Симбиоз, паразитизм, комменсализм – виды, примеры, описание,

Что такое СИМБИОЗ – определение и понятие простыми словами.

Простыми словами, Симбиоз – это форма взаимодействия между несколькими организмами, при которой выгоду получает либо один из них, либо все сразу. Как правило, мотивационным фактором для создания симбиотических отношений в природе, выступают простейшие потребности, такие как питание, защита, среда обитания и размножение. Так к примеру, рыбы прилипалы прикрепляются к более крупным морским хищным, чем обеспечивают себе защиту и питание в виде остатков от добычи. Подобных примеров взаимодействия существует огромное множество, и о них мы подробней поговорим немного позже.

Если отстранится от биологической терминологии, то слово «симбиоз» можно услышать в сфере бизнеса, искусства, технологий, политики и так далее.  К примеру, довольно часто в СМИ можно услышать формулировку типа: «симбиоз бизнеса и политики», что буквально означает тесное взаимодействие между политическими кругами и бизнесом.

Симбиоз и эволюция

Помимо ядра в эукариотических клетках имеется множество изолированных внутренних структур, называемых органеллами. Митохондрии, органеллы одного типа, генерируют энергию и поэтому считаются силовыми станциями клетки. Митохондрии, как и ядро, окружены двухслойной мембраной и содержат ДНК. На этом основании предложена теория возникновения эукариотических клеток в результате симбиоза. Одна из клеток поглотила другую, а после оказалось, что вместе они справляются лучше, чем по отдельности. Такова эндосимбиотическая теория эволюции.

Эта теория легко объясняет существование двухслойной мембраны. Внутренний слой ведет происхождение от мембраны поглощенной клетки, а наружный является частью мембраны поглотившей клетки, обернувшейся вокруг клетки-пришельца. Также хорошо понятно наличие митохондриальной ДНК — это не что иное, как остатки ДНК клетки-пришельца. Итак, многие (возможно, все) органеллы эукариотической клетки в начале своего существования были отдельными организмами, и около миллиарда лет тому назад объединили свои усилия для создания клеток нового типа. Следовательно, наши собственные тела — иллюстрация одного из древнейших партнерских отношений в природе.

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

Симбиоз как залог выживания

В отличие от паразитов симбионты работают на общий успех. Это может быть сотрудничество:

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

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

Симбиотические отношения между микробами

Симбиоз является более редкой формой взаимоотношений в мире микробов, чем конкуренция. При наличии наибольшей степени связей формируется консорциум – структурированная симбиотическая ассоциация двух или более видов, предполагающая тесную интеграцию их метаболизма  .

Симбиотические отношения между растениями

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

• Определенные виды грибов и деревьев при совместном «проживании» образуют между собой микоризу. Например, береза и подберезовики.
• Лишайники — пример симбиоза между двумя растительными организмами, наиболее знакомый всем еще по школьному курсу биологии.
• Растения эпифиты (непаразитические) являются «квартирантами» (комменсализм) на деревьях, которые служат для них местом обитания, но не источником питательных веществ. Они их получают из отмирающих тканей и выделений хозяина. К эпифитам относятся водоросли, мхи, папоротники, лишайники, которые сами по себе представляют симбиоз гриба и водоросли, цветковые растения.
• Вековые деревья тропического леса и лианы, которые используют их в качестве опоры.
• Симбиоз водного папоротника азолли с сине-зеленой водорослью анабеной, которая обладает способностью к фиксированию атмосферного азота.

Тайны симбиоза на примере орхидей

Несмотря на научный прогресс, загадок во взаимоотношениях между участниками симбиоза (симбионтами) остаётся предостаточно. Это можно видеть на примере орхидей, размножение которых практически невозможно при обычных обстоятельствах.

Процент всхожести семян этого прекрасного цветка в нормальных условиях крайне низок – выживает один экземпляр из тысячи. Спасение приходит, когда семечко после созревания попадает в особого рода грибницу – ризоктонию. Там оно разбухает, а эмбриональные клетки начинают делиться, образуя волосяные корешки.

Нити грибницы постепенно проникают в ткань семени, налаживая его снабжение питательными веществами. Со временем из семечка формируется луковица, которая в дальнейшем зеленеет и даёт побег. В укрепившиеся корни переселяются нити грибницы, там они превращаются в маленькие шарики и впоследствии перерабатываются клетками орхидеи.

Парадокс (что это?) заключается в том, что эта грибница – опасный патоген, поражающий многие растения (в частности, картофель). Заражает она и семена орхидеи, но без этого семечко просто не прорастёт! Правда и то, что некоторые семена при этом погибают, зато выжившие приобретают иммунитет на всю оставшуюся жизнь.

Во взаимоотношениях орхидей и грибов и по сей день остаётся немало неясных моментов. Точно неизвестно, что понуждает нити ризоктинии проникать в корневую систему орхидеи, и какую выгоду извлекает из этого сама грибница.

На первый взгляд даже может показаться, что орхидея паразитирует за счёт гриба, но, с другой стороны, некоторые виды орхидей освобождаются от «грибной зависимости», когда у них сформировываются органы, способные самостоятельно усваивать питательные вещества.

Есть и такая группа орхидей (сапрофиты), которая ни при каких обстоятельствах не способна обойтись без сожительства с грибами, поскольку в их тканях вообще отсутствует необходимый для фотосинтеза хлорофилл. А значит, получать питание и черпать жизненную энергию они могут только одним способом – из нитей грибницы.

Примеры успешного межвидового и внутривидового симбиоза

Классический пример межвидового симбиоза – взаимоотношение растений и опылителей. Растение, из-за биологических особенностей, не может в определенных случаях воспроизводить репродуктивную функцию. Насекомые переносят пыльцу растения на других представителей вида или же разносят её по округе, в результате этого происходит распространение вида и его дальнейшее выживание. А насекомые, в свою очередь, получают питательную пыльцу.

Другой пример межвидового симбиоза, который даже более интересен с точки зрения биологии — это взаимоотношения тли и муравьев. Некоторые виды муравьев «выпасают» тлю, взамен та производит определенное вещество, содержащее сахарозу, которым и питается колония.

Не менее интересно, как некоторые виды крупных млекопитающих и крокодилы позволяют определенным птицам доставать паразитов и насекомых из собственной пасти, и складок на теле. Птица, таким образом, получает постоянный доступ к кормовой базе, а более крупный симбионт – облегчение от укусов насекомых.

Симбиоз внутри одного вида встречается реже и характерен скорее для людей, как это ни странно. Речь идёт о психологическом симбиозе, в который объединяются двое партнеров с целью повысить шансы обоих на дальнейшее выживание.

Симбиоз, значение которого занимает высокую позицию среди различных видов, характерен для:

• грибов;
• растений;
• млекопитающих;
• земноводных;
• одноклеточных.

Паразитизм

Кузнечик зараженный паразитами

А теперь представим, что патогенный микроорганизм все-таки сумел закрепится в толстом кишечнике человека. Хозяин служит местом обитания и пищей для бактерий, но бактерии, в свою очередь вызывают у хозяина болезнь. Это пример паразитизма или ассоциации между двумя различными видами, когда хозяину наносится вред. Не все паразиты вызывают заболевания. Вши, клещи, блохи и пиявки — все это примеры паразитов, которые обычно не вызывают болезнь напрямую, но они сосут кровь своего хозяина, и это причиняет некоторый вред, не говоря уже о дискомфорте.

Паразиты также могут выступать в роли переносчиков, которые передают болезнетворные патогены другим видам животных. Бактерии, вызывающие бубонную чуму, переносятся грызунами, например крысами. Затем бактерии чумы заражают блох, которые кусают крыс. Инфицированные блохи передают бактерии другим животным, которых они кусают, включая людей. В этом случае и блохи, и бактерии являются паразитами, но блохи также являются переносчиком, который передает болезнетворные бактерии от крысы к другим животным и человеку.

Типы паразитизма

Существует много типов паразитизма, и паразиты могут принадлежать к нескольким классификациям на основе их размера, характеристик и отношений с хозяином.

Эктопаразиты

Эктопаразиты живут на поверхности тела хозяина.

Эндопаразиты

Эндопаразиты живут внутри тела хозяина. Многие болезни вызываются многочислен­ными вирусами, бактериями, простейшими, паразитическими червями и другими орга­низмами.

Полупаразиты

Существует довольно обширная группа растений, которые частично или полностью утратили способность поглощать из почвы воду и минеральные вещества, но сохранили возможность осуществлять фотосинтез. Такие растения получили название полупаразитов. Примерами их являются растения родов очанка (Euphrasia), погремок (Rhinantus), мытник (Pedicularis) семейства норичниковые (Scrophulariaceae) и некоторые другие.

Комменсализм

Хорошим примером комменсализма являются отношения между египетской цаплей и крупными травоядными животными

Комменсализм — это взаимоотношения между двумя видами, когда один организм получает выгоду, не вредя, но и не принося пользы другому. Комменсализм иногда трудно доказать, так как в любых симбиотических отношениях вероятность того, что тесно связанный организм не оказывает никакого воздействия на другой организм, довольно маловероятна.

Но есть несколько примеров, когда комменсализм действительно существует. Например, египетская цапля (Bubulcus ibis) следует за
азиатским буйволом (Bubalus bubalis) и другими крупными травоядными млекопитающими. По мере движения через растительность, животные собирают на себе много насекомых, а цапли ловят и едят их. В этих отношениях цапля получает большую выгоду, но для травоядных нет никакой ощутимой пользы.

Некоторые биологи утверждают, что водоросли и усоногие ракообразные, прикрепляющиеся к черепахам и китам, имеют комменсалистические отношения с хозяевами. Другие утверждают, что их присутствие вызывает сопротивление хозяина, когда он движется в воде, и поэтому хозяин страдает, хотя и незначительно. В любом случае, маловероятно, что эти организмы сильно влияют на качество жизни хозяина, поэтому комменсализм, лучший способ описать такие отношения.

Виды Комменсализма

Инквилинизм

При инквилинизме один организм служит постоянным домом для другого организма. Например, так сова живёт в дупле дерева.

Метабиоз

Метабиоз – это когда организм (или его останки) создаёт благоприятную среду для другого организма. Например, каллифориды (падальные мухи) нуждаются в останках животных или их экскрементах для вывода личинок.

Форезия

При этом типе комменсализма один организм использует другой для транспортировки и распространения. Например, морские жёлуди, прикрепляющиеся к китам, получают бесплатный проезд к новым местам кормления и размножения, в то время как киты почти не замечают своих пассажиров.

Биологические взаимодействия

В биологических сообществах виды, являющиеся их частью, взаимодействуют по-разному, в обширных и сложных сетях взаимодействия.

Отношения могут иметь преимущества или могут иметь негативные последствия для видов, которые участвуют во взаимодействии. Биологи классифицировали эти серии взаимосвязей в зависимости от того, как поражаются организмы..

Когда два вида устанавливают очень близкие и долгосрочные отношения, это называется симбиозом. Этот образ жизни «как пара» может быть представлен тремя различными способами: как паразитизм, взаимность или как комменсализм.

Обратите внимание, что хотя термин «симбиоз» имеет общепринятое значение позитивного взаимодействия между органическими существами, он также включает отношения между паразитами и их хозяевами..

Химический комменсализм

Химический комменсализм — это очень специфический тип комменсализма, который обычно применяется — но не во всех случаях — к системе взаимодействия, состоящей из двух бактерий. Также сообщалось о дрожжах.

В этом случае один тип бактерий метаболизирует химическое вещество, которое бесполезно для второго. Продукт метаболизма реакций, проводимых первой бактерией, теперь полезен для второй бактерии..

Мутуализм

Мутуализм – это один из самых известных и наиболее экологически значимых видов симбиоза. В таких отношениях состоят, например, насекомые и растения (опыление). Такое сотрудничество является благоприятным и взаимовыгодным для обеих сторон. Насекомые, птицы и даже некоторые млекопитающие в виде нектара добывают себе пропитание. Растение, с другой стороны, получает большое репродуктивное преимущество, а именно — у них появляется возможность переносить свою пыльцу на другие растения.

Поскольку растения не часто оказываются вместе, то им достаточно проблематично совершать репродуктивную функцию без посредников. В данном случае симбиоз им просто жизненно необходим, причем в полном смысле этого слова. Без опылителей, многие растения могли бы просто постепенно исчезнуть. С другой стороны, не опыляя растения, многие насекомые сами бы оказались в большой беде. Это действительно взаимовыгодный союз.

Примеры симбиоза в биологии на этом не ограничиваются. Еще один увлекательный вариант благотворного сотрудничества можно увидеть в отношениях некоторых видов муравьев и тлей. Тля — это крошечные, мягкие насекомые, которые питаются соком растений, и в качестве отходов они выделяют определенную часть сахара и воды. Это и становится пригодной пищей для некоторых видов муравьев. В свою очередь, муравьи частенько переносят их на новое место, обеспечивая, таким образом, дополнительные источники питания.

Аменсализм

Воздействие вещества, которое выделяет плесень на окружающие бактерии является отличным примером аменсализма

Аменсализм — это ассоциация между двумя организмами разных видов, где один вид ингибируется или убивается, а другой не затрагивается. Аменсализм может осуществляться несколькими способами. Чаще всего, он происходит путем прямой конкуренции за природные ресурсы.

Например, есть небольшое деревце, которое пытается вырасти рядом с большим деревом, то зрелое дерево, скорее всего, вытеснит его в борьбе за ресурсы. Оно будет перехватывать большую часть света, а его зрелая корневая система будет гораздо лучше поглощать воду и питательные вещества, оставляя саженец в среде без достаточного количества света, воды или питательных веществ и нанося ему вред.

Однако, большое дерево не испытает вреда от присутствия молодого, так как оно не может преградить свет более высокорослому дереву, а количество воды и питательных веществ, которое оно способно поглотить настолько незначительно, что зрелое дерево не заметит разницу.

Аменсализм также может возникнуть, если один из видов использует химические веществ, чтобы подавить рост или убить другие виды. Очень известный пример этого типа аменсализм привел к открытию антибиотиков, известных как пенициллин. Александр Флеминг наблюдал аменсализм, происходящий на пластине золотистого стафилококка, окружающего загрязняющее пятно пенициллиновой плесени. Он первым узнал, что плесень выделяет вещество, которое убивает окружающие его бактерии. Другие ученые позже разработали способы массового производства химического вещества, убивающего бактерии, известного нам как пенициллин.