Симбиоз грибов и животных

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?

Под симбиозом принято понимать особые взаимоотношения между организмами, при которых пользу извлекают оба партнера или только один. Впервые данный термин употребил немецкий микробиолог и ботаник Г.А. де Бари. Он установил его, изучая лишайники (представляют собой результат симбиоза водоросли и гриба, на фото), и противопоставил паразитизму. Существует несколько форм взаимовыгодного сожительства: мутуализм, кооперация, комменсализм.

Мутуализм

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:

1. Квартирантство (синойкия), то есть предоставление другому виду убежища. Примеры симбиоза в природе в этой форме очень многочисленны. В частности, самка камчатского карепрокта откладывает икру под панцирь краба, а пресноводный горчак – в мантийную полость двустворчатого моллюска – беззубки.
2. Нахлебничество, или эпикойкия. Один вид (комменсал) прикрепляется к другому (хозяину) либо живет возле него, питаясь остатками его пищи, а иногда и передвигаясь с его помощью. Нахлебничество характеризуют как один из путей перехода в паразитизм. На фото акулы и лоцманы, которые зачастую следуют за ними целыми стаями и питаются остатками.

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:

• Актинии и раки-отшельники, которые селятся в пустой раковине моллюсков; он возит ее повсюду вместе с полипом, увеличивая для того пространство для ловли добычи, а себе обеспечивая тем самым защиту.
• Крупные рыбы и креветки, которые очищают их тело от паразитов и отмерших клеток.
• Крупные копытные животные и птицы, которые выклевывают из их шерсти паразитов (клещей) либо при линьке выщипывают клочки зимней шерсти и используют ее для строительства гнезд.

Симбиоз животных: примеры

Взаимное сотрудничество и совместное проживание в животной среде не редкость. Приведем лишь некоторые наиболее интересные примеры.

• Птица медоуказчица и ее соратники, например медведь, а зачастую и люди. Сама она питается лишь пчелиными личинками и воском, но достать их не может, поэтому начинает активно звать помощников, издавая громкие звуки. Более крупные союзники крушат гнездо, а она с удовольствием лакомится общей добычей.
• Бизоны и воловья птичка. Густая шерсть становится пристанищем для паразитов, доставляя животному много неудобств. Тут-то и приходит на помощь пернатая помощница, которая все чистит, а взамен получает пищу и кров, спасаясь в густом покрове от холода. Аналогичная взаимная помощь наблюдается у мангуста и кабана-бородавочника (на фото).

Симбиотические отношения между растениями

Симбиоз растений очень распространен, и если приглядеться внимательно к окружающему нас миру, то можно невооруженным глазом увидеть его.

• Определенные виды грибов и деревьев при совместном «проживании» образуют между собой микоризу. Например, береза и подберезовики.
• Лишайники – пример симбиоза между двумя растительными организмами, наиболее знакомый всем еще по школьному курсу биологии.
• Растения эпифиты (непаразитические) являются «квартирантами» (комменсализм) на деревьях, которые служат для них местом обитания, но не источником питательных веществ. Они их получают из отмирающих тканей и выделений хозяина. К эпифитам относятся водоросли, мхи, папоротники, лишайники, которые сами по себе представляют симбиоз гриба и водоросли, цветковые растения.

Симбиоз (примеры) животных и растений

• Тропическое растение мирмекодия и муравьи: они живут в утолщенных стеблях, обеспечивая защиту от других насекомых, а сами при этом приобретают жилище.
• Самый яркий случай, в прямом смысле слова – это актиния и рыба-клоун (на фото), которая очищает растение-хищника от остатков пищи, получая за это защиту и укрытие.

Примеры очень многочисленны, и многие отношения между разными элементами растительного и животного мира еще мало изучены.

Что такое антибиоз?

По существу, это процесс, противоположный симбиозу, при котором взаимодействуют две популяции и одна из них или обе оказывают подавляющее влияние на другую. То есть это антагонистический вид отношений. Антибиоз может существовать в трех формах: конкуренция, хищничество и паразитизм. Примером первого случая служит подавление роста микроорганизмов грибами, которые вырабатывают антибиотики. При хищничестве один вид использует другой в качестве еды, убивая его (лисы и зайцы, львы и антилопы-гну).

При паразитизме один вид пользуется вторым как источник питания и места обитания. Паразиты могут быть временными (комары, пиявки) или постоянными (аскарида, вши, бычий цепень).

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.

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.

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

Грибы, представляющие отдельное природное царство, по праву можно назвать королями симбиоза. Объединяя в себе некоторые признаки животных и растений, грибы успешно сотрудничают и с первыми, и со вторыми. Сегодня мы расскажем о типичных и наиболее интересных примерах «сотрудничества» грибов с другими организмами.

Грибы и деревья

Самый часто встречающийся вид симбиоза у грибов – с высшими растениями. Грибница и корень дерева срастаются в единый грибокорень. Благодаря такому объединению гриб получают от растений углеводы, которые те способны вырабатывать. А деревья, в свою очередь, употребляют легкорастворимые минеральные вещества, которые мицелий вытягивает из почвы и перерабатывает в удобную форму. [1]

Одни грибы сотрудничают с несколькими видами деревьев. Например, белый гриб прекрасно уживается с пятьюдесятью деревьями. [2] Осенние опята одаривают своей благосклонностью около 200 видов деревьев. [3] А вот деликатесные рыжики весьма избирательны. Они растут только в «дружбе» с елями и в соснами. Называются соответственно – еловый и сосновый. [4]

Лишайники

Когда в следующий раз поедете в лес, присмотритесь к лишайникам. Эти необычного вида образования смотрятся весьма цельно, но не являются единым организмом. Лишайник — симбиотическая ассоциация – крепкая пожизненная «дружба» грибов и водорослей. Грибы дают водорослям среду, в которой они могут выжить. Водоросли же отдают продукты своего фотосинтеза. Примечательно, что лишайники образуются лишь при скудном питании, увлажнении и освещении. Улучшенные условия существования приведут к гибели лишайника – связи симбионтов разрушаются, водоросли начинают жить самостоятельно, а грибы могут не выжить. [5] Но пока они вместе, у них все отлично. И не говорите, что вам не случалось хотя бы раз в жизни залюбоваться их почти инопланетной красотой.

Грибы и орхидеи

Отношения грибов с орхидеями и вовсе отдельная тема. Ведь некоторые орхидеи не просто извлекают выгоду из этого симбиоза, а буквально не могут без него жить! В зрелых семенах орхидей отсутствуют углеводы – источник энергии для деления клеток и, соответственно, развития семени в растение. А в течение жизни грибы доставляют орхидеям воду и минеральные соли. Что от этого взаимодействия выигрывают сами грибы, ученые пока не выяснили.

Кстати, есть отдельная группа орхидей с особой «привязанностью» к грибам – гнездовки. Эти поразительные растения полностью лишены хлорофилла и не способны фотосинтезировать. Все, что им остается – питаться за счет гриба-симбионта. [6]

Микотизм – так называется тип питания растений, осуществляющийся за счет грибов, поселяющихся на корнях. [7]

Грибы и фауна

Те, кто читал, «Умные муравьи. Часть 2», уже знают, что муравьи разводят грибы, чтобы строить ловушки. Они заботливо переносят споры на новые места обитания.

Южноамериканские муравьи Atta пошли еще дальше. Они делают нечто вроде грядок в своих гнездах. Пережевывая нежные части листьев, муравьи таким образом готовят субстрат для произрастания грибов, которые составляют их единственную пищу. Сначала муравьи кормят и выращивают продукцию в своем грибном саду, а затем поедают ее. Подобными агрономическими изысканиями также занимаются муравьи Apterostigma и Cyphomyrmex. Термиты – самые знатные грибоводы. Только в роде Termes есть более 30 видов, которые жить не могут без грибов. [8]

У некоторых представителей муравьев существуют настоящие висячие сады. Другие выращивают продукцию, напоминающую кольраби.

Представители муравьиного царства тщательно заботятся о своих грядках. Удобряют их останками насекомых и продуктами собственного пищеварения. Облизывают, чтобы слюна, содержащая антибиотики не позволяла развиваться сорнякам и вредным бактериям. Прищипывают грибницу. Кстати, в основу известного противогрибкового препарата «Нистатин» положены вещества из муравьиной слюны. [9]

Одно из интересных содружеств грибов – с североамериканским кокардовым дятлом. Дело в том, что это птица для строительства жилица выбирает себе не умирающие, а здоровые деревья. Чтобы выдолбить дупло при таких условиях, дятлу может понадобиться до 10 лет. Хитрая птица переносит споры дереворазрушающих грибов в «ранки» коры. Древесина становится более мягкой, что облегчает труд по обустройству нового гнезда.

Успешное сотрудничество грибов и дятлов обеспечивает жильем и других лесных обитателей, любящих селиться в дупле – насекомых, сов, змей, белок, певчих птиц. [10]

Многообразие симбиотических отношений, в которые вступают грибы, поразительно. Здесь описаны наиболее интересные случаи. Чтобы рассказать обо всех видах грибного симбиоза, потребуется издать целую книгу. Возможно, многотомник. =)

Если вам понравилось, прочитайте и другие наши статьи о симбиозе различных организмов: