Симбіоз та його форми

Генріх Антон де Барі (1831 – 1888) – німецький ботанік і мікробіолог, один із засновників мікології. Учений дослідив життєві цикли багатьох видів грибів, відкрив запліднення у грибів, створив першу філогенетичну класифікацію грибів. Увів у науку в 1879 р. поняття «симбіоз» і «мутуалізм» (на прикладі лишайників). А. де Барі вказував, що «серед багатьох чинників взаємовпливи організмів різних видів мають особливе значення».

У чому суть сучасних наукових уявлень про симбіоз?

Згідно з усталеними уявленнями під симбіозом (від грец. симбіозис – співжиття) розуміють явище закономірного співжиття організмів різних систематичних груп. У сучасній екології поняття симбіозу поглиблюється й розширюється.

Симбіотичними можуть бути відносини неклітинних форм життя з клітинними організмами, неспоріднених клітин у межах організму, між організмами одного виду, між організмами різних видів у межах екосистеми тощо. Симбіотичні взаємність і кооперація настільки поширені в живій природі, що розглядаються як один із законів життя. Через те в екології симбіоз вивчають не лише в екологічному аспекті, а й у біохімічному, популяційному, еволюційному та ін.

Прояви симбіозу можна відшукати на усіх рівнях життя, в усіх групах організмів. Так, під час утворення бактеріоризи у бульбочках бобових з’являється червоний ферумовмісний білок – леггемоглобін. Молекули цього глікопротеїну складаються з гему, що синтезується бактеріями, та глобіну, утвореного клітинами рослини. Класичним прикладом симбіозу на організмовому рівні є лишайники. Прояви симбіозу на біогеоценозному рівні пов’язують з екосистемами коралових рифів, які можуть існувати лише завдяки взаємовигідному співіснуванню коралових поліпів з одноклітинними водоростями – зооксантелами. Основою екосистем чорних курців також є симбіотичні відносини вестиментифер із хемотрофними бактеріями.

Симбіоз – це особлива стратегія адаптацій живого до середовища існування, що досягається через об’єднання різних організмів для поліпшення живлення, дихання, розмноження, поширення, оселення, побудови гнізд чи схованок, захисту від ворогів тощо. Адаптивна цінність симбіозу визначається тим, що співіснування біосистем підвищує загальну адаптованість до середовища існування завдяки використанню особливостей, що вже існували до цього. Окремий організм не володіє комплексом найкращих адаптацій до всіх екологічних чинників. Наприклад, квіткові рослини завдяки фотосинтезу забезпечують ефективне автотрофне живлення, але не здатні до локомоції, тому не можуть поширювати насіння на великі відстані.

Симбіоз розглядають як багатокомпонентну систему, в якій є один домінантний симбіонт і декілька асоціативних. Наприклад, лишайники окрім гриба та одноклітинних зелених водоростей містять ще ціанобактерії, які здійснюють азотофіксацію. А фотосимбіотична система «азола – анабена» містить водну папороть азолу папоротеподібну (Azolla filiculoides), ціанобактерії виду анабена папоротникова (Anabaena azollae) та бактерії роду артробактер.

Розвиваються уявлення й про те, що симбіоз є надорганізмовою системою, в якій можуть відбуватися переходи від однієї форми симбіозу до іншої. Наприклад, бульбочкові бактерії з мутуалістичних можуть перетворюватися на паразитичні. У деяких випадках організми, що традиційно належать до коменсалів, можуть стати патогенними. Прикладом є кишкова паличка (Escherichia coli), яка живе в кишечнику людини як коменсал, але за певних умов стає паразитом.

Симбіоз сприяє збільшенню біорізноманіття, оскільки внаслідок тісного взаємозв’язку може формуватися новий організм з новими властивостями (наприклад, ліхенізовані гриби). Інколи завдяки симбіотичним відносинам життя організмів стає можливим в умовах, що є непридатними для самостійного існування (наприклад, вестиментифери).

Отже, СИМБІОЗ у сучасному розумінні є не лише способом організації взаємовідносин, а й стратегією кооперативної адаптації неспоріднених біосистем у стабільну симбіотичну систему з наявними стійкими обов’язковими зв’язками.

1. Що таке симбіоз?

2. У чому суть сучасних наукових уявлень про симбіоз?

3. Наведіть три власні приклади різних форм симбіозу

Симбіоз та його форми.

Усі форми співіснування організмів різних видів називають симбіозом (від грец. симбіозіс – спільне проживання), а самі організми – симбіонтами. Відносини, які виникають між симбіонтами, можуть бути нейтральними або шкідливими для одного та корисними для іншого, або є корисними для обох видів.

Симбіоз може базуватися на трофічних (кормових) або просторових зв’язках (наприклад, один вид оселяється на поверхні іншого), часто – на тих і тих водночас. Відносини між симбіонтами формуються в процесі тривалої коеволюції, під час якої обидва види мають адаптуватись один до одного. 􀃲 чотири основні форми симбіозу.

Мутуалізм (від лат. мутуус – взаємний) – обопільно вигідне і взаємозалежне співіснування двох організмів різних видів. У деяких випадках жоден з таких симбіонтів не може існувати без іншого, як, наприклад, оселення багатоджгутикових одноклітинних тварин у кишечнику комах, які живляться деревиною. Невеликі особини актиній роду Адамсія можуть жити самостійно, а великі – трапляються лише на черепашках рака‑самітника. Якщо штучно розділити рака та статевозрілу актинію, то вони невдовзі гинуть. Прикладом мутуалістичних відносин є оселення бульбочкових бактерій на коренях бобових рослин.

Значення мутуалістичних відносин полягає в тому, що вони знижують гостроту конкуренції, зокрема за місця оселення або джерела їжі.

Коменсалізм (від лат. ком – разом та менса – стіл, трапеза) – форма симбіозу, за якої один з партнерів системи (коменсал) покладає на іншого (хазяїна) регуляцію своїх відносин із зовнішнім середови􀃁ем, але не вступає з ним у тісні взаємозв’язки. Основою для коменсалізму можуть бути як трофічні відносини (споживання коменсалом залишків їжі хазяїна або продуктів його метаболізму􀀞 таку форму коменсалізму називають ще нахлібництвом), так і оселення коменсалу на поверхні або всередині організму хазяїна чи в його житлі (квартирантство).

Співіснуючи з організмом хазяїна, коменсал отримує від цього однобічну користь. Присутність коменсалу для хазяїна залишається зазвичай байдужою. Цікавий приклад коменсалізму – взаємовідносини рептилії гатерії та птахів буревісників. Гатерії вдень, коли птахи вилітають у пошуках їжі, відпочивають в їхніх норах. А ввечері, коли птахи повертаються до своїх нір, гатерії їх залишають і вирушають на пошуки їжі.

Серед рослин прикладом коменсалізму є орхідеї, які оселяються на поверхні тропічних дерев. Такі рослини називають епіфітами (від грец. епі – на та фітон – рослина). Розташування на рослині‑хазяїні надає епіфітам певні переваги: близькість до джерела світла підвищує ефективність фотосинтезу. Але за дуже рясного оселення орхідеї можуть завдавати дереву певної шкоди. Так само шкодити хазяїну можуть і тварини‑коменсали, які оселяються на його поверхні.

Отже, за коменсалізму симбіотичні відносини між коменсалом та його хазяїном не такі тісні, як за мутуалістичних взаємозв’язків. Зокрема, присутність коменсала не надає хазяїну кра􀃁ої адаптованості до середовища мешкання. Коменсалізм часто формується на основі нейтралізму – такої форми відносин між видами, за якої вони жодним чином не впливають один на одного.

До коменсалізму належать такі явища, як форезія та зоохорія. У разі форезії (від грец. форео – носити) дрібніші види тварин використовують більших за розмірами для свого поширення. Зоохорія (від грец. зоон – тварина та хорео – поширююсь) – явище розповсюдження певних частин рослин (пилкових зерен, насіння, плодів тощо) за допомогою тварин.

Аменсалізм – форма біотичних відносин між видами, коли один з них пригнічує життєдіяльність іншого, не зазнаючи негативного зворотного впливу. Прикладом аменсалізму може бути одночасне оселення в товстому кишечнику коня двох видів паразитичних нематод: кінська аскарида пригнічує делафондію, але не відчуває на собі її негативного впливу.

Паразитизм – форма симбіозу, за якої один з симбіонтів отримує користь від сумісного існування і завдає шкоди іншому. Наприклад, фітофтора на картоплі, людська аскарида в тонкому кишечнику людини.

Отже, основними формами симбіозу є мутуалізм, коменсалізм і паразитизм.

Такі форми взаємозв’язків, як паразит – хазяїн, коменсал – хазяїн або зв’язки між особинами‑мутуалістами, у процесі коеволюції можуть переходити одне в одне. Відомі випадки, коли відносини між паразитами та їхніми специфічними хазяями згодом втрачали свою гостроту і перетворювалися на коменсалізм. Наприклад, серед сисунів‑парамфістоматид (представники типу Плоскі черви), які паразитують у кишечнику тварин, є види, які мешкають у рубці жуйних копитних і живляться інфузоріями, не завдаючи шкоди організму хазяїна

Різні форми симбіозу є категоріями динамічними, які в процесі коеволюції видів можуть трансформуватися з однієї категорії в іншу.

Перегляньте резентацію:

У зошиті заповніть таблицю, сфотографуйте і додайте файл.

Використайте умовні позначення («+» – користь для організмів, «−» – шкода для організмів; «0» – ні користі, ні шкоди) та визначте форму симбіозу в названих парах організмів:

А – мутуалізм: … Б – коменсалізм: … В – паразитизм: …