Тип симбиоза при котором организмы извлекают взаимную пользу

Запрос «Симбионт» перенаправляется сюда; о видеоигре см. Симбионт (игра).

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».

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.

Животные/водоросли[править | править код]

• Желтопятнистая 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[4].
• Поселение зелёных водорослей в желобках волос ленивца, который таким образом маскируется под зелёный фон.

Грибы/растения[править | править код]

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

Насекомые/насекомые[править | править код]

• Некоторые муравьи защищают («пасут») тлю и получают от неё взамен выделения, содержащие сахар.

См. также[править | править код]

• Взаимопомощь
• Киборг
• Сотрудничество
• Кооперация
• Типы отношений между организмами

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки = Lynn Margulis. Symbiosis in Cell Evolution: Life and its Environment on the Early Earth / Линн Маргелис; Пер. с англ. В. Б. Касинова, Е. В. Кунина; Под ред. Б. М. Медникова. — М.: Мир, 1983. — 352 с. — 4300 экз.
• Douglas A. E. Symbiotic interaction. — Oxford Univer. Press: Oxford:Y-N, Toronto, 1994. — 148 p.

Ссылки[править | править код]

• Симбиоз (сайт Большой Российской Энциклопедии).
• Symbiosis — Biology-Online Dictionary.

Возможны следующие виды влияний одних организмов на другие:

Все формы биологических связей между видами служат регуляторами численности животных и растений в сообществе, определяя его устойчивость.

(+/+) СИМБИОЗ

Симбиоз (от.греч.сим — вместе, биос — жизнь) — форма взаимоотношений, из которых оба партнера извлекают пользу (взаимовыгодное сотрудничество).

Симбиоз подразделяется на протокооперацию и мутуализм.

ПРОТОКООПЕРАЦИЯ

Протокооперация — форма симбиоза, при которой совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них. В этих случаях отсутствует связь именно этой, конкретной пары партнеров.

Примером протокооперации являются взаимоотношения мелких рыбок семейства губановых и крупных хищных мурен. Среди губановых имеются так называемые рыбы-чистильщики, освобождающие крупных рыб от наружных паразитов, находящихся на коже, в жаберной и ротовой полостях. Крупные хищники, в том числе мурены, страдающие от паразитов, приплывают в места обитания губанов и дают им возможность уничтожать паразитов даже у себя во рту, хотя могли бы с легкостью их проглотить.

Другой пример протокооперации — птицы-волоклюи, склевывающие паразитов со шкуры крупных копытных.

К протокооперации относятся отношения цветковых растений и насекомых опылителей, большинство из которых не имеют узкой видовой специализации. Например, пчелы могут брать нектар у разных видов растений, а цветки клевера могут опыляться не только пчелами, но и шмелями, мухами и т.п.

МУТУАЛИЗМ

Однако, в островных сообществах зачастую в процессе совместной эволюции (коэволюции) виды “приспосабливаются” друг к другу и становятся зависимыми друг от друга. 

Мутуализм — крайняя форма симбиоза, при которой животные не могут существовать друг без друга.

Например, некоторые тропические растения, благодаря очень длинному трубчатому венчику могут опыляться птицами только с очень длинным клювом. Часто в процессе эволюции форма клюва у опылителя становится сходной с формой трубки венчика цветка.

Рис. Желтобрюхая нектарница

Рис. Самец малахитовой нектарницы Nectarinia famosa, сосущий нектар из растения Babiana ringens. Дотягиваясь до цветка, птица касается грудью тычинок и пестиков. Вырост цветка, на котором сидит птица, по-видимому, образовался в ходе коэволюции с опылителями: он служит насестом для птиц, потребляющих нектар и осуществляющих при этом опыление.

Типичный пример мутуализма — отношения термитов и жгутиковых простейших, обитающих в их кишечнике. Термиты питаются древесиной, однако у них нет ферментов для переваривания целлюлозы. В кишечнике термита обитают простейшие жгутиконосцы, в кишечнике которых живут бактерии, переваривающие целлюлозу. Таким образом вся система симбиотических отношений построена в виде матрешки: в термитах живут симбионтные жгутиконосцы, а в жгутиконосцах — симбионтные бактерии.

Есть данные о том, что эти бактериальные симбионты термитов способны к азотфиксации — связыванию свободного азота атмосферы и превращение его в форму, пригодную для использования не только самими бактериями, но также жгутиконосцами и термитами. Без простейших-симбионтов термиты погибают от голода. Сами же жгутиконосцы, помимо благоприятного микроклимата, получают в кишечнике термитов пищу и условия для размножения.

Рис. Термит

Рис. Кишечные симбионты термитов

Мутуализм свойственен и многим другим животным, основной пищей которых является клетчатка (например, у жвачных млекопитающих). 

В организме человека десятки видов бактерий-симбионтов живут на поверхности кожи и слизистых оболочках, принимая участие в иммунной защите.

(-/-) КОНКУРЕНЦИЯ

Конкуренция — тип биотических взаимоотношений, при котором организмы или виды соперничают друг с другом в потреблении одних и тех же ограниченных ресурсов.

Конкуренция:

• внутривидовая

• межвидовая

Внутривидовая конкуренция — соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями одного вида. Это важный фактор саморегулирования популяции.

Примеры:

Птицы одного вида конкурируют за места гнездования. 

Самцы многих видов млекопитающих (например, оленей) в период размножения вступают друг с другом в борьбу за возможность обзавестись семьей.

Конкуренция за полового партнера может выражаться в песенных состязаниях и в демонстрации брачного наряда.

Рис. Самец нерки в брачном наряде (внизу)          Рис. Утки мандаринки

Межвидовая кокуренция — соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями разных видов.

Примеры межвидовой конкуренции многочисленны. И волки, и лисы охотятся на зайцев, поэтому между этими хищниками возникает конкуренция за пищу. Это не значит, что они непосредственно вступают в борьбу друг с другом, но успех одного означает неуспех другого.

Рис. Межвидовая конкуренция за пищу

Также в качестве примера можно привести конкуренцию растений в лесу за свет. Вследствие этого возникает ярусность и листовая мозаика.

(+/-) ХИЩНИЧЕСТВО

Хищничество — тип взаимоотношений, при котором представители одного вида питаются представителями другого вида.

Приспособления, вырабатываемые жертвами для противодействия хищникам, способствуют выработке у хищников механизмов преодоления этих приспособлений. Длительное совместное существование хищников и жертв приводит к формированию системы взаимодействия, при которой обе группы устойчиво сохраняются на изучаемой территории. Нарушение такой системы часто приводит к отрицательным экологическим последствиям.

Такой тип взаимоотношений описывается математической моделью “Хищник — жертва”.

Рис. Математическая модель “Хищник — жертва”

Хищничество широко распространено в природе как среди животных, так и среди растений. Примеры: насекомоядные растения; лев, поедающий антилопу и т.д.

Рис. Хищничество: австралийский пеликан и жук-плавунец с добычей

Рис.  Хищный гриб Arthrobotrys anchonia поймал нематоду при помощи двух трехклеточных ловчих колец. 

Хищничество является эффективным инструментом регуляции численности и оздоровления популяций, т.к. в первую очередь истребляются старые и больные особи. Таким образом, хищники являются природными санитарами.

Негативное влияние нарушения коэволюционных связей наблюдается при интродукции видов (занесение видов на новую территорию). В частности, козы и кролики, интродуцированные в Австралии, не имеют на этом материке эффективных механизмов регуляции численности в виде потенциальных хищников, что приводит к черезмерному их размножению и разрушению природных экосистем. Таким образом, козами и кроликами были уничтожены большинство австралийских видов растений и птиц.

(+/-) ПАРАЗИТИЗМ

 Паразитизм — тип взаимоотношений, при котором представители одного вида используют питательные вещества или ткани особей другого вида, а также его самого в качестве временного или постоянного местообитания.

Паразитизм:

• облигатный (постоянный): паразит не может жить без хозяина (гельминты, вши, чесоточные зудни);

• факультативный (временный): свободноживущий паразит временно использует организм хозяина (блохи, комары, пиявки, миноги и др.).

По месту обитания:

• эктопаразиты: на поверхности организма (вши, блохи);

• эндопаразиты: внутри организма (в коже, кишечнике и т.п.)

Например, миноги нападают на треску, лососей, корюшку, осетров и других крупных рыб и даже на китов. Присосавшись к жертве минога питается соками ее тела в течение нескольких дней, даже недель. Многие рыбы погибают от нанесенных ею многочисленных ран.

Рис. Минога

Клептопаразитизм — присвоение чужой пищи.

Обычно, это явление связано с существованием одного вида за счет другого и распространено среди морских птиц, где жертвы вынуждены переносить свой улов на дальнее расстояние, прежде чем скормить его птенцам. И в этом случае клептопаразитизм вполне объясним — такая энергосберегающая стратегия способствует выживанию вида.

Внутривидовой клептопаразитизм встречается в некоторых популяциях львов, где самки охотятся, а самцы присоединяются к трапезе самок. Тоже происходит у некоторых видов пауков.

Гнездовой паразитизм — тип клептопаразитизма, которым пользуются некоторые птицы, рыбы и насекомые, заключающийся в манипуляции и использовании другого животного-хозяина для выращивания потомства животного-паразита.

Рис. Гнездовой паразитизм: белая трясогузка выкармливает птенца кукушки

Сверхпаразитизм — паразитирование одного паразита (сверхпаразит) в другом.

Широко распространен у перепончатокрылых насекомых среди наездников. Однако сверхпаразитизм встречается и в других группах животных. Некоторые трематоды живут в ракообразных — эктопаразитах морских рыб. Обнаружен также как минимум один вирус, поражающий другие вирусы. 

Рис. Сверхпаразитизм: 1 — капуста; 2 — гусеница капустной белянки; 3 — наездник-паразит; 4 — наездник-сверхпаразит

Внутривидовой паразитизм

Внутривидовой паразитизма часто связан с паразитированием самцов на самках. 

Рис. Самка австралийского клопа-водомерки Phoreticovelia disparata с самцом-захребетником на спине

Рис. Самка глубоководного удильщика с карликовым самцом

Омовампиризм — питание одного гематофага на другом. Встречается среди иксодовых клещей.

Некоторые виды паразитов в процессе эволюции начинают выделять вещества, необходимые для организма хозяина. В таких случаях паразитизм переходит в мутуализм, т.к. оба организма становятся зависимы друг от друга.

(0/0) НЕЙТРАЛИЗМ

Нейтрализм — тип взамоотношений, при котором совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. 

Например, белки и лось в одном лесу не контактируют друг с другом.

(+/0) КОММЕНСАЛИЗМ

Комменсализм — тип взамоотношений, при котором один из видов получает какую-либо пользу, а другому взаимоотношения безразличны.

Виды комменсализма:

• квартирантство;

• сотрапезничество;

• нахлебничество.

Квартирантство  (синойкия) — форма комменсализма, при которой один вид использует другой (его тело или его жилище) в качестве убежища или своего жилья. Особую важность приобретает использование надежных убежищ для сохранения икры или молоди.

Пресноводный горчак откладывает икру в мантийную полость двухстворчатых моллюсков – беззубок. Отложенные икринки развиваются в идеальных условиях снабжения чистой водой.

Рис. Горчак

Сотрапезничество — форма комменсализма, при которой несколько видов потребляют разные вещества или части одного и того же ресурса.
Например, трупами животных в экосистемах питается множество разных организмов — жуки-могильщики, личинки мух, грибы, бактерии и др.

Нахлебничество  (эпиойкия) — форма комменсализма, при которой один вид потребляет остатки пищи другого.

Нахлебничество распространенено между крупными хищниками  падальщиками.

Рис. Нахлебничество

Примером нахлебничества служат взаимоотношения рыбы-прилипалы, обитающей в тропических и субтропических морях, с акулами и китообразными. Передний спинной плавник прилипалы преобразовался в присоску, с помощью которой та прочно удерживается на поверхности тела крупной рыбы. Биологический смысл прикрепления прилипал заключается в облегчении их передвижения и расселения.

Рис. Акула и прилипала

АМЕНСАЛИЗМ

Аменсализм — форма взаимоотношений, при которой один из совместно обитающих видов угнетает другой, не получая от этого ни вреда, ни пользы.

Пример: светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от сильного затемнения, в то время как сами на дерево никак не влияют. В еловом лесу практически не развит подлесок.

Рис. Еловый лес

Некоторые виды плесневых грибов выделяют вещества, токсичные для других микроорганизмов (антибиотики и т.п.)

Существует альтернативние разделение на формы взаимоотношений между организмами:

Симбиоз — любое положительное взаимодействие между видами:

• мутуализм

• протокооперация

• комменсализм

Нейтрализм — отсутствие взаимодействий между видами.

Антибиоз — любые отрицательные взаимодействия между видами:

• аменсализм

• хищничество

• конкуренция

• паразитизм.