A természeti világ ökoszisztémái élő szervezetekből állnak, amelyek válogatott módon lépnek kölcsönhatásba egymással. A kifejezés kölcsönösség olyan kapcsolattípusra utal, amely kölcsönösen előnyös két faj közös környezetben.
Az élőlények érdekes és szokatlan módon segítették ki egymást, bár motívumaik öncélúak.
A szimbiotikus interakciók típusai
Szimbiózis a biológiában a különböző fajok közötti szoros kapcsolatra utal, amelyek együtt fejlődtek. Egyoldalú kapcsolatot nevezünk, amely az egyik fajt úgy segíti, hogy a másikat nem befolyásolja kommenzalizmus.
Egyoldalú kapcsolatot nevezünk, amely az egyik faj számára előnyös a másik kárára parazitizmus. Hasznos kétirányú kapcsolatra hivatkozunk kölcsönösség.
Kölcsönösség: Definíció a biológiában
A biológia kölcsönössége olyan szimbiotikus faji kölcsönhatásokra utal, amelyek kölcsönösen előnyösek, vagy akár elengedhetetlenek a túlélés szempontjából. A kölcsönös kapcsolat akkor alakul ki, amikor két különböző faj előnyös a szoros együttműködéssel.
A kapcsolat azonban kissé bonyolult lehet. Például egy faj nagyobb haszonnal járhat, és az interakció a parazitizmussal határolódhat.
A kölcsönösség tényei és típusai
A kölcsönösség minden ökoszisztémában, beleértve az emberi testet is, általános. Például, Harvard Medical School becslések szerint a bélmikrobiota nevű baktériumok billiói élnek az emberi belekben, és segítik az emésztést és az általános egészségi állapotot. Ha a kölcsönösen előnyös kapcsolat szoros és hosszú ideje fennáll, ez példa erre kölcsönös szimbiózis.
Nem minden szimbiotikus kapcsolat kölcsönös.
A kölcsönös szimbiózis az evolúció révén jött létre. A partnerfajok közötti kölcsönösség fokozza a környezettel való alkalmasságot és elősegíti a szaporodási sikert. Különböző fajok organizmusait nevezzük, amelyek alkalmazkodtak egymás viselkedéséhez és tulajdonságaihoz symbionts. Egyes fajok annyira egymásra utalnak, hogy a másik nélkül nem tudnak fennmaradni.
Amikor az élő szervezetek növekedése, szaporodása vagy fenntartása összefonódik, a kapcsolat képviseli kötelező a kölcsönösség. Például bizonyos típusú Yucca növények és lepkefajok egymástól függenek, hogy teljes legyen a szaporodási életciklusuk. Amikor egy rendszeresen előforduló interakció előnyös az organizmusoknak, de nem szükséges a túléléshez, akkor fakultatív kölcsönösség.
Példák a kölcsönösségre
Számtalan példa található a Földön a kölcsönösségre. Kölcsönös kölcsönhatások alakulhatnak ki két állat, két növény, állat és növény, valamint baktérium és növény között.
Az interspecifikus interakciók segítenek fenntartani a populációkat és fordítva. Az egyik faj elvesztése mások elvesztéséhez vezethet az élelmiszer-háló kölcsönös függősége miatt.
Madár és állat
A ökrös egy kismadár, amelynek erős lábujja van az állatok kabátjának megfogásához, és egy színes csőr, amely tökéletesen meg van formálva a paraziták kiszorításához. Bár az elefántok nem akarnak mit kezdeni a madárral, az ökörszem régóta kölcsönös kapcsolatban áll a zebrákkal, zsiráfokkal és orrszarvúkkal Dél-Afrikában. A madarak mindig olyan tetveket, vérszívó kullancsokat és bolhákat keresnek, amelyek az állat bőrére ugranak.
A kártevők felszámolásával együtt az ökörszemek megtisztítják a sebeket. Egyes tudósok megkérdőjelezték, hogy az ilyen viselkedés kölcsönös vagy parazita-e, mert a seb csipegetése késlelteti a gyógyulást. Mindazonáltal a hibák, a zsír és a fülzsír táplálása hasznos ápoló szolgáltatás.
Tehát az ökröt és bizonyos patás fajokat általában kölcsönösnek tekintik. Továbbá az ökrösök sikoltó sziszegő hanggal adják ki a riasztást, amikor egy ragadozó leselkedik a fűbe, és több időt adnak a madaraknak és a vadállatoknak a menekülésre.
Rovar és növény
A virágzó növényeknek szükségük van a növény-beporzó mint a nektárt vágyó méhek a reprodukciós siker érdekében életciklusuk során. Néhány növénynek és fának még a fajspecifikus rovar a megtermékenyítéshez.
Például a fügefa és a kicsi Agaonidae darazsak békésen léteznek és profitálnak interakciójukból. A fügefák és azok darazsak fajfajtái nagy példák a kölcsönösségre és a koevolúcióra.
A füge módosított szár, sok virág van benne, amely megtermékenyülve magokká érik. A füge virágai olyan szagot bocsátanak ki, amely vonzza a megtermékenyített nőstény darazsat, amely virágport és tojást rak a füge virágába, mielőtt meghal. Egyes magok érnek, mások pedig táplálékot nyújtanak a darázscsírák termesztéséhez. A szárny nélküli hím darazsak párosodnak és meghalnak, a szárnyas nőstények új füge után kutatva távoznak.
Növények és baktériumok
Hüvelyesek, mint a szójabab, a lencse és a borsó, kiváló fehérjeforrást kínál az étrendben. Ezért a hüvelyeseknek optimális nitrogénmennyiségre van szükségük az aminosavak szintetizálásához és a fehérje felépítéséhez.
A hüvelyesek fajspecifikus kölcsönös kapcsolatban állnak a baktériumokkal. A hüvelyesek és bizonyos baktériumok kielégítik egymás igényeit anélkül, hogy kárt okoznának, ellentétben a patogén baktériumokkal.
Rhizobium baktériumok a talajban rögös csomókat képeznek a növényi gyökereken, és az N átalakításával „rögzítik” a nitrogént2 a levegőben ammóniáig vagy NH-ig3. Az ammónia a nitrogén egyik formája, amelyet a növények tápanyagként felhasználhatnak. A növények viszont szénhidrátokat és otthont biztosítanak a nitrogénmegkötő baktériumok számára.
A baktériumokra való támaszkodás, amikor olyan növényeket termesztenek, mint a szójabab, csökkenti a vegyi műtrágyák használatát, amelyek beszivároghatnak a vízi utakba, és mérgező algavirágzást okozhatnak.
Növények és hüllők
Sok ökológiai tanulmányok kimutatták, hogy a madarak és az állatok szerepet játszanak a mag elterjedésében. Most a tudósok közelebbről megvizsgálják a növények és a hüllők kölcsönös kölcsönhatásait, különösen a szigetek ökoszisztémáiban. A gyümölcsevő gyíkok, bőrök és gekkók kulcsszerepet játszanak a növények biodiverzitásában és életképességében.
Mivel a növények nem tudnak mozogni, a vetőmag elterjedésének külső eszközeitől függ. Egyes gyíkfajok pépes gyümölcsökön, ízeltlábúakkal szoronganak, és emésztetlen magokat választanak ki egy másik helyen. A magterjesztés csökkenti az anyanövénnyel a tápanyagokért folyó versenyt és megkönnyíti géncsere a növényállományon belül.
Tengeri élet
A tengeri kökörcsin egy ősi faj, amely növényre és állatra jellemző. Amikor gyanútlan kis halak úsznak el mellette, a tengeri kökörcsin halálos csápjaival megbénítja zsákmányát.
Meglepő módon a narancs és a fehér bohóchal a tengeri kökörcsin otthonává teszi. A bohóchal olyan vastag nyákbevonatot alakított ki, amely védelmet nyújt a tengeri kökörcsin halálos csípése ellen.
Az élénk színű bohóchalak más halakat csalogatnak a tengeri kökörcsin karmai közé, és ezután részesülnek a tengeri kökörcsin ételmaradékából. A bohóchalak a csápok között úszva biztosítják a tengeri kökörcsin légkeringését is. Tiszta és egészséges állapotban tartják a tengeri kökörcsint azáltal, hogy megszabadulnak a felesleges ételtől.
A kölcsönösség kevésbé gyakori típusai
Amerikai kutatók a Binghamton Egyetem, New York Állami Egyetem nemrégiben tanulmányozta annak mechanizmusait, hogy a kis organizmusok kölcsönösen előnyös kapcsolatai hogyan javítják a túlélési esélyeiket.
A tanulmány kimutatta, hogy az előnyök akkor a legnagyobbak, ha a kis organizmusok egy nagy organizmusok által uralt ökoszisztémában élnek. További előnyök származhatnak a három szimbiontus közötti kölcsönös partnerségből.
Például Afrika fütyülő tüskés akácfája nektárt és élőhelyet biztosít a fán rágcsáló elefántokat harapó hangyák számára. A száraz varázslatok során a hangyák mézharmattal táplálkoznak, amelyet a pikkelyes rovarok ürítenek ki, amelyek a fa nedvéből élnek.
Az egyik szimbiont megváltozása láncreakciót indítana. Például, ha a hangyák elpusztulnak, az elefántok elpusztítják a fát, és a pikkelyes rovar elveszíti élőhelyét és fő táplálékforrását.
Matematikai modellezés a kölcsönös tanulmányokban
A kölcsönösség különféle típusait és példáit nem teljesen értik. Sok kérdés marad a koevolúcióval és a különféle interspecifikus interakciók tartósságával kapcsolatban.
Az eddigi munka nagy része a növények és a mikrobák közötti jó kapcsolatokra összpontosított. A matematikai modellezés elmélyítheti az együtt evolúciós jelenségek genetikájának és fiziológiájának megértését a természeti világban.
A prediktív modellezés azt is megvizsgálja, hogy az olyan tényezők, mint az erőforrások rendelkezésre állása és a közelség hogyan befolyásolhatják a kooperatív magatartást. A sejtek, az egyének, a populáció és a közösség szintjén az adatok matematikai modellekkel integrálhatók az ökoszisztéma kölcsönhatásainak átfogó elemzéséhez. A modellek tesztelhetők és átalakíthatók, ahogy az adatok felhalmozódnak.