Мир дикой природы суров и безжалостен. И на длительном пути эволюции многие живые организмы поняли, что выгоднее объединиться с каким-то другим видом или даже полностью существовать за чужой счет, чем в одиночку преодолевать тяготы жизни. Различных взаимодействий в мире живой природы великое множество, а некоторые организмы настолько тесно связаны друг с другом, что уже не могут выжить самостоятельно. Расскажем об интересных противоборствах и союзах в мире живой природы, удивляющих своей оригинальностью.
Как живые организмы взаимодействуют друг с другом
Животные, растения, грибы, вирусы – все они контактируют с другими видами: используют их в своих целях, сотрудничают с ними на равных условиях или пытаются противостоять.
Все многообразие взаимодействий в мире живой природы биологи делят на две большие группы: тесные симбиотические связи и контакты свободноживущих организмов. Для удобства представим эти контакты в виде таблицы, размещенной ниже. Результатом этих взаимодействий может быть явный положительный эффект – знак «+», отрицательный эффект – он показан в таблице знаком «–», или полное отсутствие какого-либо эффекта для одного или двух видов – то есть нейтральный результат, нулевой эффект от взаимодействия – «0». Например, паразитизм – это взаимоотношения, при которых в плюсе оказывается только паразит, в то время как хозяин явно испытывает отрицательное воздействие. А вот кооперация разных видов, например, совместная охота – это уже явное положительно взаимодействие для двух видов-участников, хотя и не является обязательным условием для выживания.
Взаимодействие свободноживущих организмов
Свободноживущие организмы могут быть участниками самых разнообразных взаимодействий. Ключевой момент – эти связи важны, но не обязательны для выживания вида.
- Конкуренция. Это взаимоотношения, при котором виды конкурируют друг с другом за пищу, воду, места гнездования, безопасные укрытия или другие ограниченные ресурсы среды. Косатки и акулы, медведи и волки – чаще всего примеры конкуренции можно встретить среди хищников, которые делят пищевые ресурсы. Но есть они и среди растений: например, агрессивный борщевик Сосновского вытесняет травянистые растения из луговых сообществ, конкурируя с ними за место под солнцем.
- Хищничество. При таком взаимодействии один вид служит источником пищи для другого, чаще всего умерщвляя свою жертву. Волки и косули, крокодилы и антилопы, лягушки и личинки комаров – все это пары хищник-жертва.
- Протокомменсализм. Это форма взаимодействия, при которой один вид использует ресурсы другого, то есть получает выгоду, а второй участник не получает ничего, но и не страдает. Пример протокомменсализма – падальщики грифы, которые часто следуют за львами, подъедая остатки еды. Львы от этого не страдают, но и грифы, хоть и получают явную выгоду, могут найти другие источники пищи, не обязательно связанные со львами.
- Протокооперация. Протокооперация, или кооперация, – это тоже взаимоотношения, полезные для обоих видов, но не обязательные для их выживания. Пример кооперации – удивительные отношения койотов и барсуков. Оба хищника «сдружились» на почве совместной охоты на грызунов. Койот может ловко загнать суслика в нору, но не знает, что с ним делать дальше. Барсук же, напротив, бегает не так шустро, но будучи отличным землекопом, может достать из норы любого зверька. В итоге эта хитроумная парочка успешно охотится вместе, и по оценкам биологов, особи, состоящие в таком «кооперативе», ловят на треть больше добычи, чем одинокие койоты и барсуки.
- Аменсализм. Это такой тип взаимоотношений, при котором один вид угнетает другой, но сам при этом не получает никакой ощутимой выгоды. Пример аменсализма – воздействие елей на виды трав и кустарников в лесных сообществах: ели сильно затеняют пространство и угнетают своих соседей, но сами при этом не получают никакой выгоды.
- Нейтрализм. Здесь все просто: виды никак не связаны. Белка и благородный олень, сойка и бурый медведь – эти виды живут рядом, но никак не влияют друг на друга.
Тесные симбиотические взаимоотношения
Термин «симбиоз» происходит от греческого слова «συμβίωσις», что в переводе означает «совместная жизнь». Это определение впервые предложил немецкий биолог Антон де Бари (1831-1888) в 1879 году для описания взаимодействия водоросли и гриба в лишайнике, который, по сути, является симбиотическим организмом.
Сегодня под симбиотическими взаимодействиями понимают тесные и длительные отношения видов из разных таксономических групп. И главное отличие этих отношений от связей свободноживущих организмов – это то, что один вид или оба регулируют свои взаимоотношения с внешней средой за счет другого. То есть эти взаимоотношения жизненно важны: например, один вид получает от конкретного вида-партнера питание или укрытие от неблагоприятных факторов среды. В мире живой природы есть примеры сложно устроенных симбиотических комплексов, где участвуют не два, а три и более вида – это, как правило, устойчивые сообщества с участием водорослей, грибов и растений.
По характеру воздействия организмов друг на друга, положительному или отрицательному, симбиотические связи делят на три группы.
- Мутуализм. При этом типе взаимоотношений оба вида получают явную выгоду.
- Комменсализм. При таком типе симбиотической связи один организм извлекает пользу, а второй не замечает никаких изменений, ни положительных, ни отрицательных.
- Паразитизм. Такие взаимоотношения – это всегда выгода для одного и явный негативный эффект для другого.
Рассмотрим подробнее симбиотические взаимоотношения, ведь здесь очень много интересных примеров, особенно среди животных.
Мутуализм
Иногда мутуализм понимают как синоним понятия «симбиоз», но все же большинство авторов считает мутуализм одной из форм симбиоза, с положительными обратными связями.
1. Коралловые полипы и водоросли. Интересный пример мутуализма – коралловые полипы, внутри которых живут фотосинтезирующие водоросли, придающие им яркую окраску. Кораллы дают водорослям убежище, защиту от солнечных лучей и необходимые для жизни химические вещества – азот, фосфор, углерод. В обмен на это водоросли снабжают полипы питательными веществами – аминокислотами, глюкозой, глицерином, покрывая до 90% их потребностей в питании. То есть оба вида берут на себя проблемы партнера в вопросах регуляции отношений с внешней средой. И эта связь очень тесная: если водоросли погибают, то коралл тоже не может без них выжить.
2. Крабы-боксеры и актинии. Неразлучная троица – краб-боксер из рода Lybia и пара актиний с ядовитыми щупальцами в каждой клешне. Маленький крабик, активно размахивая ядовитой актинией, получает защиту от врагов, а актинии взамен получают мобильность и лучший доступ к кормовым ресурсам, ведь без «транспорта» они бы неподвижно сидели на морском дне. Если вдруг хозяин потерял одну из своих «подруг», то он ищет новую, и даже может отобрать ее у такого же краба-боксера. Ну а если новую актинию найти не удалось, то краб разрывает вторую особь на две части и снова выращивает себе парочку «секьюрити», ведь актинии могут размножаться делением.
3. Микробиом внутри человека. Люди тоже состоят в мутуалистических отношениях. В нашем организме живут миллиарды дружественных микроорганизмов – это наш микробиом. Симбиотические организмы обитают на поверхности кожи, на слизистых оболочках, внутри желудочно-кишечного тракта. Они поддерживают наш иммунитет, защищая от воздействия патогенных микроорганизмов, а мы взамен обеспечиваем их домом и пищей.
Комменсализм
Случаи, когда один вид использует другой, не нанося ему вреда, тоже весьма распространены в природе: при этом для вида, получающего пользу, партнер жизненно важен.
- Акулы и рыбы-прилипалы. Примером комменсализма служат взаимоотношения акулы и многочисленных рыб-прилипал. Крупная хищница добывает для себя пищу, а рыбы-прилипалы подъедают за ней остатки еды – полностью зависимы от нее в вопросах получения питания, но не наносят ей никакого вреда. Таким образом, акула решает вопрос пропитания рыб и одновременно служит защитой от других хищников, но сама не испытывает дискомфорта.
- Растения и животные. Распространение семян различных растений при помощи животных. Некоторые птицы, бурундуки и белки делают на зиму запасы кедровых орехов, желудей и других плодов, часть из которых так и не используется в пищу. Весной семена прорастают, а животные, таким образом, способствуют расселению этих растений на новые территории.
Паразитизм
Не самая гуманная форма взаимоотношений, но не менее интересная. Ведь паразиты и их хозяева находятся в бесконечных соревнованиях друг с другом: одни изобретают хитроумные способы использования своих жертв, а вторые совершенствуют механизмы защиты.
Простейший пример паразитизма – это вирусы. Это внеклеточная форма жизни, которая может размножаться, только если попадет в клетку чужеродного организма. Среди бактерий, плоских и круглых червей, насекомых и ракообразных тоже достаточно много паразитирующих видов. И здесь видна одна закономерность: чем примитивнее строение тела и мельче его размеры, тем больше среди представителей этой таксономической группы будет паразитирующих видов. В то же время хозяева – это, как правило, сложно устроенные многоклеточные организмы, стоящие на высших ступенях эволюции. При этом в одном таком организме часто обитает несколько различных видов паразитов: например, российские специалисты изучили популяцию лесных куниц на территории Рязанской области и выявили, что внутри этого вида живет 23 различных паразита. Иногда зараженность паразитами имеет периодический характер: например, недавние исследования амурских тигров и дальневосточных леопардов выявили связь пиков заражения паразитом Toxascaris leonina с максимальной численностью грызунов.
Многие паразиты живут и размножаются в организме других животных, а иногда внутри нескольких разных видов. Такие иждивенцы не упускают возможности освоить новые виды животных в качестве хозяев: например, долгое время считалось, что паразит трематода обитает только в костистых видах рыб, но недавно российские ученые обнаружили, что он вполне успешно может существовать и внутри скатов-хвостоколов – хрящевых рыб, обитающих в Черном море.
Все, что нужно паразиту для жизни, – это найти своего хозяина. И в этом поиске они проявляют удивительную изощренность: паразиты эволюционируют таким образом, чтобы максимально подстроиться под организм своего хозяина, обмануть его зрение, усыпить разум, обойти его иммунную систему и в итоге подавить все защитные функции организма. Вот только несколько примеров, демонстрирующих изобретательность паразитических видов.
1. Кукушки и мелкие птицы. Часть кукушек практикует репродуктивный паразитизм, когда самка подкладывает свое яйцо в гнездо к более мелким видам птиц, а вылупившийся кукушонок избавляется от остальных яиц и птенцов, выталкивая их «за борт». Мало того, что это единственные птицы, которые додумались подкидывать яйца, так они еще и научились имитировать окрас скорлупы своих жертв: например, кукушка обыкновенная несет яйца разного цвета от серого до голубого, в зависимости от специализации, то есть от того, к какому виду птиц она это яйцо планирует подкинуть.
2. Муравьи-рабовладельцы. Среди муравьев много примеров социального паразитизма: кто-то захватывает чужой муравейник, выращивая внутри особей своего вида, а кто-то похищает личинок другого вида, заставляя работать на себя. Муравьи-амазонки специализируются на захвате личинок другого вида: вылупившиеся в новом доме рабочие муравьи думают, что это их семья и послушно выполняют все функции. Муравьи-рабовладельцы настолько деградировали, что умеют только похищать личинок, но не в состоянии строить муравейник и добывать себе еду – всем этим занимаются представители захваченного вида.
3. Паразитический рачок Cymothoa exigua. Это небольшое ракообразное поселяется во рту рыбы и съедает ее язык. А далее жуткое существо начинает выполнять функцию языка – то есть при помощи этого рачка рыба может захватывать добычу и в целом думает, что с ней все в порядке. А рачок тем временем питается слизью, кровью рыбы и ее добычей, которая попадает в рот.
Как живые организмы защищают себя от паразитов.
Но и организмы жертв тоже находятся в постоянном поиске защитных механизмов, которые бы позволили им избежать заражения паразитами.
От внешних паразитов – кровососущих видов – животные часто принимают пылевые и грязевые ванны, а от внутренних используют пищу, содержащую токсичные вещества. Например, лоси поедают мухоморы, а травоядные косули употребляют в пищу ядовитые травы, обладающие противогельминтным действием: полынь, аконит или вороний глаз и другие.
В организме человека тоже есть механизмы, направленные на борьбу с инородными поселенцами, и это не только упомянутый микробиом. Попадая в пищеварительную систему, яйца гельминтов оказывают в желудке, где содержится токсичная для них соляная кислота. Если кому-то удалось выжить, то в кишечнике их атакует желчь – агрессивное защитное вещество, которое продуцирует наша печень. Ну и наша иммунная система реагирует на паразитов выработкой антител. Интересно, что в культуре питания некоторых народов большой популярностью пользуются острые блюда с обилием жгучих специй, которые тоже направлены на борьбу с паразитами: это характерно, например, для азиатской кухни, где в пищу употребляют много сырых морепродуктов.
Иногда у отдельных групп людей возникают специфические адаптации к паразитам, закрепляющиеся на генетическом уровне. Например, в Африке у жителей некоторых тропических регионов распространена серповидноклеточная анемия – генетическое заболевание, связанное с изменением формы эритроцитов: если такая мутация наследуется от одного из родителей, то повышает выживаемость человека при заражении малярийным плазмодием и спасает детей от тяжелого течения малярии. Но у такой защиты есть и побочный эффект: если рецессивная мутация наследуется ребенком от обоих родителей, то он будет страдать от анемии и при этом защита от малярийного плазмодия будет утеряна.
Автор текста Ольга Фролова
Изображение на обложке: Albert kok, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
.jpg){kind=link}
_by_Nick_Hobgood.jpg){kind=link}
