37 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности симбиоза гриба и водорослей

Особенности симбиоза гриба и водорослей

Самый загадочный симбиоз гриба и водоросли – отдел Лишайники. Организм, состоящий из двух компонентов, исследует наука, которая называется лихенология. До сих пор ученым не удалось установить природу их возникновения, а в лабораторных условиях их получают с большим трудом.

Особенности симбиоза гриба и водорослей

Состав организма

Ранее думали, что симбиоз грибов и водорослей в лишайнике представлен взаимовыгодным способом сосуществования двух организмов, при котором:

  • грибы получают углеводы, производимые вторым компонентом в процессе фотосинтеза;
  • водорослям необходимы минеральные вещества и покров, чтобы защититься от засухи.

Но позднее этот «благополучный»симбиотический организм новый статус. Взаимоотношения в нем организмов были признаны паразитическими. Потому что обнаружили, что в неблагоприятных условиях гриб становится паразитом. Водоросль может даже погибнуть, если гриб будет поедать не синтезируемые ею углеводы, а ее тело.

Ирина Селютина (Биолог):

В 1873 г. французский исследователь Е.Борне, изучая анатомическое строение лишайников, обнаружил внутри водорослевых клеток грибные отростки – гаустории, всасывающие органы гриба. Это позволяло думать, что гриб использует содержимое клеток водорослей, т.е. ведет себя как самый настоящий паразит. За прошедшие годы в слоевище лишайников было открыто и описано много различных форм абсорбционных, или всасывающих, гиф гриба.

Сейчас союз представляют по-другому: споры гриба выбирают себе «кормилицу», но последняя может противостоять объединению. Главное правило в симбиозе – взаимовыгодное сосуществование. Лишайник получится, если оба компонента испытывают трудности существования поодиночке: им не хватает питания, света, температуры. Благоприятные факторы не вынуждают их объединяться.

Вступающие во взаимодействие грибы по-разному ведут себя с водорослями. Образует гифы со всеми доступными видами, но некоторых из них просто съедаются. Синтез проявляется только со схожими классами. В сосуществовании оба организма меняют свое строение и внешний вид.

Строение организма

Структурно в лишайнике представлено 2 компонента: гифы грибов с вплетенными в них водорослями.

Водорослевый компонент – фикобионт, может быть представлен цианобактериями (сине-зелеными водорослями), зелеными или желто-зелеными водорослями. Грибной компонент, или микобионт – сумчатыми или базидиальными грибами.

Если расположение водорослей равномерное по всему слоевищу, его называют гомеомерным, а если только в верхнем слое – гетеромерным. Это так называемое слоевище, или таллом, или тело лишайника.

Внутреннее строение таллома лишайника включает в себя следующие составляющие:

  1. Верхняя корка (корковий слой): образована плотно переплетающимися гифами. Она окрашена в разные цвета, благодаря наличию пигментов. Эта корка более толстая и обеспечивает защиту и поглощение води из воздуха.
  2. Сердцевинный слой: формируется внутренними гифами гриба и зелеными клетками водорослей, с которыми связан фотосинтез, превращение и запас веществ.
  3. Нижняя кожица (корковый слой): тонкая, снабжена выростами-ризоидами, благодаря которым тело лишайника крепится к субстрату. Помимо этого гифы выделяют кислоты, способные растворять субстрат и осуществляют поглощение минеральных веществ.

По внешнему виду выделяют следующие типы таллома:

Первые выглядят как тонкая корка, крепко сросшаяся с поверхностью. Листоватые держатся на пучках гифов – ризоидах. Кустистые выглядят как свисающий куст или борода.

Цвет может быть серый, бурый, зеленоватый, желтый или черный. Концентрация регулируется специфическими красящими веществами, содержанием железа, кислотами в окружающей среде.

Способы размножения и жизненный цикл

Лишайники устойчивы к отсутствию воды

В лишайнике способностью размножаться наделены оба компонента. Грибной воспроизводится вегетативно – частями таллома или с помощью спор. Отростки тела отрываются от слоевища и перемещаются животными, людьми или ветром. Так же распространяются споры.

Второй компонент делится вегетативно. Симбиотический комплекс улучшает способность к размножению. А некоторые виды практически не существуют вне пределов лишайника.

Ирина Селютина (Биолог):

Лишайники размножаются либо спорами, которые образует микобионт половым или бесполым способом, либо вегетативно.

При половом размножении на слоевищах лишайников в результате полового процесса образуются половые спороношения в виде плодовых тел (апотеции, у лишайников известныперитеции, гастеротеции).

Помимо спор, образующихся во время полового процесса, для лишайников присущи и бесполые спороношения – конидии, пикноконидии и стилоспоры, возникающие экзогенно на поверхности конидиеносцев.

При вегетативном размножении обычно идет отделение кусочков слоевища, которые могут быть оторваны порывами ветра или соредиями (микроскопически мелкими клубочками, состоящими из одной или нескольких клеток водоросли, окруженных гифами гриба) или изидиями (маленькими выростами на верхней поверхности слоевища).

Растут организмы медленно. Образует прирост за год от 0,25 до 10 мм. Зато они нетребовательны к условиям среды:

  • растут на скалах, земле, стволах и ветках деревьев, на неорганике: стекле, металле;
  • выдерживают обезвоживание.

Устойчивые к температурам от -47 до 80℃, 200 видов обитает в Антарктике. Около двух недель смогли прожить вне земной атмосферы. Лишайники являются индикаторами чистоты окружающей среды – в местах с сильным загрязнением они не встречаются.

Роль лишайников

Существует около 20 тыс. видов. Симбионт образует сетку распространения по всему миру. Особо значимы организмы в местностях тундры и лесов:

  1. Служат пищей северным оленям.
  2. Принимают участие в выветривании горных пород и почвообразовании.
  3. Становятся местом для размножения и проживания ряда беспозвоночных животных.

Человек использует их:

  1. Чтобы определить возраст скал, ведь сами лишайники живут до 4500 тыс. лет.
  2. Для получения антибиотиков нужны виды цетрария, кладония, пармелия, уснея.
  3. Из лобарии и эвернии получают аромовещества и фиксаторы запахов.
  4. Источник сырья для промышленности (получение спирта, красителей).
  5. Источник красителей и химических индикаторов (лакмус).
  6. Лишайниковые кислоты используются в медицине как антибиотики (уснин).
  7. Биоиндикаторы чистоты среды.

Манну лишайника едят в пустынях Среднего Востока, а в Японии умбликария съедобная считается деликатесом. Съедобны виды бриории Фремонта.

Симбиоз грибов с растениями и другими организмами

Способность грибов вступать в тесный симбиоз с другими организмами поистине уникальна. Ярче всего проявляется симбиоз грибов с корнями деревьев и других растений, результатом которого является микориза (в переводе с греческого – «грибокорень»). К слову, по этому же принципу паразитируют на древесных корнях и орхидеи. Не менее интересен симбиоз грибов и с различными видами насекомых: муравьями-листорезами, термитами, жуками-короедами и пилильщиками, осами и мухами.Группа грибов-симбионтов возникла в результате паразитизма, только такие грибы не губят своего хозяина, а вступают с ним в своеобразное «сотрудничество». От этого содружества выигрывает и гриб, и растение-хозяин.Ниже описано, в чем проявляется симбиоз грибов, и с какими организмами эти плодовые тела «сотрудничают» чаще всего.

Симбиоз грибов с корнями высших растений

Фото симбиоза грибов с корнями

Ярким примером симбиоза грибов является микориза — содружество грибов и высших растений (различных деревьев). При таком «сотрудничестве» выигрывает и дерево, и гриб. Поселяясь на корнях дерева, гриб выполнят функцию всасывающих волосков корня, и помогает дереву усваивать питательные вещества из почвы. При таком симбиозе от дерева гриб получает готовые органические вещества (сахара), которые синтезируются в листьях растения при помощи хлорофилла.

Кроме того, при симбиозе грибов и растений грибница вырабатывает вещества типа антибиотиков, которые защищают дерево от различных болезнетворных бактерий и патогенных грибов, а также стимуляторы роста типа гиббереллина. Отмечено, что деревья, под которыми растут шляпочные грибы, практически, не болеют. Кроме того, дерево и гриб активно обмениваются витаминами (в основном, группы В и РР).

Многие шляпочные грибы образуют симбиоз с корнями различных видов растений. Причем установлено, что каждый вид дерева способен образовать микоризу не с одним видом гриба, а с десятками разных видов.

Лишайники: в чем проявляется симбиоз грибов и водорослей

На фото Лишайник

Другим примером симбиоза низших грибов с организмами других видов являются лишайники, которые представляют собой союз грибов (в основном аскомицетов) с микроскопическими водорослями. В чем же проявляется симбиоз грибов и водорослей, и как происходит такое «сотрудничество»?

До середины XIX века считалось, что лишайники являются отдельными организмами, но в 1867 году русские ученые-ботаники А. С. Фаминцын и О. В. Баранецкий установили, что лишайники — не отдельные организмы, а содружество грибов и водорослей. От этого союза выигрывают оба симбионта. Водоросли с помощью хлорофилла синтезируют органические вещества (сахара), которыми питается и грибница, а грибница снабжает водоросли водой и минеральными веществами, которые она высасывает из субстрата, а также защищает их от высыхания.

Благодаря симбиозу гриба и водоросли лишайники живут в таких местах, где не могут отдельно существовать ни грибы, ни водоросли. Они заселяют знойные пустыни, высокогорные районы и суровые северные регионы.

Лишайники являются еще более загадочными созданиями природы, чем грибы. В них меняются все функции, которые присущи отдельно живущим грибам и водорослям. Все процессы жизнедеятельности в них протекают очень медленно, они медленно растут (от 0,0004 до нескольких мм в год), и так же медленно старятся. Эти необычные создания отличаются очень большой продолжительностью жизни — ученые предполагают, это возраст одного из лишайников в Антарктиде превышает 10 тысяч лет, а возраст самых обычных лишайников, которые встречаются везде, не менее 50-100 лет.

Лишайники благодаря содружеству грибов и водорослей намного выносливее мхов. Они могут жить на таких субстратах, на которых не могут существовать ни один другой организм нашей планеты. Их находят на камне, металле, костях, стекле и многих других субстратах.

Лишайники до сих пор продолжают удивлять ученых. В них обнаружены вещества, которых больше нет в природе и которые стали известны людям только благодаря лишайникам (некоторые органические кислоты и спирты, углеводы, антибиотики и др.). В состав лишайников, образованных симбиозом грибов и водорослей, также входят дубильные вещества, пектины, аминокислоты, ферменты, витамины и многие другие соединения. Они накапливают различные металлы. Из более 300 соединений, содержащихся в лишайниках, не менее 80 из них нигде больше в живом мире Земли не встречаются. Каждый год ученые находят в них все новые вещества, не встречающиеся больше ни в каких других живых организмах. В настоящее время уже известно более 20 тысяч видов лишайников, и ежегодно ученые открывают еще по несколько десятков новых видов этих организмов.

Читать еще:  Описание применение гриба спорыньи в медицине

Из этого примера видно, что симбиоз не всегда является простым сожительством, а иногда рождает новые свойства, которых не было ни у одного из симбионтов в отдельности.

В природе таких симбиозов великое множество. При таком содружестве выигрывают оба симбионта.

Установлено, что стремление к объединению больше всего развито у грибов.

Симбиоз грибов с насекомыми

Вступают грибы в симбиоз и с насекомыми. Интересным содружеством является связь некоторых видов плесневых грибов с муравьями-листорезами. Эти муравьи специально разводят грибы в своих жилищах. В отдельных камерах муравейника эти насекомые создают целые плантации этих грибов. Они специально готовят почву на этой плантации: заносят кусочки листьев, измельчают их, «удобряют» своими испражнениями и испражнениями гусениц, которых они специально содержат в соседних камерах муравейника, и только потом вносят в этот субстрат мельчайшие гифы грибов. Установлено, что муравьи разводят только грибы определенных родов и видов, которые нигде в природе, кроме муравейников, не встречаются (в основном, грибы родов фузариум и гипомицес), причем, каждый вид муравьев разводит определенные виды грибов.

Муравьи не только создают грибную плантацию, но и активно ухаживают за ней: удобряют, подрезают и пропалывают. Они обрезают появившиеся плодовые тела, не давая им развиться. Кроме того, муравьи откусывают концы грибных гиф, в результате чего на концах откусанных гиф скапливаются белки, образуются наплывы, напоминающие плодовые тела, которыми муравьи затем питаются и кормят своих деток. Кроме того, при подрезании гиф мицелий грибов начинает быстрее расти.

«Прополка» заключается в следующем: если на плантации появляются грибы других видов, муравьи их сразу удаляют.

Интересно, что при создании нового муравейника будущая матка после брачного полета перелетает на новое место, начинает копать ходы для жилища будущей своей семьи и в одной из камер создает грибную плантацию. Гифы грибов она берет из старого муравейника перед полетом, помещая их в специальную подротовую сумку.

Подобные плантации разводят и термиты. Кроме муравьев и термитов, «грибоводством» занимаются жуки-короеды, насекомые-сверлильщики, некоторые виды мух и ос, и даже комары.

Немецкий ученый Фриц Шаудин обнаружил интересный симбиоз наших обычных комаров-кровососов с дрожжевыми грибками актиномицетами, которые помогают им в процессе сосания крови.

Взаимовыгодный симбиоз гриба и водоросли может сформироваться мгновенно

Рис. 1. Схема взаимовыгодного сотрудничества (облигатного мутуализма) пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae и водорослей Chlamydomonas reinhardtii в среде без доступа воздуха. Дрожжи питаются глюкозой (C6H12O6) и вырабатывают углекислый газ, необходимый водорослям для фотосинтеза. Хламидомонады восстанавливают нитрит (NO2 − ) и обеспечивают дрожжи аммиаком (NH3). Таким образом, водоросли необходимы дрожжам как источник азота, а дрожжи водорослям — как источник углерода. Кроме того, благодаря обмену протонами между дрожжами и водорослями в среде поддерживаются оптимальные значения pH. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Считается, что мутуализм (взаимовыгодный симбиоз) двух видов живых существ должен формироваться постепенно, в результате долгой коэволюции. Однако эксперименты американских биологов показали, что многие виды грибов и одноклеточных водорослей могут образовывать мутуалистические системы практически мгновенно, без предшествующего периода взаимной адаптации и без каких-либо генетических модификаций. Для этого гриб и водоросль должны оказаться в среде, где они будут друг для друга единственными источниками необходимых веществ, таких как углекислый газ и аммоний. Исследование подтвердило гипотезу «экологического соответствия», согласно которой не все существующие в природе мутуалистические системы следует трактовать как результат длительной предшествующей коэволюции.

Облигатным (обязательным) мутуализмом называют взаимовыгодные отношения между двумя видами, не способными существовать друг без друга. Принято считать, что такие отношения формируются постепенно, в ходе длительной коэволюции и взаимной адаптации, «притирки» организмов друг к другу. Несомненно, во многих случаях так оно и было (см. Н. Проворов, Е. Долгих, 2006. Метаболическая интеграция организмов в системах симбиоза).

Впрочем, далеко не все специфические взаимоотношения между организмами, наблюдаемые в природе, являются результатом долгой коэволюции. Об этом наглядно свидетельствуют случаи успешной интродукции — вселения видов в районы за пределами их естественного ареала. Вид мог миллионы лет приспосабливаться к своим соседям по экосистеме, но потом он случайно попадает в другое сообщество — и успешно встраивается в него, осваивает новые пищевые ресурсы, противостоит новым паразитам и т.д. Из этого следует, что адаптации, обеспечивающие те или иные экологические взаимодействия, которые мы обнаруживаем при изучении современных экосистем, изначально могли развиться для каких-то других целей, а затем, при смене условий, пригодиться для выполнения новых функций.

Разумеется, не всякий вид способен встроиться в новое окружение. При интродукции происходит своеобразная сортировка, в ходе которой одни пришельцы приживаются на новом месте, а другие погибают. Так или иначе, приходится признать, что целостное и взаимосвязанное сообщество может сформироваться не только за счет идущей миллионы лет коэволюционной «притирки» видов друг к другу, но и за счет подбора из числа случайных мигрантов таких видов, которые удачно дополняют друг друга и хорошо уживаются вместе. Эту идею, известную под названием ecological fitting (что можно приблизительно перевести как «экологическое соответствие» или «экологический подбор»), начиная с 1980-х годов развивает известный американский эколог Дэниел Джензен (Daniel Janzen).

Могут ли облигатно-мутуалистические системы, обычно считающиеся чем-то вроде апофеоза коэволюции, формироваться по такой же схеме, то есть без всякой коэволюции — просто за счет случайного соответствия двух случайно встретившихся видов, которые при определенных условиях оказываются неспособными жить друг без друга? Эксперименты, проведенные биологами из Гарвардского университета (США), позволяют ответить на этот вопрос утвердительно.

Авторы работали с обычными пекарскими почкующимися дрожжами Saccharomyces cerevisiae и не менее обычными одноклеточными водорослями хламидомонадами (Chlamydomonas reinhardtii). В природе эти виды в мутуалистических отношениях замечены не были. В лаборатории, однако, они вступили в неразрывную связь легко и быстро, без всякой эволюции или генетических модификаций. Для этого оказалось достаточно выращивать дрожжи и хламидомонады без доступа воздуха в среде, где глюкоза является единственным источником углерода, а нитрит калия — единственным источником азота.

Схема мутуалистических взаимоотношений дрожжей и хламидомонад довольно проста (рис. 1). Дрожжи питаются глюкозой и производят углекислый газ, необходимый хламидомонадам для фотосинтеза (использовать содержащуюся в среде глюкозу хламидомонады не умеют). Водоросли, со своей стороны, восстанавливают нитрит, переводя азот в доступную для дрожжей форму (аммоний). Таким образом, дрожжи обеспечивают хламидомонады углеродом, а хламидомонады снабжают дрожжи азотом. В таких условиях ни один из видов не может расти без другого. Это и есть облигатный мутуализм.

Авторы убедились, что мутуалистическая система благополучно растет в широком диапазоне концентраций глюкозы и нитрита, хотя в одиночку ни один из двух видов в этих условиях не выживает. Только при очень сильном снижении концентрации глюкозы или нитрита рост смешанной культуры прекращается.

Если раскупорить систему, то есть предоставить ей доступ к атмосферному CO2, получается сообщество, в котором только один из участников (дрожжи) не может жить без другого, тогда как второй участник (хламидомонады) уже не нуждается в первом для выживания. Впрочем, даже в этом случае хламидомонады лучше растут в присутствии дрожжей, чем без них (очевидно, дополнительный CO2, выделяемый дрожжами, идет им на пользу). Таким образом, система остается мутуалистической, хотя со стороны водорослей мутуализм уже не облигатный. Ни один из видов не вытесняет другой.

Если добавить в среду аммоний, получается обратная ситуация: теперь дрожжи могут жить без водорослей (и вообще не нуждаются в них), тогда как водоросли по-прежнему не могут жить без дрожжей. Это уже не мутуализм, а комменсализм (нахлебничество со стороны водорослей). В этом случае дрожжи, которые размножаются быстрее водорослей, заполняют всё жизненное пространство, доводя хламидомонады до вымирания. Авторы предполагают, что устойчивость таких асимметричных систем (в которых только один из участников сильно зависит от другого) определяется соотношением скоростей размножения. Если зависимый вид размножается быстрее, чем независимый, то сожительство двух видов может быть устойчивым; в противном случае независимый вид может полностью вытеснить своего напарника.

Авторы провели аналогичные эксперименты с другими видами хламидомонад и грибов-аскомицетов. Оказалось, что почти все виды дрожжей в данных условиях образуют облигатно-мутуалистические взаимоотношения с хламидомонадами. Правда, продуктивность (скорость роста) симбиотических комплексов оказывается разной. От чего она зависит, определить не удалось: авторы не нашли связи ни со склонностью дрожжей к кислородному дыханию или бескислородному метаболизму (брожению), ни с природными местообитаниями дрожжей, ни со скоростью размножения, ни со степенью влияния концентрации нитритов на рост дрожжей. Очевидно, дело в каких-то других особенностях изученных видов.

Читать еще:  Сбор грибов в челябинской области

Одноклеточная водоросль хлорелла отказалась вступать в мутуалистические отношения с дрожжами, потому что она сама умеет питаться глюкозой и в смешанной культуре вытесняет дрожжи. Не стали образовывать облигатно-мутуалистические комплексы с водорослями дрожжи Hansenula polymorpha, потому что они сами умеют использовать нитрит в качестве источника азота. Но все же исследование показало, что самые разные виды аскомицетов и хламидомонад готовы вступить в симбиотические отношения друг с другом, попав в подходящие условия.

Из многоклеточных (точнее, образующих нитчатые гифы) аскомицетов были протестированы два классических лабораторных объекта — Neurospora crassa и Aspergillus nidulans. Оба вида умеют восстанавливать нитрит и потому не образуют облигатно-мутуалистических систем с хламидомонадами. Однако генетически модифицированные штаммы этих грибов, лишенные способности утилизировать нитрит, вступили в симбиоз с водорослями точно так же, как и дрожжи. Как выяснилось, при этом клетки хламидомонад вступают в непосредственный физический контакт с гифами грибов: под микроскопом видны гифы, обвешанные хламидомонадами, как новогодняя елка (рис. 2).

Рис. 2. Гифы Neurospora crassa (слева) и Aspergillus nidulans (справа), облепленные симбиотическими водорослями. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Мутуалистические взаимоотношения хламидомонад с дрожжами, по-видимому, тоже требуют установления физических контактов между клетками. Об этом свидетельствует тот факт, что систематическое встряхивание смешанной культуры дрожжей и водорослей резко замедляет рост симбиотической системы.

При помощи электронного микроскопа авторы обнаружили плотные контакты, образующиеся между клеточными стенками Aspergillus nidulans и Chlamydomonas reinhardtii, причем клеточная стенка водоросли в местах контакта становится тоньше — возможно, под действием ферментов, выделяемых грибом.

Похожие межклеточные контакты характерны для классических грибно-водорослевых симбиотических систем — лишайников. Аскомицеты в ходе своей эволюции много раз вступали в симбиоз с водорослями и цианобактериями, образуя лишайники. Лишайникообразующие группы разбросаны по всему филогенетическому дереву аскомицетов. Это значит, что такие эволюционные события происходили многократно и независимо в разных эволюционных линиях грибов (см. F. Lutzoni et al., 2001. Major fungal lineages are derived from lichen symbiotic ancestors). По-видимому, аскомицеты в целом «предрасположены» (преадаптированы) к формированию мутуалистических комплексов с одноклеточными водорослями. Эксперименты американских ученых, возможно, проливают свет на ранние стадии формирования таких комплексов.

Впрочем, не следует переоценивать сходство полученных в эксперименте мутуалистических систем с лишайниками. Хотя бы потому, что у большинства лишайников только грибной компонент не может жить в одиночку, тогда как фотосинтезирующие компоненты (одноклеточные водоросли и цианобактерии), как правило, могут прекрасно жить и без гриба. То есть лишайники не являются облигатно-мутуалистическими системами. Да и отсутствие доступа к атмосферному CO2 вряд ли является проблемой, с которой водорослям часто приходится сталкиваться в природе. Главное в обсуждаемой работе — демонстрация общего принципа. Исследование показало, что облигатный мутуализм может сложиться мгновенно, без всякой эволюции — просто за счет того, что изменившиеся условия делают виды взаимозависимыми. Разумеется, для того, чтобы из такого наспех сформированного симбиотического комплекса развилось что-то действительно сложное и высоко интегрированное, вроде лишайника, без миллионов лет коэволюции уже не обойтись.

Симбиоз: примеры в природе. Симбиоз животных: примеры. Симбиоз в растительном мире

Все составляющие части животного и растительного мира находятся в тесной взаимосвязи между собой и вступают в сложные взаимоотношения. Некоторые благоприятны для участников или вообще жизненно важны, например лишайники (представляют собой результат симбиоза гриба и водоросли), другие безразличны, третьи же приносят вред. Исходя из этого, принято различать три вида взаимоотношений организмов – это нейтрализм, антибиоз и симбиоз. Первый, по сути, не представляет ничего особенного. Это такие отношения между популяциями, обитающими на одной территории, при которых они не влияют друг на друга, не взаимодействуют. А вот антибиоз и симбиоз — примеры, которых встречаются очень часто, являются важными компонентами естественного отбора и участвуют в дивергенции видов. Остановимся на них более подробно.

Симбиоз: что это такое?

Под симбиозом принято понимать особые взаимоотношения между организмами, при которых пользу извлекают оба партнера или только один. Впервые данный термин употребил немецкий микробиолог и ботаник Г.А. де Бари. Он установил его, изучая лишайники (представляют собой результат симбиоза водоросли и гриба, на фото), и противопоставил паразитизму. Существует несколько форм взаимовыгодного сожительства: мутуализм, кооперация, комменсализм.

Мутуализм

Представляет собой достаточно распространенную форму взаимовыгодного сожительства организмов, при которой существование одного партнера невозможно без другого. Наиболее известный случай – это симбиоз гриба и водоросли (лишайники). Причем первый получает продукты фотосинтеза, синтезируемые вторым. А водоросль извлекает минеральные соли и воду из гиф гриба. Жизнь по отдельности невозможна.

Комменсализм

Комменсализм – это фактически одностороннее использование одним видом другого, без оказания на него вредного воздействия. Может осуществляться в нескольких формах, но основных две:

  1. Квартирантство (синойкия), то есть предоставление другому виду убежища. Примеры симбиоза в природе в этой форме очень многочисленны. В частности, самка камчатского карепрокта откладывает икру под панцирь краба, а пресноводный горчак — в мантийную полость двустворчатого моллюска – беззубки.
  2. Нахлебничество, или эпикойкия. Один вид (комменсал) прикрепляется к другому (хозяину) либо живет возле него, питаясь остатками его пищи, а иногда и передвигаясь с его помощью. Нахлебничество характеризуют как один из путей перехода в паразитизм. На фото акулы и лоцманы, которые зачастую следуют за ними целыми стаями и питаются остатками.

Все остальные в какой-то мере являются модификациями этих двух форм. Например, энтойкия, при которой один вид обитает в теле другого. Наблюдается это у рыбок карапус, которые используют в качестве жилища клоаку голотурий (вид иглокожих), но питаются за ее пределами различными мелкими рачками. Или эпибиоз (одни виды живут на поверхности у других). В частности, усоногие рачки хорошо себя чувствуют на горбатых китах, абсолютно им не мешая.

Кооперация: описание и примеры

Кооперация – это такая форма взаимоотношений, при которой организмы могут прожить отдельно, но иногда объединяются для общей пользы. Получается, что это необязательный симбиоз. Примеры:

  • Актинии и раки-отшельники, которые селятся в пустой раковине моллюсков; он возит ее повсюду вместе с полипом, увеличивая для того пространство для ловли добычи, а себе обеспечивая тем самым защиту.
  • Крупные рыбы и креветки, которые очищают их тело от паразитов и отмерших клеток.
  • Крупные копытные животные и птицы, которые выклевывают из их шерсти паразитов (клещей) либо при линьке выщипывают клочки зимней шерсти и используют ее для строительства гнезд.

Симбиоз животных: примеры

Взаимное сотрудничество и совместное проживание в животной среде не редкость. Приведем лишь некоторые наиболее интересные примеры.

  • Птица медоуказчица и ее соратники, например медведь, а зачастую и люди. Сама она питается лишь пчелиными личинками и воском, но достать их не может, поэтому начинает активно звать помощников, издавая громкие звуки. Более крупные союзники крушат гнездо, а она с удовольствием лакомится общей добычей.
  • Бизоны и воловья птичка. Густая шерсть становится пристанищем для паразитов, доставляя животному много неудобств. Тут-то и приходит на помощь пернатая помощница, которая все чистит, а взамен получает пищу и кров, спасаясь в густом покрове от холода. Аналогичная взаимная помощь наблюдается у мангуста и кабана-бородавочника (на фото).

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.

Симбиоз (примеры) животных и растений

  • Тропическое растение мирмекодия и муравьи: они живут в утолщенных стеблях, обеспечивая защиту от других насекомых, а сами при этом приобретают жилище.
  • Самый яркий случай, в прямом смысле слова – это актиния и рыба-клоун (на фото), которая очищает растение-хищника от остатков пищи, получая за это защиту и укрытие.

Примеры очень многочисленны, и многие отношения между разными элементами растительного и животного мира еще мало изучены.

Что такое антибиоз?

По существу, это процесс, противоположный симбиозу, при котором взаимодействуют две популяции и одна из них или обе оказывают подавляющее влияние на другую. То есть это антагонистический вид отношений. Антибиоз может существовать в трех формах: конкуренция, хищничество и паразитизм. Примером первого случая служит подавление роста микроорганизмов грибами, которые вырабатывают антибиотики. При хищничестве один вид использует другой в качестве еды, убивая его (лисы и зайцы, львы и антилопы-гну).

При паразитизме один вид пользуется вторым как источник питания и места обитания. Паразиты могут быть временными (комары, пиявки) или постоянными (аскарида, вши, бычий цепень).

Симбиоз, примеры которого встречаются практически на каждом шагу, в том числе и в жизни человека, в составе естественного отбора является важным компонентом эволюции в целом.

Проявление симбиоза грибов с растениями и деревьями

Сотрудничество различных видов составляет основу всей жизни на нашей планете. Симбиоз грибов и растений возник в ответ на их потребность к выживанию. Большинство высших культур уже не могут существовать без микоризы, поскольку почвы истощились, а количество негативных факторов возросло.

Проявление симбиоза грибов с растениями и деревьями

Понятие симбиоз

Планета — дом для многочисленных организмов, которые вынуждены искать возможность сосуществования.

Симбиоз – тип взаимоотношений, при котором наблюдается сосуществование организмов разных видов.

Объединение стало ответом на неблагоприятное воздействие окружающей среды и недостаток питательных веществ.

Пример: грибные гифы объединяются для совместной работы с высшими растениями (деревьями и травянистыми).

В природе существует несколько разновидностей симбиотических взаимоотношений.

  1. Паразитизм: форма взаимоотношений, при которой представители одного вида используют представителей другого вида не только как место обитания, но и как источник для своего пропитания (грибы-трутовики, сажистые и др.)
  2. Мутуализм: форма взаимоотношений, при которой совместное сосуществование является взаимовыгодным для обоих видов и они не могут жить самостоятельно (грибы и водоросли в лишайнике).
  3. Комменсализм: форма взаимоотношений, при которой один из двух сосуществующих видов получает пользу от этого сосуществования, не принося вреда другому виду.
  4. Аменсализм: форма взаимоотношений, при которой один вид – аменсал, угнетается в своем росте и развитии вторым видом – ингибитором.
  5. Синнекроз: форма взаимоотношений, при которой взаимодействие между видами вредно для них и приводит в гибели всех представителей.

Сожительство грибов и растений

Микоризой называется симбиотическая ассоциация мицелия с корнями высших растений (деревья, кустарники, мхи, папоротники и др.). Впервые процесс описал в 1879–1881 гг. ученый Ф. М. Каменский, а термин был введен в 1885 году Альбертом Бернхардом Франком.

С тех пор было официально доказано, что грибы не паразитируют на поверхности культур, а формируют взаимовыгодный союз. В научных кругах известно 3 вида микоризы:

  1. Эктотрофная, т.е. наружная (эктомикориза): гифы, отходящие от грибницы, плотно оплетают молодые корешки, проникают в их межклеточное пространство, формируя микоризные трубки. Сеть образует систему, пронизывающую почву, тянется она на большие расстояния. Главное отличие вида — изменение корней, разрушение структуры. Яркими примерами взаимосвязи являются лесные древесные (ель, лиственница), лиственные (бук, береза, дуб). Образуется сеть Гартига.
  2. Эндотрофная, т.е. внутренняя (эндомикориза): о ней можно говорить, если влияние мицелия не вызывает изменений корневой системы, а уровень проникновения не ограничивается внешним слоем – гифы проникают в клетки через поры. Отсутствует грибной чехол, их структура остается постоянной. Грибницы могут формировать древовидные образования (арбускулы), клубки (пелетоны), вздутия, внутри клеток корня. Но клетки растений сохраняют жизнеспособность, даже переваривая внедрившийся организм. Главным примером симбиоза являются травянистые (орхидные), его обнаруживают у древесных (тополь, яблоня, груша) и кустарниковых видов.
  3. Эктоэндотрофная, т.е. смешанная: совмещает характеристики 2 предыдущих типов.

Почва, в которой происходят микоризные процессы, меньше подвержена эрозии и хорошо удерживает влагу. Гифы разлагают почвенные соединения и дают культурам возможность поглощать ранее недоступные элементы: фосфор, калий, азот и другие.

Грибы взаимовыгодно существуют с водорослями

Лишайник служит ярким примером активного симбиоза гриба и водоросли – они смогли образовать единый организм. Первые извлекают пользу в виде питательных компонентов, а вторые — получают воду и минеральные вещества, позволяющие им существование в разнообразных условиях.

Ирина Селютина (Биолог):

Лишайники представляют собой весьма своеобразную группу организмов. Тело лишайников называется слань и состоит из водорослей и гиф гриба. Водорослевый компонент – фикобионт может быть представлен цианобактерииями, зелеными или желто-зелеными водорослями, а грибной – микобионт – сумчатыми и базидиальными грибами. Благодаря переплетению нитей гриба, формируются:

  • Верхняя корка: окрашена в разные цвета, более толстая и обеспечивает защиту и поглощение воды из воздуха.
  • Нижняя корка: тонкая, имеет выросты-ризоиды, обеспечивающие прикрепление тела лишайника к поверхности.
  • Сердцевинный слой: сформирован гифами гриба и водорослями. С этим слоем связаны процессы фотосинтеза, превращения и запасания органических веществ.

В настоящий момент микориза наблюдается практически у всех голосеменных и большинства покрытосеменных растений. На бедных почвах без дополнительной помощи они развиваются плохо.

Голубика лучше растет и плодоносит, если земля будет содержать грибной мицелий. В зародышах семян черники и брусники уже имеются споры — микообразователи.

Сожительство грибов и деревьев

В микоризе с деревьями могут участвовать не все виды.

Ученые отмечают, что использование мицелия шляпочных грибов значительно увеличивает вероятность взаимовыгодного симбиоза.

  • трубчатые: большинство съедобных, среди которых белый гриб, подберезовик, подосиновик, моховик активно используют грибницы в процессах своей жизнедеятельности;
  • сумчатые: разновидности трюфельных иногда прибегают к формированию микоризы;
  • пластинчатые: грузди, зонтики, рядовки и др. нередко вступают в симбиоз с корнями растений.

Гифы грибов оплетают корни и образуют своеобразный чехол. Он защищает их от влияния патогенных микроорганизмов и разнообразных вредных веществ.

У некоторых разновидностей проявляется способность к выделению веществ, по действию напоминающих антибиотики.

Примеры использования микоризы можно найти в лесотехническом и сельском хозяйстве. Стандартный прием — внесение грибного мицелия в смесь для высадки, посевной и посадочный материал.

Особенно благоприятно сказывается присутствие такого субстрата на посадке дуба в степных районах, который «голыми» корнями не может получить достаточно питательных элементов. У дерева, корни которого сформировали микоризу, заметно возрастает концентрация хлорофилла в листьях, а фотосинтез становится более активным.

Лишайники

Строение лишайника

Тело лишайника называется слоевищем или талломом. По внешнему строению слоевища лишайники делят на три группы:

Рис. 1. Типы слоевищ лишайников.

Слоевище любых организмов царства грибов и лишайников образовано нитями грибницы, которые называются гифами. Между гифами в лишайнике находятся клетки водорослей. Чаще это одноклеточные зелёные водоросли, но у некоторых лишайников – нитчатые многоклеточные, те, что в свободном виде образуют тину в водоёмах.

Рис. 2. Внутреннее строение лишайника.

Симбиоз

Симбиозом называется совместная жизнедеятельность организмов разных видов, при которой каждый организм получает от другого пользу.

В лишайнике симбиоз протекает так. Водоросль производит органические вещества, которые потребляет гриб. Гриб с помощью гифов всасывает из окружающей среды воду с растворёнными в ней веществами и создаёт для водоросли влажную среду.

Данный симбиоз более выгоден для гриба. Гриб не может жить без водоросли, а водоросль может, и, в случае отделения от гриба, развивается быстрее.

Размножение

Лишайники чаще всего размножаются двумя способами:

  • кусочками слоевища, которые случайно отламываются, а потом прорастают, образуя новый организм;
  • специальными частицами, в которых клетки водорослей окружены гифами.

Такие частицы могут располагаться на поверхности лишайника либо внутри таллома. Со временем таллом лопается и частицы разлетаются. При прорастании они образуют новые талломы.

Рис. 3. Вегетативное размножение лишайников.

Кроме этого, гриб лишайника размножается спорами. Споры – это мелкие клетки гриба, которые после созревания вылетают из щелей лишайника. Встретив соответствующий вид водоросли, споры прорастают и образуют с ней новый лишайник.

Что такое «олений мох»?

«Олений мох», или ягель, – это не отдельный вид мха или лишайника. Ягель – это название целой группы видов лишайников, растущих в тундре.

Распространение

Лишайники встречаются по всей Земле, и в Антарктиде, и в пустынях, и в горах. В лесах их больше, чем в степях и пустынях.

Обязательными условиями для жизни лишайников являются достаточная освещённость и влажность. Освещённость важна для водоросли, так как в ней образование органических веществ идёт только на свету.

Значение лишайников

Лишайники тундры являются основным кормом северных оленей. Олени кочуют по тундре в поисках лучших пастбищ. Свиньи, овцы и коровы также могут поедать ягель.

Лишайниками питаются некоторые виды улиток. Отдельные виды съедобны и для человека. Также из лишайников получают краски и некоторые лекарства.

Интересные факты использования лишайников человеком:

  • в качестве подгузников;
  • для сохранения продуктов (за счёт подавления ими бактерий);
  • для получения глюкозы (способ разработан в СССР в военное время);
  • как источника витамина С.

Лишайник цетрария входит в рецепты многих блюд исландской традиционной кухни. Его добавляют в каши, супы, колбасу, творог, хлеб, а также в леденцы, употребляемые при болезнях горла.

Что мы узнали?

Готовя доклад или домашнее задание по биологии в 5 классе по теме «Лишайники» надо обратить внимание на следующее: лишайники это совместно живущие гриб и водоросль. Их отношения называются симбиозом, но для гриба они более выгодны. Лишайники неприхотливы и широко распространены. Пищевое значение лишайников для человека невелико, но в северных районах для животноводства лишайники незаменимы.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector