Вы можете написать и разместить на портале статью.

Убедительно просим не присылать статьи из интернета - их можно найти поисковыми машинами. Напишите свою, интересную и уникальную статью. Сфотографируйте и опишите лабораторную работу по физике, или химии, пришлите фотографии Вашей самоделки....
шлите статьи на адрес we@guru.ua

Симбиоз

Симбиоз – это длительное тесное сожительство двух организмов разных видов, при котором они приносят друг другу взаимную пользу. Симбиоз происходит между животными, растениями, грибами или любой комбинации этих видов. Каждый организм приносит пользу другому организму, помогает ему выживать, и в то же время питается силами этого организма, поддерживая свою жизнедеятельность.

Некоторые симбионты настолько тесно прилегают друг к другу, что порой трудно понять, где заканчивается один организм и начинается другой. А в случае с растениями и животными порой практически невозможно определить, принадлежат ли организмы к классу растений, животных или сразу к двум этим классам одновременно.

Симбионты – это не просто мультяшные животные, существующие и взаимодействующие в полной гармонии. Большинство симбионтов даже не подозревают о том, что они помогают другому существу. Они просто стараются выжить любыми средствами – это называется инстинктом выживания, вызванного естественным отбором.

Да Вы и сами, вероятно, никогда не подозревали, что являетесь симбионтами. Или о том, что на Земле не было бы жизни, если бы не было симбиоза. Или что симбиоз поспособствовал эволюции многоклеточной жизни. Или о том, что, как говорят некоторые ученые, вся наша планета – это один гигантский симбиотический организм. Порой симбиоз кажется чем-то сверхъестественным и странным. В этой статье мы рассмотрим его странность (а возможно и выясним, что симбиоз вполне естественный процесс).

Растение или животное?

Один из самых странных случаев симбиоза – это жизнь бескишечных турбеллярий (Convoluta roscoffensis). Эти крошечные черви живут вдоль береговых линий и очень похожи на морские водоросли. Сами по себе черви прозрачны, однако в них живут морские водоросли Platymonas, которые содержат хлорофилл и способны к фотосинтезу. Именно они придают червям зеленый цвет.

Морские водоросли поглощают солнечный свет через прозрачную кожу червей и фотосинтезируют пищу для самих червей, поскольку у этого вида червей нет системы пищеварительного трактата и даже нет рта. Морские водоросли также перерабатывают фекалии червей, и живут ровно столько, сколько живут сами черви.

Виды симбиоза

Согласно традиционному определению, симбиоз - это взаимно выгодные отношения двух организмов разных видов. Так определяют симбиоз большинство ученых. Однако некоторые биологи не согласны с таким определением. Они называют симбиозом любой близкий контакт живых организмов, независимо от того, приносит ли этот контакт пользу другому организму или нет. Поэтому они разделяют симбиоз на два вида: комменсализм, при котором один из организмов извлекает пользу из другого, при этом не оказывая на него никакого воздействия, и паразитизм, в котором один организм извлекает выгоду нанося вред другому организму. В этой статье речь пойдет исключительно о симбионтах, приносящих друг другу пользу.

Существует несколько форм симбиоза. В некоторых случаях, организмы прибегают к симбиозу для того, чтобы выжить. Такой вид симбиоза называют обязательным симбиозом. В других случаях, симбиотические отношения дают каждому организму больше шансов на выживание, но как таковые они не представляют большого значения. Это называют факультативным или необязательным симбиозом. Симбиотические отношения не всегда являются симметрическими - они могут быть обязательными только для одного организма и факультативными для другого.

Стоит более подробно рассмотреть "близкий физический контакт" организмов. В большинстве случаев, наблюдается простой непосредственный контакт двух организмов, когда один организм «обосновывается» прямо на теле другого организма, или живет внутри него. Однако, биологи также относят к симбиозу биохимические отношения между двумя организмами. Согласно такому определению симбиоза, симбионтами могут быть организмы, производящие и разделяющие между собой ферменты, белки, газы или другие химические вещества.

Эндосимбионты – это существа, которые живут внутри других организмов, например, между клетками или в тканях тела (как бескишечные турбулярии). Эктосимбионты живут на теле других организмов. Обратите внимание, что организмы, которые живут в желудочно-кишечном тракте, относятся к эктосимбионтам, поскольку ученые считают, что они слишком близко располагаются к поверхности тела организма, поэтому их нельзя считать эндосимбионтами.

Растения и грибы считаются совершенно разными категориями живых организмов. И все же они очень зависят друг от друга. Примерно у 90 процентов всех растений в мире имеются свои собственные грибковые "партнеры", за счет которых они и живут. Однако некоторое сомнение вызывает микоризный гриб. Микоризные грибы прикрепляются к растениям или деревьям, обеспечивают их полезными питательными веществами, а в замен питаются энергией (в виде сахарозы), образуемой в деревьях в результате фотосинтеза. Грибы и поганки, часто растущие на коре деревьев, по сути, являются репродуктивными органами целых подземных грибковых сетей, с помощью которых растения получают питательные вещества.

к содержанию

Само по себе развитие удивительно. Различная и специфическая адаптация многих организмов порой противоречит законам логике. Симбиоз еще больше запутывает весь процесс и поэтому кажется еще более маловероятным - как два различных вида организмов могли развить особенности, необходимые для взаимного существования обоих видов? Все это наводит людей на мысль, что эволюция симбиоза не могла происходить естественным путем.

Естественный отбор – ключ, который может помочь нам разобраться в том, как происходит развитие симбиоза. В каждой отдельной популяции некоторые организмы приобретают черты, которые дают им при развитие преимущество над другими организмами. Очень велика вероятность того, что эти черты организмов будут передаваться последующим поколениям, в то время как другие (не обладающие этими чертами) рискуют погибнуть еще до появления своего потомства. Таким образом, через несколько поколений, данная популяция все больше будет напоминать индивидуумы, у которых они позаимствовали эти черты.

Развитие или гибель этих черт у организмов зависит от популяционного давления – от так называемого инкубационного периода, во время которого организм может погибнуть. Приобретенные черты дают возможность организмам испытать на себе преимущество других форм жизни, однако, этот процесс может оказать и негативное воздействие на данные организмы.

Большинство симбиотических отношений изначально, вероятно, были факультативными. С каждым поколением, организмы начинали все больше зависеть от симбиоза, потому что естественный отбор способствовал развитию именно этих черт, а не других. В конечном итоге симбиоз стал единственным источником пищи, укрытия и других благ, которые оба организма получают друг от друга в результате этого процесса.

Также симбиоз можно рассматривать как «инструментальный ящик» для развития организмов. Деревья нуждаются в питательных веществах, располагающихся глубоко в почве. Для того чтобы извлекать полезные вещества из почвы деревья должны развить свою корневую систему. Однако этот процесс может занять много времени (несколько десятков тысяч лет или даже больше), а иногда этого может и совсем не произойти. Так уж сложилось, что добыть питательные вещества деревьям могут помочь грибы. Поэтому, вместо того чтобы заново изобретать колесо или ждать несколько тысяч лет, в природе происходит симбиоз, когда оба организма помогают друг другу существовать и развиваться.

Некоторые биологи предложили новую теорию, называемую симбиогенезом. Согласно данной теории, симбиоз может помочь людям выяснить, как на планете Земля зародилась жизнь. Приверженцы данной теории считают, что изначально произошло взаимодействие нескольких видов микробов, в результате которого появились новые виды микробов, необходимые для дальнейшего развития видов. Затем микробы эволюционировали и появилась целая сеть взаимных микробов, выполняющие роль болтика в целом механизме. В конечном счете, эти микробы объединились в одно целое. Все микробы, из которых складывалась «команда» стали частями клетки, т.е. они стали играть роль митохондрий, ядер и рибосом.

Жуки, летучие мыши, птицы и цветы

Многие растения нуждаются в помощи животных, которые переносят пыльцу от тычинки одного растения к другому. Для того чтобы привлечь к себе этих «опылителей» растения выпускают цветы, которые притягивают птиц и насекомых своим запахом или окраской. С одной стороны, цветок содержит нектар - сладкий и богатый энергией продукт – которым питаются насекомые, летучие мыши и птицы. Получается, что цветок обеспечивает этих животных едой, хотя с другой стороны, они приносят ему пользу, опыляя его, потому что, собирая нектар с разных цветков, насекомые переносят пыльцу.

к содержанию

Действительно ли мы симбионты? – Да. В нашем желудочно-кишечном тракте живут триллионы бактерий и других микроорганизмов. На самом деле, большая часть фекалий состоит из бактерий. Эти бактерии выполняют ряд функций. Главная их функция заключается в том, что они расщепляют те вещества, которые не может переработать наша пищеварительная система. Например, в кишечник попадает множество не переработанных углеводов. Бактерии в кишечнике расщепляют эти карбонаты на различные легкоусваемые кислоты. За счет этого из еды мы извлекаем больше питательных веществ и калорий. Для борьбы с этими бактериями используют антибиотики, которые немного замедляют пищеварительный процесс, пока в кишечнике вновь не образуются новые бактерии. Бактерии, в свою очередь, постоянно получают пищу.

Такая помощь бактерий очень выгодна людям, особенно, в условиях ограниченных пищевых ресурсов, поскольку бактерии сохраняют каждую калорию пищи. Ученые решили использовать пищеварительные бактерии в борьбе против ожирения во многих западных странах. Однако опыты показали, что мыши, выращенные в стерильно чистой среде, лишенные бактерий для пищеварения, все равно оставались худыми, несмотря на то, что их кормили высококалорийной пищей.

Бактерии в кишечнике человека имеют сложную структуру, они выполняют множество полезных действий, о которых нам пока известно немногое. Например, некоторые ученые считают, что бактерии могут помогать иммунной системе человека. Они создают неблагоприятные условия для нашего организма, в результате чего сам организма начинает вырабатывать антитела, защищающие нас от большинства вредных микробов и соответственно множества заболеваний. Правда, пищеварительные бактерии сами могут оказаться для нас вредными, если из желудочно-пищеварительного тракта они попадут в кровяной поток.

к содержанию

Симбиотические отношения не являются редкостью. Ниже приведены несколько изумительных примеров симбиоза:

Деревья Цекропия (Cecropia) и Муравьи Azteca

Стволы дерева Цекропия внутри полые, в них вырабатывается сладкая жидкость, необходимая муравьям. Поэтому муравьи Azteca колонизируют деревья, забираясь внутрь их ствола, который служит им одновременно и домом и источником питания. В свою очередь муравьи также необходимы этому растению. Дело в том, что Цекропию очень часто обвивают вьющиеся растения паразиты. Муравьи Azteca постоянно «патрулируют» ствол Цекропии и перегрызают любые ползучие растения, причиняющие вред Цекропии.

Чистящие рыбки

В воде обитает множество видов рыб, помогающих счищать паразитные бактерии и грибы с тел (или даже ротовой полости) других рыб. Рыба-лоцман, губанчик и некоторые другие виды рыб питаются паразитами, живущих на других обитателях океанов и морей. Другие же рыбы (так сказать клиенты) просто наслаждаются «чисткой» и избавляются от вредных паразитов, мешающих им существовать. Как известно, эти рыбы не просто не возражают, чтобы другие рыбы чистили их тело или рот, но и сами частенько «заплывают к ним в гости».

То же самое происходит и на суше. Белые цапли, волоклюи, зуйки и коричневоголовые воловьи птицы тратят немало времени на то, чтобы посетить свои источники пищи и избавить их от вредных микробов, наносящих вред их здоровью. Птицы выклевывают насекомых, клещей и других паразитов из деревьев для того, чтобы полакомиться своим любимым блюдом. Зуйки запрыгивают во рты греющихся на солнце крокодилов и чистят им зубы. Животные (зебры, бизоны, бородавочники и домашний рогатый скот) постоянно избавляются от вредителей другими животными и насекомыми. Птицы-уборщики выступают в качестве сигнальной системы, они уведомляют хозяина о возможной опасности.

Медоуказчик

Разновидность птиц, называемая медоуказчиками, питаются преимущественно пчелиным воском и личинками. Однако, эти птички настолько маленькие, что сами они не могут открыть пчелиные улья. Тогда они прибегают к небольшой хитрости – они ищут млекопитающее, иногда человека или другого любителя меда, и начинает прыгать вокруг своей «жертвы», привлекая ее внимание. Таким действием она ведет своего "помощника" к улью. Увидев улей, этот помощник вскрывает его и тогда медоуказчик наслаждается пчелиным воском и личинками.

Ризосфера

Всем растениям необходим азот. Азот - жизненно важное питательное вещество, необходимое для здорового роста растения. Но проблема заключается в том, что добыть азот они могут только из плодородной почвы, запасы азота которой постоянно исчерпываются. Для этого-то им и нужны бактерии ризоба, находящиеся на корнях большинства бобовых культур, картофеля и арахиса. Бактерии фактически растут в рудах на корнях бобов. Бобовые культуры обеспечивают ризобии энергией, необходимой для разрушения крепких химических связей в свободном (атмосферном) азоте, а ризобии производят азот для растения и для поддержания плодородной почвы в течение нескольких лет.

Теория Gaia

Теория Gaia, впервые выдвинутая в 1970-ых годах, утверждает, что вся наша планета Земля – это один живой организм, внутри которого постоянно происходит симбиоз других организмов, живущих на ней. С помощью этой теории ученые попытались объяснить относительно стабильную среду на Земле, способствующую процветанию жизни. Ведь постоянно происходят изменения температуры, атмосферного состава, давления воздуха, но, тем не менее, колебания происходят только в одном диапазоне.

Одним из ключевых определений жизни является способность к воспроизведению. Некоторые сторонники теории Gaia предлагают, что Земля, фактически, может возрождаться. Люди могут покинуть Землю, и колонисты на Марсе станут новыми семенами, из которых в дальнейшем «вырастит» новая цивилизация.

к содержанию