Мутуализм

Мутуализм: характеристика, виды и примеры взаимоотношений

Мутуализм

Мутуализм характеризует тип взаимовыгодных отношений между организмами разных видов. Это симбиотическая связь, в которой два разных вида взаимодействуют, а в некоторых случаях полностью полагаются друг на друга для выживания.

Другие типы симбиотических отношений включают в себя паразитизм (один вид получает выгоду, а другой – вред) и комменсализм (один вид получает выгоду без вреда или помощи другому). Организмы живут в взаимных отношениях по ряду важных причин.

Некоторые из этих причин включают в себя убежище, защиту, питание и репродуктивные цели.

Типы мутуализма

Мутуалистические отношения могут быть классифицированы как обязательные или факультативные. При обязательной взаимности выживание одного или обоих вовлеченных организмов зависит от этих отношений. При факультативной взаимности оба организма получают выгоду, но не зависят от отношений для выживания.

Ряд примеров взаимности можно наблюдать между различными организмами (бактериями, грибами, водорослями, растениями и животными) в различных биомах.

Общие взаимные отношения происходят между организмами, когда один организм получает питание, в то время как другой получает определенный вид обслуживания. Другие взаимные отношения многогранны и включают в себя сочетание нескольких преимуществ для обоих видов.

В то же время некоторые взаимоисключающие отношения связаны с одним видом, живущим внутри другого вида. Ниже приведены примеры взаимных отношений.

Примеры взаимных отношений

  • Опылители и растения: насекомые и животные играют жизненно важную роль в опылении цветущих растений. В то время как опылитель получает нектар или фрукты с растения, он также собирает и передает пыльцу.
  • Муравьи и тли: некоторые виды муравьев, чтобы иметь постоянный запас медвяной пади, вырабатываемой тлей, защищают тлю от других насекомых хищников.
  • Окспекеры и пасущиеся животные: окспекеры – это птицы, которые едят клещей, мух и остальных насекомых, паразитирующих на крупном рогатом скоте и других пасущихся млекопитающих. Окспекеры получают пищу, а пасущие животное защиту от вредителей.
  • Рыба клоун и морские анемоны: рыбы-клоуны живут в защитных щупальцах морского анемона. В свою очередь, морской анемон получает очистку щупалец от рыбы-клоун.
  • Лишайники: это сложные организмы, которые являются результатом симбиотического объединения грибов с водорослями или цианобактериями. Гриб получает питательные вещества от фотосинтезирующих водорослей или бактерий, в то время как водоросли или бактерии получают от гриба пищу, защиту и устойчивость.
  • Азотфиксирующие бактерии и бобовые: азотфиксирующие бактерии живут в корневых волосках бобовых растений, где они превращают азот в аммиак. Растения использует аммиак для роста и развития, в то время как бактерии получают питательные вещества и подходящее место для роста.
  • Люди и бактерии: бактерии живут в кишечнике людей и других млекопитающих, помогая пищеварению. Бактерии получают питательные вещества и жильё, а их хозяева получают пищеварение и защиту от других вредных микробов.

Мутуалистические отношения: опылители и растения

Цветковые растения в значительной степени полагаются на насекомых и других животных для опыления. Пчелы и другие насекомые завлекаются сладким ароматом, выделяемым из цветов растений. Когда насекомые собирают нектар, они покрываются пыльцой.

По мере того, как насекомые перемещаются с растения на растение, они переносят пыльцу. Другие животные также участвуют в симбиотических отношениях с растениями.

Птицы и млекопитающие едят плоды и распределяют семена в других местах, где они могут прорастать.

Мутуалистические отношения: муравьи и тли

Некоторые виды муравьев и другие виды насекомых, питающиеся соком тли, защищают ее от потенциальных хищников и перемещают в лучшие места для производства сока. Затем муравьи стимулируют тлю, чтобы произвести капли медвяной пади, поглаживая их своими антеннами. В этих симбиотических отношениях муравьи получают постоянный источник пищи, в то время как тли получают защиту и убежище.

Мутуалистические отношения: окспекеры и пасущиеся животные

Окспекеры – это 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 атакуют этих пасущихся животных.

Удаление клещей, блох, вшей и других насекомых является полезным уходом, поскольку вредители могут вызывать инфекции и заболевания.

Помимо удаления паразитов и вредителей, окспекеры также предупреждают стадо о присутствии хищников, издавая громкий предупредительный сигнал.

Мутуалистические отношения: рыбы-клоун и морские анемоны

Рыбы-клоун и морские анемоны имеют взаимные отношения, в которых каждая сторона предоставляет ценные услуги для другой. Морские анемоны прикрепляются к породам в водных средах обитания и добывают добычу, парализуя ее своими ядовитыми щупальцами.

Рыбы-клоун невосприимчивы к яду анемона и фактически живут в его щупальцах. Они очищают щупальца анемона, делая их свободными от паразитов, а также действуют как приманка, заманивая рыбу и другую добычу.

Морской анемон обеспечивает защиту для рыбы-клоун, поскольку потенциальные хищники держатся подальше от его щупальцев.

Мутуалистические отношения: лишайники

Лишайники представляют собой сложные организмы, которые являются результатом симбиотического соединения между грибами и водорослями или цианобактериями. Грибок является основным партнером в этих взаимоотношениях, который позволяет лишайникам выживать в разных биомах.

Лишайники можно найти в самых экстремальных средах, таких как пустыни или тундра, и они растут на скалах, деревьях и открытой почве. Гриб обеспечивает безопасную защитную среду в ткани лишайника для роста водорослей и/или цианобактерий.

Водоросли или цианобактерии способны осуществлять фотосинтез и обеспечивать гриб питательными веществами.

Мутуалистические отношения: азотфиксирующие бактерии и бобовые

Некоторые взаимные симбиотические отношения связаны с одним видом, живущем в другом. Это относится к бобовым (бобы, чечевица, горох и т. д.) и некоторыми видами азотфиксирующих бактерий.

Атмосферный азот является важным газом, который необходимо трансформировать в пригодную форму для использования растениями и животными.

Процесс превращения азота в аммиак называется фиксацией азота и имеет жизненно важное значение для цикла азота в окружающей среде.

Бактерии Rhizobia способны к фиксации азота и живут в корневых системах бобовых. Бактерии продуцируют аммиак, который поглощается растением и используется для получения аминокислот, нуклеиновых кислот, белков и других биологических молекул, необходимых для роста и выживания. Растение обеспечивает безопасную среду и достаточное количество питательных вещества для роста бактерий.

Мутуалистические отношения: люди и бактерии

Мутуализм также наблюдается в отношениях между людьми и бактериями.

Миллиарды бактерий живут на вашей коже как в комменсалистической (полезно для бактерий, но без пользы и вреда хозяину), или взаимных отношениях между людьми.

Бактерии обеспечивают людям защиту от других патогенных бактерий, предотвращая колонизированние ими кожи. В свою очередь, бактерии получают питательные вещества и место для жизни.

Некоторые бактерии, которые обитают в пищеварительной системе человека, также живут в взаимном симбиозе с людьми. Эти бактерии помогают в переваривании органических соединений, которые иначе не будут перевариваться. Они также производят витамины и гормоноподобные соединения.

В дополнение к пищеварению эти бактерии важны для развития здоровой иммунной системы. Бактерии извлекают выгоду из партнерства, имея доступ к питательным веществам и безопасному месту для роста и размножения.

Вся совокупность микроорганизмов внутри и на поверхности нашего тела, называется микробиомом человека.

Источник: https://NatWorld.info/raznoe-o-prirode/mutualizm-harakteristika-vidy-i-primery-vzaimootnoshenij

Мутуализм – это… Типы мутуалистических отношений

Мутуализм

Мутуализм — это биологическое взаимодействие, которое способствует выживанию и росту обоих видов-партнеров. Другими словами, это форма симбиоза. Лишайники являются классическим примером, иллюстрирующим, что такое мутуализм.

Другой пример — отношения между бобовыми и азотфиксирующими бактериями в клубеньках на их корнях. Мутуализм – это и некоторые тесные взаимосвязи опылителей с опыляемыми растениями, например чешуекрылого Tegeticula yucasella и юкки.

Факультативный и облигатный мутуализм

Необходимо различать два этих понятия. И облигатный, и факультативный мутуализм представляют собой взаимовыгодное сотрудничество. Взаимодействие в этом случае полезно и для одного, и для другого вида. Однако во втором случае каждый вид способен существовать изолированно. Облигатный же мутуализм – обязательный. Это значит, что существовать по отдельности организмы не могут.

Микориза

Один из самых интересных и важных с точки зрения экологии примеров интересующего нас явления — взаимодействия, существующие между грибами и сосудистыми растениями.

Корни большинства этих растений образуют сложные структуры с грибами. Эти структуры называют микоризой. Без нее нормальный рост растений был бы невозможен. Микориза, по-видимому, сыграла ключевую роль при заселении ими суши.

С древних времен был широко распространен мутуализм (симбиоз).

Чем больше мы узнаем о них, тем яснее становится их важность для сосудистых растений. У многих видов немикоризные особи в природе встречаются редко, даже если их рост и возможен без грибов при тщательном подборе условий произрастания.

Большинство сосудистых растений — «двойные» организмы в том же смысле, что и лишайники, хотя эта двойственность, как правило, незаметна по их надземной части. По словам почвоведа из Висконсинского университета С. Уайлда, дерево, извлеченное из почвы, — это только часть целого растения, хирургически отделенная от его поглощающего и пищеварительного органа.

У большинства растений грибы играют жизненно важную роль в усвоении фосфора и других необходимых питательных веществ.

Грибы, образующие микоризу с большинством растений, относятся к зигомицетам. Такой ее тип называют эндомикоризой. Она характерна для большинства трав, кустарников и деревьев.

Некоторые группы хвойных и двудольных — в основном деревья — образуют микоризу с базидиомицетами, а также с некоторыми аскомицстами. В этом случае речь идет об эктомикоризе.

Иногда она очень специфична: один вид гриба взаимодействует только с определенным видом сосудистого растения или с группой родственных видов. Известно, например, что базидиомицет Boletus elegans связан только с лиственницей (Larix) из хвойных.

Другие грибы образуют микоризу с лесными породами более десятка родов. Эктомикориза особенно характерна для относительно бедных видами сообществ деревьев, живущих в высоких широтах Северного полушария или в высокогорьях.

Наиболее сложные примеры мутуализма встречаются в тропиках, где разнообразие организмов гораздо выше, чем в умеренных областях. Так, в тропиках и субтропиках широко распространены акации (деревья и кустарники рода Acacia).

Взаимосвязи между определенными видами этих растений на равнинах Мексики и Центральной Америки и муравьями, обитающими в их шипах, — замечательный пример сложных взаимодействий между животными и растениями.

Особенно наглядно они прослеживаются для муравьев рода Pseudomyrmex.

У этих акаций в основании каждого листа имеется пара вздутых шипов, длина которых составляет более 2 см. На черешках находятся нектарники, а на концах листочков расположены мелкие питательные органы, именуемые тельцами Белта. Муравьи живут внутри полых шипов, питаясь сахарами из нектарников и тельцами Белта, которые содержат жиры и белки.

Акации растут чрезвычайно быстро и особенно характерны для нарушенных территорий, где конкуренция между быстрорастущими растениями-колонизаторами часто очень интенсивна. Томас Белт впервые описал взаимоотношения между Pseudornyrmex и этими деревьями в своей книге «Натуралист в Никарагуа» (The Naturalist in Nicaragua), вышедшей в 1874 г.

Другие типы мутуалистических отношений

Существует много других типов связывающих организмы отношений, в которых проявляется мутуализм. Это, например, деревья в лесу (а также и травы), которые часто сращены своими корнями.

В результате питательные вещества передаются от одного растения к другому сложным и совершенно неожиданным путем, и выживание какого-то вида в определенной местности буквально зависит от присутствия другого, с которым он образует такую связь.

Пни деревьев могут жить неопределенно долго, хотя и лишены фотосинтезирующих органов, потому что сращены корнями с другими особями и могут получать от них питательные вещества. Некоторые болезни, например дубовый вилт на Среднем Западе и востоке США, также могут передаваться через такие корневые «прививки».

Как вы видите, мутуализм – это часто встречающееся в природе явление. Он представляет собой особую форму симбиоза.

Источник: https://FB.ru/article/238847/mutualizm---eto-tipyi-mutualisticheskih-otnosheniy

Мутуализм и комменсализм 2020

Мутуализм

Определение разницы между взаимностью и комменсализмом требует от нас начать с описания процесса, который приводит к возникновению или взаимосвязи этих двух биологических понятий.

В качестве отправной точки следует четко указать, что экосистема состоит из различных видов, и они имеют тенденцию взаимодействовать друг с другом по-разному для их выживания. Эта связь широко известна как симбиотическая связь, которая отражает связанность видов в их выживании в экосистеме.

Таким образом, взаимность и комменсализм представляют собой две основные заметные симбиотические отношения, связанные какой-то формой механизма питания. Помимо этого, симбиотические отношения также предлагают защитные механизмы, а также убежище для других видов.

В некоторых случаях взаимодействие между различными видами может иметь отрицательное, нейтральное или положительное воздействие друг на друга.

Мутуализм представляет собой симбиотическую связь, в которой оба вида участвуют в этом отношении. С другой стороны, комменсализм представляет собой симбиотическую связь, когда только один организм выигрывает, а другой не выигрывает от отношений. Один заметный аспект заключается в том, что организм, который не приносит пользы, не повреждается природой отношений между ними.

Поэтому основное различие между взаимностью и комменсализмом состоит в том, что оба организма приносят пользу в взаимном отношении, тогда как только один организм выигрывает в комменсализме, а другой не затрагивается.

  • Мутуализм – оба вида участвуют в этом отношении. Другими словами, отношения взаимовыгодны для обоих организмов, как следует из названия. Существующая связь обязательна, подразумевая, что каждый организм требует другого для выживания в экосистеме.
  • Commensalism – только один организм извлекает выгоду из симбиотических отношений, существующих между вовлеченными видами. Другой организм, который не пользуется преимуществами, остается нейтральным и не повреждается.

Мутуализм предполагает взаимовыгодные отношения, которые включают в себя два вида, которые отличаются по своей природе. Другими словами, у разных видов есть разные требования к выживанию. Примечательно, что существуют разные типы взаимоотношений, основанные на питании, жилье, обороне и транспорте. Они проиллюстрированы в приведенных ниже примерах:

  • Питательный взаимообмен – отношения между пчелой и цветком основаны на потребностях в питании. Пчелы питаются нектаром, который вырабатывается цветами, а они также действуют как опылители для цветов. Оба вида приносят пользу в этих взаимоотношениях.
  • Уединение – человеческие существа требуют бактерий в своей пищеварительной системе, а с другой стороны, они обеспечивают приют бактериям. Таким образом, пищеварительный механизм у людей является взаимовыгодным как для хозяев, так и для бактерий.
  • Защитники взаимности обеспечивают защиту растений акации от браузеров, в то время как муравьи получают пищу от этих растений-хозяев. Оба организма получают выгоду от этой формы симбиотических отношений.
  • Транзиционизм-пчелы переносят пыльцу от одного цветка к другому, и этот процесс облегчает перекрестное опыление. Это способствует цветению и, в конечном счете, росту других видов, которые требуются в экосистеме.

Основной заметный аспект о взаимных отношениях, описанный выше, заключается в том, что они являются обязательными. Это означает, что они зависят друг от друга. Каждый организм требует другого для выживания. Это должно создать прекрасный баланс в экосистеме, где разные организмы могут зависеть друг от друга за их выживание.

Ключевые особенности комменсализма

Commensalism представляет собой вид отношений, в которых два или более организмов сосуществуют только с одним организмом, выиграет от ассоциации.

Интересно, что другая часть, которая не приносит пользы, не повреждается такими отношениями и называется организмом-хозяином.

По существу, в комменсалистических отношениях другая часть выигрывает в форме получения питательных веществ, жилья, поддержки, а также транспорта. Именно эта форма отношений делится на следующие категории. инкилинизм, метабиоз, форе и микробиота.

  • Inquilinism – в таких отношениях один организм ищет убежище от организма-хозяина, но он не наносит ему вреда. Например, деревья обеспечивают постоянное убежище для эпифитных растений, которые растут на них, но нет вреда, причиненного организму-хозяину.
  • Метабиоз – в этой форме комменсалистических отношений организм-хозяин обеспечивает среду обитания другому партнеру, но нет вреда, причиненного организму-хозяину. Например, крабы-отшельники могут использовать мертвые брюхоногие в качестве среды их обитания, и организму-хозяину не причиняется никакого вреда.
  • Phoresy – в этих отношениях организм-хозяин обеспечивает транспортировку в другой организм, но нет никакого вреда, причиненного партнеру, несущему другой. Птицы, например, обеспечивают транспорт до многоножек, но им не причиняют вреда в процессе.
  • Микробиота – другие организмы образуют сообщества с принимающим партнером. Например, пилоты-рыбки катаются на акуле, чтобы получить пищу, но они не вредят организму-хозяину.

По сути, комменсализм – это отношения, которые связаны с двумя или более организмами, но только одна из них пользуется такой ассоциацией. В этом партнерстве можно заметить, что организм-хозяин, который обеспечивает приют или транспорт другим организмам, не пострадал.

Таблица, показывающая разницу между взаимностью и комменсализмом

мютюэлизмкомменсализм
Форма симбиотических отношений между двумя или более организмами, где они все приносят пользу.Тип отношения между двумя или более организмами, но только одно преимущество, а другое нецелесообразно
Отношения обязательны – каждая часть требует другого партнера для выживания в этих отношенияхОтношения не обязательно – другой партнер может выжить без другого.
Хорошие примеры включают отношения между пчелами и цветами, а также людьми и пищеварительными бактериямиПримеры включают раки-отшельники с использованием мертвых брюхоногих моллюсков для укрытия или многоножек, путешествующих по птицам.

Имея в виду

  • мютюэлизм– включает симбиотические отношения между двумя или более организмами, и это взаимовыгодно. Участвующие организмы зависят друг от друга для их выживания. Это отношение способствует жизни другого.
  • Commensalism- напротив, этот комменсализм подразумевает симбиотические отношения, которые приносят пользу только одному организму, а другой невредим. Организм-хозяин может выживать сам по себе, поскольку он не требует какой-либо поддержки других видов.

Вхождение

  • Mutualism- в зависимости от природы вовлеченных организмов, контакт между ними может быть кратковременным, как пример пчел и цветов. Это также может быть долгосрочным, например, пищеварительная система людей и бактерий.
  • Commensalism- эти симбиотические отношения могут быть непрерывными, как показано на примере деревьев, которые обеспечивают постоянное убежище для эпифитных растений, которые растут на них. Когда эпифитные растения не удаляются, они будут постоянно оставаться на деревьях в качестве принимающих организмов.

Природа отношений

  • Mutualism- связь между двумя или более вовлеченными партнерами является обязательной. Каждый партнер нуждается в существовании другого организма в отношениях для выживания. Другими словами, отношения взаимоувязаны, подразумевая, что эти организмы зависят друг от друга для их выживания.
  • Commensalism- связь между двумя или более вовлеченными организмами не является обязательной. Это означает, что другой организм в отношениях может выжить без другого.

Примеры

  • Мутуализм – связь между цветами и пчелами иллюстрирует взаимовыгодные отношения. Пчелы требуют цветов для еды, а цветы также требуют пчел, чтобы облегчить опыление, процесс, который имеет решающее значение для роста и развития растений. Отношения между бактериями и пищеварительной системой человека – еще один хороший пример, который выгоден для обоих видов.
  • Commensalism – хороший пример включает millepedes, путешествующих на птицах или раках-отшельниках, ищущих убежище от мертвых брюхоногих моллюсков. Принимающие организмы не приносят выгоды в образовавшейся ассоциации.

Заключение

В заключение можно заметить, что как взаимность, так и комменсализм составляют симбиотические отношения между различными живыми организмами в экосистеме, но эти отношения существенно различаются во многих отношениях.

Эти отношения в основном зависят от необходимости получать еду, транспорт, убежище, а также другие формы поддержки, такие как убежище. По сути, основное различие между этими двумя симбиотическими отношениями относится к преимуществам аспекта, которые могут быть получены от них.

Как уже отмечалось, оба организма в отношениях между людьми получают выгоду от ассоциации, которая существует между ними. Однако в комменсалистических отношениях только один организм извлекает выгоду из ассоциации. Примечательно, что организм, который не приносит пользы, не повреждается ассоциацией.

В комменсализме отношения, вероятно, будут долгосрочными, а в условиях взаимности это может быть краткосрочным.

Источник: https://ru.esdifferent.com/difference-between-mutualism-and-commensalism

Мутуализм

Мутуализм

Мутуализм это форма взаимоотношений организмов, при которых партнеры получают пользу.

Отношениями мутуализма связаны организмы, не конкурирующие за ресурсы.

Мутуализм включает разнообразные формы сотрудничества – от облигатного (симметричного или асимметричного), при нарушении которого гибнут оба или один сотрудничающий партнер, до факультативного, которое помогает выживать партнерам, но не является для них обязательным (так называемаяпротокооперация). Рассмотрим основные варианты мутуализма.

Растения и микоризные грибы.

Такие взаимоотношения с грибами (микотрофия) свойственны большинству видов наземных сосудистых растений (цветковых, голосеменных, папоротников, хвощей, плаунов), что во многом облегчило заселение растениями суши (Заварзин, 2000). Микоризные грибы могут оплетать корень растения и проникать в ткани корня, не нанося ему при этом существенного ущерба (эндотрофные и эктотрофные микоризы).

Грибы, не способные к фотосинтезу, получают из корней растений органические вещества, а у растений за счет разветвленных грибных нитей в сотни и тысячи раз увеличивается всасывающая поверхность корней.

Кроме того, некоторые микоризные грибы не просто пассивно всасывают элементы питания из почвенного раствора, но и одновременно выступают в роли редуцентов и разрушают сложные вещества до более простых.

Кроме того, микоризные грибы, выделяя антибиотики, защищают корни растений от патогенов.

Микоризные грибы – «дорогое удовольствие» для растений, так как использование их в качестве посредников для обеспечения элементами питания и водой сопряжено со значительными затратами продуктов фотосинтеза (1/3 или даже 1/2 валовой первичной продукции).

По этой причине при улучшении условий минерального питания, например при удобрении лугов, даже типичные микотрофные растения отказываются от микориз и переходят на «самообслуживание».

Не тратятся на содержание микориз виды‑нитрофилы (распространенные на почвах с высоким содержанием нитратного азота) из семейств маревых, крестоцветных и некоторых других, которые селятся на первых стадиях восстановления экосистем после нарушений (см. 12.

6), когда за счет минерализации органического вещества в почве резко возрастает количество нитратов. При этом микоризы, которыми обладают виды следующих стадий сукцессии, выделяют вещества, подавляющие «самостоятельные» растения. Это ускоряет процесс вытеснения нитрофилов.

Микоризы нет у водных растений, и сравнительно редко она встречается у растений экстремальных условий – пустынь, горных и арктических тундр. Как подчеркивает Т.А. Работнов (1992), большинство микотрофов – это мезофиты умеренно богатых почв.

Микоризы у травянистых растений, как правило, не видоспецифичны (т.е. один вид грибов может формировать микоризу у разных растений), а у древесных – видоспецифичны. Таким образом, плодовые тела подберезовика, подосиновика, масленка или рыжика образуются за счет продукции фотосинтеза соответствующих видов деревьев.

Поскольку микоризные грибы оплетают корни нескольких рядом произрастающих растений, по ним возможен горизонтальный перенос элементов питания от одного растения к другому по «гифопроводам». А.М. Гиляров (2003) рассматривает это как «экзаптации на уровне сообществ», т.е.

как побочный эффект адаптации микоризного гриба к нескольким видам растений. Данных о количестве веществ, перекачиваемых по микоризам из одного растения в другое, мало.

Можно полагать, что оно невелико, тем не менее смягчает отношения конкуренции и повышает общую устойчивость экосистем.

Растения и микроорганизмы‑азотфиксаторы. Возможны две формы такого мутуализма – облигатный мутуализм и протокооперация. В первом случае азотфиксирующие микроорганизмы живут в корнях растений (бобовых, облепихи, ольхи и некоторых других), вызывая образование клубеньков.

Процесс связывания атмосферного азота облигатными азотфиксаторами называется симбиотической азотфиксацией. При протокооперации азотфиксирующие микроорганизмы населяют примыкающую к корням часть почвы (ризосферу) и усваивают органические вещества, которые, как в проточном культиваторе, постоянно выделяются корнями. Такая азотфиксация называется ассоциативной.

В целом ассоциативная азотфиксация преобладает в естественных экосистемах, симбиотическая – в агроэкосистемах.

Симбиотические микроорганизмы могут жить и в листьях, пример – водный папоротник азолла, распространенный в тропическом поясе. Связанная с азоллой цианобактерия анабена способна за год фиксировать до 1000 кг/га азота (что является бесспорным рекордом, достойным книги Гиннеса).

Для сравнения посев клевера в средней полосе способен за год фиксировать до 200 кг/га азота, а люцерны в жарких районах с удлиненным полевым периодом и при поливе – до 700 кг/га (к слову, оптимальная доза внесения азотных удобрений в разных условиях и для разных культур колеблется в пределах 50‑200 кг/га; в настоящее время в России в почву в среднем вносится 10 кг/га азотных удобрений в действующем веществе).

Обеспечение новых («мертвых») субстратов азотом является необходимым условием для их зарастания.

В теплом климате азот в субстрате накапливается в результате симбиотической азотфиксации: пионерами заселения лавовых потоков, отложений речного аллювия, горных осыпей являются бобовые растения (особенно часто из рода люпин).

В более прохладном климате азот поставляется в результате ассоциативной азотфиксации: новые субстраты зарастают злаками и осоками. В самых суровых условиях Севера пионерами оказываются цианобактерии, которые обладают уникальной способностью и к фотосинтезу, и к азотфиксации.

Мутуалистические взаимоотношения с азотфиксаторами, также как и содержание микориз, обходятся растениям очень дорого: на них затрачивается значительное количество продуктов фотосинтеза (около 1/3). Большими затратами органического вещества на симбиотическую азотфиксацию объясняются более низкие урожаи зернобобовых культур по сравнению со злаками.

Тем не менее на биологическую азотфиксацию экологи возлагают большие надежды, она должна во многом заменить техногенную азотфиксацию промышленных предприятий, при которой на производство минеральных азотных удобрений затрачивается очень много энергии.

Кроме того, экологически грязным является не только само производство удобрений, но и их использование: при внесении азотных удобрений на поля до 50% их вымывается в окружающую среду, вызывая ее загрязнение (в первую очередь эвтрофикацию водных экосистем, см.

12.7).

Растения и насекомые‑опылители. Насекомые, переносящие пыльцу, питаются нектаром или пыльцой. Отмечены случаи участия насекомых в опылении даже таких типично ветроопыляемых растений, как злаки.

Насекомые‑опылители переносят пыльцу с одного цветка на другой на большие расстояния, чем ветер.

Если пыльца деревьев за время, пока рыльцевая поверхность сохраняет способность ее воспринимать, может быть перенесена ветром не более чем на 70 м (у трав – менее 10 м), то за это время шмели переносят пыльцу на расстояние до 3 км. Радиус переноса пыльцы пчелами обычно ограничен 1 км.

Существует два основных направления развития мутуализма растений и насекомых: узкая и широкая специализация (т.е. в направлении облигатного мутуализма и протокооперации).

При узкой специализации эволюция ведет к ограничению числа опылителей: происходит усложнение строения цветка (как у бобовых или губоцветных) таким образом, что нектар становится доступным только для насекомых с определенным типом строения (в первую очередь ротового аппарата).

Высшее достижение этого варианта эволюции – взаимоотношения опылителей и некоторых представителей орхидных, которые привлекают самцов насекомых‑опылителей, имитируя облик и половые феромоны самок.

При широкой специализации спектр опылителей возрастает. Широкий спектр опылителей имеют представители семейства сложноцветных.

Этим объясняется их высокая устойчивость в антропогенно нарушенных экосистемах, в которых обеднен состав видов опылителей.

По этой причине в современном нарушаемом человеком мире обязательный мутуализм растений и насекомых менее выгоден для обоих партнеров, чем протокооперация.

Эффективность протокооперации возрастает по причине неодновременного цветения разных видов, опыляемых одним видом насекомых.

Более того, как правило, насекомые посещают цветки именно в апогей их цветения, когда продукция нектара максимальна.

(Пчеловоды прекрасно знают о том, что их подопечные сначала посещают один вид растения и только после того, как его цветки минуют пик нектарообразования, переключаются на сбор нектара с цветков другого вида.)

В тропиках опылителями некоторых растений являются птицы и летучие мыши.

Растения и животные, распространяющие их семена. Распространение плодов (и семян) растений с помощью животных (зоохория) широко представлено в природе.

Агентами‑распространителями являются птицы, поедающие сочные плоды, медведи, копытные, насекомые.

При прохождении через пищеварительный тракт животных семена зоохорных растений не только не перевариваются, но даже повышают всхожесть.

Кроме плотных покровов, защищающих семена от переваривания, существуют другие приспособления для зоохории.

Так на семенах растений (многих губоцветных, лилейных, маковых, молочайных, лютиковых, сложноцветных), распространяемых муравьями имеются специальные придатки, богатые маслом, которые привлекают муравьев и используются ими в пищу Сухие зоохорные плоды снабжены различными крючочками и щетинками для прикрепления к шерстному покрову животных, например у репейничка, череды, чернокорня, лопуха.

https://www.youtube.com/watch?v=Km-mGmNpOBM

С помощью животных распространяются споры некоторых видов грибов и мхов.

Водоросли и грибы в лишайнике. В этом случае мутуализм столь обязателен и функции сотрудничающих организмов столь прилажены друг к другу, что по‑существу возникает новый «организм второго порядка». Водоросль обеспечивает гриб органическими веществами, гриб водоросль – водой и минеральными элементами.

Этот вариант обязательного мутуализма представлен весьма широко: имеются сотни видов лишайников. Лишайники первыми заселяют поверхность скал и широко распространены на Севере в условиях крайней ограниченности ресурсов тепла и элементов минерального питания.

Долгие годы в литературе ведется дискуссия о симметричности отношений гриба и водоросли в лишайнике. В последнее время все чаще эти отношения рассматриваются как асимметричные: большую «выгоду» от симбиоза получает гриб («водоросль – это царевна, плененная жестоким драконом»).

Млекопитающие и микроорганизмы, населяющие их пищеварительный тракт. Большинство животных, включая человека, но особенно травоядные, сами не в состоянии переваривать пищу, так как не имеют ферментов, разрушающих целлюлозу, и эту роль играют микроорганизмы – бактерии и некоторые простейшие, которые живут в их желудочно‑кишечном тракте.

В кишечном тракте гладких китов среди 1000 видов бактерий были найдены даже те, которые могут разрушать органические вещества, присутствующие в нефтепродуктах. Возможно, что наличием этих симбионтов объясняется сравнительно высокая устойчивость этого вида китов к нефтяному загрязнению океана.

Хемоавтотрофные бактерии и низшие животные. Червеобразные животные‑вестиментиферы (тип погонофоры) в стадии личинки являются типичными гетеротрофами со ртом, пищеварительным каналом и анусом.

Однако после того как они заглатывают серобактерии, происходит редукция органов пищеварения, клетки животного заполняются серобактериями, и вестиментиферы становятся «симбиотическими автотрофами».

В результате мутуализма бактерии получают сероводород, а животное – органическое вещество.

сероводорода в среде, где обитают вестиментиферы, таково, что может погибнуть любой другой организм. Их спасает особый тип гемоглобина, который связывает не только кислород, но и серу. Мутуализм позволяет вестиментиферам очень быстро расти и достигать длины 2,5 м.

В.В.Малахов (2001) считает, что мутуализм вестиментифер и бактерий возник в результате развития пищевых отношений типа «жертва – хищник».

В гидротермальных оазисах океана и сейчас существуют свободноживущие серобактерии, которые формируют «маты», служащие пищей для многих животных.

Начав с питания такими свободноживущими бактериями, вестиментиферы со временем вступили с ними в отношения мутуализма.

Подобным образом питаются и другие погонофоры, связанные отношениями мутуализма уже не с серобактериями, а с метанобактериями. Бактерии используют метан, образующийся в нефтяных пластах и поступающий в океан по трещинам в плитах литосферы. Это позволяет использовать погонофор в качестве биологических индикаторов месторождений нефти.

Кишечнополостные и водоросли. Водоросли поселяются в теле кораллов, заключенных в известковый скелет, и снабжают животное органическим веществом. Животное поставляет водорослям питательные элементы и дает убежище.

В отличие от погонофор кораллы являются гетеротрофами, которые питаются зоопланктоном. Водоросли лишь помогают наиболее эффективно использовать вещества, полученные при гетеротрофном питании.

Этим мутуализмом объясняется быстрый рост коралловых рифов.

Человек и сельскохозяйственные животные и культурные растения. Этот вариант мутуализма является протокооперацией, тем не менее ни человек при современной плотности населения на планете не может обойтись без сельскохозяйственных животных и растений, ни корова, пшеница или рис не могут выжить без человека.

Причиной мутуализма является искусственный отбор, в результате которого из «эгоистических» побуждений человек усиливал у растений и животных эксплерентность и снижал патиентность и виолентность, что лишило эти организмы способности жить без его опеки. Особенно активно это направление селекции развивалось в 60–70‑е гг. ХХ в.

, когда в странах субтропического и тропического поясов произошла Зеленая революция (см. 11.5).

Широко распространен мутуализм водорослей и простейших в океанических экосистемах. Некоторые простейшие после поедания водорослей используют их хлоропласты, причем они продолжают работать в теле простейшего до тех пор, пока не износятся, после чего перевариваются.

Как протокооперация (хотя и весьма слабая) могут рассматриваться взаимоотношения между бобовыми и злаками в сеяных травостоях: бобовые за счет связи с симбиотическими азотфиксирующими бактериями улучшают условия обеспечения злаков азотом, а вертикально ориентированные листья злаков, пронзающие густой травостой бобовых, понижают уровень конкуренции за свет.

Известно множество других «экзотических» вариантов мутуализма:

– разведение грибов муравьями и жуками;

– отношения африканской птицы медоуказчика и капского медоеда (птица находит пчелиное гнездо, а медоед вскрывает его);

– отношения чистильщиков (птиц, рыб) и их «клиентов»:

– отношения муравьев и акаций (муравьи охраняют акацию, соком которой питаются, от других фитофагов) и мн. др.

Контрольные вопросы

1. Какую роль в жизни растений играют микоризные грибы?

2. Какое количество продуктов фотосинтеза затрачивает растение на «содержание» микоризного гриба?

3. В каких случаях растения могут обходиться без микоризы?

4. Расскажите о симбиотической и ассоциативной азотфиксации.

5. В каких экосистемах преобладает симбиотическая азотфиксация?

6. Какую роль играет биологическая азотфиксация в экологизации сельского хозяйства?

7. Дайте оценку роли мутуализма и протокооперации в отношениях растений с насекомыми опылителями.

8. Расскажите о роли зоохории в расселении растений.

9. Какую пользу получают гриб и водоросль от соместеного существования в составе лишайника?

10. Расскажите о мутуализме млекопитающих и микроорганизмов, населяющих их пищеварительный тракт.

11. Рассмотрите вестиментиферы как пример мутуализма животных и хемотрофных бактерий.

12. Какую роль в жизни кораллов играют связанные с ними водоросли?

13. Почему отношения человека и сельскохозяйственных растений и животных рассматриваются как мутуалистические?

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/17_19647_mutualizm.html

Book for ucheba
Добавить комментарий