О симбиотических взаимоотношениях между разными видами рассказывает доктор биологических наук, профессор кафедры экспериментальной биологии, зоологии и биобезопасности Кубанского государственного университета Геннадий Плотников.
Что такое симбиоз?
Симбиоз — это устойчивые взаимоотношения организмов разных видов, которые живут рядом и тесно взаимодействуют друг с другом. Такие организмы могут защищать друг друга, обмениваться веществами или использовать партнера в качестве среды обитания.
Впервые явление симбиоза описал швейцарский ботаник Симон Швенденер в 1877 году при изучении лишайников. Ученый доказал, что лишайник — не единый организм, а союз гриба и водоросли: водоросль создает органические вещества в процессе фотосинтеза, а гриб снабжает ее водой и минеральными веществами, обеспечивая благоприятные условия для существования.
Сам термин «симбиоз» ввел в научный обиход немецкий ученый Генрих Антон де Бари в 1879 году. Он систематизировал знания о взаимодействии организмов и заложил основы понимания разнообразных форм симбиотических отношений.
Важный вклад в развитие представлений о симбиозе внесли русские исследователи. В начале XX века Константин Мережковский и Андрей Фаминцын выдвинули гипотезу о ведущей роли симбиоза в эволюции жизни на Земле. Согласно этой гипотезе, сложные клеточные структуры, в том числе эукариотические клетки, могли возникнуть в результате долговременного симбиоза различных микроорганизмов.
Типы симбиотических связей
Симбиоз может быть временным (факультативным), вынужденным или обязательным. Различия в поведении симбионтов — от паразитизма до взаимовыгодного сотрудничества — определяются множеством факторов: особенностями среды обитания, доступностью ресурсов, стратегией выживания и охоты, а также эволюционной историей видов.
Выделяют несколько типов симбиотических связей:
- Мутуализм — форма взаимодействия, при которой существование одного партнера невозможно без другого. Например, термиты не могут переваривать целлюлозу без жгутиковых простейших в своем кишечнике: те вырабатывают нужные ферменты и переводят клетчатку в усваиваемые сахара.
- Комменсализм — тип отношений, при котором один организм получает выгоду, не оказывая заметного воздействия на другой. Так, рыба‑прилипала путешествует на акуле, некоторые виды рыб прячутся среди щупалец актиний, а орхидеи растут на деревьях.
- Паразитизм — связь, при которой один вид получает выгоду, причиняя вред другому. Гельминты, чесоточные клещи, вши и блохи живут за счет своих хозяев: иногда это приводит к гибели хозяина, но порой паразиты сосуществуют с ним долго, не нанося серьезного ущерба.
От вражды к сотрудничеству
«Симбиоз возможен и между видами, которые ранее были врагами. Но для этого нужны тысячи поколений для появления и закрепления полезных мутаций. Это происходит из‑за изменения экологических условий: смены объектов питания, климата, появления новых угроз и конкурентов. Со сменой условий накапливаются мутации, и естественный отбор активирует формирование взаимополезных черт у обоих видов», — отмечает ученый.
Например, рыба‑клоун живет среди ядовитых щупалец актинии благодаря особой слизи, блокирующей стрекательные клетки, и взамен защищает ее от хищников, делясь остатками пищи.
Симбиотические бактерии, прежде уничтожавшиеся иммунной системой, стали неотъемлемой частью микрофлоры кишечника человека и животных. Грибы, ранее конкурировавшие с растениями за питательные вещества, теперь снабжают их фосфором и азотом. А пауки‑птицееды не нападают на лягушек из семейства узкоротов — вероятно, из‑за их ядовитых выделений. В результате лягушки получают защиту от хищников, а взамен очищают гнезда пауков от паразитов и муравьев.
Значение для экосистем и человека
В сельском хозяйстве важную роль играет симбиоз бобовых растений с азотфиксирующими бактериями: он повышает плодородие почв, поскольку бактерии преобразуют атмосферный азот в доступные для растений соединения, что снижает потребность в минеральных удобрениях.
Не менее значим и симбиоз растений с микоризообразующими (растущими на их корнях) грибами — благодаря ему улучшается питание культур, укрепляется структура почвы и повышается устойчивость растений к неблагоприятным условиям. В медицине на основе понимания симбиотических процессов создают пробиотики и пребиотики.