Что такое мутуализм и как он проявляется в природе

Многие животные, растения и микробы буквально жить друг без друга не могут. Иногда это взаимовыгодное сосуществование, иногда — зависимость. Расскажем, как это работает.

Сельское хозяйство доступно не только человеку. Животные тоже способны им заниматься. Например, муравьи-грибководы и их собратья листорезы (группа Attini) находятся в тесной связи с грибами-базидиомицетами (Leucoagaricus gongylophorus и другие). Они выращивают их в муравейниках на субстрате из пережеванной листвы. А их многие сородичи (например, Lasius japonicus) разводят тлей для получения сладких выделений. 

Это яркий пример мутуализма — взаимовыгодных от­но­ше­ний разных биологических видов, при которых ни одна из сторон не мо­жет су­ще­ст­во­вать без дру­гой. Классическое прояление «тесного» мутуализма — отношения между животными и микроорганизмами, населяющими их систему пищеварения. Многие травоядные не могут переварить целлюлозу, которая содержится в растениях. Так, у коровы в желудке есть особый орган рубец — это полость, где живет множество микробов, разрушающих целлюлозу.

Мутуализм и симбиоз

Наука о симбиозе называется симбиологией. Ее основы во второй половине XIX века заложили независимо друг от друга российские естествоиспытатели Петр Кропоткин и Карл Кесслер, а также немецкий ученый Генрих Антон де Бари. Последний предложил термины «симбиоз» и «мутуализм» как одну из его фор­м. Разные виды симбиоза подразумевают взаимоотношения, в том числе и взаимовыгодные, которые увеличивают шансы обоих партнеров на выживание.

«В клетках и тканях некоторых беспозвоночных животных (губок, кишечнополостных, моллюсков и других) содержатся фотосинтезирующие организмы, зоохлореллы и зооксантеллы, которые активно снабжают партнерский организм продуктами фотосинтеза. Например, зооксантеллы Symbiodinium microadriaticum способны обеспечивать до 70 % суточного расходы энергии кораллов, которые, в свою очередь, предоставляют тем защиту и необходимые вещества для жизнедеятельности», — приводит пример доцент, кандидат биологических наук, преподаватель Научно-технологического университета «Сириус» Фарит Минияров.

Фарит Минияров Фото: © Юрий Славин / пресс-служба «Сириуса»

Впрочем, разделять взаимоотношения в естественных экосистемах на условно полезные и вредные не совсем корректно — все они помогают поддерживать экологическое равновесие: и конкуренция, и хищничество, и аменсализм, и паразитизм, и фитофагия, и комменсализм

Рыбы

Пожалуй, самый известный пример подводного мутуализма — отношения между рыбой-клоуном и актинией. Сначала рыба слегка касается этого кораллового полипа, позволяя ему ужалить себя, чтобы выработать слизь, которой тот покрыт. После этого она может прятаться среди его щупалец. Рыба-клоун заботится о своем партнере: очищает актинию от непереваренных остатков пищи, отгоняет от нее незваных гостей и вентилирует воду.

У рыб-удильщиков (Chaenophryne draco), как и у некоторых других глубоководных животных, есть специальный орган — фотофор, внутри которого находятся флуоресцентные палочковидные бактерии. Ткани светящихся органов обильно снабжаются питательными веществами необходимыми для жизни этих микрорганизмов, ведь животным, живущим в абсолютной темноте, световая сигнализация жизненно необходима для охоты и общения с другими особями своего вида.

Научное название рыбы-клоуна — амфиприон (Amphiprion percula) Фото: © Ethan Daniels / Shutterstock / FOTODOM

Интересно, как человек пользуется особенностями разных рыб для разведения их в промышленных масштабах. Об этом нам рассказала заместитель генерального директора племенного форелеводческого завода «Адлер» Анастасия Степанова

«Содержащиеся вместе в искусственных водоемах толстолоб, карп и белый амур дополняют друг друга. Все они — рыбы-мелиораторы. У карпа придонный образ жизни, он питается зообентосом. Фильтруя ил, он его поднимает, тем самым делая рециркуляцию донных отложений в водоеме. Белый толстолобик питается фитопланктоном, то есть микроводорослями, фильтрует и очищает воду от него. Белый амур питается высшей жесткой водной растительностью и очищает водоем от камыша, ряски и других водорослей. Совместно эта поликультура выращивания позволяет очищать водоем от естественных загрязнений. Форель, как и другие хищники, тоже вносит свой вклад — это санитар, который убирает ослабленную рыбу. Вместе они создают благоприятный гидрохимический режим, то есть более комфортные условия для жизни всех участников экосистемы», — объяснила она.

Птицы

«Самый яркий пример мутуализма из мира птиц — буйволовый дятел, который живет в африканских тропиках. Он садится на крупных диких животных и вытаскивает из их шкур различных кровососущих насекомых (клещей, блох, комаров). А если у животного есть свежая рана, то птица вытягивает из нее поселившихся там личинок мух, которые начинают поедать плоть. Так птица получает пищу, а животное избавляется от кровососущих насекомых и заражения раны», — рассказывает кандидат биологических наук орнитолог Петр Тильба.

Петр Тильба Фото: © Сочинский национальный парк

А птица медоуказчик «работает» в паре с медоедом — небольшим млекопитающим из семейства куньих, которое чем-то напоминает медведя. Крылатый разведчик летит по лесу в поисках добычи и издает звуки, на которые идет медоед. Когда сладкое дупло найдено, зверь проникает туда и съедает все, что найдет, кроме сот и личинок — они достаются его партнеру. 

«В Кавказских горах тоже есть примеры мутуализма. Зимой друг другу помогают кавказские улары и западнокавказские туры. И те и другие живут на скалах и гребнях хребтов. Когда выпадает много снега, наступает сложный период для обоих видов. Туры зимой питаются сухой травой: они разбивают копытами снег и обнажают травянистые склоны, чтобы добыть себе пропитание. Потом на этих участках пируют улары, разыскивая семена растений, которые остаются на открытой почве. Они очень осторожные — когда видят приближающегося хищника даже на большом расстоянии, издают очень громкий свист, который слышен за километры. Так они предупреждают туров об опасности», — продолжает Петр Тильба.

Кавказский улар Фото: © Ю.Е.Комаров / Русское географическое общество

Сотрудничеством можно считать и отношения между разными падальщиками. Например, белоголовый сип — крупный, но очень осторожный вид, который в поисках пропитания часто ориентируется на воронов. Те зачастую быстрее находят чем поживиться. Сипы замечают, где собираются вороны, и летят туда. Мощные птицы способны разорвать плотную шкуру погибшего животного, что воронам не под силу.     

Растения

В отношениях растений с насекомыми есть два пути. Первый предполагает узкую специализацию опылителей из-за сложного строения цветка — нектар становится доступным только ограниченному кругу животных. Некоторые представители орхидных привлекают самцов насекомых‑опылителей, имитируя облик самок и их половые феромоны. Второй подход — противоположный: с широким спектром опылителей. Насекомые переносят пыльцу одного вида, а когда он отцветает, переключаются на другое растение.

Какие бывают орхидеи

Читать

Часто растения дружат с грибами. Такие взаимоотношения называются микотрофией и свойственны большинству видов наземных сосудистых растений. В незапамятные времена этот симбиоз помог растениям заселить сушу. В этом сотрудничестве грибы, которые не способны к фотосинтезу, получают из корней растений органические вещества (сахара), а у представителей флоры за счет разветвленных грибных нитей до тысячи раз увеличивается всасывающая поверхность корней, через которые они добывают минеральные вещества.

Другой пример — водоросли и грибы в лишайнике. Первые обеспечивают  вторых органическими веществами, а грибы, соответственно, их  — водой и минеральными элементами. 

Важная роль у мутуализма и в круговороте азота в природе. В атмосфере это вещество находится обычно в свободной форме в виде молекул N2. Растения же могут усваивать азот только в связанном виде, для чего нужны бактерии‑азотфиксаторы. Такие микроорганизмы могут жить в корнях растений (бобовых, облепихи, ольхи и некоторых других), вызывая образование клубеньков.

Клубеньки на корнях Фото: © Tomasz Klejdysz / Shutterstock / FOTODOM

«Взаимоотношения между растениями и животными, которые распространяют их семена, называются зоохорией. Птицы, медведи и копытные едят сочные плоды, пропускают их через свой организм и разносят по лесам и полям. Даже муравьи принимают активное участие в распространении семян. В некоторых лесных экосистемах с помощью мирмекохории рассеивается до 30 % посевного материала», — рассказывает доцент, кандидат биологических наук, преподаватель Научно-технологического университета «Сириус» Фарит Минияров. 

Кроме того, муравьи могут охранять растения. Например, они отгоняют животных, которые жуют листья акации, чтобы сохранить дерево и самим питаться его соком. Так что исчезновение одного, даже самого маленького элемента экосистемы может привести к непредсказуемым последствиям. О том, как это происходит, читайте в нашем материале:

Как агрессивные муравьи «накормили» слонов и оставили без обеда львов

Читать
Оцените статью
Поделись знанием

Рекомендуем

1
Как животные приспосабливаются к изменениям климата и почему это удается не всем #экология #животные #климат 28 сентября 2022 17:44
2
Аллергикам в помощь: почему пыльца растений становится агрессивнее #аллергия #пыльца 22 февраля 2023 14:27
3
5 лучших книг, которые помогут понять животных #книги #животные #Университет Сириус 21 апреля 2023 16:17