z obecności gniazda w tym miejscu? Można wymyślić przekonujące wytłumaczenia dla obu opcji; tylko dokładne badania mogłyby dostarczyć informacji niezbędnych do udzielenia odpowiedzi na to pytanie.

Konkurencja to interesujący przykład interakcji. Kiedy dwa organizmy konkurują lub walczą o te same ograniczone zasoby, takie jak pożywienie, schronienie, partnera lub dostęp do światła słonecznego, zazwyczaj jest wygrany i przegrany (+ -), ale jeśli konkurenci dosłownie walczą aż do śmierci i zabijają siebie nawzajem, interakcja staje się negatywna dla obojga (- -). Konkurencja jest ciekawym przykładem również dlatego, że może być zarówno wewnątrzgatunkowa, jak i międzygatunkowa. Konkurencja wewnątrzgatunkowa ma miejsce w obrębie jednego gatunku (np. dwa samce słonia morskiego konkurujące o harem samic lub dwa bluszcze pospolite konkurujące o przestrzeń i dostęp do światła słonecznego), a interakcja międzygatunkowa ma miejsce pomiędzy przedstawicielami różnych gatunków (np. kiedy dwa kompletnie inne gatunki korali konkurują o przestrzeń i dostęp do światła słonecznego na rafie koralowej próbując przerosnąć siebie nawzajem). Jeśli konkurencja jest długoterminowa i występuje pomiędzy dwoma różnymi gatunkami, może być kolejnym przykładem symbiozy.

Podsumowując, istnieje wiele różnych rodzajów interakcji pomiędzy organizmami w ekosystemie i nie ma nic niezwykłego w tym, że dany organizm może odgrywać różne role w różnych sytuacjach. Na przykład my, ludzie, jesteśmy konsumentami i drapieżnikami, kiedy polujemy, zabijamy i zjadamy inne zwierzęta, takie jak ryba czy jeleń, albo kiedy jemy kurczaka kupionego w sklepie spożywczym lub restauracji. Mamy również wiele relacji z innymi organizmami będącymi przykładem mutualizmu, na przykład z naszymi zwierzętami domowymi. Konkurencja występuje również pomiędzy ludźmi o różne zasoby, a nawet partnerów! Interakcje pomiędzy organizmami, w tym ludźmi, są częścią życia i mają ogromny wpływ na funkcjonowanie i zdrowie ekosystemów.