Что такое симбиоз и какие бывают его виды: рассматриваем досконально

Симбиоз – это биологический термин, который служит для определения выгодной связи между двумя или более живыми организмами разных видов. Помимо употребления в биологии, данное слово применяется и в других сферах жизнедеятельности для описания каких-либо слияний подразумевающих получение выгоды.

Что такое симбиоз в природе?

Симбиозом называется любая ассоциация между двумя различными видами популяций. Его изучение является квинтэссенцией системной биологии, которая объединяет не только все уровни биологического анализа, от молекулярного до экологического, но также изучает взаимосвязи между организмами в трех доменах жизни. Развитие этой области находится все еще на ранней ее стадии, но в скором будущем результаты не заставят себя долго ждать.

Мутуализм

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.

Признаки симбиоза

Чтобы понять, по каким фактам можно определить наличие симбиотических отношений, лучше всего рассмотреть отношения между мужчиной и женщиной. К признакам относят постоянное стремление человека быть рядом с партнером, что проявляется в тотальном контроле. Психологический симбиоз означает, что мужчина или женщина теряет свою индивидуальность, поскольку они стремятся проживать жизнь другого человека.

Виды симбиоза

Комменсализм — такая форма симбиоза между организма­ми разных видов, при которой один из них (комменсал) использует жилище или сам организм хозяина как место поселения и может пи­таться остатками пищи или продуктами его жизнедеятельности. При этом комменсал не приносит вреда хозяину, хотя и пользы тоже не приносит. Примером комменсализма может служить сосуществование некоторых видов рыб и коралловых полипов. Рыбы нахо­дятся под защитой щупалец со стрекательными клетками коралловых полипов и могут использовать остатки пищи хозяина. Разновид­ностью комменсализма является нахлебничество, когда комменсал только использует остатки пищи хозяина. Например, гиены питаются остатками пищи львов.

В случаемутуалистических взаимоотноше­ний каждый из видов получает определенную пользу. Например, жгу­тиковые простейшие, которые поселяются в кишечнике некоторых насекомых (тараканов, термитов) и питаются его содержи­мым. В свою очередь, они помогают хозяину переваривать пищу.

Подавляющее большинство животных питается дарами леса и поля. Семена, плоды, цветки, листья, кора деревьев и даже их сердцевина — все это, так или иначе, является пищей самых разнообразных представителей животного мира. Но как зависит жизнь растений, в том числе и крупных деревьев, от грызунов, птиц, летучих мышей, слонов, черепах и других животных — и диких, и домашних.

Некоторые тропические растения являются и некотором роде «коллегами» омелы. Подобно ей, они живут за счет соседей и крадут у них питательные вещества, прикрепляя свои корни к их корням. Интересно, что жертвы нисколько от этого не страдают и терпят нахлебников.

Один из самых ярких примеров взаимопомощи растений — это содействие взрослых растений одного вида выживанию молодых всходов другого вида.

Понять сложные механизмы взаимодействия растений друг с другом непросто: мы не можем просто сидеть и наблюдать за их ссорами, взаимопомощью, общением, как мы наблюдаем поведение птиц, зверей, насекомых и других животных. Правда, и о поведении многих зверей ученые узнали не столько из прямых наблюдений, сколько «прочитывая» по следам, оставленным меткам, гнездам, норам и т.п., что они делали, как спасались от врагов, чем и когда питались. Так и о «поведении» растений многое могут рассказать «застывшие» проявления их жизнедеятельности.

Растения могут «общаться» друг с другом с помощью химических сигналов, однако воздушным путём их возможности коммуникации не ограничиваются. Предупреждения от одного растения к другому, например, о заражении вредителями, могут передаваться через микоризу — симбиотические грибы, структуры которых оплетают корни растений и позволяют им получать гораздо больше питательных веществ и воды из почвы. Когда ещё незаражённое растение принимает сигнал тревоги, оно заранее начинает выделять репелленты против конкретных вредителей или другие вещества, привлекающие врагов этих вредителей.

Совы иногда селят в своих гнёздах маленьких змей. Они питаются мелкими насекомыми, конкурирующими с совятами за принесённую совой добычу. Птенцы в результате такого симбиоза быстрее растут и меньше болеют.

В яйца, откладываемые саламандрами, проникают зелёные водоросли. Они снабжают эмбрион кислородом, а взамен получают азот от отходов эмбриона. Недавно было обнаружено, что такой симбиоз передаётся по наследству, так как ДНК водорослей содержится непосредственно в репродуктивных органах взрослых саламандр.

У муравьёв есть своё «животноводство» — они разводят тлей, которые сосут из растений сок и выделяют его избыток в виде обогащённых сахаром капелек. Тля выбрызгивает такое «молочко» прямо в рот муравья, после того как он помассирует ей брюшко усиками. Для «стада» тлей муравьи строят укрытия, которые защищают их от непогоды и нападения других насекомоядных.

Что такое симбиоз в психологии?

В психологии симбиозом обозначают состояние, в котором содержание личного бессознательного одного человека переживаются у другого. Это такой союз одного человека с другим, в котором каждый попадает в полную зависимость от другого

Есть у таких отношений ряд особенностей:

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 ведет происхождение от мембраны поглощенной 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 (возможно, все) 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 партнерских отношений в природе.

Следует также помнить, что симбиоз — это не только сосуществование разных видов живых организмов. На заре эволюции симбиоз был тем двигателем, который свел одноклеточные организмы одного вида в один многоклеточный организм (колонию) и стал основой разнообразия современной флоры и фауны.

Примеры симбиоза

Грибы и деревья

Симбиоз растений

Многие грибы (белый гриб, подберёзовик) имеют тесную связь с корнями деревьев, имея выгоду и для себя, и для растения. При таком симбиозе мелкие корни определённых деревьев оплетены нитями грибницы (гифами), проникающие в корни и располагающимися между клетками. Такое образование носит название микориза. Микориза была открыта российским ботаником Францем Михайловичем Каменским в 1879 году, а название такому виду симбиоза дал немецкий учёный Давид Альбертович Франк.

Если дословно перевести этот термин, он действительно будет отражать свою сущность, ведь переводится он как – грибокорень. Выгода для корней растения заключается в том, что грибница отдаёт ему воду и растворенные в ней минеральные вещества, поглощённые ею из почвы. Это нужно растению, чтобы развивалась корневая система, т. к грибница может выделять витамины и вещества для этого развития. Растение поставляет грибу готовые органические вещества, например, сахара, или выделения корней, для спор гриба.

Лишайники

Лишайник

Благодаря симбиозу могут образовываться группы существ, примером этому – лишайники. Они образованы двумя организмами – цианобактерией и грибом. Слоевище формируется переплетёнными гифами гриба, а между ними находятся клетки цианобактерий. Есть предположение, что автотрофный симбионт у большинства этих существ – цианобактерия носток.

Также, их могут замещать водоросли и протисты. Выгода у этого симбиоза полностью сходна с микоризой. Только вот гриб, являясь часть лишайника, совершенно не может обходиться без автотрофного симбионта, а другой – наоборот. Взаимное сожительство могут иметь и некоторые актинии, вступая в симбиоз с беспозвоночными, раками-отшельниками и даже с рыбами (рыба-клоун).

Имеется очень интересное предположение, что пластиды также имеют симбиотическое происхождение, потому что цианобактерии вступили в симбиоз с клетками эукариот. Именно поэтому эукариоты сдали разделяться на автотрофов, и гетеротрофов. Аналогично думают и про митохондрии, только в симбиоз с эукариотическими клетками вступили пурпурные бактерии.

Виды, формы и типы симбиоза

В общих чертах симбиотические отношения можно разделить на такие критерии:

• Долгосрочные;
• Краткосрочные;
• Физические;
• Биохимические;
• Паразитарные;
• Взаимовыгодные.

В свою очередь существует три вида симбиоза, это:

• Мутуализм;
• Комменсализм;
• Паразитизм.

Мутуализм – это симбиоз при котором организмы приносят пользу друг другу. Подобный вид «союза» является самым распространенным в природе и может быть, как факультативным, так и обязательным для разных видов. При таком симбиозе виды могут взаимодействовать как физическом, так и биохимическом плане. К примеру, птицы и насекомые, которые питаются цветочным нектаром, состоят с этими цветами в симбиотических отношениях. Они получают нектар в виде пищи, а взамен они помогают с опылением путем переноса пыльцы с одного цветка на другой. Точно также в симбиозе находятся морской анемон и рыба клоун, которые защищают друг друга от своих врагов.

Комменсализм – это взаимосвязь между видами, которая приносят пользу одному организму без существенного вреда или помощи другому. К данному виду связи относится вышеприведенный пример с рыбой прилипалой.

Паразитизм — это антипатическая симбиотическая связь, при которой одному организму причиняется вред, а другой получает с этого выгоду. Паразиты бывают двух видов, это: эндопаразиты – которые живут внутри хозяина и эктопаразиты – живущие снаружи. Паразиты получают из тела хозяина питательные вещества и в некоторых случаях заражают его инфекциями, ведущими к смерти. К примеру люди могут являться хозяевами различных паразитов, таких как кишечные черви или блохи.

Симбиоз как залог выживания

• двух животных (бегемот и птичка, которая чистит ему зубы);
• растений и насекомых (цветы, опыляемые только одним видом насекомых);
• микроорганизмов и растений ( , участвующие в процессе получения пищи бобовыми);
• человека и бактерий (микроорганизмы, которые обитают в нашем кишечнике, помогают выжить нам и радуются жизни сами);
• даже отдельных клеток друг с другом (симбиоз доядерных клеток-прокариотов породил полноценную клетку-эукариота с четко оформленным ядром, что положило начало процессу эволюции на нашей планете).

А есть еще лишайники как результат симбиоза гриба и водоросли, которые выживают там, где по отдельности ни грибы, ни водоросли жить не смогут. Есть сосуществование краба и актинии, когда первый является средством передвижения, а вторая – оборонительным оружием. И таких примеров не счесть.

Рассмотрим два примера симбиоза микроорганизмов с человеком и растениями – бактерии-симбионты человека и клубеньковые бактерии, участвующие в процессе питания бобовых.

Макроорганизм + микроорганизм = человек

Бактерии-симбионты живут в нашем кишечнике, на слизистых, на коже и составляют так называемую нормальную микрофлору. Наши родные микроорганизмы:

1. Дают защиту всему организму, убивая или лишая пищи «пришлые» бактерии. Они не дают возможности расселиться на коже или слизистых опасным микробам или вирусам, пришедшим извне, тем самым создавая иммунную систему организма.
2. Участвуют в пищеварении. Бактерии, живущие в кишечнике человека, вырабатывают пищеварительные ферменты, без которых невозможно усвоение некоторых видов пищи.

В формировании нормальной микрофлоры человека принимают участие около 500 видов различных бактерий. Так, наличие в организме человека кишечной палочки (в определенных количествах) – непременное условие для переваривания лактозы. В свою очередь лактобактерии перерабатывают полученную лактозу и другие углеводы в молочную кислоту, участвуя в процессе получения энергии.

Комменсализм

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

• 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 елочек от выжимания их из почвы морозом. Такой тип взаимоотношений характерен лишь для молодых растений ели. Как правило, при достижении елью определенного 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 (САМ-метаболизм), который происходит днем 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). 

Где и чем живут наши маленькие друзья?

Бактерии есть практически по всей длине желудочно-кишечного тракта, начиная от ротовой полости до прямой кишки. Но самые важные обитают именно в кишечнике. Здесь они вырабатывают ферменты и витамины, без которых процесс пищеварения попросту невозможен.

На каждом участке кишечника живут именно те микроорганизмы, которые приспособлены к определенным условиям обитания и содержанию питательных веществ. Например, в слепой кишке самой многочисленной группой являются бактерии, расщепляющие целлюлозу, что делает возможным переработку клетчатки.

Бактериям тонкого кишечника приходится выживать в довольно жестких условиях. Именно здесь находятся агрессивные вещества, смертельные для многих микроорганизмов. Например, соляная кислота, необходимая для пищеварения, убивает значительное количество микробов. Только несколько видов бактерий и дрожжей способны выжить в такой среде.

Кроме того, именно в тонком кишечнике процесс поглощения питательных веществ идет полным ходом. Это значит, что бактериям приходится сражаться за пищу с самим организмом. А еще сюда попадают не до конца обработанные вещества, не всегда пригодные для питания бактерий.

Тонкий кишечник связан с кровеносной и лимфатической системами, переносящими полученные питательные вещества. А нервная система по сигналу тонкого кишечника регулирует состав и количество гормонов, необходимых организму. То есть тонкий кишечник, благодаря своим симбионтам, является энергетической станцией и поставщиком питательных веществ.

В живется значительно привольней, поэтому их количество и видовое разнообразие гораздо больше. В толстый кишечник организм отправляет непереваренные остатки пищи и другие отходы (осколки до размеров молекул) для дальнейшего вывода наружу.

Литература

• Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки. — М: Мир, 1983. — 354 с.
• Douglas A.E Symbiotic interaction. — Oxford Univer. Press: Oxford:Y-N, Toronto, 1994. — 148 p.

Враги наших друзей

Антибиотики – относительно недавнее изобретение человечества. Сложно подсчитать, сколько жизней было спасено благодаря этому открытию. Однако, как известно, за все нужно платить. Антибиотики , не делая различий на хороших и плохих.

Именно поэтому после приема антибиотиков микрофлора кишечника выглядит весьма печально. Это моментально сказывается не только на нашем пищеварении, но и сильно снижает иммунитет. То есть, получается, опасность подцепить следующее заболевание становится больше после приема лекарств, предназначенных защитить наше здоровье.

Ученые пытаются разрушить этот замкнутый круг, разрабатывая все новые, узконаправленные, препараты. Но долгие годы широкого использования антибиотиков привели к тому, что микрофлора человека становится все более слабой. А отсутствие или недостаточное количество бактерий-симбионтов влечет за собой целый букет хронических заболеваний: диабет, рак, ожирение и т.д.

Симбионты в растительном царстве

Растения в своем стремлении выжить тоже не стесняются использовать симбионты. Например, хорошо известный лишайник, по сути, не является отдельным растением. Это симбиотическая система зеленых водорослей и грибов.

Как известно, водоросли не могут выжить без воды, а грибы не способны самостоятельно синтезировать питательные вещества (они используют то, что произвели другие микроорганизмы). Но эти недостатки взаимно уничтожаются в симбиотической группе. Водоросли с помощью фотосинтеза создают питательные вещества для грибов, а взамен получают комфортную среду обитания: необходимую влажность, кислотность почвы, защиту от ультрафиолета. В результате лишайники умудряются не просто выживать, но весьма уверенно чувствовать себя в довольно суровых условиях, где у них нет конкурентов за место под солнцем.

Еще одним примером симбиоза служат орхидеи, в корневой системе которых живут грибы и микроорганизмы. В этом тройственном союзе бактерии отвечают за тесную взаимосвязь растения-хозяина и гриба-симбионта. Самое поразительное, что не только грибы и микроорганизмы не могут существовать без растения, но и орхидея погибает, если уничтожить ее симбионтов.

Но самым, пожалуй, ярким примером растительной симбиотической системы являются клубеньковые семейства бобовых.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...