Биологи рассказали, что такое Симбиоз, Мутуализм и Комменсализм

Симбиооз — форма взаимоотношений, при которой оба партнёра или только один извлекает пользу из другого.

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.

В более широком научном понимании симбиоз — это любая форма взаимодействия между организмами разных видов, в том числе паразитизм (отношения, выгодные одному, но вредные другому симбионту). Обоюдно выгодный вид симбиоза называют мутуализмом. Комменсализмом называют отношения, полезные одному, но безразличные другому симбионту, а аменсализмом — отношения, вредные одному, но безразличные другому.

Разновидность симбиоза — эндосимбиоз, когда один из партнёров живёт внутри клетки другого.

Наука о симбиозе — симбиология. Основы учения о взаимопомощи 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».

Мутуализм

Мутуализм — 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

Виды взаимоотношений

Существует несколько видов влияния живых существ друг на друга. Положительное — когда один или оба участника отношений извлекают из них выгоду (например, муравьи и тля). Нейтральное — организмы никак не влияют друг на друга (например, олень и лесная птица). Отрицательное — в результате взаимоотношений кому-то причиняется вред (например, волк и заяц).

В основном для взаимодействующих животных и растений влияние взаимосвязей различно. То есть одному они приносят вред, а второму — пользу, либо на первого не влияют никак, а на второго — отрицательно и так далее.

Вредят организмам некоторые формы симбиоза и антагонизма, а также хищничество. Целиком положительны лишь две разновидности симбиотической связи.

Комменсализм

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

• комменсал ограничивается использованием пищи организма другого вида (например, в извивах раковины рака-отшельника обитает кольчатый червь из рода Nereis, питающийся остатками пищи рака);
• 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, береза 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.

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

Аменсализм

Воздействие вещества, которое выделяет плесень на окружающие бактерии является отличным примером аменсализма

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.

Источники

• https://chto-takoe.net/chto-takoe-simbioz/
• https://bioros.net/vsyo-obo-vsyom/chto-takoe-simbioz-i-parazitizm-v-zhizni-lyudey-priznaki-formy-i-vidy-simbioza-v-psihologii.html
• https://probakterii.ru/prokaryotes/raznoe/bakterii-simbionty.html
• https://www.pesticidy.ru/dictionary/Symbiosis
• https://www.syl.ru/article/171080/new_simbioz-primeryi-v-prirode-simbioz-jivotnyih-primeryi-simbioz-v-rastitelnom-mire
• https://KtoNaNovenkogo.ru/voprosy-i-otvety/simbioz-chto-ehto-takoe.html
• https://agrovetspb.ru/interesnoe/simbioz.html
• https://NatWorld.info/raznoe-o-prirode/simbioz-zhivyh-organizmov-v-prirode-opredelenie-tipy-i-primery
• https://fissi.ru/parasitism/
• https://doklad-referat.ru/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%82%D0%B8%D0%B7%D0%BC_(%D1%8D%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%82%D1%8B,_%D1%8D%D0%BD%D0%B4%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%82%D1%8B)_%D0%B8_%D0%B5%D0%B3%D0%BE_%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80%D1%8B
• https://allinteresting.ru/kommensalizm-primery-i-vidy/
• https://ru.thpanorama.com/articles/biologa/comensalismo-caractersticas-tipos-ejemplos.html
• https://FB.ru/article/204944/chto-takoe-simbioz-v-biologii-opredelenie-i-primeryi-simbioza

[свернуть]

Симбиоз и эволюция

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 симбиозов

Типы отношений

Эти глазные рыбы-клоуны прячутся в анемоне. Рыба-клоун и анемоны живут вместе во взаимных симбиотических отношениях. Они защищают друг друга от хищников. Фотография Микаэля Квиста / Момент / Getty Images
Мутуалистические отношения могут быть классифицированы как обязательные

или
факультативные
. В обязательном взаимности выживание одного или обоих организмов зависит от отношений. При факультативном взаимности оба организма извлекают выгоду, но не зависят от их отношений для выживания.

Примеры симбиозов

• 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 и растения

• 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.
• 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 и водоросли

• 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.

Животные и водоросли

• Жёлтопятнистая амбистома уже с момента существования в икринке может содержать в себе одноклеточные водоросли. При этом водоросли, используя метаболиты животного, вырабатывают кислород, используемый для получения химической энергии в митохондриях.
• Поселение зелёных водорослей в желобках волос ленивца, который таким образом маскируется под зелёный фон.

Грибы и растения

• Многие грибы получают от дерева питательные вещества и снабжают его минеральными веществами (микориза).

Паразитизм

Кузнечик зараженный паразитами

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.

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.

Типы паразитизма

Существует много типов паразитизма, и паразиты могут принадлежать к нескольким классификациям на основе их размера, характеристик и отношений с хозяином.

Эктопаразиты

Эктопаразиты живут на поверхности тела хозяина.

Эндопаразиты

Эндопаразиты живут внутри тела хозяина. Многие болезни вызываются многочислен­ными вирусами, бактериями, простейшими, паразитическими червями и другими орга­низмами.

Полупаразиты

Существует довольно обширная группа растений, которые частично или полностью утратили способность поглощать из почвы воду и минеральные вещества, но сохранили возможность осуществлять фотосинтез. Такие растения получили название полупаразитов. Примерами их являются растения родов очанка (Euphrasia), погремок (Rhinantus), мытник (Pedicularis) семейства норичниковые (Scrophulariaceae) и некоторые другие.

Буйволовые скворцы (Oxpecker)

Буйволовые скворцы

— птицы, которые едят клещей , мух и других насекомых от крупного рогатого скота и других пасущихся млекопитающих. Волкодав получает пищу, а животное, на которого он ухаживает, получает контроль над вредителями.

Буйволовые скворцы

— птицы, которые обычно встречаются в африканской саванне к югу от Сахары . Их часто можно увидеть сидящими на буйволах, жирафах, импалах и других крупных млекопитающих. Они питаются насекомыми, которые обычно встречаются на этих пасущихся животных. Удаление клещей, блох, вшей и других насекомых является ценным сервисом, так как эти насекомые могут вызывать инфекции и болезни. Помимо удаления паразитов и вредителей, волынщики также предупреждают стадо о наличии хищников, громко предупреждая. Этот защитный механизм обеспечивает защиту волов и пасущихся животных.