Что такое Симбиоз
Симбиоз – это биологический термин, который служит для определения выгодной связи между двумя или более живыми организмами разных видов. Помимо употребления в биологии, данное слово применяется и в других сферах жизнедеятельности для описания каких-либо слияний подразумевающих получение выгоды.
Что такое СИМБИОЗ – определение и понятие простыми словами.
Простыми словами, Симбиоз – это форма взаимодействия между несколькими организмами, при которой выгоду получает либо один из них, либо все сразу. Как правило, мотивационным фактором для создания симбиотических отношений в природе, выступают простейшие потребности, такие как питание, защита, среда обитания и размножение. Так к примеру, рыбы прилипалы прикрепляются к более крупным морским хищным, чем обеспечивают себе защиту и питание в виде остатков от добычи. Подобных примеров взаимодействия существует огромное множество, и о них мы подробней поговорим немного позже.
Если отстранится от биологической терминологии, то слово «симбиоз» можно услышать в сфере бизнеса, искусства, технологий, политики и так далее. К примеру, довольно часто в СМИ можно услышать формулировку типа: «симбиоз бизнеса и политики», что буквально означает тесное взаимодействие между политическими кругами и бизнесом.
Виды, формы и типы симбиоза.
В общих чертах симбиотические отношения можно разделить на такие критерии:
Мутуализм – это симбиоз при котором организмы приносят пользу друг другу. Подобный вид «союза» является самым распространенным в природе и может быть, как факультативным, так и обязательным для разных видов. При таком симбиозе виды могут взаимодействовать как физическом, так и биохимическом плане. К примеру, птицы и насекомые, которые питаются цветочным нектаром, состоят с этими цветами в симбиотических отношениях. Они получают нектар в виде пищи, а взамен они помогают с опылением путем переноса пыльцы с одного цветка на другой. Точно также в симбиозе находятся морской анемон и рыба клоун, которые защищают друг друга от своих врагов.
Комменсализм – это взаимосвязь между видами, которая приносят пользу одному организму без существенного вреда или помощи другому. К данному виду связи относится вышеприведенный пример с рыбой прилипалой.
Симбиоз примеры.
Удивительным примером немного жуткого, но очень интересного симбиоза, является взаимосвязь гриба Кордицепса и насекомых. К примеру, споры зомби-гриба присоединяются к муравью и проникают в его ткани с использованием ферментов. После этого, гриб изменяет поведение муравья и подчиняет его. Муравей удаляется от своей колонии, поднимается по стволу растения и неестественно помещает свои жвала глубоко в лист. После прикрепления к листку, муравей теряет способность передвигаться, и гриб начинает расти из его тела. Таким образом находясь на высоте, зомби-гриб наиболее эффективно распространяет свои споры.
Все составляющие части животного и растительного мира находятся в тесной взаимосвязи между собой и вступают в сложные взаимоотношения. Некоторые благоприятны для участников или вообще жизненно важны, например лишайники (представляют собой результат симбиоза гриба и водоросли), другие безразличны, третьи же приносят вред. Исходя из этого, принято различать три вида взаимоотношений организмов - это нейтрализм, антибиоз и симбиоз. Первый, по сути, не представляет ничего особенного. Это такие отношения между популяциями, обитающими на одной территории, при которых они не влияют друг на друга, не взаимодействуют. А вот антибиоз и симбиоз - примеры, которых встречаются очень часто, являются важными компонентами естественного отбора и участвуют в дивергенции видов. Остановимся на них более подробно.
Симбиоз: что это такое?
Представляет собой достаточно распространенную форму взаимовыгодного сожительства организмов, при которой существование одного партнера невозможно без другого. Наиболее известный случай - это симбиоз гриба и водоросли (лишайники). Причем первый получает продукты фотосинтеза, синтезируемые вторым. А водоросль извлекает минеральные соли и воду из гиф гриба. Жизнь по отдельности невозможна.
Комменсализм
Комменсализм - это фактически одностороннее использование одним видом другого, без оказания на него вредного воздействия. Может осуществляться в нескольких формах, но основных две:
Все остальные в какой-то мере являются модификациями этих двух форм. Например, энтойкия, при которой один вид обитает в теле другого. Наблюдается это у рыбок карапус, которые используют в качестве жилища клоаку голотурий (вид иглокожих), но питаются за ее пределами различными мелкими рачками. Или эпибиоз (одни виды живут на поверхности у других). В частности, усоногие рачки хорошо себя чувствуют на горбатых китах, абсолютно им не мешая.
Кооперация: описание и примеры
Кооперация - это такая форма взаимоотношений, при которой организмы могут прожить отдельно, но иногда объединяются для общей пользы. Получается, что это необязательный симбиоз. Примеры:
Взаимное сотрудничество и совместное проживание в животной среде не редкость. Приведем лишь некоторые наиболее интересные примеры.
Симбиотические отношения между растениями
Симбиоз растений очень распространен, и если приглядеться внимательно к окружающему нас миру, то можно невооруженным глазом увидеть его.
Симбиоз (примеры) животных и растений
Примеры очень многочисленны, и многие отношения между разными элементами растительного и животного мира еще мало изучены.
Что такое антибиоз?
Симбиоз, примеры которого встречаются практически на каждом шагу, в том числе и в жизни человека, в составе естественного отбора является важным компонентом эволюции в целом.
(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.
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
- 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
Грибы/водоросли
- Лишайник состоит из гриба и водоросли . Водоросль в результате фотосинтеза производит органические вещества (углеводы), использующиеся грибом, а тот поставляет воду и минеральные вещества.
Животные/водоросли
Грибы/растения
- Многие грибы получают от дерева питательные вещества и снабжают его минеральными веществами (микориза).
Насекомые/насекомые
- Некоторые муравьи защищают («пасут») тлю и получают от неё взамен выделения, содержащие
В 1877 году, Альберт Бернхард Франк использовал термин «симбиоз», который ранее использовался для обозначения людей, живущих вместе в сообществе, для описания взаимных отношений в лишайниках. Определение варьировалось среди учёных в пользу того, что оно должно относиться только к постоянной взаимности, в то время, как другие учёные полагали, применять определение к любому типу устойчивого биологического взаимодействия.
После 130 лет дебатов современные учебники по биологии и экологии используют более широкое определение, в котором симбиоз означает все виды взаимодействий .
Некоторые учёные утверждают, что симбиоз является главной движущей силой эволюции. Они считают, что дарвиновское понятие эволюции, обусловленное конкуренцией, является неполным. А также они и утверждают, что эволюция основана на сотрудничестве , взаимодействии и взаимной зависимости между организмами.
Что такое симбиоз
может быть обязательным , то есть один или оба симбионта полностью зависят друг от друга или факультативным (необязательным), когда организмы могут жить независимо.Симбиоз также классифицируется по физической привязанности ; симбиоз, где организмы имеют телесный союз, называется конъюнктивным симбиозом, а симбиоз, в котором они не находятся в союзе, называется дизъюнктивным симбиозом. Когда один организм живёт на другом, это называется эктосимбиозом, а если один из партнёров живёт внутри тканей другого это эндосимбиоз.
Обязательный и факультативный симбиозы
Отношения могут быть обязательными, когда один или оба симбионта полностью зависят друг от друга. Например, у лишайников, которые состоят из грибковых и фотосинтетических симбионтов, грибковые партнёры не могут жить самостоятельно. Ростки водорослей или циан бактерии в лишайниках, таких как Trentepohlia, обычно могут жить независимо друг от друга, и поэтому их симбиоз является факультативным (необязательным).
Физическое взаимодействие
Эндосимбиоз - это любая симбиотическая связь, в которой один симбионт живёт в тканях другого либо внутри клеток, либо вне клеток. Примеры включают:
- азотфиксирующие бактерии, которые обитают в корневых узлах на корнях бобовых;
- актиномицеты - азотфиксирующие бактерии, называемые Frankia, живут в узлах корня ольхи;
- одноцепочечные водоросли, живущие внутри рифообразующих кораллов;
- бактериальные эндосимбионты, обеспечивающие необходимые питательные вещества примерно 10–15% насекомых.
Мутуализм или межвидовой взаимный альтруизм - это взаимосвязь между разными видами . В целом только пожизненные взаимодействия, связанные с близким физическим и биохимическим контактом, могут считаться симбиотическими. Мутуализм может быть либо обязательными для обоих видов, обязательными для одного, либо факультативными для другого, либо факультативными для обоих.
У большого процента травоядных животных, есть мутативная кишечная флора, которая помогает им переваривать растительное вещество. Эта кишечная флора простейших или бактерий. Коралловые рифы являются результатом взаимности между коралловыми организмами и различными водорослями, живущими внутри их. Большинство наземных растений и наземных экосистем основаны на взаимности между растениями, поглощающими углерод из воздуха, и микоризными грибами, которые помогают в извлечении воды и минералов из почвы.
Примером взаимного симбиоза является взаимосвязь между рыбами - клоунами и морскими актиниями. Рыба - клоун вентилирует воду, в свою очередь, язвительные щупальца анемона защищают клоуна от хищников. Специальная слизь на клоуне защищает её от жалящих щупалец.
Захватывающие примеры обязательного взаимообмена существуют между трубчатыми червями и симбиотическими бактериями, которые живут в гидротермальных вентиляционных отверстиях. Червь не имеет пищеварительного тракта и полностью зависит от его внутренних симбионтов для питания. Бактерии окисляют либо сероводород, либо метан, который им приносит червь.
Существует также много видов тропических и субтропических муравьёв, которые развили очень сложные отношения с определёнными видами деревьев.
Комменсализм
В комменсализме описывается взаимосвязь между двумя живыми организмами, в которых один имеет преимущество, а другой не оказывает существенного ущерба или помощи
. Этот термин происходит от английского слова commensal, который используется для человеческого социального взаимодействия.
Аменсализм - это тип отношения, который существует там, где один вид угнетает или полностью уничтожает другой . Примером является выращивание саженца под тенью зрелого дерева. Зрелое дерево может лишить сажень необходимого солнечного света, и, если зрелое дерево очень велико, оно может поглощать дождевую воду и истощать питательные вещества почвы.
Синнекроз - это редкий тип симбиоза, при нём взаимодействие между видами вредно для обоих вовлечённых организмов . Это недолговечное условие, так как взаимодействие, в конце концов, приводит к гибели. Этот термин редко используется.
Коэволюция
Симбиоз все чаще признаётся важной селективной силой эволюции, причём многие виды имеют долгую историю взаимозависимой коэволюции. По мнению эндосимбиотической теории, эволюция является результатом симбиоза между различными видами бактерий. Эта теория поддерживается некоторыми органеллами, делящимися независимо от клетки, и наблюдением, что некоторые органеллы, похоже, имеют собственный геном.
Симбиоз сыграл важную роль в коэволюции цветущих растений и животных, которые опыляют их. Многие растения, опылённые насекомыми, летучими мышами или птицами, имеют высокоспециализированные цветы, модифицированные для стимулирования опыления определённым опылителем, который также соответствующим образом адаптирован.
Первые цветковые растения в летописи окаменелостей имели относительно простые цветы. Адаптивное видообразование быстро породило множество разнообразных групп растений, и в то же время соответствующее видообразование произошло в некоторых группах насекомых. Некоторые группы растений развивали нектар и большую липкую пыльцу, в то время как насекомые развивали более специализированные морфологии для доступа и сбора этих богатых источников пищи. В некоторых таксонах растений и насекомых связь стала зависимой, где виды растений могут быть опылены только одним видом насекомых.
Симбиоз - это длительное сожительство организмов двух или нескольких разных видов растений или животных, когда их отношения друг с другом очень тесны и обычно взаимно выгодны. Симбиоз обеспечивает этим организмам лучшее питание. Благодаря симбиозу организмам легче преодолевать неблагоприятные воздействия окружающей среды.
В тропических странах встречается очень интересное растение - мирмекодия. Это растение-муравейник. Живет оно на ветках или стволах других растений. Нижняя часть его стебля сильно расширена и представляет собой как бы большую луковицу. Вся луковица пронизана каналами, сообщающимися между собой. В них и поселяются муравьи. Эти каналы возникают в процессе развития утолщенного стебля, а не прогрызаются муравьями. Следовательно, муравьи получают от растения готовое жилище. Но и растению приносят пользу живущие в нем муравьи. Дело в том, что в тропиках водятся муравьи-листорезы. Они приносят большой вред растениям. В мирмекодии поселяются муравьи другого вида, враждующие с муравьями-листорезами. Постояльцы мирмекодии не допускают листорезов к ее вершине и не дают им объесть ее нежные листья. Таким образом, растение предоставляет животному помещение, а животное защищает растение от его врагов. Кроме мирмекодии в тропиках растет немало и других растений, находящихся в содружестве с муравьями.
Растение-муравейник - мирмекодия: 1 - два растения, поселившиеся на одной ветке дерева; 2 - разрез стебля мирмекодии.
Встречаются еще более тесные формы симбиоза растений и животных. Таков, например, симбиоз одноклеточных водорослей с амебами, солнечниками, инфузориями и другими простейшими животными. В этих одноклеточных животных поселяются зеленые водоросли, например зоохлорелла. Долгое время зеленые тельца в клетках простейших животных считались органоидами, т. е. постоянными частями самого одноклеточного животного, и лишь в 1871 г. известный русский ботаник Л. С. Ценковский установил, что здесь имеет место сожительство разных простейших организмов. Впоследствии это явление было названо симбиозом.
Зоохлорелла, живущая в теле простейшего животного амебы, лучше защищена от неблагоприятных внешних воздействий. Тело амебы прозрачно, поэтому процесс фотосинтеза протекает у водоросли нормально. Животное получает от водоросли растворимые продукты фотосинтеза (главным образом углеводы - сахар) и питается ими. Кроме того, при фотосинтезе водоросль выделяет кислород, и животное использует его для дыхания. В свою очередь животное обеспечивает водоросль необходимыми для ее питания азотистыми соединениями. Взаимная выгода для животного и растения от симбиоза очевидна.
Водоросли в теле животных: 1 - амеба, a - водоросль зоохлорелла, б - ядро амебы, в - сократительная вакуоля амебы; 2 - корненожка паулинелла, a - ядро корненожки, б - зеленые водоросли, в - псевдоподии корненожки.
К симбиозу с водорослями приспособились не только простейшие одноклеточные животные, но и некоторые многоклеточные. Водоросли встречаются в клетках гидр, губок, червей, иглокожих и моллюсков. Для некоторых животных симбиоз с водорослями стал настолько необходим, что их организм не может развиваться нормально, если в его клетках нет водорослей.
Вверху - симбиоз в жизни низших растений. Лишайники: 1 - кладония; 2 - пармелия; 3 - ксаятория; 4 - цепочки и шарообразные клетки водорослей, видимые в микроскоп в срезе слоевищ различных лишайников. Внизу - растения из семейства орхидей: 1 - эпифитные тропические орхидеи с воздушными (а) и лентовидными (б) корнями; 2 - наземная орхидея умеренного пояса - венерин башмачок.
Особенно интересен симбиоз, когда оба его участника - растения. Пожалуй, самый разительный пример симбиоза двух растительных организмов - это лишайник. Лишайник всеми воспринимается как единый организм. На самом же деле он состоит из гриба и водоросли. Основу его составляют переплетающиеся гифы (нити) гриба. На поверхности лишайника эти гифы переплетены плотно, а в рыхлом слое под поверхностью среди гиф гнездятся водоросли. Чаще всего это одноклеточные зеленые водоросли. Реже встречаются лишайники с многоклеточными синезелеными водорослями. Клетки водорослей оплетены гифами гриба. Иногда на гифах образуются присоски, которые проникают внутрь клеток водорослей. Сожительство выгодно и грибу и водоросли. Гриб дает водоросли воду с растворенными минеральными солями, а получает от водоросли органические соединения, вырабатываемые ею в процессе фотосинтеза, главным образом углеводы.
Симбиоз так хорошо помогает лишайникам в борьбе за существование, что они способны поселяться на песчаных почвах, на голых, бесплодных скалах, на стекле, на листовом железе, т. е. там, где никакое другое растение существовать не может. Встречаются лишайники на Крайнем Севере, в высоких горах, в пустынях - лишь бы был свет: без света водоросль в лишайнике не может усваивать углекислый газ и погибает. Гриб и водоросль так тесно сжились в лишайнике, настолько представляют собой единый организм, что даже и размножаются они чаще всего совместно.
Долгое время лишайники принимали за обычное растение и относили их к мхам. Зеленые клетки в лишайнике принимались за хлорофилловые зерна зеленого растения. Лишь в 1867 г. такой взгляд был поколеблен исследованиями русских ученых А. С. Фаминцына и О. В. Баранецкого. Им удалось выделить зеленые клетки из лишайника ксантории и установить, что они могут не только жить вне тела лишайника, но и размножаться делением и спорами. Следовательно, зеленые клетки лишайника - самостоятельные водоросли.
Каждый знает, например, что подосиновики нужно искать там, где растут осины, подберезовики - в березовых лесах. Оказывается, что шляпочные грибы растут вблизи определенных деревьев не случайно. Те «грибы», которые мы собираем в лесу, - только их плодовые тела. Само же тело гриба - грибница, или мицелий, - живет под землей и представляет собой нитевидные гифы, пронизывающие почву (см. ст. «Грибы»). От поверхности почвы они тянутся к кончикам древесных корней. Под микроскопом видно, как гифы, словно войлоком, оплетают кончик корня Симбиоз гриба с корнями высших растений называют микоризой (в переводе с греческого - «грибокорень»).
Подавляющее большинство деревьев в наших широтах и очень много травянистых растений (в том числе и пшеница) образуют с грибами микоризу. Ученые установили, что нормальный рост многих деревьев невозможен без участия гриба, хотя есть деревья, которые могут развиваться и без них, например береза, липа. Симбиоз гриба с высшим растением существовал еще на заре наземной флоры. Первые высшие растения - псилотовые - уже имели подземные органы, тесно связанные с гифами грибов. Чаще всего гриб лишь оплетает корень своими гифами и образует чехол, как бы наружную ткань корня. Реже встречаются формы симбиоза, когда гриб поселяется в самих клетках корня. Особенно ярко такой симбиоз выражен у орхидей, которые вообще не могут развиваться без участия гриба.
Можно предполагать, что гриб использует для своего питания углеводы (сахар), выделяемые корнями, а высшее растение получает от гриба продукты разложения азотистых органических веществ в почве. Сам древесный корень получить эти продукты не может. Предполагают также, что грибы вырабатывают витаминоподобные вещества, усиливающие рост высшего растения. Кроме того, несомненно, что грибной чехол, облекающий корень дерева и имеющий многочисленные разветвления в почве, намного увеличивает поверхность корневой системы, поглощающей воду, что очень существенно в жизни растения.
Симбиоз гриба и высшего растения следует учитывать во многих практических мероприятиях. Так, например, при разведении леса, при закладке полезащитных лесных полос обязательно надо «заразить» почву грибами, вступающими в симбиоз с той породой деревьев, которую сажают.
Огромное практическое значение имеет симбиоз усваивающих азот бактерий с высшими растениями из семейства бобовых (бобы, горох, фасоль, люцерна и многие другие). На корнях бобового растения обычно возникают утолщения - клубеньки, в клетках которых находятся бактерии, обогащающие растение, а затем и почву азотом (см. ст. «Как устроено и питается зеленое растение»).
