Симбиоз • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Известны три формы симбиоза — мутуализм, комменсализм и паразитизм.

Симбиоз (от греч. symbiosis «совместная жизнь») — это близкое сообщество живых организмов, принадлежащих к разных видам. Такое сообщество может принимать различные формы в зависимости от природы отношений между двумя видами и от того, полезны эти отношения или вредны. Отношения, полезные для обоих видов, называются мутуализмом. Если отношения полезны для одной стороны и безразличны для второй, они называются комменсализмом. Отношения, вредные для одной стороны и полезные для другой, называются паразитизмом.

Природе известны многочисленные примеры симбиотических отношений, от которых выигрывают оба партнера. Например, для круговорота азота в природе чрезвычайно важен симбиоз между бобовыми растениями и почвенным бактериями Rhizobium. Эти бактерии — их еще называют азотфиксирующими — поселяются на корнях растений и обладают способностью «фиксировать» азот, то есть расщеплять прочные связи между атомами атмосферного свободного азота, обеспечивая возможность включения азота в доступные для растения соединения, например аммиак. В данном случае взаимная выгода очевидна: корни являются местообитанием бактерий, а бактерии снабжают растение необходимыми питательными веществами.

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.

Не менее распространен и паразитизм. Растения омелы питаются за счет деревьев, к которым прикрепляются: омела высасывает питательные вещества из дерева-хозяина, ничем не компенсируя наносимый ему ущерб. Паразитами следует считать бактерии и вирусы, вызывающие различные заболевания, а также организмы, подобные гельминтам. Значительная доля ресурсов современной медицины и общественного здравоохранения расходуется на то, чтобы оградить людей от такого рода паразитов.

Особенно интересна, если говорить о мутуализме, эволюция современных сложных клеток. В современном мире встречаются два типа клеток: прокариоты («доядерные клетки») — примитивные клетки, ДНК которых свободно распределена по всей клетке, и

эукариоты («истинно ядерные клетки»), ДНК которых хранится в специальной клеточной структуре — ядре. (Роль ДНК в живых системах обсуждается в главе Центральная догма молекулярной биологии.) Все многоклеточные организмы, включая человека, состоят из эукариотических клеток.

Как это ни странно, существуют ископаемые одноклеточные организмы, возраст которых составляет не менее 3,5 миллиардов лет. Хотя в клетках нет твердых частиц, которые могут превратиться в окаменелость в традиционном смысле слова (см. Теория эволюции), эти клетки могли задержаться между слоями ила и наносов на дне реки или океана. При превращении ила в породу (

см. Цикл преобразования горной породы) остается отпечаток клетки, подобный изображению листа. Эти микроскопические отпечатки можно исследовать, и они расскажут, какой была жизнь на Земле до формирования скелетов. Эти ископаемые свидетельства говорят нам о том, что около миллиарда лет тому назад клетки претерпели существенное изменение. Именно тогда стали появляться эукариотические клетки.

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.

2. Симбиотические отношения, взаимовыгодные для партнёров

Симбиотические отношения (\(+\) \(+\)) — взаимовыгодное сожительство организмов разных видов.

Такие отношения характерны для видов с очень разными потребностями, где они удачно дополняют друг друга. Различают несколько разновидностей таких взаимоотношений: протокооперация, мутуализм и собственно симбиоз.

Протокооперация — это выгодные для обоих организмов отношения, при которых совместное проживание не является обязательным.

В этих случаях отсутствует тесная связь конкретной пары партнёров. Примером таких отношений могут служить взаимоотношения цветковых растений и их опылителей. Большинство насекомоопыляемых цветковых растений не может образовать семян без участия опылителей — насекомых, птиц, млекопитающих. Опылители, со своей стороны, заинтересованы в нектаре и пыльце, служащих им пищей. При этом во многих случаях ни растению, ни опылителю не важен конкретный вид партнёра.

Пример:

опыление пчёлами разных растений.

 

Пример:

распространение муравьями семян некоторых растений леса.

Мутуализм — отношения, при которых наблюдается устойчивое взаимовыгодное сожительство двух организмов разных видов.

Мутуализм весьма широко распространён в природе. В отличие от предыдущего типа взаимодействия (протокооперации) при мутуализме имеется прочная связь между конкретным опылителем и определённым видом растений, формируются удивительно тонкие и совершенные взаимные приспособления цветка и опыляющего его животного.

Пример:

клевер и шмель. Только шмели с их длинным хоботком могут опылять цветки клевера, недоступные другим опылителям.

Пример:

кедровка и кедровая сосна. Птица поедает орешки кедровой сосны и распространяет её семена.

Пример:

сойка, распространяющая жёлуди дуба, делая запасы на зиму, закапывает жёлуди. Не все собственные тайники птицы впоследствии находят, семена прорастают; сойка тем самым невольно помогает дубу распространяться.

Пример:

актиния и рака-отшельник. Актиния поселяется на раковине, в которой живёт рак-отшельник, и своими снабжёнными стрекательными клетками щупальцами создаёт для него дополнительную защиту. Рак-отшельник перетаскивает актинию с места на место, увеличивая тем самым территорию её охоты; кроме того, актиния может потреблять в пищу и остатки от трапезы рака-отшельника.

Собственно симбиоз — обязательное взаимовыгодное сожительство двух видов.

Пример:

слоевище лишайника представляет собой комплекс взаимосвязанных гифов гриба и клеток водоросли. Благодаря тому, что гриб и водоросль обеспечивают друг друга всеми необходимыми элементами питания, лишайники мало зависят от условий среды и способны жить там, где другие организмы не выживают: на камнях, высоко в горах, в пустыне.

Источники:

http://www.darwinmuseum.ru

http://lesvesti.ru/news/green/3973/

Симбиоз – виды, примеры, описание, фото и видео

Автор Анималов В.С. На чтение 3 мин. Опубликовано 22.01.2016 Обновлено 13.03.2020

Симбиоз это форма взаимоотношений, при которой оба организма получают пользу друг от друга. Другими словами, это взаимовыгодное сожительство. Организм, который живёт в симбиозе – симбионт.

Виды симбиоза

В биологии термин симбиоз может быть использован в двух разных значениях. Как было уже сказано, это форма сожительства,выгодная для всех. Впрочем, в биологии существует более старое определение – мутуализм. Во всяком случаем слово «симбиоз» в 1879 году ввёл немецкий ботаник и микробиолог Генрих Антон де Бари. Термин имел значение как выгодное существование разных организмов вне зависимости выгодно им это или нет. Симбиоз делился на:

• Паразитизм (существование выгодное для одного сожителя, другой же страдает)
• Мутуализм (взаимовыгодное сожительство).
• Также был возможен и третий вариант под названием комменсализм.

Комменсализм

Третий вид обозначал симбиоз, от которого один организм получал пользу, а для второго он имел нейтральное значение. Этот вид сожительства может подразделяться на: зоохорию (взаимодействуют животные и растения, животные помогают растениям переносить семена и плоды), синойкия (квартиранство, одному – безразлично, второму – выгодно), форезия (симбиоз разных видов, при котором симбионт большего размера носит меньшего), эпибиоз (поселение одного организма на другом), эпиойкия (симбионт обитает на поверхности другого не нанося ему вреда), энтойкия, паройкия. Однако все эти виды имеют одно сходство: один из симбионтов формирует для другого особую форму обитания.

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.

Примеры симбиоза – видео

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Формы симбиоза животных

Определение 1

Симбиоз – это форма отношений организмов, при которой оба партнера извлекают пользу из данного объединения.

Основные формы симбиоза животных

Термин был предложен немецким микробиологом и ботаником Г.А. Бари. Он изучал лишайники и противопоставлял данный симбиоз гриба и водоросли паразитизму, о котором на тот момент было известно достаточно много.

Существует несколько форм симбиотических отношений:

• мутуализм;
• кооперация;
• комменсализм.

Следует отметить тот факт, что ни один организм в природе не существует сам по себе. Он неизбежно вступает в многообразные отношения с другими организмами. Но, при этом наиболее выгодными из них принято считать именно симбиоз.

Мутуализм является типом отношений, когда оба партнера извлекают пользу.

Кооперация – это тип взаимоотношений организмов, при котором каждый из них извлекает пользу из сотрудничества, но такое взаимодействие не является обязательным.

Наконец, комменсализм определяют, как тип взаимоотношений, при котором один организм получает пользу от «сотрудничества», но при этом не наносит никакого вреда другому организму. Комменсализм также иногда называют промежуточной формой взаимоотношений между симбиозом и нейтрализмом.

Примеры симбиоза животных

Существует достаточно большое количество примеров симбиотических взаимоотношений. Но особенно интересными можно признать именно симбиоз животных. Ушастая сова может приносить в свое гнездо с птенцами узкоротую змею, но она не трогает птенцов, а выступает своеобразным живым пылесосом. Она поедает в гнезде всех муравьев, мух и других насекомых. Те птенцы, у которых есть подобная соседка растут достаточно быстро и имеют большую степень живучести.

Также птица, которая называется сенегальской авдоткой вступает в симбиоз с нильским крокодилом. Несмотря на тот факт, что крокодилы охотятся на птиц, авдотка собирает гнездо около кладки крокодила, и крокодил ее не трогает, а использует в качестве своеобразного часового. Когда опасность угрожает гнезду, авдотка издает характерный крик, и крокодил спешит защитить собственное жилище.

Кроме того, египетские цапли или красноклювые скворцы могут восседать на спинах у антилоп, жирафов, коров и буйволов и выклевывать из шкур паразитов, а именно вшей, клещей, прочих насекомых. Кроме того, скворцы издают свист и предупреждают хозяев об опасности.

Животные и рыбы также часто вступают в симбиоз. Бегемотам чистят шкуры чёрные рыбки лабео, которые проводят очень много времени в воде. Если бегемот в воде, то рыбы черные лабео (разновидность карпа), подобно пылесосу тщательно чистят его шкуру, удаляя водоросли, отмершие кусочки ткани, паразитов и прочий мусор. Они занимаются даже чисткой его зубов и дёсен. Многие рыбы дезинфицируют раны бегемотов и вычищают грязь из труднодоступных мест его тела.

В морском царстве рыб также представлены «службы чистоты». Основными организмами, находящимися в подобных службах, являются креветки разноцветные бычки. Они удаляют из покровов рыб больные ткани и поврежденные клетки. Рыбы подают различные сигналы «чистильщикам», например, поднимают хвост вверх, и опускают голову вниз, открывая рот и жабры и принимают необычные позы. Некоторые рыбы даже изменяют окраску для того, чтобы «чистильщики» быстрее видели паразитов.

Те аквариумные рыбы, которые не имеют возможности вступить в симбиотические отношения с «чистильщиками» болеют гораздо чаще, чем другие группы рыб.

Среди оригинальных примеров симбиотических отношений живых организмов можно выделить следующие явления:

• африканский скворец большое количество времени, сидя на носорогах, слонах, зебрах и пр. Они поедают клещей из шкур своих хозяев. Многие ученые придерживаются мнения о том, что скворцы также высасывают кровь, которая вытекает из открытых ран хозяев. Но при этом скворцы могут пропускать клещей и заражать собственных хозяев;
• морской анемон защищает краба-отшельника от голодных осьминогов, поскольку его колючие щупальца делают краба менее привлекательными для хищников;
• краб-боксер держит анемону в клешнях и использует ее щупальца для защиты от хищников, получая при этом дополнительные кусочки пищи.

Также интересным примером симбиоза можно признать бородавочников и мангустов. Бородавочники получают услугу чистки, в то время как мангусты чистя его шкуру, получают еду в виде насекомых.

Крокодил и зуек также являются примером уникальных отношений, а именно, крокодил выползает на берег, широко открывает пасть. Птичка залетает прямо крокодилу в пасть и находит уютное местечко для того, чтобы аккуратно собрать остатки пищи, тем самым помогая крокодилу и насыщаясь самостоятельно. Таким образом, крокодил избегает заражения, а птичка получает питательную базу без особых энергетических затрат.

Наконец, примером симбиоза для животных служит взаимодействие койота и барсука. Они «работают» в паре, эффективно сочетая специфические, оригинальные навыки. Койот преследует добычу, во время того, как барсук прячется в норе. Выходит, что койот получает добычу, которая пытается выпрыгнуть из норы, а барсуку достаются те особи, которые прячутся в норе. Исследования показали, что койоты, которые сотрудничают с барсуками, ловят на треть больше добычи, чем одинокие койоты. В следующий раз, когда вы отправитесь в поход, поищите этих двух ребят, болтающихся вместе.

Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что симбиоз является путем к достижению эволюционного прогресса. Организмы, которые вступают в симбиотические отношения получают возможность экономить энергию и вместе с тем в полной мере реализовывать собственный потенциал, а также все жизненно важные функции. Симбиоз может быть постоянным или временным, но в любом случае оба организма должны извлекать пользу из подобного взаимного сотрудничества. Симбиоз противопоставляется паразитизму и может конкурировать с данной формой взаимодействия организмов за первенство в эволюционном процессе.

Что такое симбиоз? Эволюция и примеры симбиоза

Симбиоз — тесное взаимодействие между особями различных видов, которое влияет на численность и распространение связанных между собой популяций.

Любая связь между двумя популяциями сосуществующих видов является симбиотической независимо от того, приносят ли эти виды друг другу пользу, вред или не оказывают никакого взаимного влияния.

Большинство ученых принимают это определение, но некоторые из них ограничивают его только теми видами, между которыми существуют взаимовыгодные отношения.

Симбиоз и антибиоз

Сущность жизни, как действующего и четко обозначенного правила, — это взаимосвязь. Ни один организм не может жить сам по себе. Он должен жить бок о бок со всеми другими формами жизни.

Рассматривая Землю как сложную адаптивную систему, подобную живому организму, можно сказать, что все организмы на ней выступают ее симбиотами.

Каждый многоклеточный организм одного вида живет в симбиозе с другими существами, а внутри него в симбиозе друг с другом живут несколько видов.  

Вирусы могут жить внутри одноклеточного микроба и способствовать общей жизнеспособности микробиома, обмениваясь с ним генетическим материалом.

В природе встречается немало случаев, когда виды объединяются, чтобы помочь друг другу. Ресурсы или услуги, которых может недоставать одному организму, вполне могут быть легкодоступными для другого.

Существует пять основных симбиотических отношений: мутуализм, комменсализм, хищничество, паразитизм и аменсализм.

В первых четырех типах ассоциации выигрывают либо оба вида, либо один из них.  Аменсализм стоит особняком, так как это самое печальное взаимодействие между видами.

Аменсализм — это тип взаимодействия между особями разных видов, в котором одной из них причиняется вред, в то время как другая не получает ни пользы, ни вреда.

Аменсализм распространен, но не считается важным процессом, который влияет на структуру сообществ, поскольку эти отношения «случайны» и не приносят пользу ни одному из видов.

Примеры аменсализма:

• цветение водорослей может привести к гибели многих видов рыб и других животных, от смерти которых они не получают никакой выгоды;
• виды, которым угрожает исчезновение в результате человеческой деятельности, таких как: разрушение среды обитания в результате пожаров, экологических катастроф, загрязнения воды и прочее;
• при передвижении слонов под пресс попадают трава и мелкие наземные беспозвоночные. Слон не получает от этого ни вреда, ни пользы.

Существует два основных типа аменсализма:

• конкуренция, при которой больший и сильный организм вытесняет меньший и более слабый из своего жизненного пространства или лишает его пищи. Это обусловлено тем, что ресурсы на Земле ограничены и недостаточны для всех;
• антибиоз — биологическое взаимодействие между двумя организмами, которое губительно для одного из них. Обычно оно возникает тогда, когда один организм выделяет химическое соединение, неблагоприятное для другого организма, в процессе своего нормального метаболизма.

Слово «антибиотик» происходит о французского «антибиоз». Этот термин был введен Вюйлеменом в 1889-1890 гг. для определения антагонистических отношений между различными организмами внутри экосистемы.

Классическим проявлением антибиоза является разрушительное воздействие плесневого гриба Penicillium на некоторые виды бактерий. Так был открыт пенициллин.

Отдельные высшие растения выделяют вещества, которые препятствуют росту или полностью уничтожают соседние близлежащие растения. Примером этого может служить черный грецкий орех (Juglans nigra), который секретирует юглон — вещество, способное уничтожать многие травянистые растения в пределах его корневой зоны.

Мутуализм

Отношения между организмами двух разных видов, в которых они оба получают выгоду от союза, называется мутуализмом. Подобные связи наиболее вероятны между организмами с очень разными жизненными потребностями.

Симбиотические отношения между анемоном (Heteractis magnifica) и рыбой-клоуном (Amphiron ocellaris) являются известным примером взаимодействия двух организмов, приносящим пользу друг другу.

Пример симбиотической связи

Анемон предоставляет рыбе-клоуну защиту и убежище, в то время как рыба-клоун обеспечивает анемона питательными веществами и отпугивает потенциальных хищных рыб.

Морские анемоны обитают, прикрепившись к поверхности коралловых рифов. Они ловят свою жертву с помощью жалящих клеток, называемыми нематоцистами, которые расположены на их щупальцах. Нематоцисты выделяют токсины, когда небольшое животное контактирует с щупальцем анемона. Это парализует ужаленное животное, что позволяет анемону легко поднести его ко рту для употребления.

В то время как другие рыбы гибнут от этих ядовитых укусов, рыбы-клоуны выделяют в слизь, покрывающую их тела, вещество, которое нейтрализует токсины нематоцист. Это позволяет им комфортно плавать между щупальцами анемонов, создавая для себя защищенную среду, в которой потенциальных хищников парализуют жалящие клетки анемонов.

Рыба-клоун явно получает пользу, но как насчет морских анемонов? Ярко окрашенная рыба-клоун привлекает других рыб в поисках еды. Затем этих ничего не подозревающих хищников ловят и съедают анемоны.

Существует два основных типа мутуалистических отношений: облигатный и факультативный.

Иногда взаимозависимость бывает настолько сильна, что ни один вид не может выжить без другого. Это называется облигатным мутуализмом.

Примером облигатного мутуализма являются отношения между муравьями и растением акация. Растение обеспечивает муравьев как пищей, так и укрытием.

Взамен муравьи:

• защищают ее от других травоядных или вредителей, которые повреждают листья, молодые побеги и ветки;
• удаляют другие виды растений из непосредственной близости от акации, обеспечивая ей лучший рост.

Другой пример — микоризные грибы, которые живут на корнях растений. Корни растений извлекают выгоду из-за повышенного поглощения воды грибами, а грибы получают от растения-хозяина углеводы, сахарозу и глюкозу.

Симбиоз грибов и деревьев

При факультативном мутуализме каждый организм может выжить независимо от другого, но для обоих выгодно оставаться вместе.

В нем можно выделить три типа: ресурс-ресурс, ресурс-услуга и, реже, услуга-услуга:

• Ресурс-ресурс. Описывает отношения, при которых один ресурс обменивается на другой.

Примером являются отношения между кораллами и симбиотическими водорослями zooxanthellae. Водоросли получают неорганические питательные вещества от кораллов, а кораллы — сахар, который является побочным продуктом фотосинтеза водорослей.

• Ресурс-услуга. Эти отношения возникают между двумя организмами, в которых один получает ресурс, а другой услугу.

Медоносная пчела получает пыльцу от цветка (ресурс), а цветок распространяет свою пыльцу на другие территории (услуга).

Их можно легко наблюдать и в животном мире. Существует множество видов птиц и рыб, которые избавляют от паразитов других животных.

Волококлюи очищают слонов и других крупных млекопитающих от вшей и подобных паразитов.

Губаны-чистильщики выполняют аналогичную функцию для более крупных рыб.

В результате животные-клиенты избавляются от насекомых (услуга), а грумеры получают пищу (ресурс).

• Услуга-услуга. Этот тип встречается реже, чем два предыдущих.

В этой форме симбиоза каждый партнер предоставляет другому услугу, например, убежище или защиту. Взаимоотношения между анемонами и рыбой-клоуном — часто упоминаемый пример этого типа мутуализма. Анемон получает защиту от хищников, а рыба-клоун — безопасное место для жизни и размножения.

Комменсализм

Комменсализм — тип отношений, при которых один вид живет с другим, на нем или в нем. Другой вид называется хозяином. Отношения не приносят хозяину никакой пользы, но и не причиняют ему вреда.

Можно выразиться короче: комменсализм – тип отношений, когда один организм получает пользу от другого, не влияя на него.

Примеры комменсализма:

• киты, которые обрастают ракушками;
• рыба Титан; в поисках добычи она переворачивает камни и разбивает кораллы, позволяя мелким рыбам под ними находить себе пищу.

Цапли и крупный рогатый скот тоже являются образцом такого симбиоза. Когда скот пасется, передвигаясь по траве, он поднимает насекомых, которые служат кормом для цапель. Скот не получает никакой пользы или вреда. Цапли же получают пищу.

Как и большинство взаимодействий между организмами, комменсализм различается по силе и продолжительности от тесного, долговременного симбиоза до кратковременных, слабых взаимодействий.

Типы комменсализма

Существует 3 различных типа комменсализма: форезия, инквилинизм и метабиоз.

В случае форезии одно животное прикрепляется к другому для транспортировки. Этот тип комменсализма чаще всего встречается у членистоногих, например, клещей, которые живут на насекомых. Другие примеры: прикрепление анемона к панцирям рака-отшельника; псевдоскорпионы, которые обитают на млекопитающих; многоножки, путешествующие на птицах.

Форезия может быть как облигатной (обязательной), так и факультативной (происходящей при определенных условиях).

При инквилинизме один организм использует другой для постоянного проживания. Примером может служить птица, которая живет в дупле дерева; орхидеи, живущие на деревьях; ракушки, обитающие на китах.

Иногда эпифиты, растущие на деревьях, считаются инквилинизмом, в то время как в других случаях это может рассматриваться как паразитизм. Это обусловлено тем, что эпифит может ослабить дерево или забрать питательные вещества, которые в противном случае попали бы к хозяину.

При метабиозе один организм формирует среду обитания для другого. Примером может служить рак-отшельник, который использует для защиты панцирь от мертвого брюхоногого моллюска. Другой пример — личинки, живущие на мертвом организме.

Симбиоз и эволюция

Идеи о симбиозе внесли важный вклад в теории, которые помогают объяснить эволюцию сложных форм жизни на Земле.

Первыми организмами на Земле были прокариоты — вирусы и сине-зеленые бактерии. Они не имели оформленного ядра. Клетки эукариот более сложны, поскольку они содержат органеллы, в частности: рибосомы, хлоропласты, реснички, жгутики и другие важные структуры, которые отделены от цитоплазмы одной или несколькими мембранами. Генетический материал эукариот — молекулы ДНК — заключен внутри ядра.

Увлекательная теория происхождения эукариотической клеточной организации предполагает возникновение серии симбиозов, в которых прокариотические клетки оказались неразрывно связаны друг с другом. В итоге отдельные функции клетки стали мутуалистически распределены между симбионтами.

Возможно, некоторые мельчайшие симбионты отвечали за большую часть дыхательной функции и впоследствии эволюционировали в митохондрии.

Другие симбионты, такие как сине-зеленые бактерии, предположительно отвечали за фотосинтез в клетке, а позднее превратились в хлоропласты.

В какой-то степени эти гипотезы подтверждаются данными, что и рибосомы, и хлоропласты содержат небольшое количество генетического материала (ДНК). Вполне вероятно, что они могут быть пережитком более раннего, независимого существования.

Другая недавняя и весьма противоречивая теория, называемая гипотезой Гайи, предполагает, что Земля может представлять собой огромное, квазиорганическое образование.

В нем все виды образуют глобальную физиологическую симбиотическую систему, которая поддерживает условия окружающей среды в приемлемых для жизни пределах.

Эта гипотеза основана на предположении, что кислород в атмосфере Земли имеет биологическое происхождение, поскольку он вырабатывается фотосинтезирующими организмами.

Большинство видов не смогли бы выжить без кислорода. По мнению некоторых экологов, концентрация углекислого газа в атмосфере Земли в значительной степени регулируется комплексом совокупных биологических и физических процессов, с помощью которых происходит выброс и поглощение CO2.

Хорошо известно, что этот парниковый газ играет не последнюю роль в воздействии на тепловой баланс Земли, влияние которого имеет критическое значение для поддержания средней температуры поверхности в диапазоне, пригодном для жизни организмов.

Примеры симбиоза

Люди живут в симбиозе со множеством видов домашних животных и растений. В той или иной степени от этого выигрывают все стороны.

Все основные сельскохозяйственные растения существуют в тесном взаимодействии с человеком. В частности, сельскохозяйственные сорта кукурузы или маиса (Zea mays) больше не способны к размножению без вмешательства человека.

Когда-то зерна кукурузы легко опадали с початка, что приводило к частичной потере урожая. После селекции данной культуры эта проблема была решена.

Без посева человеком этот вид быстро бы исчез, так как он больше не встречается в диких популяциях. Взаимовыгода здесь налицо.

То же самое можно сказать и о большинстве агрокультурных растений, которые в результате селекции претерпели значительные изменения.

Это позволило им выжить, а человечеству извлечь огромную выгоду из такого мутуалистического отношения в виде провизии, клетчатки и других продуктов растениеводства.

Подобным образом сельскохозяйственные животные живут в симбиотическом мутуализме с человеком. Коровы получают доступ к кормам, ветеринарным услугам и защите от хищников, а люди — молоко и мясо.

Даже содержание животных в качестве домашних питомцев есть ничто иное, как разновидность мутуализма.

Домашние собаки и кошки получают пищу и безопасность при одомашнивании, в то время как человек получает пользу от общения с ними. Иногда люди выигрывают и от других их услуг, как в случае с кошками, которые убивают грызунов-вредителей.

Менее известны другие формы жизни, которые находятся в самом близком симбиозе с людьми, а именно микробиота человеческого кишечника.

Кишечник человека содержит множество микробов, которые играют основополагающую роль в благополучии своего хозяина.

Доказано, что компоненты микробиоты — бактерии, вирусы и эукариоты —взаимодействуют с иммунной системой, подавая сигналы, которые способствуют созреванию иммунных клеток и нормальному развитию иммунных функций.

Микробиота участвует в накоплении и хранении энергии, а также в различных метаболических функциях, таких как ферментация и усвоение непереваренных углеводов.

Она играет настолько важную роль в здоровье и болезнях человека, что ее иногда называют «забытым органом».
Человечество не сможет выжить без этих дружелюбных микроорганизмов точно также, как и они без него.

Читайте также:

Микроволны приводят в движение двигатель самолета

Турбина генерирует примерно такую же мощную тягу, как и обычный реактивный двигатель. Его «камера сгорания» содержит магнетрон, вакуумную трубку, которая генерирует электромагнитные волны в микроволновом диапазоне.

10 мая 2020 в 19:26

Что такое симбиоз? Приведите примеры.

В природе многие животные, растения и представители других царств за долгое время сосуществования на едином пространстве научились извлекать пользу друг от друга. Такое взаимодействие живых организмов называется симбиозом.

Симбиоз в природе

В природе можно найти немало случаев, когда организмы разных существ сотрудничают. Это могут быть грибы и растения, которые представляют разные царства, или животные и растения. По типу взаимодействий симбиоз делится на несколько типов, исходя из того, кто именно из него извлекает пользу. Выделяют:

• Мутуализм.
• Паразитизм.
• Комменсализм.
• Аменсализм.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Примеры разновидностей симбиоза

Мутуализмом называют такой симбиоз, от которого оба участника получают пользу. Типичный его пример — сотрудничество человека и бактерий, живущих в его пищеварительном тракте и способствующих перевариванию пищи. Без них мы бы погибли, поскольку не смогли бы усвоить еду. А они не могут жить вне человеческого тела, т.к. привыкли только к такой среде. 

Примеры паразитизма также можно найти в повседневной жизни. Это кровососущие животные, наносящие вред телу хозяина, находятся с ним в паразитической связи. 

Комменсализм — это, например, произрастание мхов или лишайников на деревьях. Они не приносят «хозяину» ни вреда, ни пользы, поскольку самостоятельно добывают нужные для питания вещества, а дерево используют лишь как поверхность.

Аменсализм — это отношения, вредные для одного участника и безразличные другому. Такой тип симбиоза более свойственен для мира растений, поскольку в некоторых ареалах из-за нехватки полезных веществ растения вынуждены конкурировать. Это часто угнетает рост одного из партнеров. Примером такого сотрудничества являются карабкающиеся фикусы и деревья, к которым они цепляются. Фикус все время стремится вверх, к свету, и закрывает часть пространства, где могли бы расти ветки дерева. Чтобы распустить свою крону, само дерево вынуждено принимать неестественную форму и расти исключительно вверх, а не в стороны.

 

СИМБИОЗ | Энциклопедия Кругосвет

СИМБИОЗ, или мутуализм, форма отношений между организмами (симбионтами) двух разных видов, приносящая обоюдную пользу. Степень выраженности симбиоза может быть разной, напоминая в этом отношении паразитизм, проявления которого тоже значительно варьируют. Иногда симбиотические взаимоотношения столь важны для жизнедеятельности организмов, что гибель одного из них неизбежно ведет к гибели другого. Однако связь не всегда бывает такой жесткой, и организмы могут жить по отдельности, хотя растут и размножаются при этом далеко не так успешно, как при совместном существовании. В других случаях равновесие во взаимоотношениях между симбионтами оказывается довольно неустойчивым: когда условия благоприятствуют одному из них, он может существенно обогнать в росте своего партнера и даже превратиться по отношению к нему в хищника или паразита.

Явление симбиоза встречается в очень многих группах растений и животных. Замечательный пример демонстрируют бобовые растения и связанные с ними азотфиксирующие бактерии. Эти бактерии живут в специальных клубеньках, развивающихся на корнях бобовых под действием самих же бактерий; они получают от растения питательные вещества, а сами при этом связывают атмосферный азот, превращая его в такие химические соединения, которые могут использоваться растениями-симбионтами. Бактерии живут в симбиозе и со многими другими организмами. Так, у лошадей, крупного рогатого скота, овец и других жвачных, потребляющих богатые клетчаткой корма, в желудочно-кишечном тракте обитают бактерии, частично переваривающие эту грубую пищу. Взамен бактерии получают от хозяина все необходимое питание.

Другой пример симбиоза – лишайники. Они представляют собой очень тесный союз гриба и одноклеточных зеленых (редко – сине-зеленых) водорослей. Гриб обеспечивает водоросли прикрепление и защиту, а также снабжение водой и неорганическими солями. Водоросль же предоставляет грибу продукты фотосинтеза. При благоприятных обстоятельствах и гриб и водоросль, входящие в состав лишайника, могут жить по отдельности, но только находясь в симбиозе они способны произрастать в таких суровых условиях, в которых многие растения не выживают. Не случайно именно лишайники часто обитают на голых скалах, являясь в таких местах единственными поселенцами.

Одноклеточные зеленые, желто-зеленые и бурые водоросли нередко выступают в качестве симбионтов животных. Водоросль при этом снабжает животное продуктами фотосинтеза, получая, в свою очередь, и убежище, и ряд веществ, необходимых для жизнедеятельности. Зеленые водоросли бывают симбионтами пресноводных простейших, гидры и некоторых пресноводных губок. Бурые водоросли нередко встречаются как симбионты морских простейших (некоторых видов фораминифер и радиолярий). Сходные водоросли живут в симбиозе с кораллами, актиниями и отдельными видами плоских червей.

Различные простейшие являются симбионтами животных, поедающих древесину; это типичные обитатели кишечника, например, термитов и лесных тараканов, где они выполняют ту же работу, что и перерабатывающие клетчатку бактерии – симбионты жвачных. Союз термитов и живущих в их кишечнике простейших является строго облигатным, т.е. эти организмы не могут существовать друг без друга.

Известный пример симбиоза – сожительство рака-отшельника и актинии. Актиния поселяется на раковине, в которой живет рак-отшельник, и своими снабженными стрекательными клетками щупальцами создает для него дополнительную защиту, а тот, в свою очередь, перетаскивает актинию с места на место, увеличивая тем самым территорию ее охоты; кроме того, актиния может потреблять в пищу и остатки от трапезы рака-отшельника.

Другой интересный случай симбиоза – взаимоотношения муравьев и тлей. Совершенно беззащитных тлей муравьи охраняют, пасут и «доят», получая от них сладкие продукты выделения. См. также МОРСКАЯ БИОЛОГИЯ.

Проверь себя!
Ответь на вопросы викторины «Животные»

У какого наземного животного самый большой рот?

Симбиоз — определение, типы и примеры

Симбиоз Определение

Симбиоз — это развитое взаимодействие или тесные живые отношения между организмами разных видов, обычно с пользой для одного или обоих вовлеченных лиц. Симбиозы могут быть « обязательными », и в этом случае отношения между двумя видами настолько взаимозависимы, что каждый из организмов не может выжить без другого, или « факультативными », когда два вида вступают в симбиотическое партнерство по своему выбору. , и может выжить индивидуально.Облигатные симбиозы часто развиваются в течение длительного периода времени, в то время как факультативные симбиозы могут быть более современными поведенческими адаптациями; со временем факультативные симбиозы могут развиться в облигатные симбиозы.

Эндосимбиоз — это симбиотические отношения, возникающие, когда один из симбиотических партнеров живет в теле другого. Эндосимбиоз может происходить либо внутри клеток (межклеточный симбиоз) организма-хозяина, либо вне клеток (внеклеточный симбиоз).С другой стороны, эктосимбиоз — это симбиотические отношения, в которых один организм живет на поверхности тела хозяина, включая слизистую оболочку пищеварительного тракта, или экзокринных желез , таких как слизь или потовые железы.

Типы симбиоза

Мутуализм

Мутуализм — это форма симбиоза, при котором оба симбиотических партнера получают выгоду от взаимодействия, что часто приводит к значительному выигрышу пригодности для одной или обеих сторон.Взаимоотношения могут принимать форму отношений ресурс-ресурс, отношений сервис-ресурс или отношений сервис-сервис.

Мутуализмы ресурсов и ресурсов (также известные как «трофические мутуализмы») происходят через обмен одного ресурса на другой между двумя задействованными организмами. Ресурсно-ресурсный мутуализм чаще всего встречается между автотрофом (фотосинтезирующий организм ) и гетеротрофом (организм, который должен поглощать или проглатывать пищу, чтобы получить энергию).Большинство растений имеют трофический мутуализм, называемый микоризной ассоциацией , которая представляет собой симбиоз между корнями растений и грибами. Грибок колонизирует корни растений и содержит углеводы, сахарозу и глюкозу. В обмен на это растение извлекает выгоду из более высокой способности грибов абсорбировать воды и минералов .

Мутуализмы сервис-ресурс возникают, когда симбиотический партнер предоставляет услугу в обмен на вознаграждение за ресурс. Один из наиболее известных примеров этого — обмен между растениями и их опылителями .Посещая растения для получения запаса богатого энергией нектара, опылитель (насекомые, птицы, моль, летучие мыши и т. Д.) Обеспечивает растению служебное преимущество в виде опыления, обеспечивая при этом распространение своей собственной пыльцы, когда опылитель посещает больше растений того же вида.

Редкая форма мутуалистического симбиоза проявляется в форме взаимодействия между службой и службой. Как следует из названия, оба партнера-симбиотика получают услугу, например укрытие или защиту от хищников.Например, тесная связь между анемонами (семейство: Pomacentridae ) и морскими анемонами обеспечивает обоим партнерам защиту от хищников. Рыбы-анемоны, у которых на коже образовался очень толстый слой слизи, чтобы их не ужалили нематоцисты анемона, обеспечены укрытием от хищников и местом для размножения, при этом они агрессивно отгоняют других рыб, которые могут попытаться их укусить. откусите концы богатых питательными веществами щупалец. Однако утверждается, что действительно существует очень мало мутуализмов между службой и службой, поскольку обычно в симбиозе присутствует ресурсный компонент.В случае мутуализма анемонов и анемонов питательные вещества из отходов рыбы анемонов служат пищей для симбиотических водорослей, которые живут в щупальцах анемона и обеспечивают анемона энергией посредством фотосинтеза. Таким образом, симбиозы очень сложны и указывают на хрупкое равновесие внутри экосистем.

Комменсализм

Комменсализм — это симбиоз, при котором один организм извлекает выгоду из другого и часто полностью зависит от другого в еде, убежище или передвижении, без очевидного воздействия на хозяина.Отношения между китами и ракушками — пример комменсализма. Моллюски прикрепляются к жесткой коже китов и извлекают выгоду из широкого движения и воздействия токов, которыми они питаются, в то время как кит, по-видимому, не страдает от их присутствия.

Аменсализм

Противоположная сторона комменсализма — аменсализм. Это происходит, когда один организм подавляется или повреждается присутствием другого, которому это не приносит пользы. Аменсализм может включать соревнование, при котором более крупный, более мощный или лучше адаптированный к окружающей среде организм исключает другой организм из своего источника пищи или убежища; например, одно растение затеняет другое, пока растет с нормальной скоростью и высотой.Альтернативно, antibiosis , когда один организм выделяет химические вещества в качестве побочных продуктов, которые убивают или повреждают другой организм, но не приносят пользы другому, обычно можно увидеть в природе.

Паразитизм

Паразитизм — это не мутуалистическая форма симбиоза, возникающая, когда один из организмов получает выгоду за счет другого. В отличие от хищничества, паразитизм не обязательно приводит к прямой гибели паразитирующего организма, и часто жизненный цикл паразита является обязательным для сохранения его хозяина в живых.Иногда паразитирующий хозяин погибает в результате паразитарного вторжения; в этом случае захватчик известен как «паразитоид». Паразитизм может включать прямую инфильтрацию тела хозяина для питания тканями, влияя на поведение, которое приносит пользу паразиту, или клептопаразитизм, при котором паразит крадет пищу или другие ресурсы у хозяина.

Паразитарный симбиоз проявляется во многих формах; некоторые из них относительно безопасны, например, эктопаразитов , таких как блохи, которые питаются кровью более крупных животных и могут вызывать неприятный зуд.Однако эктопаразит может действовать как переносчик или вектор, который передает межклеточных эндопаразитов , таких как бактерии и вирусы, хозяину, часто вызывая значительный ущерб или смерть.

Паразитизм выводка, одна из форм клептопаразитизма, может значительно повлиять на приспособленность хозяина. Это часто встречается у птиц (особенно у кукушек), насекомых и некоторых рыб, когда паразит откладывает яйца в гнезде хозяина, а затем получает пищу или укрытие, предназначенное для потомства хозяина.Паразитизм потомства может привести к гибели большого числа потомков либо из-за голода, отторжения потомства, либо из-за того, что родители-хозяева бросили гнезда, либо из-за того, что паразиты удаляют потомство хозяина из гнезд.

Была выдвинута гипотеза, что паразитарный симбиоз может развиться из других, более доброжелательных форм симбиоза; один партнер может начать использовать ранее существовавшие взаимные отношения, взяв больше ресурсов или услуг, чем возвращается, или вообще не внося выгоды в партнерство.

Примеры симбиоза

Кораллы и зооксантеллы

Кораллы состоят из животных, называемых коралловыми полипами. Коралловые полипы имеют узкоспециализированный облигатный мутуалистический симбиоз с фотосинтезирующими водорослями, называемыми зооксантеллами (произносится «зоо-зан-ТЕЛЛ-и»), которые живут внутри коралловых тканей. Зооксантеллы улавливают солнечный свет и превращают его в кислород, а также энергию в виде сахаров и липидов, которые переносятся в ткани кораллов и снабжают их питательными веществами для выживания и роста.В свою очередь, зооксантеллы получают углекислый газ, фосфор и азот в качестве побочных продуктов метаболического процесса коралла . Хотя кораллы не могут выжить без зооксантелл, они могут изменять количество в своих тканях, изменяя количество питательных веществ, которые получают водоросли. Однако, если температура воды становится слишком высокой в ​​течение длительного периода времени, кораллы подвергаются стрессу и изгоняют все свои зооксантеллы и не получают достаточного количества питательных веществ для выживания.Это приводит к обесцвечиванию кораллов .

Рыба-очиститель

Многие рыбы заражаются эктопаразитами, которые нерестятся в воде и прикрепляются к коже и железам, чтобы питаться кровью хозяина. Некоторые узкоспециализированные виды рыб развили факультативный мутуалистический симбиоз со многими видами более крупных рыб, в результате чего они удаляют эктопаразитов из более крупных рыб, обеспечивая «уборку». Примером может служить Blueestreak Cleaner Wrasse ( Labroides dimidiatus ), тропическая рыба, которая ждет на «станциях очистки», которые посещают более крупные рыбы, чтобы избавиться от своих паразитов.Рыба-чистильщик исполняет особый «танец», который привлекает рыбу-хозяина и рекламирует услуги уборки. Хотя рыба-чистильщик подвергает себя очевидной большой опасности, плавая в ротовой полости даже самых прожорливых хищников, оказываемая ими услуга настолько эффективна, что рыба-хозяин очень редко причиняет ей вред и часто посещает «клиентов».

Cordiceps

Гриб Cordyceps (семейство: Cordycipitaceae ) — особенно широко распространенный и смертельный грибковый эндопаразит насекомых и других членистоногих, который заражает своего хозяина, заменяя всю ткань хозяина его мицелием .В конце концов, плодовое тело ascocarp вырастает из тела хозяина и высвобождает репродуктивные споры . Большинство кордицепсов специализируются на одном виде хозяина. «Зомби-гриб» Ophiocordyceps unateralis специально адаптирован для паразитирования на муравьях-плотниках Camponotus leonardi . Споры грибка-зомби прикрепляются к муравью и проникают в его ткани с помощью ферментов ; затем поведением муравья манипулирует гриб.Муравей вырывается из своей колонии на лесной подстилке, взбирается по стеблю растения и неестественно глубоко вонзает свои челюсти в лист. Прикрепившись к листу, муравей обездвиживается, и гриб начинает захватывать ткани, готовясь к размножению через свое плодовое тело. Гриб очень сложен, он высоко поднял своего хозяина, так что его споры могут распространяться дальше, чем если бы хозяин находился на земле.

• Эволюция — Постепенное изменение характеристик или генов внутри и между видами.
• Конкуренция — Взаимодействие между двумя или более видами, возникающее в результате того, что оба (или все) пытаются использовать ресурс.
• Хищничество — Процесс поимки одного животного и поедания им другого «добытого» животного.
• Альтруизм — Поведение животного, которое приносит пользу другому, либо без пользы, либо в ущерб первоначальному животному.

Тест

1. Симбиоз, который приносит пользу одному организму и убивает другой:
A. Амменсализм
B. Паразитизм
C. Комменсализм
D. Диморфизм

Ответ на вопрос № 1

B правильный. Паразитизм приносит пользу одному организму, подавляя, убивая или повреждая другой.

2. Взаимодействие между рыбами-чистильщиками и их хозяевами:
A. Симбиоз ресурсов и ресурсов
B. Симбиоз ресурсов и услуг
C. Симбиоз услуг и услуг

Ответ на вопрос № 2

B правильно.Более крупные хозяева получают услуги по уборке с удалением их эктопаразитов, в то время как рыба-чистильщик поедает эктопаразитов и получает ресурс в виде пищи.

3. В симбиозе кораллов и зооксантелл соотношение следующее:
A. Паразитический
B. Факультативный
C. Альтруистический
D. Обязательный

D правильный. Симбиоз кораллов и фотосинтезирующих их зооксантелл носит обязательный характер.Кораллы не могут выжить в течение длительного периода времени без водорослей, поскольку они не могут производить все необходимые им питательные вещества самостоятельно.

4. Какой тип симбиоза предполагает «комменсализм»?
A. Выгоды для обоих партнеров
B. Выгоды ни одному из партнеров
C. Выгоды одному партнеру, в то время как другой не пострадал
D. Выгоды одному партнеру за счет другого

Ответ на вопрос № 4

C правильный.Комменсализм — это симбиоз между двумя партнерами, при котором один получает выгоду от взаимодействия, а другой остается неизменным. Это можно увидеть у животных, которые поедают продукты жизнедеятельности других животных или получают транспорт, не мешая перемещению своего хозяина.

Симбиоз: искусство жить вместе

Планета Земля населена миллионами видов — по крайней мере! Поскольку разные виды часто населяют одни и те же пространства и разделяют (или конкурируют за) одни и те же ресурсы, они взаимодействуют различными способами, известными под общим названием симбиоз .Существует пять основных симбиотических отношений: мутуализм, комменсализм, хищничество, паразитизм и конкуренция.

Чтобы изучить эти взаимосвязи, давайте рассмотрим естественную экосистему, такую ​​как океан. Окружающая среда океана известна своим видовым разнообразием. Представьте, что вы отправляетесь в дайвинг-экспедицию, чтобы исследовать миры под волнами. Если бы мы были в теплых водах Тихого или Индийского океанов, мы, вероятно, заметили бы отличный пример мутуализма: отношения между рыбами-клоунами и морскими анемонами.В мутуалистических отношениях выигрывают оба вида. Морские анемоны живут прикрепленными к поверхности коралловых рифов. Они ловят свою жертву жалящими клетками, называемыми нематоцистами, которые расположены на их щупальцах. Нематоцисты выделяют токсины, когда маленькое животное контактирует с щупальцем анемона. Это парализует ужаленное животное, позволяя анемону легко принести животное в рот для проглатывания.

В то время как другие рыбы гибнут от этих ядовитых укусов, рыбы-клоуны выделяют в слизи, покрывающей их тела, вещество, которое подавляет образование нематоцист.Это позволяет рыбе-клоуну комфортно плавать между щупальцами анемонов, создавая защищенную среду, в которой потенциальных хищников убивают укусы анемонов. Это явно приносит пользу рыбе-клоуну, но как насчет морских анемонов? Ярко окрашенная рыба-клоун привлекает других рыб в поисках еды. Затем этих ничего не подозревающих хищников ловят и съедают анемоны.

Продолжая наше воображаемое глубоководное путешествие, мы можем наблюдать комменсалистические отношения, существующие между ракушками и горбатыми китами.Комменсализм возникает, когда один вид живет с другим видом, известным как хозяин, на нем или в нем. Виды-хозяева не получают от этих отношений ни пользы, ни вреда. В нашем воображаемом примере различные виды ракушек прикрепляются к коже китов. Ученые не обнаружили точного механизма, с помощью которого ракушки могут это делать, но, похоже, китов это не беспокоит. Какая польза ракушечкам от этих маловероятных отношений? Огромные киты переносят крошечных ракушек в богатые планктоном воды, где оба вида питаются многочисленными микроорганизмами, обитающими там.

Конечно, некоторые симбиотические отношения приносят вред. При хищничестве один вид (хищник) охотится и убивает другой вид (добычу). Одним из наиболее изученных хищников в Мировом океане является косатка, или косатка. Косатки, обитающие в каждом океане на Земле, относятся к высшим хищникам. Хотя они охотятся и поедают множество других организмов — более 140 видов — сами косатки не являются жертвами других хищников. Другими словами, они находятся на вершине пищевой цепочки!

Еще одно вредное родство — тунеядство.Это происходит, когда один вид (паразит) живет с видом-хозяином, на нем или в нем за счет вида-хозяина. В отличие от хищников, паразит не сразу убивает хозяина, хотя со временем он может заболеть и умереть. Примеры распространенных паразитов, встречающихся в океане, включают нематод, пиявок и ракушек. Совершенно верно — хотя ракушки существуют наравне с китами, они паразитируют на плавучих крабах. Моллюск может укорениться в репродуктивной системе краба. Хотя краб не умирает от этого взаимодействия, его репродуктивные способности значительно уменьшаются.

Последний пример симбиоза, который мы рассмотрим в нашем воображаемом погружении, — это соревнование — борьба организмов за одни и те же ограниченные ресурсы в экосистеме. Конкуренция может происходить между представителями одного и того же вида (внутривидовая конкуренция) и между разными видами (межвидовая конкуренция). Примером межвидовой конкуренции в океане являются отношения между кораллами и губками. Губки очень распространены на коралловых рифах. Однако, если они становятся слишком успешными, они забирают необходимую пищу и другие ресурсы у кораллов, составляющих риф.В краткосрочной перспективе губки могут вытеснить кораллы за ресурсы, но если погибнет слишком много кораллов, сам риф будет поврежден. Это плохо для губок, которые сами могут начать отмирать, пока риф снова не уравновесится.

Симбиотические отношения могут быть полезными показателями здоровья экосистемы. Например, большие участки коралловых рифов серьезно повреждены или мертвы из-за недавнего повышения температуры океана из-за изменения климата. Повышение температуры побуждает кораллы вытеснять водоросли, которые живут внутри них взаимно.Без водорослей кораллы белеют и умирают. Эта потеря симбиоза является ранним признаком ухудшения здоровья кораллов и говорит о важности не только изучения симбиоза в морской среде, но и изучения негативного воздействия, которое люди могут оказывать на эти взаимодействия. По словам исследователя National Geographic Сильвии Эрл: «Мы должны уважать океаны и заботиться о них так, как будто от этого зависит наша жизнь. Потому что они это делают ».

6.16: Симбиоз — Биология LibreTexts

Всегда ли взаимодействие между видами приносит вред?

Креветка-комменсал сидит на другом морском организме, морском слизне.Как креветка-комменсал, она не приносит пользы и не оказывает отрицательного воздействия на своего хозяина.

Симбиотические отношения

Симбиоз — это близкие отношения между двумя видами, в которых по крайней мере один вид выигрывает. Для других видов отношения могут быть положительными, отрицательными или нейтральными. Существует три основных типа симбиоза: мутуализм, комменсализм и паразитизм.

Мутуализм

Мутуализм — это симбиотические отношения, в которых выигрывают оба вида.Пример мутуализма включает бычков и креветок (см. рис. ниже). Почти слепая креветка и рыба большую часть времени проводят вместе. Креветка поддерживает нору в песке, в которой живут и рыба, и креветки. Когда хищник приближается, рыба касается креветки хвостом в качестве предупреждения. Затем и рыба, и креветки отступают в нору, пока хищник не уйдет. От их отношений креветка получает предупреждение о приближающейся опасности. Рыба получает безопасное убежище и место для откладывания икры.

Разноцветная креветка спереди и зеленый бычок позади нее имеют мутуалистические отношения.

Комменсализм

Комменсализм — это симбиотические отношения, при которых один вид получает выгоду, а другой вид не страдает. Один вид обычно использует другой не для еды. Например, клещи прикрепляются к более крупным летающим насекомым, чтобы получить «бесплатную поездку». Раки-отшельники используют для дома раковины мертвых улиток.

Паразитизм

Паразитизм — это симбиотические отношения, при которых один вид (паразит ) получает выгоду, а другой вид (хозяин ) получает вред. Многие виды животных являются паразитами, по крайней мере, на каком-то этапе своей жизни. Большинство видов также являются хозяевами одного или нескольких паразитов.

Некоторые паразиты живут на поверхности своего хозяина. Другие живут внутри своего хозяина. Они могут попасть в организм хозяина через разрыв кожи, а также через пищу или воду.Например, круглые черви являются паразитами млекопитающих, включая людей, кошек и собак (см. рис. ниже). Черви производят огромное количество яиц, которые передаются в окружающую среду с фекалиями хозяина. Другие люди могут заразиться при проглатывании яиц с зараженной пищей или водой.

Такие круглые черви, как этот, могут в конечном итоге заполнить кишечник собаки, если ей не будет оказана медицинская помощь.

Некоторые паразиты убивают своего хозяина, но большинство — нет. Легко понять почему.Если паразит убивает своего хозяина, паразит также может погибнуть. Вместо этого паразиты обычно наносят относительно небольшой ущерб своему хозяину.

Резюме

• Симбиоз — это тесная взаимосвязь между двумя видами, при которой, по крайней мере, один вид выигрывает.
• Мутуализм — это симбиотические отношения, в которых выигрывают оба вида.
• Комменсализм — это симбиотические отношения, при которых один вид получает выгоду, а другой вид не страдает.
• Паразитизм — это симбиотические отношения, в которых один вид (паразит) получает выгоду, а другой вид (хозяин) страдает.

Обзор

1. Определите мутуализм и комменсализм.
2. Приведите примеры мутуализма.
3. Объясните, почему большинство паразитов не убивают своего хозяина. Почему в их собственных интересах сохранить жизнь хозяину?

Такие круглые черви, как этот, могут в конечном итоге заполнить кишечник собаки, если ей не будет оказана медицинская помощь.

Некоторые паразиты убивают своего хозяина, но большинство — нет. Легко понять почему. Если паразит убивает своего хозяина, паразит также может погибнуть. Вместо этого паразиты обычно наносят относительно небольшой ущерб своему хозяину.

Примеры симбиоза

Симбиоз

Тесные взаимодействия между двумя или более видами, которые обычно полезны для обоих, называются симбиозом. Симбиотические отношения важны для многих организмов и экосистем, обеспечивающих баланс в их окружающей среде.Два вида в симбиотических отношениях живут вместе и тем или иным образом приносят пользу каждому виду. Однако есть несколько типов симбиоза, которые не приносят пользы обоим видам и могут нанести вред одному из видов.

Мутуализм — это когда оба вида выигрывают от взаимодействия, а комменсализм — это когда один вид получает выгоду, а другой ничего не получает или не теряет. В природе существует большое разнообразие обоих отношений. Аменсализм — это тип симбиоза, при котором одному организму причинен вред, а другому нет, а также паразитизм, который имеет место, когда один организм получает пользу, а другой — вред.Симбиоз может включать потребности в питании, помощь при транспортировке, структуру, очистку, защиту и другие преимущества.

Примеры симбиоза:

1. Токсоплазма

Это паразитарный простейший, который может инфицировать целый ряд животных, включая мышей, крыс и людей. Чтобы размножаться половым путем, протист должен заразить кошку. Кошка напрямую не поражается, но когда заражается мышь, она приносит вред. Мыши, инфицированные токсоплазмой, теряют страх перед кошками, что, конечно, может привести их к тесному контакту с хищником.

2. Микробы

Микробы важны для здоровья человека. Например, грудное молоко человека содержит олигосахариды, которые представляют собой короткие цепочки молекул сахара. Пищевая ценность для младенцев отсутствует, но микробы важны для развития иммунной системы ребенка.

3. Крупный рогатый скот и цапля

Крупный рогатый скот не приносит пользы, но не страдает от этого, поскольку цапли поедают насекомых, которых потревожили, в качестве корма для скота.

4. Паразитизм

Блохи и комары питаются кровью других организмов.В случае комара это может быть вредным для другого организма. Блохи становятся вредными, например, для собаки или кошки, когда они выступают в качестве хозяина для них.

5. Мутуализм

Симбиоз очистки имеет место в океане, когда креветки и бычки чистят рыбу, получая питательные вещества по мере удаления паразитов, мертвых тканей и слизи с хозяев.

6. Домашние животные

Собаки, кошки и другие домашние животные живут вместе в симбиотических отношениях, причем оба получают выгоду от своего взаимодействия с людьми.

Викторина по симбиозу
Симбиоз Понимание чтения
Факты об алоэ вера
Факты о пузырчатке
Факты о кораллах
Факты о листовом молочай

Общество животных

Как живут разные виды

Представьте себе жизнь без своего лучшего друга. С кем бы вы пообщались и поговорили о своих проблемах? Жизнь была бы такой одинокой! Вы полагаетесь на друзей в общении, веселье и поддержке.Животные тоже полагаются друг на друга. У некоторых есть пожизненные отношения с другими организмами, называемые симбиотическими отношениями или симбиозом. В животном мире существует три различных типа симбиотических отношений: мутуализм, комменсализм и паразитизм.

• Взаимопомощь: выигрывают оба партнера. Пример мутуалистических отношений между египетским ржанкой и крокодилом. В тропических регионах Африки крокодил лежит с открытой пастью.Зуек влетает в пасть и питается кусочками разлагающегося мяса, застрявшими в зубах крокодила. Крокодил не ест ржанку. Вместо этого он ценит стоматологическую работу. Зуек ест, а крокодил чистит зубы. По совпадению, египетский зуек также известен как птица-крокодил. Это беспроигрышный вариант!
• Комменсализм: это поведение животных, при котором только один вид приносит пользу, в то время как другому не помогают и не причиняют вреда. Например, реморальные рыбы очень костлявые и имеют спинной плавник (плавник на спине рыбы), который действует как присоска.Рыбы-ремора используют этот плавник, чтобы прикрепляться к китам, акулам или скатам и поедать отходы, оставленные их хозяевами. Рыбка-ремора получает пищу, а ее хозяин ничего не получает. Эгоистично, конечно, но никто не пострадает.
• Паразитизм: Один организм (паразит) выигрывает, а другой (хозяин) страдает. Клещ олень — паразит. Он прикрепляется к теплокровному животному и питается его кровью. Клещам нужна кровь на каждом этапе их жизненного цикла. Они также переносят болезнь Лайма, болезнь, которая может вызвать повреждение суставов, сердечные осложнения и проблемы с почками.Клещ получает пользу от поедания крови животного. К сожалению, животное страдает от потери крови и питательных веществ и может заболеть.

Подумайте о других отношениях, которые вы видите в своей локальной экосистеме. Пчелы — опылители; они помогают цветам размножаться путем опыления и, в свою очередь, получают пищу.

Симбиоз | Биология для майоров II

Результаты обучения

• Сравните и сопоставьте три разных типа симбиотических отношений

Симбиотические отношения или симбиозов (множественное число) — это тесные взаимодействия между особями разных видов в течение длительного периода времени, которые влияют на численность и распределение ассоциированных популяций.Большинство ученых принимают это определение, но некоторые ограничивают этот термин только теми видами, которые являются мутуалистическими, когда оба человека получают выгоду от взаимодействия. В этом обсуждении будет использоваться более широкое определение.

Комменсализм

Рис. 1. Южный ткач в маске начинает вить гнездо на дереве в долине Замбези, Замбия. Это пример комменсальных отношений, в которых один вид (птица) получает выгоду, а другой (дерево) не приносит ни пользы, ни вреда.(кредит: «Hanay» / Wikimedia Commons)

Комменсальные отношения возникают, когда один вид получает выгоду от тесного, продолжительного взаимодействия, в то время как другой не приносит пользы и не получает вреда. Птицы, гнездящиеся на деревьях, являются примером комменсальных отношений (рис. 1). Дереву не вредит наличие гнезда среди его ветвей. Гнезда легкие и не создают большой нагрузки на структурную целостность ветки, а большинство листьев, которые дерево использует для получения энергии путем фотосинтеза, находятся над гнездом, поэтому на них не влияет.А вот птице это очень выгодно. Если бы птице пришлось гнездиться на открытом воздухе, ее яйца и детеныши были бы уязвимы для хищников. Другой пример комменсальных отношений — рыба-лоцман и акула. Рыбка-лоцман питается остатками еды хозяина, и это никак не влияет на хозяина.

Мутуализм

Второй тип симбиотических отношений называется мутуализм , когда два вида получают выгоду от своего взаимодействия. Некоторые ученые считают, что это единственные верные примеры симбиоза.Например, у термитов мутуалистические отношения с простейшими, живущими в кишечнике насекомого (рис. 2а). Термит извлекает выгоду из способности бактериальных симбионтов в простейших переваривать целлюлозу. Сам термит не может этого сделать, и без простейших он не смог бы получать энергию из своей пищи (целлюлозы из древесины, которую он жует и ест). Простейшие и бактериальные симбионты извлекают пользу из-за наличия защитной среды и постоянного снабжения пищей за счет жевания древесины термитами.У лишайников мутуалистические отношения между грибами и фотосинтезирующими водорослями или бактериями (рис. 2b). Когда эти симбионты растут вместе, глюкоза, производимая водорослями, обеспечивает питание обоих организмов, тогда как физическая структура лишайника защищает водоросли от элементов и делает определенные питательные вещества в атмосфере более доступными для водорослей.

Рис. 2. (a) Термиты образуют мутуалистические отношения с симбиотическими простейшими в кишечнике, что позволяет обоим организмам получать энергию из целлюлозы, которую потребляет термит.(б) Лишайник — это гриб, в клетках которого живут симбиотические фотосинтетические водоросли. (кредит а: модификация работы Скотта Бауэра, USDA; кредит б: модификация работы Кори Занкера)

Паразитизм

Паразит — это организм, который живет внутри или на другом живом организме и получает от него питательные вещества. В этих отношениях паразит выигрывает, но страдает хозяин. Хост обычно ослабляется паразитом, поскольку он откачивает ресурсы, которые хост обычно использовал бы для поддержания себя.Однако паразит вряд ли убьет хозяина, особенно не быстро, потому что это не даст организму времени для завершения репродуктивного цикла путем распространения на другого хозяина.

Репродуктивные циклы паразитов часто очень сложны, иногда требуя более одного вида хозяев. Ленточный червь — это паразит, вызывающий заболевание у людей при употреблении зараженного недоваренного мяса, такого как свинина, рыба или говядина (рис. 3). Ленточный червь может жить в кишечнике хозяина в течение нескольких лет, получая пользу от пищи, которую хозяин приносит ему в кишечник во время еды, и может вырасти до более 50 футов в длину, добавляя сегменты.Паразит перемещается от вида к виду в цикле, поэтому для завершения его жизненного цикла необходимы два хозяина.

Другой распространенный паразит — это Plasmodium falciparum , простейший, вызывающий малярию, серьезное заболевание во многих частях мира. Живя в печени и эритроцитах человека, этот организм бесполым путем размножается в кишечнике кровососущих комаров для завершения своего жизненного цикла. Таким образом, малярия передается от человека к человеку через комаров — одно из многих инфекционных заболеваний, переносимых членистоногими.

Рис. 3. На этой диаграмме показан жизненный цикл свиного цепня ( Taenia solium ), паразита человеческого червя. (кредит: модификация работы CDC)

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

микробных симбиозов | Безграничная микробиология

Мутуализм против симбиоза

Симбиоз — это отношения между двумя организмами: они могут быть мутуалистическими (оба приносят пользу), комменсальными (один приносит пользу) или паразитическими.

Цели обучения

Сравните взаимность и симбиоз

Основные выводы

Ключевые моменты

• Мутуализм, отношения, в которых выигрывают оба вида, обычен в природе. В микробиологии существует множество примеров мутуалистических бактерий в кишечнике, которые помогают пищеварению как у людей, так и у животных.
• Комменсализм — это отношения между видами, в которых один выигрывает, а другой не затрагивается. В организме человека обитают различные комменсальные бактерии, которые не причиняют им вреда, а полагаются на них для выживания (например,грамм. бактерии, поедающие омертвевшую кожу).
• Паразитарные отношения, при которых один вид выигрывает, а другой страдает, очень распространены в природе. Большинство микроорганизмов, изучаемых в медицинской микробиологии, паразитируют и питаются тканями человека. Например, холера, лешманиоз и лямблии — все паразитические микробы.
• Симбиотические отношения также можно классифицировать по физическим отношениям между двумя видами. Эндосимбионты живут внутри тканей хозяина, в то время как эктосимбионты живут за пределами своих видов-партнеров.

Ключевые термины

• комменсализм : класс отношений между двумя организмами, при котором один организм получает пользу, не влияя на другой
• симбиоз : Тесное и часто долгосрочное взаимодействие между двумя или более разными биологическими видами
• мутуализм : Отношения между особями разных видов, в которых выигрывают оба индивида

Симбиоз — это любые отношения между двумя или более биологическими видами.Такие отношения обычно являются долгосрочными и сильно влияют на приспособленность одного или обоих организмов. Симбиотические отношения классифицируются по преимуществам и физическим отношениям, которые испытывает каждый вид.

Общие типы симбиоза классифицируются по степени, в которой каждый вид выигрывает от взаимодействия:

• Мутуализм: В мутуалистических взаимодействиях оба вида выигрывают от взаимодействия. Классическим примером мутуализма являются отношения между насекомыми, опыляющими растения, и растениями, которые обеспечивают этих насекомых нектаром или пыльцой.Другой классический пример — поведение мутуалистических бактерий в экологии и здоровье человека. В частности, кишечные бактерии очень важны для пищеварения у людей и других видов. У людей кишечные бактерии помогают расщеплять дополнительные углеводы, побеждая вредные бактерии и производя гормоны для прямого накопления жира. Люди, лишенные здоровой мутуалистической кишечной флоры, могут страдать от множества заболеваний, таких как синдром раздраженного кишечника. Некоторые жвачные животные, такие как коровы или олени, полагаются на особые мутуалистические бактерии, которые помогают им расщеплять прочную целлюлозу в растениях, которые они едят.Взамен бактерии получают постоянный запас пищи.
• Комменсализм: В комменсализме один организм получает выгоду, в то время как другой организм не получает выгоды и не страдает от взаимодействия. Например, паук может завязать паутину на растении и существенно выиграть, в то время как растение не пострадает. Точно так же рыба-клоун может жить внутри морского анемона и получать защиту от хищников, в то время как анемон не приносит пользы и не страдает.
• Паразитизм: Паразиты — это организмы, которые наносят вред своим симбиотическим партнерам.Паразитизм невероятно распространен в природе: в зависимости от определения более половины всех видов могут пройти хотя бы одну паразитическую стадию в своем жизненном цикле. В этом тексте есть много хорошо задокументированных примеров паразитарных бактерий и микроорганизмов.

Симбиоз также можно охарактеризовать физическими отношениями организма со своим партнером.

• Эндосимбиоз: взаимоотношения, при которых один из симбиотических видов живет внутри ткани другого.Например, у коралловых полипов есть особые водоросли, называемые зооксантеллами, которые живут внутри их клеток. Zooxanthelle обеспечивает кораллы сахаром посредством фотосинтеза. Точно так же азотфиксирующие грибы часто живут внутри клеток растений, обеспечивая азот в обмен на сахара фотосинтеза.
• Эктосимбиоз: взаимоотношения, при которых один вид живет на внешней поверхности другого. Моллюски, обитающие на китах, и бромелии, обитающие на тропических деревьях, являются примерами эндосимбионтов.

Эти категории могут быть объединены с указанными выше терминами, чтобы лучше описать взаимодействия видов. Например, вы можете сказать, что кишечная бактерия является «эндосимбиотическим мутуалистом» или что блоха является «эктосимбиотическим паразитом». ”

Рубец и жвачные животные

Жвачные животные (например, олени и коровы) переваривают пищу в четырехкамерном желудке с помощью особых бактерий, простейших и грибов.

Цели обучения

Определить, каким образом жвачные животные являются переносчиками симбиотических бактерий

Основные выводы

Ключевые моменты

• Жвачные животные используют специальный четырехкамерный желудок с уникальной микробной флорой для переваривания прочной целлюлозы, содержащейся в растениях в их рационе.Большинство позвоночных не могут вырабатывать целлюлазу, фермент, расщепляющий целлюлозу, но микробы в рубце производят ее для них.
• Жвачные животные жуют и глотают растительные вещества, а затем глотают их. В рубце растительные вещества разделяются на жидкости и твердые вещества, а жидкости стекают в сетку. Затем твердые частицы из рубца срыгивают в рот для пережевывания и дальнейшего расщепления.
• Жидкости переходят из ретикулума в омазум, где сахара, жирные кислоты и другие питательные вещества всасываются в кровоток.
• После омасума пища попадает в сычуг, который очень похож на желудок нежвачных (однокамерных) животных, а оттуда попадает в тонкий кишечник, где переваривается.

Ключевые термины

• Рубец : Первая камера пищеварительного тракта жвачных животных. Он служит основным местом микробной ферментации съеденного корма.
• Abomasum : Четвертый и последний отдел желудка у жвачных животных.Он выделяет реннин — искусственная форма которого называется сычужным ферментом и используется в производстве сыра.
• Омасум : Третий отдел желудка у жвачных животных. Хотя его функции не были хорошо изучены, он, по-видимому, в первую очередь способствует усвоению воды, магния и производимых летучих жирных кислот.

Многокамерный желудок жвачного животного

Жвачные животные — это млекопитающие, которые переваривают пищу растительного происхождения, перерабатывая ее в ряде камер своего желудка.Насчитывается около 150 видов жвачных, включая домашних и диких. К жвачным млекопитающим относятся крупный рогатый скот, козы, овцы, жирафы, бизоны, лоси, лоси, яки, водяные буйволы, олени, верблюды, альпаки, ламы и антилопы.

Жвачные животные отличаются от нежвачных (называемых однокамерными), потому что у них четырехкамерный желудок. Эти четыре отдела называются рубцом, сеткой, сычугом и сычугом. Рубец и сетка связаны и работают согласованно, поэтому их иногда называют «ретикулуменом».

Пищеварительный тракт жвачных : Пищеварительный тракт жвачных животных состоит из четырех отделов: рубца, ретикулума, омасума и сычуга.

Процесс пищеварения жвачных животных

• Жвачные животные жуют растительные вещества, смешивая их со слюной, и глотают. Затем пища поступает в первые две камеры желудка, сетку и рубец (или сетку).
• Сетчатка и рубец работают вместе, отделяя твердую часть от жидкости. Сокращения выталкивают твердые частицы пищи обратно в рубец, в то время как жидкости стекают в ретикулум.Специализированные виды микробов живут в рубце и помогают жвачным животным расщеплять целлюлозу.
• Твердая жвачка формируется в рубце в виде комка, называемого «жвачкой», и твердая жвачка срыгивается обратно в рот, где ее пережевывают во второй раз, и возвращают в ретикулорум для повторения процесса.
• Жидкий пищеварительный тракт в сетчатке переходит в омазум, где питательные вещества и вода всасываются в кровоток.
• После этого пищеварительный тракт попадает в сычуг, который похож на желудок других животных.После сычуга пищеварительный тракт перемещается по толстому и тонкому кишечнику.

Жвачные животные представляют интерес для микробиологов, поскольку в их рубцах обитают уникальные виды бактерий, дрожжей, простейших и грибов. Растительные вещества, потребляемые жвачими животными, содержат много целлюлозы, но позвоночные не могут производить целлюлазу, которая является ферментом, необходимым для расщепления целлюлозы. Таким образом, жвачные животные зависят от симбиотических микробов в кишечнике, которые расщепляют целлюлозу для пищеварения. В рубце нет кислорода, поэтому бактерии в рубце обычно являются анаэробами или факультативными анаэробами.

Микробные экосистемы гидротермальных жерл

Гидротермальные источники являются домом для хемосинтезирующих бактерий, которые составляют основу уникальной экосистемы, которая процветает в полной темноте.

Цели обучения

Описание микробных экосистем гидротермальных источников

Основные выводы

Ключевые моменты

• Гидротермальные источники выбрасывают богатую питательными веществами, геотермально нагретую воду. Коврики хемосинтетических бактерий растут вокруг вентиляционных отверстий и синтезируют углеводы из углекислого газа, выбрасываемого вентиляционными отверстиями.
• Многие виды крабов, червей, улиток и трубчатых червей зависят от этих бактериальных матов в качестве пищи. Эти виды часто особенно приспособлены к жизни в темноте, под высоким давлением и в жаркой среде вентиляции.
• Вентиляционные отверстия являются объектом эксплуатации горнодобывающей промышленности, что вызывает беспокойство у морских биологов. Майнинг может нанести ущерб этим уникальным и разнообразным экосистемам.

Ключевые термины

• хемосинтез : производство углеводов и других соединений из простых соединений, таких как углекислый газ, с использованием окисления химических питательных веществ в качестве источника энергии, а не солнечного света; он ограничен определенными бактериями и грибками.
• геотермальная энергия : тепловая энергия, извлекаемая из резервуаров в недрах земли.

Гидротермальные источники и их микробные сообщества

Гидротермальный источник — это трещина на поверхности земли, из которой выходит вода, нагретая геотермально. Обычно они находятся глубоко под поверхностью океана. Гидротермальные источники представляют интерес для микробиологов, потому что в них есть уникальные микробные сообщества, которых больше нигде на Земле нет.

Гидротермальные жерла : Гидротермальные жерла представляют собой трещины в земной коре, через которые вытекает вода, нагретая геотермально.

В большинстве мелководных и наземных экосистем энергия исходит от солнечного света, но в глубинах океана царит полная темнота. Однако гидротермальные источники часто вытесняют богатую питательными веществами воду, содержащую метан и соединения серы. Вентиляционные бактерии могут синтезировать все соединения, которые им необходимы для жизни, из этих питательных веществ — процесс, называемый хемосинтезом. Эти бактерии составляют основу всей экосистемы гидротермальных источников.

Хемосинтезирующие бактерии превращаются в толстый слой, покрывающий гидротермальный источник, и это первый трофический уровень экосистемы.Улитки, креветочные крабы, трубчатые черви и рыба питаются бактериальным матом и привлекают более крупные организмы, такие как кальмары и осьминоги. Многие из этих видов специально приспособлены к жизни в темноте и лишены глаз. Гидротермальные источники — горячие точки биоразнообразия, потому что в них обитает множество видов, которые уникально приспособлены к жизни в этой суровой окружающей среде. Например, трубчатый червь Pompeii Alvinella pompejana может выдерживать температуру до 176 ° F. Эти экосистемы почти полностью независимы от солнечного света (хотя растворенный кислород, используемый некоторыми животными, в конечном итоге поступает из растений на поверхности).

Трубчатые черви, живущие рядом с гидротермальными источниками : Некоторые виды трубчатых червей специально адаптированы для того, чтобы выдерживать высокие температуры, характерные для гидротермальных источников.

Крабы возле гидротермальных источников : Экосистемы вокруг гидротермальных источников зависят от хемосинтетических бактерий матов, и многие виды питаются бактериями. Гидротермальные источники — одни из самых уникальных экосистем в мире

Несмотря на то, что гидротермальные источники являются одними из самых удаленных экосистем в мире, горнодобывающие компании угрожают им.Поскольку минеральные ресурсы на суше истощились, горнодобывающие компании обратились к глубоководным геотермальным источникам для добычи металлов и серы. Хотя технология глубоководной добычи является новой, биологи-экологи обеспокоены тем, что добыча гидротермальных источников разрушит эти хрупкие и уникальные экосистемы.

Симбиоз кальмаров и аливибрионов

Кальмары размещают светообразующие бактерии Allivibiro в специальном органе, чтобы они могли освещать себя и сливаться с окружающей средой.

Цели обучения

Объясните симбиотические отношения кальмаров и аливибрионов

Основные выводы

Ключевые моменты

• Кальмары полагаются на бактерии Allivibrio, которые генерируют свет, который позволяет им сливаться со светом, исходящим сверху. Животные под ними не могут видеть свою тень, когда смотрят на кальмара снизу.
• Кальмары используют слизь для привлечения многих видов бактерий в свой световой орган, но они разделяют Аливибиро несколькими способами.Ресничные клетки в световом органе создают ток, изгоняющий большинство бактерий, а кальмар использует перекись водорода для создания враждебной среды, которой может противостоять Aliivibrio.
• Попав внутрь светового органа, бактерии Aliivibrio получают от кальмаров сахара и аминокислоты. Однако это дорого обходится кальмарам, и кальмар очищает свой световой орган в течение дня, поэтому ему не нужно постоянно поддерживать колонию бактерий Aliivibrio.

Ключевые термины

• реснички : Органеллы, обнаруженные в эукариотических клетках.Реснички — это тонкие выросты, которые выступают из гораздо более крупного тела клетки.
• Биолюминесценция : Излучение света живым организмом.

Биолюминесценция

Особая категория симбиотических отношений включает биолюминесценцию, при которой световые бактерии размещаются в другом организме. Одним из наиболее изученных примеров биолюминесценции является кальмар гавайский бобтейл ( Euprymna scolopes ) и его мутуалистические бактерии, Aliivibrio fischeri .Aliivibrio fischeri обитает в особом световом органе в мантии кальмара. Кальмары скармливают бактериям раствор сахара и аминокислот. В свою очередь, они излучают свет, чтобы скрыть силуэт кальмара, если смотреть снизу, позволяя кальмару соответствовать условиям окружающего освещения.

Кальмар бобтейл : Кальмар бобтейл полагается на свою мутуалистическую бактерию Allivibrio fischerii для генерации света. Бактерии обитают в специальном световом органе в мантии кальмаров и получают сахара и аминокислоты в обмен на свет.

Птенцы кальмаров бобтейлов не имеют Aliivibrio fischeri в естественных условиях. Они рождаются с особой легкой структурой органов, с ресничными клетками в отверстии, предназначенными для улавливания проходящих A. fischeri , но они должны получать бактерии из морской воды. Для этого кальмар выделяет особую слизь всякий раз, когда его клетки обнаруживают пептидогликан (который находится в клеточных стенках бактерий). Слизь собирается возле отверстия светового органа, задерживая проходящие бактерии.Кальмар уничтожает нежелательные бактерии несколькими способами. Например, A. fischeri может выжить в слизи лучше, чем другие виды. Это также очень подвижные бактерии, способные плавать против течения, создаваемого ресничками во рту светового органа.

Кальмар также создает враждебную среду у входа в световой орган, выделяя фермент, который расщепляет перекись водорода, создавая токсичную среду для большинства бактерий. Aliivibrio fischeri может улавливать перекись водорода до того, как кальмары смогут использовать ее в качестве токсина и, таким образом, смогут выжить во враждебной химической среде.После того, как A. fischeri преодолеет эти препятствия при открытии светового органа, он сможет колонизировать камеры светового органа и начать пользоваться преимуществами симбиоза.

Несмотря на все усилия, затраченные на получение Aliivibrio fischeri, кальмар каждый день выбрасывает 95% своих бактерий. Не до конца понятно, почему кальмары очищают свой легкий орган, но бактериям требуется много сахара и аминокислот, поэтому для кальмаров может быть наиболее полезно принимать бактерии только тогда, когда они необходимы.Он также может стать источником бактерий для вылупившихся кальмаров.

Взаимоотношения с грибами и грибными животными

Члены Королевства грибов устанавливают экологически выгодные взаимные отношения с цианобатериями, растениями и животными.

Цели обучения

Опишите мутуалистические отношения с грибами

Основные выводы

Ключевые моменты

• Взаимоотношения — это отношения, в которых выигрывают оба члена ассоциации; Грибы образуют такие отношения с различными другими Царствами жизни.
• Микориза, образованная в результате ассоциации корней растений и примитивных грибов, помогает увеличить усвоение питательных веществ растением; в свою очередь, растение снабжает грибы продуктами фотосинтеза для их метаболического использования.
• В лишайниках грибы живут в непосредственной близости с фотосинтетическими цианобатериями; водоросли снабжают грибы углеродом и энергией, а грибы снабжают водоросли минералами и защитой.
• Взаимоотношения между грибами и животными связаны с многочисленными насекомыми; Членистоногие зависят от грибов для защиты, в то время как грибы получают взамен питательные вещества и обеспечивают способ распространения спор в новую среду.

Ключевые термины

• микориза : симбиотическая ассоциация между грибком и корнями сосудистого растения
• лишайник : любой из многих симбиотических организмов, являющихся ассоциациями грибов и водорослей; часто встречается в виде белых или желтых пятен на старых стенах и т. д.
• слоевище : вегетативное тело гриба

Взаимоотношения

Симбиоз — это экологическое взаимодействие двух организмов, живущих вместе.Однако определение не описывает качество взаимодействия. Когда выигрывают оба члена ассоциации, симбиотические отношения называются мутуалистическими. Грибы образуют мутуалистические ассоциации со многими типами организмов, включая цианобактерии, растения и животных.

Мутуализм грибов и растений

Mycorrhiza, происходящее от греческих слов «мико», что означает гриб, и «ризо», что означает корень, относится к ассоциации между корнями сосудистых растений и их симбиотическими грибами.Около 90 процентов всех видов растений имеют микоризных партнеров. В микоризной ассоциации грибной мицелий использует свою обширную сеть гиф и большую площадь поверхности в контакте с почвой для направления воды и минералов из почвы в растения, тем самым увеличивая поглощение растениями питательных веществ. Взамен растение поставляет продукты фотосинтеза, которые подпитывают метаболизм гриба.

Микоризы обладают многими характеристиками примитивных грибов: они образуют простые споры, мало разнообразны, не имеют полового репродуктивного цикла и не могут жить вне микоризной ассоциации.Существует ряд видов микоризы. Эктомикориза («внешняя» микориза) зависит от грибов, окружающих корни оболочкой (называемой мантией), и сети гиф Хартига, которая простирается в корни между клетками. Грибковый партнер может принадлежать к Ascomycota, Basidiomycota или Zygomycota. Во втором типе грибы Glomeromycete образуют везикулярно-арбускулярные взаимодействия с арбускулярной микоризой (иногда называемой эндомикоризой). В этих микоризах грибы образуют арбускулы, которые проникают в клетки корня и являются местом метаболического обмена между грибом и растением-хозяином.Арбускулы (от латинского «деревца») имеют вид кустарника. Орхидеи полагаются на третий тип микоризы. Орхидеи — это эпифиты, которые образуют мелкие семена без особого хранения, необходимого для прорастания и роста. Их семена не прорастут без микоризного партнера (обычно базидиомицета). После того, как питательные вещества в семенах истощаются, грибковые симбионты поддерживают рост орхидеи, обеспечивая необходимые углеводы и минералы. Некоторые орхидеи продолжают оставаться микоризными на протяжении всего своего жизненного цикла.

Микоризные грибы : (а) эктомикориза и (б) арбускулярная микориза имеют разные механизмы взаимодействия с корнями растений.

Лишайники

Лишайники имеют разные цвета и текстуры. Они могут выжить в самых необычных и враждебных местах обитания. Они покрывают камни, надгробия, кору деревьев и землю в тундре, куда не могут проникнуть корни растений. Лишайники могут пережить длительные периоды засухи: они полностью высыхают, а затем быстро становятся активными, когда вода снова становится доступной.Лишайники выполняют множество экологических функций, в том числе выступают в качестве видов-индикаторов, которые позволяют ученым отслеживать состояние среды обитания из-за их чувствительности к загрязнению воздуха.

Лишайники: грибы и цианобатерии. : Лишайники имеют множество форм. Они могут быть (а) корковидными, (б) волосковыми или (в) листовыми.

Лишайники — это не единый организм, а, скорее, пример мутуализма, при котором гриб (обычно член типов Ascomycota или Basidiomycota) живет в тесном контакте с фотосинтезирующим организмом (эукариотическая водоросль или прокариотическая цианобактерия).Как правило, ни грибок, ни фотосинтезирующий организм не могут выжить в одиночку вне симбиотических отношений. Тело лишайника, называемое слоевищем, состоит из гиф, обернутых вокруг фотосинтетического партнера. Фотосинтезирующий организм обеспечивает углерод и энергию в виде углеводов. Некоторые цианобактерии фиксируют азот из атмосферы, внося в ассоциацию азотистые соединения. В свою очередь, гриб обеспечивает минералы и защиту от сухости и чрезмерного света, заключая водоросли в свой мицелий.Грибок также прикрепляет симбиотический организм к субстрату.

слоевище лишайника : На этом поперечном срезе слоевища лишайника показана (а) верхняя кора грибковых гиф, обеспечивающая защиту; (б) зона водорослей, где происходит фотосинтез, (в) мозговое вещество гиф грибов и (г) нижняя кора головного мозга, которая также обеспечивает защиту и может иметь (д) ризины для прикрепления слоевища к субстрату.

Слоевище лишайников растет очень медленно, увеличивая свой диаметр на несколько миллиметров в год.И гриб, и водоросль участвуют в формировании единиц распространения для размножения. Лишайники производят соредии, скопления клеток водорослей, окруженные мицелием. Соредии разносятся ветром и водой и образуют новые лишайники.

Мутуализм грибов и животных

Грибы развили взаимопонимание с многочисленными насекомыми. Членистоногие (членистоногие беспозвоночные, такие как насекомые) зависят от грибка для защиты от хищников и патогенов, в то время как гриб получает питательные вещества и способ распространения спор в новую среду.Одним из примеров является связь между видами Basidiomycota и щитовками. Грибной мицелий покрывает и защищает колонии насекомых. Щитовки способствуют поступлению питательных веществ от зараженного растения к грибку. Во втором примере муравьи-листорезы Центральной и Южной Америки буквально выращивают грибы. Они срезают с растений диски из листьев и складывают их в садах. В этих дисковых садах выращивают грибы, которые переваривают целлюлозу в листьях, которую муравьи не могут разрушить.Когда более мелкие молекулы сахара производятся и потребляются грибами, они, в свою очередь, становятся пищей для муравьев. Насекомые также патрулируют свой сад, охотясь на конкурирующие грибы. От ассоциации выигрывают и муравьи, и грибы. Гриб получает постоянный запас листьев и свободу от конкуренции, в то время как муравьи питаются грибами, которые они культивируют.

Агробактерии и болезнь коронной галлы

Argobacterium вызывает болезнь коронной галлы, передавая ДНК-плазмиду растению-хозяину, заставляя хозяина производить для него питательные вещества.

Цели обучения

Обобщите симбиотические отношения между растениями и агробактериями

Основные выводы

Ключевые моменты

• Болезнь коронной галлы вызывается Agrobacterium tumefacien s, бактериями, поражающими растения. Бактерия вызывает опухоли на стебле хозяина.
• Agrobacterium tumefaciens манипулирует своими хозяевами путем переноса плазмиды ДНК в клетки своего хозяина. Плазмиды обычно используются для передачи ДНК от бактерий к бактериям.
• Попадая в клетку-хозяин, плазмида интегрируется в геном клетки-хозяина и заставляет хозяина производить уникальные аминокислоты и другие вещества, которые питают бактерии. Эти соединения непригодны для использования большинством бактерий, поэтому аргобактерии могут превзойти другие виды.

Ключевые термины

• плазмида : круг из двухцепочечной ДНК, отделенный от хромосом, который встречается у бактерий и простейших.
• пилус : волосовидный отросток, обнаруженный на поверхности клеток многих бактерий.

Болезнь коронной галлы вызывается бактериями Agrobacterium tumefaciens. Заболевание проявляется опухолевидным образованием, обычно на стыке корня и побега. A. tumefaciens может передавать часть своей ДНК растению-хозяину через плазмиду — молекулу бактериальной ДНК, которая не зависит от хромосомы. Новый сегмент ДНК заставляет растение производить необычные аминокислоты и гормоны растений, которые обеспечивают бактерии углеродом и азотом.

Умные растения сигнализируют фермерам о дефиците питательных веществ : A. tumefaciens прикрепляется к растительной клетке

Бактерии обычно используют плазмиды для горизонтального переноса генов, поэтому они могут делиться генами с родственными бактериями, чтобы помочь им справиться со стрессовой средой. Например, плазмиды могут придавать бактериям способность связывать азот или сопротивляться соединениям антибиотиков. Обычно бактерии переносят плазмиды посредством конъюгации: бактерии-доноры создают трубку, называемую пилусом, которая проникает через клеточную стенку бактерий-реципиентов, и плазмидная ДНК проходит через трубку.Другие бактерии либо интегрируют плазмиду в свои хромосомы, либо остаются свободно плавающими в цитоплазме. В любом случае бактерия-реципиент получает новый генетический материал.

В случае болезни коронной галлы A. tumefaciens переносит плазмиду, содержащую Т-ДНК, в клетки своего растения-хозяина посредством конъюгации, как это было бы с другими бактериями. Однако, оказавшись внутри растительной клетки, ДНК полуслучайно интегрируется в геном растения и изменяет поведение клетки.

Новые плазмидные гены экспрессируются клетками растений и заставляют их секретировать ферменты, производящие аминокислоты октопин или нопалин. Он также несет гены биосинтеза растительных гормонов, ауксина и цитокининов, а также биосинтеза опинов, являющихся источником углерода и азота для бактерий.

Эти опины могут использоваться очень немногими другими бактериями и дают A. tumefaciens конкурентное преимущество.

Симбиоз клубеньков бобовых и корневых

Бобовые имеют симбиотические отношения с бактериями, называемыми ризобиями, которые производят аммиак из атмосферного азота и помогают растениям.

Цели обучения

Оценить симбиоз бобовых и азотфиксирующих бактерий

Основные выводы

Ключевые моменты

• Ризобии обычно живут в почве, но при ограниченном почвенном азоте бобовые выделяют флавоноиды, которые сигнализируют ризобиям о том, что растение ищет симбиотические бактерии.
• При воздействии флавоноидов Rhizobia выделяет фактор клубеньков , который стимулирует растение к образованию деформированных корневых волосков.Затем ризобии образуют «инфекционную нить», которая позволяет им проникать в клетки корня через корневые волоски.
• Как только ризобии попадают в клетки корня, клетки корня быстро делятся, образуя узелок.
• Ризобии производят аммиак из азота в воздухе, который используется растениями для создания аминокислот и нуклеотидов. Растение обеспечивает бактерии сахаром.

Ключевые термины

• Фактор нодуляции : сигнальные молекулы, вырабатываемые бактериями, известными как ризобии, во время образования клубеньков на корне бобовых.Симбиоз образуется, когда бобовые растения поглощают бактерии.

Бобовые и их азотфиксирующие бактерии

У многих бобовых есть корневые клубеньки, которые являются домом для симбиотических азотфиксирующих бактерий, называемых ризобиями . Это соотношение особенно характерно для условий с ограниченным содержанием азота. Ризобии превращают газообразный азот из атмосферы в аммиак, который затем используется для образования аминокислот и нуклеотидов.

Клубеньки корня : Клубеньки корня образуются, когда азотфиксирующие бактерии, называемые ризобиями, проникают в клетки растения-хозяина.

Ризобии обычно живут в почве и могут существовать без растения-хозяина. Однако, когда бобовые растения сталкиваются с условиями с низким содержанием азота и хотят установить симбиотические отношения с ризобиями, они выделяют флавиноиды в почву. Ризобии реагируют высвобождением фактора клубеньков (иногда называемого просто фактором ), который стимулирует образование клубеньков в корнях растений. Воздействие нод-фактора вызывает образование деформированных корневых волосков, которые позволяют ризобиям проникать в растение.Затем ризобии образуют инфекционную нить, которая представляет собой межклеточную трубку, проникающую в клетки растения-хозяина, а затем бактерии проникают в клетки растения-хозяина через деформированные корневые волоски. Ризобии также могут проникать в корень, вставая между трещинами между клетками корня; этот способ заражения называется русификатором . Бактерии проникают в клетки корня из межклеточного пространства, также используя инфекционную нить для проникновения через клеточные стенки. Инфекция вызывает быстрое деление клеток корня, образуя узелок ткани.

Отношения между бобом-хозяином и ризобиями являются симбиотическими, что приносит пользу обоим участникам. После того, как ризобии обосновались в корневом клубеньке, растение вырабатывает углеводы в форме малата и сукцината, а ризобии обеспечивают аммиак для образования аминокислот.

No related posts.