Мутуализм (биология): определение, типы, факты и примеры

Экосистемы в мире природы состоят из живых организмов, которые взаимодействуют друг с другом различными способами. Термин мутуализм относится к типу отношений, которые взаимная выгода два вида, разделяющие среду обитания.

Живые существа адаптировали интересные и необычные способы помощи друг другу, хотя их мотивы корыстны.

Симбиоз в биологии означает тесную связь между разными видами, которые развивались вместе. Односторонние отношения, которые помогают одному виду, не затрагивая другой, называются комменсализм.

Односторонние отношения, которые приносят пользу одному виду в ущерб другому, называются паразитизм. Полезные двусторонние отношения называются мутуализм.

Мутуализм в биологии относится к симбиотическим видам взаимодействия, которые взаимовыгодны или даже необходимы для выживания. Мутуалистические отношения формируются, когда два разных вида получают выгоду от тесного сотрудничества.

Однако отношения могут быть немного сложными. Например, один вид может получить больше пользы, а взаимодействие может граничить с паразитизмом.

Мутуализм характерен для всех экосистем, включая человеческое тело. Например, Гарвардская медицинская школа По оценкам, триллионы бактерий, называемых кишечной микробиотой, живут в кишечнике человека и помогают пищеварению и общему состоянию здоровья. Когда взаимовыгодные отношения близки и продолжительны, это пример мутуалистический симбиоз.

Не все симбиотические отношения мутуалистичны.

Взаимный симбиоз возник в результате эволюции. Взаимопонимание между видами-партнерами улучшает приспособленность к окружающей среде и способствует репродуктивному успеху. Организмы разных видов, которые приспособились адаптироваться к поведению и особенностям друг друга, называются симбионты. Некоторые виды стали настолько взаимозависимыми, что не могут выжить без другого.

Когда рост, воспроизводство или поддержание живых организмов взаимосвязаны, взаимосвязь представляет собой обязательный мутуализм. Например, некоторые виды растений юкки и моли стали зависеть друг от друга, чтобы завершить свой репродуктивный жизненный цикл. Когда регулярно происходящее взаимодействие приносит пользу организмам, но не является необходимым для выживания, то есть факультативный мутуализм.

На Земле существует бесчисленное множество примеров взаимопомощи. Взаимные взаимодействия могут развиваться, например, между двумя животными, двумя растениями, животными и растениями, а также между бактериями и растениями.

Межвидовые взаимодействия помогают поддерживать стабильные популяции и наоборот. Утрата одного вида может привести к потере других из-за взаимозависимого характера пищевой сети.

В волынщик это маленькая птичка, у которой есть сильные пальцы ног, чтобы сжимать шерсть животных, и красочный клюв, идеально подходящий для избавления от паразитов. Хотя слоны не хотят иметь ничего общего с птицей, быкпекер имеет давние мутуалистические отношения с зебрами, жирафами и носорогами в Южной Африке. Птицы всегда высматривают вшей, кровососущих клещей и блох, прыгающих на шкуру животного.

Наряду с уничтожением вредителей бычники очищают раны. Некоторые ученые задаются вопросом, является ли такое поведение взаимным или паразитическим, потому что клевание раны задерживает заживление. Тем не менее, кормление насекомыми, жиром и ушной серой - полезная услуга по уходу.

Таким образом, бык и некоторые виды копытных обычно считаются мутуалистическими. Кроме того, когда хищник прячется в траве, волы бьют тревогу пронзительным шипением, давая птицам и зверям больше времени, чтобы убежать.

Цветущим растениям нужен растение-опылитель как пчелы, жаждущие нектара, для репродуктивного успеха в течение их жизненного цикла. Некоторым растениям и деревьям даже нужен видоспецифичный насекомое для оплодотворения.

Например, фиговое дерево и небольшой Осы Agaonidae мирно сосуществуют и извлекают выгоду из своего взаимодействия. Фиговые деревья и их мутуалистические виды ос - прекрасные примеры мутуализма и совместной эволюции.

Инжир представляет собой модифицированный стебель с множеством цветов внутри, которые при удобрении созревают и превращаются в семена. Цветы инжира излучают запах, который привлекает оплодотворенную самку осы, которая принесет пыльцу и откладывает яйца в цветке инжира, прежде чем она умрет. Некоторые семена созревают, а другие служат пищей для выращивания личинок ос. Бескрылые самцы осы спариваются и умирают, а крылатые самки уходят на поиски нового инжира.

Бобовые, как и соевые бобы, чечевица и горох, являются отличным источником белка в рационе. Следовательно, бобовым культурам необходимо оптимальное количество азота для синтеза аминокислот и создания белка.

Бобовые имеют видоспецифические мутуалистические отношения с бактериями. Бобовые и некоторые бактерии удовлетворяют потребности друг друга, не причиняя вреда, в отличие от патогенных бактерий.

Бактерии Rhizobium в почве образуют бугристые клубеньки на корнях растений и «фиксируют» азот, превращая N₂ в воздухе до аммиака или NH₃. Аммиак - это форма азота, которую растения могут использовать в качестве питательного вещества. В свою очередь, растения содержат углеводы и являются домом для азотфиксирующих бактерий.

Использование бактерий при выращивании таких культур, как соя, снижает использование химических удобрений, которые могут просачиваться в водные пути и вызывать токсичное цветение водорослей.

Многие экологические исследования показали, что птицы и животные играют роль в распространении семян. Теперь ученые внимательно изучают мутуалистические взаимодействия растений и рептилий, особенно в островных экосистемах. Ящерицы, сцинки и гекконы, питающиеся фруктами, играют ключевую роль в биоразнообразии и жизнеспособности растений.

Поскольку растения не могут двигаться, они зависят от внешних средств распространения семян. Некоторые виды ящериц поедают мясистые плоды вместе с членистоногими и выделяют непереваренные семена в другом месте. Распространение семян снижает конкуренцию с родительским растением за питательные вещества и облегчает обмен генами в популяции растений.

Морские анемоны - это древний вид, имеющий характеристики растений и животных. Когда ничего не подозревающие рыбки проплывают мимо, морской анемон использует свои смертоносные щупальца, чтобы парализовать добычу.

Удивительно, но оранжево-белый рыба-клоун Обитает среди морских анемонов. Рыбы-клоуны адаптировали толстый слой слизи, который обеспечивает защиту от смертельного укуса морского анемона.

Ярко окрашенная рыба-клоун заманивает другую рыбу в лапы морского анемона, и впоследствии получает удовольствие от остатков еды морского анемона. Рыба-клоун также обеспечивает циркуляцию воздуха для морского анемона, плавая между щупальцами. Они сохраняют морскую ветреницу чистой и здоровой, избавляясь от лишней пищи.

Американские исследователи Бингемтонский университет, Государственный университет Нью-Йорка недавно изучили механизмы того, как взаимовыгодные отношения между маленькими организмами повышают их шансы на выживание.

Исследование показало, что преимущества максимальны, когда мелкие организмы живут в экосистеме, в которой доминируют крупные организмы. Дополнительную выгоду можно получить от мутуалистического партнерства между тремя симбионтами.

Например, африканская акация со свистящим шипом обеспечивает нектар и среду обитания для муравьев, которые кусают слонов, кусающих дерево. Во время засухи муравьи питаются падевой росой, выделяемой щитовками, которые живут за счет древесного сока.

Смена одного симбионта вызовет цепную реакцию. Например, если муравьи вымрут, слоны разрушат дерево, а щитовка потеряет среду обитания и основной источник пищи.

Различные типы и примеры мутуализма до конца не изучены. Остается много вопросов о коэволюции и устойчивости различных типов межвидовых взаимодействий.

Большая часть работы на сегодняшний день сосредоточена на полезных взаимоотношениях растений и микробов. Математическое моделирование может углубить понимание генетики и физиологии коэволюционных явлений в мире природы.

Прогностическое моделирование также рассматривает, как такие факторы, как доступность ресурсов и их близость, могут влиять на совместное поведение. Данные на клеточном, индивидуальном, популяционном и общинном уровнях могут быть интегрированы с математическими моделями для всестороннего анализа взаимодействий экосистем. Модели можно тестировать и реконфигурировать по мере накопления данных.