Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Андерсон - Нова програма

§ 9. Симбіоз та його форми

Назвіть способи живлення організмів.

Що таке фітофагія, паразитизм, хижацтво?

Міжвидова конкуренція є одним із прикладів взаємозв'язків організмів в екосистемі. Вона зумовлена використанням тих самих ресурсів. Наведемо факти інших форм взаємодії, наприклад у лісі. Росичка заселяє території, на яких росте сфагнум. Такі взаємовідносини зумовлені зміною одним з видів середовища мешкання: сфагнум закисляє ґрунт і робить його сприятливим для росички. Трофічними зв'язками поєднані багато видів: павук живиться комахою, дощовий черв'як - опалим листям, нектар квітки споживає метелик. Часто організми надають притулок іншим, наприклад, дятел робить дупла в сосні.

Науковці в галузі екології пропонують для означення взаємодії між популяціями різних видів користуватися терміном «симбіоз». Симбіозом називають усі форми взаємодії між організмами різних видів в екосистемі, а не лише взаємовигідні.

Симбіоз - форми взаємодії й співіснування організмів різних видів в екосистемі.

Однією з форм взаємодії є мутуалізм - співіснування різних видів, за якого вони отримують взаємну користь і в природі не існують один без одного, тобто їхній взаємозв'язок є облігатним (рис. 33).

Опанування рослинами суходолу стало можливим завдяки мутуалістичним взаємовідносинам із грибами. Мінеральне живлення наземних рослин - складний процес, і в багатьох випадках воно не можливе без грибів.

Рис. 33. Приклад мутуалізму - співіснування молюска тридакни й водорості

Мушля тридакни може досягати до 2 метрів завдовжки, важити до 200 кілограмів. У тканинах мешкають зооксантелли, які живуть за рахунок фотосинтезу і годують молюска. Молюск перетравлює і частину самих водоростей прямо в тканинах. Краї мантії постійно виступають між стулок мушлі і забезпечені оптичною системою - невеликими світлозаломлювальними конусами, зануреними вузьким кінцем глибоко в тіло молюска. Конуси утворені прозорими клітинами, які проводять світло в глибини тканин для водоростей-симбіонтів. Розфарбовані в найрізноманітніші кольори мантії тридакн - не забаганка природи, а результат природного добору й тривалої спільної еволюції молюсків і одноклітинних водоростей.

Гіфи грибів охоплюють чохлом коріння рослин, можуть проникати всередину коренів або навіть усередину окремих клітин - так утворюється мікориза. Рослини передають частину синтезованих органічних сполук гіфам гриба, отримуючи від них необхідні мінеральні солі. У мінеральному живленні рослин також беруть участь нітрифікувальні бактерії, яких з рослиною поєднують мутуалістичні відносини. Бактерії Rhizobia здатні до фіксації Нітрогену й живуть у кореневих системах бобових (горох, квасоля, люпин тощо). Бактерії продукують амоніак, який рослина поглинає й використовує для отримання амінокислот, нуклеїнових кислот, білків та інших біологічних молекул, необхідних для росту й виживання. Рослина забезпечує безпечне середовище й достатню кількість поживних речовини для росту бактерій (рис. 34).

Важливе значення в процесах травлення рослиноїдних тварин мають бактерії, які можуть виробляти фермент целюлазу, що розщеплює молекули целюлози (до чого еукаріотичні організми не здатні).

Одним з прикладів мутуалістичних взаємовідносин є запилення квіток рослин комахами (рис. 35). У випадку, коли ті самі рослини можуть запилюватися різними комахами, а комахи живляться пилком і нектаром різних видів рослин і здатні використовувати іншу їжу, говорять про протокооперацію - форму симбіозу, за якої співіснування корисне для обох видів, але не є обов'язковим.

Рис. 34. Бульбочки з азотфіксувальними бактеріями на коренях бобових

Рис. 35. Джміль на квітці конюшини

Наведіть приклади мутуалістичних взаємовідносин організмів.

У біологічній літературі різняться погляди на лишайники як приклад мутуалістичних відносин гриба й водорості (або ціанобактерії). Ознайомтеся з науковими фактами та висловіть власну думку щодо цього питання.

У разі взаємовигідних відносин користь, отримувана двома видами, не завжди є однаковою. Якщо для одного з видів в ході еволюції відносини стають індиферентними, їх класифікують як вияв коменсалізму - форми симбіозу, за якої організми одного виду (коменсали) отримують користь від організмів іншого виду, не зашкодивши йому, але й не приносячи користі. Коменсали можуть отримувати від іншого виду допомогу в пересуванні, укриття, їжу й захист. Часто такі відносини ґрунтуються лише на просторових зв'язках: у норах бабаків живуть метелики, жаби, мокриці, а риби морські качечки ховаються між голками морських їжаків. Цікавим прикладом коменсалізму є супровід дрібними, активно плаваючими тваринами більших, зокрема риби-лоцмани (рис. 36). Коменсалами є епіфіти, яких багато поміж мохів, папоротей, квіткових тропічних рослин (рис. 37). Деревні рослини слугують їм місцем прикріплення, а живляться епіфіти за рахунок відмерлих тканин і виділень господаря та шляхом фотосинтезу. Деякі рослини мають користь від співіснування з тваринами, які вможливлюють розповсюдження плодів і насіння. Із таким співіснуванням пов'язана низка адаптацій. Так, насіння рослин, яке поширюється тваринами, може мати гачечки, щетинки, шипи, клейкі виділення, за допомогою яких кріпиться до шерсті тварин. Плоди рослин, які поширюються тваринами, мають м'ясистий соковитий оплодень як приманку для поїдання (зокрема в калини, горобини, вишні, малини).

Організми також вступають в антагоністичні взаємовідносини, до яких відносять хижацтво, паразитизм і конкуренцію.

Форму симбіозу видів, за якої організми одного виду (хижаки) живляться організмами іншого виду (жертвою), вступаючи в безпосередній контакт, називають хижацтвом. Найважливішою характеристикою хижаків є те, наскільки вони спеціалізовані на живленні певними видами жертв. Наприклад, звичайна лисиця - еврибіонтний вид, який має широку екологічну нішу за ресурсами живлення. Її жертвами можуть бути дрібні й навіть середні за розміром ссавці, птахи, рептилії, амфібії, найрізноманітніші безхребетні та навіть чимало різних рослин. Прикладом вузької спеціалізації за ресурсами живлення може бути гігантський мурахоїд, який живиться лише мурахами й термітами (рис. 38). З іншими прикладами адаптацій, які формуються в системі «хижак - жертва», ви ознайомитеся в наступному параграфі.

Рис. 36. Риби-лоцмани супроводжують акулу довгокрилу

Рис. 37. Тропічна рослина-епіфіт на дереві

Наведіть приклади організмів-коменсалів, використовуючи інтернет-джерела.

Паразитизм - форма симбіозу організмів різних видів, з яких один (паразит) використовує іншого (хазяїна) як середовище мешкання та джерело живлення, покладаючи на нього (частково або повністю) регуляцію відносин з навколишнім середовищем. Для того, щоб використовувати хазяїна, паразитові не потрібно його вбивати (іноді хазяїн гине, але це не є необхідною умовою його використання). Багато паразитичних організмів є поміж бактерій, грибів, тварин, трапляються паразитичні рослини, зокрема представники родів повитиця та вовчок (рис. 39). Докладніше про паразитичні організми ви дізнаєтеся в § 14.

Уже було згадано про конкуренцію - форму симбіозу між видами з подібними екологічними потребами, коли наявність конкурента зменшує можливості користування ресурсами (§ 8). Вимирання певних видів є наслідком їх взаємодії з видами-конкурентами. Наприклад, потрапляння в Австралію здичавілих собак динго призвело до вимирання місцевих хижаків - сумчастого вовка та сумчастого диявола. Ці хижаки були сильніші від собак, але поступалися собакам у мисливському мистецтві. Ці види збереглися з доісторичного часу лише в Тасманії, куди не дісталися динго.

Поміж нейтральних взаємовідносин виділяють аменсалізм - форму взаємозв'язків між організмами різних видів, за якої один вид пригнічує життєдіяльність іншого, але при цьому не зазнає впливу у відповідь. Наприклад, світлолюбні трав'янисті види, що ростуть під деревами, зазнають пригнічення в результаті затінення, натомість для самого дерева сусідство може бути нейтральним. Такі взаємовідносини можуть бути спричинені біохімічними адаптаціями, за яких одні організми виділяють речовини, шкідливі для інших.

Рис. 38. Хижак. Мурахоїд гігантський

Тварина має специфічні адаптації: пазурі тварини дозволяють діставатися мурашок, а довгий липкий язик, що висовується з витягнутої в трубку беззубої морди, дає можливість підхоплювати й ковтати одночасно сотні комах.

Рис. 39. Паразитична рослина. Вовчок жовтий

У процесі еволюції всі органи цих рослин, крім квіток і плодів, зазнали значних змін: коріння перетворилися в короткі м'ясисті волокна-присоски й присмоктуються до коренів рослини-господаря; листя втратило хлорофіл й перетворилося на лусочки.

Створіть просвітницький проект для учнів та учениць молодших класів «Цікаві приклади форм симбіозу організмів», «Хижі та паразитичні рослини».

  • 1. Дайте означення поняття симбіоз.
  • 2. Назвіть форми симбіозу.
  • 3. Схарактеризуйте форми симбіозу.
  • 4. Розкажіть про адаптацію організмів до певної форми симбіозу на самостійно обраних прикладах.