Значение симбиоза в природе

Симбио́з (греч. συμ-βίωσις — «совместная жизнь» [1] от συμ- — совместно + βίος — жизнь) — форма тесных взаимоотношений между организмами разных видов, при которой хотя бы один из них получает для себя пользу.

Симбионт — организм, участвующий в симбиозе. [2]

В природе встречается широкий спектр примеров взаимовыгодного симбиоза (мутуализм). От желудочных и кишечных бактерий, без которых было бы невозможно пищеварение, до растений (примером служат некоторые орхидеи, чью пыльцу может распространять только один, определённый вид насекомых). Такие отношения успешны всегда, когда они увеличивают шансы обоих партнёров на выживание. Осуществляемые в ходе симбиоза действия или производимые вещества являются для партнёров существенными и незаменимыми. В обобщённом понимании такой симбиоз — промежуточное звено между взаимодействием и слиянием.

Обоюдно выгодный, обязательный вид симбиоза называют мутуализмом. Комменсализмом называют отношения, полезные одному, но безразличные другому симбионту, аменсализмом — отношения, вредные одному, но безразличные другому. А кооперацией называют необязательные взаимовыгодные отношения. Форма симбиоза, при которой один организм (паразит) использует другой (хозяин) в качестве источника питания или/и среды обитания, называется паразитизмом.

Разновидность симбиоза — эндосимбиоз (см. симбиогенез), когда один из партнёров живёт внутри клетки другого.

Наука о симбиозе — симбиология. Основы учения о взаимопомощи (в том числе симбиозе) во второй половине XIX века заложили независимо друг от друга российские естествоиспытатели П. А. Кропоткин и К. Ф. Кесслер, а также немецкий учёный Генрих Антон де Бари, предложивший термины «симбиоз» и «мутуализм».

Содержание

Симбиоз и антибиоз [ править | править код ]

Раньше симбиозом называли взаимовыгодное сотрудничество. В настоящее время симбиоз это все типы отношений между организмами, при которых хотя бы один организм извлекает выгоду для себя (+/+; +/0; +/–).

При антибиозе один организм ограничивает возможности другого без выгоды для себя (–/–; –/0).

Мутуализм [ править | править код ]

Мутуали́зм — широко распространённая форма взаимополезного сожительства, когда присутствие партнёра становится обязательным условием существования каждого из них. Более общим понятием является симбиоз, который представляет собой сосуществование различных биологических видов. Но в отличие от мутуализма, симбиоз может быть и не выгоден одному из партнёров, например, в случае паразитизма.

Преимущества, которые получает организм, вступающий в мутуалистические отношения, могут быть различны. Часто, по крайней мере один из партнёров использует другого в качестве пищи, тогда как второй получает защиту от врагов или благоприятные для роста и размножения условия. В других случаях вид, выигрывающий в пище, освобождает партнёра от паразитов, опыляет растения или распространяет семена. Каждый из участников мутуалистической пары действует эгоистично, и выгодные отношения возникают лишь потому, что получаемая польза перевешивает затраты, требуемые на поддержание взаимоотношений.

Взаимовыгодные связи могут формироваться на основе поведенческих реакций, например, как у птиц, совмещающих собственное питание с распространением семян. Иногда виды-мутуалисты вступают в тесное физическое взаимодействие, как при образовании микоризы (грибокорня) между грибами и растениями.

Тесный контакт видов при мутуализме вызывает их совместную эволюцию. Характерным примером служат взаимные приспособления, которые сформировались у цветковых растений и их опылителей. Часто виды-мутуалисты совместно расселяются.

Комменсализм [ править | править код ]

В зависимости от характера взаимоотношений видов-комменсалов выделяют три вида комменсализма:

  • комменсал ограничивается использованием пищи организма другого вида (например, гиены питаются остатками пищи львов, гепардов и др. хищников);
  • комменсал прикрепляется к организму другого вида, который становится «хозяином» (например, рыба-прилипала плавником-присоской прикрепляется к коже акул и др. крупных рыб, передвигаясь с их помощью);
  • комменсал селится во внутренних органах хозяина (например, некоторые жгутиконосцы обитают в кишечнике млекопитающих).

Примером комменсализма могут служить бобовые (например, клевер) и злаки, совместно произрастающие на почвах, бедных доступными соединениями азота, но богатых соединениями калия и фосфора. При этом если злак не подавляет бобовое, то оно в свою очередь обеспечивает его дополнительным количеством доступного азота. Но подобные взаимоотношения могут продолжаться только до тех пор, пока почва бедна азотом и злаки не могут сильно разрастаться. Если же в результате роста бобовых и активной работы азотфиксирующих клубеньковых бактерий в почве накапливается достаточное количество доступных для растений соединений азота, этот тип взаимоотношений сменяется конкуренцией. Результатом её, как правило, является полное или частичное вытеснение менее конкурентоспособных бобовых из фитоценоза. Другой вариант комменсализма: односторонняя помощь растения-«няни» другому растению. Так, берёза или ольха могут быть няней для ели: они защищают молодые ели от прямых солнечных лучей, без чего на открытом месте ель вырасти не может, а также защищают всходы молодых ёлочек от выжимания их из почвы морозом. Такой тип взаимоотношений характерен лишь для молодых растений ели. Как правило, при достижении елью определённого возраста она начинает вести себя как очень сильный конкурент и подавляет своих нянь.

Читайте также:  Супер лень

В таких же отношениях состоят кустарники из семейств губоцветных и сложноцветных и южно-американские кактусы. Обладая особым типом фотосинтеза (CAM-фотосинтез), который происходит днём при закрытых устьицах, молодые кактусы сильно перегреваются и страдают от прямого солнечного света. Поэтому они могут развиваться только в тени под защитой засухоустойчивых кустарников. Имеются также многочисленные примеры симбиоза, выгодного для одного вида и не приносящего другому виду ни пользы, ни вреда. Например, кишечник человека населяет множество видов бактерий, присутствие которых безвредно для человека. Аналогично, растения, называемые бромелиадами (к которым относится, например, ананас), обитают на ветвях деревьев, но получают питательные вещества из воздуха. Эти растения используют дерево для опоры, не лишая его питательных веществ. Растения питательные вещества делают сами, а не получают из воздуха. Комменсализм — способ совместного существования двух разных видов живых организмов, при которых одна популяция извлекает пользу от взаимоотношения, а другая не получает ни пользы, ни вреда (например, чешуйница обыкновенная и человек).

Симбиоз и эволюция [ править | править код ]

Помимо ядра в эукариотических клетках имеется множество изолированных внутренних структур, называемых органеллами. Митохондрии, органеллы одного типа, генерируют энергию и поэтому считаются силовыми станциями клетки. Митохондрии, как и ядро, окружены двухслойной мембраной и содержат ДНК. На этом основании предложена теория возникновения эукариотических клеток в результате симбиоза. Одна из клеток поглотила другую, а после оказалось, что вместе они справляются лучше, чем по отдельности. Такова эндосимбиотическая теория эволюции.

Эта теория легко объясняет существование двухслойной мембраны. Внутренний слой ведёт происхождение от мембраны поглощённой клетки, а наружный является частью мембраны поглотившей клетки, обернувшейся вокруг клетки-пришельца. Также хорошо понятно наличие митохондриальной ДНК — это не что иное, как остатки ДНК клетки-пришельца. Итак, многие органеллы эукариотической клетки в начале своего существования были отдельными организмами, и около миллиарда лет тому назад объединили свои усилия для создания клеток нового типа. Следовательно, наши собственные тела — иллюстрация одного из древнейших партнёрских отношений в природе.

Следует также помнить, что симбиоз — это не только сосуществование разных видов живых организмов. На заре эволюции симбиоз был тем двигателем, который свёл одноклеточные организмы одного вида в один многоклеточный организм (колонию) и стал основой разнообразия современной флоры и фауны.

Примеры симбиоза [ править | править код ]

  • Эндофиты живут внутри растения, питаются его веществами, выделяя при этом соединения, способствующие росту организма-хозяина.
  • Транспортировка семян растений животными, которые поедают плоды и выделяют непереваренные семена вместе с помётом в другом месте.

Насекомые/растения [ править | править код ]

  • Опыление цветущих растений насекомыми, в ходе которого насекомые питаются нектаром.
  • Некоторые растения, например табак, приманивают к себе насекомых, которые способны защитить их от других насекомых [3] .
  • Так называемые «сады дьявола»: деревья Duroia hirsuta служат жилищами для муравьёв вида Myrmelachista schumanni, которые убивают появляющиеся в окрестностях зелёные ростки иных видов деревьев, давая тем самым возможность разрастаться Duroia hirsuta без конкуренции.

Грибы/водоросли [ править | править код ]

  • Лишайник состоит из гриба и водоросли. Водоросль в результате фотосинтеза производит органические вещества (углеводы), использующиеся грибом, а тот поставляет воду и минеральные вещества.

Взаимоотношения водоросли и лишайникового (лихенизированного) гриба в большинстве случаев представляют собой пример эндопаразитосапрофитизма. Гриб паразитирует на водоросли, обитающей в слоевище лишайника и разлагает отмершие клетки водорослей

Благодаря такому явлению, как симбиоз, многие живые существа живут, и причем, неплохо. Симбиоз — это своего рода взаимовыгодные условия сосуществования, или тесного сожительства, когда хотя бы одной из сторон есть от этого польза. В результате таких взаимоотношений, многие животные питаются, размножаются, избегают смертельной опасности.

Читайте также:  Макияж черными тенями пошаговое

Примеры симбиоза в природе:

  1. Гриб и дерево — например, подосиновики можно найти под осиной, подберезовики — под березой, маслята в хвойном лесу.
  2. Муравьи и тля Муравьи доят тлю).
  3. Насекомые (бабочки, пчелы, комары) и растения
  4. Крокодил и египетский бегунок (маленькая птичка, чистящая зубы крокодилу)

Биологи называют симбиозом взаимовыгодные отношения, включающие тесный физический контакт между двумя организмами, которые не являются одним и тем же видом. Существует несколько форм симбиоза. В некоторых случаях организмы нуждаются в симбиотических отношениях, чтобы выжить. Такие отношения носят название обязательный симбиоз. В других случаях симбиотическая связь дает каждому организму больше шансов на выживание, но не является абсолютно необходимой. Такие отношения получили название факультативный симбиоз.

Симбиотические отношения не всегда симметричны — они могут быть обязательными для одного организма и факультативными для другого. Примером симбиотических отношений может быть крокодил и крохотная птичка колибри, которую он никогда не обидит, поскольку та удаляет из его пасти остатки застрявшей пищи.

Если у вашей кошки или собаки когда-либо были блохи, вы стали свидетелями симбиоза в действии. В этой статье вы узнаете о многих типах симбиоза в биологии и о том, как эти взаимоотношения между организмами могут оказывать положительное, отрицательное или нейтральное влияние на отдельные виды.

Что такое симбиоз в биологии?

Слово симбиоз буквально означает "жить вместе", но когда мы используем слово симбиоз в биологии, мы действительно говорим о тесном, долгосрочном взаимодействии между двумя разными видами.

Существует много различных типов симбиотических отношений, которые встречаются в природе. Во многих случаях от взаимодействия выигрывают оба вида. Этот тип симбиоза называется мутуализмом. Одним из примеров мутуализма является взаимосвязь между деревьями акации бычерогой (Vachellia cornigera) и некоторыми видами муравьев. Каждое дерево акации бычерогой является домом для колонии жалящих муравьев.

В соответствии со своим названием, эти деревья имеют очень большие шипы, похожие на бычьи рога. Муравьи выдалбливают шипы и используют их в качестве укрытия. В дополнение к предоставлению убежища, акация также обеспечивает муравьев двумя источниками пищи. Одним из источников пищи является очень сладкий нектар, который сочится из дерева. Второй источник пищи — структуры на кончиках листьев, называемые тельцами Белта. Нектар и Бельтовы тельца обеспечивают муравье всем необходимым продовольствием.

Муравьи получают еду и кров, но что получает дерево? Довольно много! Муравьи очень территориальные и агрессивные насекомые. Они будут атаковать все и вся, что касается дерева — от кузнечиков и гусениц до оленей и людей. Они даже взбираются на соседние деревья, которые касаются их дерева и уничтожают всю ветвь, а также очищают растительность по периметру вокруг ствола акации.

Муравьи защищают дерево от растительноядных животных и удаляют конкурирующую растительность, поэтому акация получает большое преимущество от отношений с ними. В этом случае акация считается хозяином, потому что она является самым крупным организмом в симбиотических отношениях.

Микроорганизмы и Мутуализм

Поразительное количество мутуалистических отношений возникает между многоклеточными организмами и микроорганизмами. Термиты могут есть только древесину, потому что в их кишечнике есть мутуалистические простейшие и бактерии, которые помогают им переваривать целлюлозу.

В нашем собственном организме существуют сотни различных видов бактерий, которые живут в толстом кишечнике. Большинство из них мало изучены, но мы знаем много о кишечной палочке ( E. col ), которая является одной из нормальных бактерий, встречающихся в толстых кишечниках всех людей.

Люди обеспечивают E. coli едой и местом для жизни. В свою очередь, кишечная палочка производят витамин К, и затрудняет проникновение патогенных бактерий в наш кишечник. Пока доскональна неизвестно, участвуют ли другие бактерии нашего пищеварительного тракта в абсорбции или производстве витаминов, но все они препятствуют развитию патогенов внутри нас.

Паразитизм

А теперь представим, что патогенный микроорганизм все-таки сумел закрепится в толстом кишечнике человека. Хозяин служит местом обитания и пищей для бактерий, но бактерии, в свою очередь вызывают у хозяина болезнь. Это пример паразитизма или ассоциации между двумя различными видами, когда хозяину наносится вред. Не все паразиты вызывают заболевания. Вши, клещи, блохи и пиявки — все это примеры паразитов, которые обычно не вызывают болезнь напрямую, но они сосут кровь своего хозяина, и это причиняет некоторый вред, не говоря уже о дискомфорте.

Читайте также:  Рыжие котята во сне

Паразиты также могут выступать в роли переносчиков, которые передают болезнетворные патогены другим видам животных. Бактерии, вызывающие бубонную чуму, переносятся грызунами, например крысами. Затем бактерии чумы заражают блох, которые кусают крыс. Инфицированные блохи передают бактерии другим животным, которых они кусают, включая людей. В этом случае и блохи, и бактерии являются паразитами, но блохи также являются переносчиком, который передает болезнетворные бактерии от крысы к другим животным и человеку.

Комменсализм

Комменсализм — это взаимоотношения между двумя видами, когда один организм получает выгоду, не вредя, но и не принося пользы другому. Комменсализм иногда трудно доказать, так как в любых симбиотических отношениях вероятность того, что тесно связанный организм не оказывает никакого воздействия на другой организм, довольно маловероятна.

Но есть несколько примеров, когда комменсализм действительно существует. Например, египетская цапля (Bubulcus ibis) следует за
азиатским буйволом (Bubalus bubalis) и другими крупными травоядными млекопитающими. По мере движения через растительность, животные собирают на себе много насекомых, а цапли ловят и едят их. В этих отношениях цапля получает большую выгоду, но для травоядных нет никакой ощутимой пользы.

Некоторые биологи утверждают, что водоросли и усоногие ракообразные, прикрепляющиеся к черепахам и китам, имеют комменсалистические отношения с хозяевами. Другие утверждают, что их присутствие вызывает сопротивление хозяина, когда он движется в воде, и поэтому хозяин страдает, хотя и незначительно. В любом случае, маловероятно, что эти организмы сильно влияют на качество жизни хозяина, поэтому комменсализм, лучший способ описать такие отношения.

Аменсализм

Аменсализм — это ассоциация между двумя организмами разных видов, где один вид ингибируется или убивается, а другой не затрагивается. Аменсализм может осуществляться несколькими способами. Чаще всего, он происходит путем прямой конкуренции за природные ресурсы.

Например, есть небольшое деревце, которое пытается вырасти рядом с большим деревом, то зрелое дерево, скорее всего, вытеснит его в борьбе за ресурсы. Оно будет перехватывать большую часть света, а его зрелая корневая система будет гораздо лучше поглощать воду и питательные вещества, оставляя саженец в среде без достаточного количества света, воды или питательных веществ и нанося ему вред.

Однако, большое дерево не испытает вреда от присутствия молодого, так как оно не может преградить свет более высокорослому дереву, а количество воды и питательных веществ, которое оно способно поглотить настолько незначительно, что зрелое дерево не заметит разницу.

Аменсализм также может возникнуть, если один из видов использует химические веществ, чтобы подавить рост или убить другие виды. Очень известный пример этого типа аменсализм привел к открытию антибиотиков, известных как пенициллин. Александр Флеминг наблюдал аменсализм, происходящий на пластине золотистого стафилококка, окружающего загрязняющее пятно пенициллиновой плесени. Он первым узнал, что плесень выделяет вещество, которое убивает окружающие его бактерии. Другие ученые позже разработали способы массового производства химического вещества, убивающего бактерии, известного нам как пенициллин.

Подведение итогов

Давайте посмотрим. В биологии, симбиоз относится к близкому, долгосрочному взаимодействию между двумя различными видами. Но существует много различных типов симбиотических отношений:

  • Мутуализм — это тип симбиоза, при котором оба вида получают выгоду от взаимодействия. Примером мутуализма является связь между деревьями акации бычерогой и некоторыми видами муравьев. Акация дает муравьям пищу и кров, а муравьи защищают дерево.
  • Паразитизм — это ассоциация между двумя различными видами, при которой паразит живет за счет хозяина, нанося ему вред, но обычно не убивая. Блохи, клещи, вши, пиявки и любые бактерии или вирусы, вызывающие заболевания, считаются паразитическими.
  • Комменсализм представляет собой ассоциацию между двумя различными видами, когда один вид получает выгоду, а другой существенно не затрагивается. Вероятно, лучшим примером комменсализма является связь между египетскими цаплями и крупными травоядными животными, которая была описана выше.
  • И, наконец, аменсализм — это ассоциация между двумя организмами разных видов, где один вид ингибируется или убивается, а другой не затрагивается. Это может происходить либо в результате прямой конкуренции за ресурсы, либо когда один вид использует химическое вещество для уничтожения или торможения роста других видов рядом с ним. Классический пример аменсализма — это способность пенициллиновой плесени выделять пенициллин, который убивает определенные виды бактерий.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *