Współpraca między gatunkami
W świecie przyrody walka nie zawsze popłaca. Czasem warto nawiązać współpracę z innym gatunkiem w taki sposób, by zapewniło to obopólne korzyści.
gatunki o podobnych wymaganiach zamieszkujące ten sam teren silnie ze sobą konkurują;
owady, korzystając z kwiatów jako źródła pokarmu, jednocześnie umożliwiają rozmnażanie płciowe roślin;
porosty zbudowane są z grzybów i glonów współpracujących ze sobą.
wyjaśniać, na czym polega symbioza, mutualizm, komensalizm i protokooperacja, i podawać ich przykłady;
wyjaśniać, że symbioza jest wynikiem adaptacji do środowiska.
1. Mutualizm
Wiele gatunków zwierząt, roślin oraz grzybów pozostaje z innymi gatunkami w relacji polegającej na współpracy i z reguły przynoszącej korzyści każdej ze stron. Ten rodzaj zależności nosi nazwę symbiozysymbiozy i należy do stosunków nieantagonistycznychstosunków nieantagonistycznych. Związek między niektórymi gatunkami może być na tyle luźny, że partnerzy mogą się bez siebie obyć. Dla innych współpraca jest koniecznym warunkiem przetrwania. Taki rodzaj symbiozy określa się jako mutualizmmutualizm, czyli symbiozę obowiązkową. Jej przykładem jest większość porostów - organizmów, których plechy zbudowane są z komórek glona oraz strzępek grzyba. Porosty są spotykane w skrajnie niekorzystnych warunkach, w jakich żyjące samodzielnie składniki porostu nie mogłyby przetrwać. Grzyb ochrania komórki glonów przed wpływami środowiska i chłonie wodę z otoczenia, a glon przeprowadza fotosyntezę, dzięki której produkuje pokarm dla siebie i partnera. Nawet rozmnażają się wspólnie. Tworzą łatwo odrywające się skupienia strzępek grzyba i komórek glonu, które wspólnie zasiedlają nowe środowiska.
Bardzo ciekawym przypadkiem symbiozy jest związek pomiędzy żyjącymi w Ameryce Środkowej i Ameryce Południowej mrówkami grzybiarkami a grzybami. Mrówki te nie są w stanie żywić się liśćmi, gdyż nie trawią zawartej w nich celulozy. Dlatego przygotowują z nich podłoże, zaszczepiają na nim grzyby i pielęgnują je: nawożą odchodami, zapewniają im stałą wilgotność i temperaturę, a także usuwają inne gatunki grzybów. Hodowane grzyby na końcach strzępek wytwarzają wypełnione łatwostrawnymi substancjami kuliste twory, które mrówki zrywają i wykorzystują jako pokarm dorosłych owadów i larw. W naturze nie spotyka się grzybiarek w gniazdach pozbawionych grzybów, zaś grzyby tych gatunków spotkać można tylko w gniazdach mrówek.
Ustal, czy związek między grzybem hodowanym przez mrówki a mrówkami grzybiarkami to mutualizm. Uzasadnij odpowiedź.
Szczególnym przypadkiem mutualizmu jest symbiotyczna zależność pomiędzy przeżuwaczamiprzeżuwaczami, takimi jak krowy czy jelenie, a żyjącymi w ich układach pokarmowych mikroorganizmami. Ponieważ roślinożercy żywią się trudnym do strawienia pokarmem, w jednej z części ich wielokomorowego żołądka, zwanej żwaczem, stale żyją bakterie i pierwotniaki zdolne do trawienia celulozy. Mikroorganizmy w żołądku krowy zajmują objętość kilkunastu litrów. Co jakiś czas zawartość żwacza, częściowo rozłożona przez symbionty, wraca do jamy gębowej zwierzęcia, gdzie jest przeżuwana. Po ponownym połknięciu trawa i część mikroorganizmów jest trawiona za pomocą enzymów układu pokarmowego roślinożercy. W ten sposób przeżuwacze oprócz cukrów zdobywają białko i witaminy (głównie z grupy B i witaminy K) wytwarzane przez bakterie.
Krowy pasą się około 8 godzin dziennie, tyle samo czasu poświęcają na przeżuwanie pokarmu.
Innym przykładem symbiozy jest relacja pomiędzy kwiatami a ich zapylaczami. Dzięki niej kwiaty uzyskują możliwość przeniesienia gamet męskich z jednych kwiatów (osobników) na inne. W efekcie dochodzi do zapłodnienia i wytworzenia nasion. W zamian zapylacze korzystają z wytwarzanego przez kwiaty nektaru i pyłku. W przypadku niektórych gatunków roślin zapylenia może dokonać tylko jeden, specjalnie przystosowany gatunek. Tak jest u koniczyny łąkowej (czerwonej). Ma ona szczególnie długie i wąskie kwiaty, do dna których sięga tylko aparat gębowy trzmiela. Koniczyna nie może się obejść bez tego owada, ale trzmiel może żywić się również nektarem innych kwiatów. Specjalistami w zapylaniu określonych gatunków są też kolibry. Odwiedzają one jedynie te kwiaty, których kształt odpowiada idealnie kształtowi ich dziobów.
MikoryzaMikoryza, współpraca grzybów z roślinami, jest również przypadkiem mutualizmu. Polega ona na oplataniu korzeni rośliny przez strzępki grzybni. Grzybnia zwiększa powierzchnię chłonną korzenia. W ten sposób grzyby pobierają i dostarczają roślinom wodę, związki fosforu i azotu. W zamian za to mogą odżywiać się pokarmem wytworzonym przez rośliny w procesie fotosyntezy. Nasiona modrzewia, gdy padną na glebę przerośniętą grzybnią maślaka, szybko kiełkują i rozwijają się z nich zdrowe rośliny. Rozwój modrzewia w miejscach pozbawionych grzybni jest znacznie słabszy.
Kolejne pary gatunków świadczących sobie usługi tworzą koźlarze i brzozy, borowiki i dęby, rydze i świerki.
Ogrodnicy mogą obecnie skorzystać ze szczepionek mikoryzowych – preparatów zawierających odpowiednią grzybnię. Zdecyduj, gdzie należy ją umieścić celu poprawy kondycji 30 letniego świerka: rozpylić na igły, zakopać tuż przy pniu czy podać do gleby w odległości kilku metrów od drzewa. Uzasadnij odpowiedź.
Ponieważ grzyb wchodzący w skład porostu odnosi niewspółmiernie większe korzyści niż glon, wielu naukowców sądzi, że grzyb „hoduje” glony dla własnych korzyści, podobnie jak ludzie uprawiają rośliny. Taka odmiana mutualizmu to helotyzm, który bardziej przypomina niewolnictwo niż współpracę. Inni naukowcy uważają nawet, że dominacja grzyba nad glonem w poroście jest tak silna, że relację pomiędzy tymi partnerami należy uznać za pasożytnictwo.
2. Protokooperacja
Innym rodzajem nieantagonistycznej interakcji pomiędzy osobnikami różnych gatunków jest protokooperacja.protokooperacja. Przynosi ona duże korzyści organizmom, które jednak potrafią radzić sobie samodzielnie.
Protokooperacja łączy na przykład kraby pustelniki, wyjątkowe skorupiaki pozbawione pancerza na odwłoku, z ukwiałami. Pustelniki chronią swój miękki odwłok w muszlach martwych mięczaków. Niektóre z nich, dla dodatkowej ochrony i kamuflażu, przytwierdzają do tych muszli również ukwiały. W zamian jamochłony korzystają z darmowego transportu oraz resztek pokarmu kraba. Zdarza się, że rosnący krab zmienia muszlę na większą i niezwykle ostrożnie przenosi jamochłona na nową skorupę.
Wzajemne usługi świadczą sobie też ptaki czyściciele i duże ssaki, jak bawoły, antylopy, nosorożce. Roślinożercy sawanny cierpią z powodu żerujących na ich skórze i pod nią pasożytów. Same nie potrafią się ich skutecznie pozbyć. Bąkojady wydziobują je i przynoszą ulgę ssakom, w zamian uzyskując wartościowy pokarm.
Podobna zależność występuje w środowisku raf koralowych. Żyją tam małe rybki – wargatki. Te zwinne zwierzęta wpływają do jam skrzelowych i gębowych dużych ryb, usuwając z trudno dostępnych miejsc pasożyty, zalegające resztki pokarmu i obumarłe tkanki. Ryby korzystające z usług wargatków często są groźnymi drapieżnikami, ale nie próbują zjeść ryb pływających w ich paszczach. Otwierają je szeroko i rozchylają skrzela, by ułatwić czyścicielom do nich dostęp.
Wyjaśnij na wybranym przykładzie, jakie znaczenie adaptacyjne ma symbioza lub protokooperacja dla uczestniczących w niej organizmów.
3. Komensalizm
Najmniej zobowiązującą nieantagonistyczną współzależnością między organizmami jest komensalizmkomensalizm, zwany także współbiesiadnictwem. Pojawia się wtedy, gdy jeden z organizmów odnosi korzyści z obecności drugiego, natomiast drugi nie odnosi ani korzyści, ani strat. Komensalami są głównie padlinożercy żywiący się resztkami pozostawionymi przez drapieżniki, a także zwierzęta korzystające z odchodów innych gatunków. Tak jest w przypadku żuka gnojowego, który składa jaja w odchodach koni. Żuk odnosi korzyść z obecności koni, gdyż bez ich odchodów jego larwy nie miałyby pokarmu. Z kolei dla populacji koni obecność żuków jest całkowicie obojętna.
Opisz relacje biologiczne pomiędzy psem domowym a człowiekiem. Wymień ewentualne korzyści lub szkody, które wynikają z zależności, w jakiej pozostają te dwa gatunki.
Słowniczek
nieantagonistyczna forma współżycia między organizmami należącymi do różnych gatunków, w której jeden z organizmów odnosi korzyść, drugi natomiast nie ponosi ani strat, ani korzyści
mutualistyczna zależność między grzybami a roślinami naczyniowymi; grzyb dostarcza wodę, a rośliny pokarm
nieantagonistyczna forma współżycia między organizmami należącymi do różnych gatunków, przynosząca korzyści każdemu z tych gatunków i konieczna dla ich przetrwania
nieantagonistyczna forma relacji między organizmami należącymi do różnych gatunków, w której oba organizmy odnoszą korzyści; protokooperacja nie jest konieczna do przeżycia uczestniczących w niej osobników
ssaki parzystokopytne, roślinożerne, o trzy- lub czterokomorowym żołądku, w którym odbywa się trawienie celulozy z wykorzystaniem symbiotycznych mikroorganizmów
rodzaj zależności międzygatunkowych, które są korzystne dla obu populacji lub jednej z nich; zaliczamy do nich mutualizm, protokooperację, komensalizm
nieantagonistyczna forma współżycia między organizmami należącymi do różnych gatunków, korzystna dla przynajmniej jednej strony i nie szkodząca innej
Podsumowanie
Zależności nieantagonistyczne przynoszą korzyści przynajmniej jednej ze stron.
Symbioza jest sposobem przystosowania do środowiska.
Gatunki żyjące ze sobą w symbiozie zwykle posiadają przystosowania umożliwiające im pozostawanie w tej zależności, przejawiające się na przykład w budowie ciała.
Rybka o imieniu Nemo, bohater znanego filmu, jest przedstawicielem błazenków. Gatunek ten żyje w symbiozie z innymi organizmami. Dowiedz się, jakie to organizmy, na czym polega relacja między nimi a błazenkami i jakie korzyści odnoszą z niej obie strony.
Podaj przykład i omów relację symbiotyczną pomiędzy człowiekiem i innym gatunkiem.
Zadania
Wskaż korzyści odnoszone przez organizmy uczestniczące w mikoryzie.
- dostarczanie soli mineralnych roślinom przez grzyby
- ochrona roślin przed mikroorganizmami chorobotwórczymi przez grzyby
- odżywianie się grzyba związkami organicznymi produkowanymi przez rośliny
- dostarczanie grzybom wody przez rośliny
- ochrona grzybów przed patogenami przez rośliny
- odżywianie się roślin związkami organicznymi produkowanymi przez grzyby
- dostarczanie grzybom soli azotu i fosforu przez rośliny
Ustal, jakie zależności łączą pary organizmów. Przyporządkuj organizmy do rodzaju zależności, która je łączy.
grzyby i glony tworzące porost, żuk gnojowy korzystający z odchodów konia, mrówki broniące mszyc przed biedronkami i pijące słodką wydzielinę mszyc, krab pustelnik i żyjący na jego skorupie ukwiał, mrówki grzybiarki i grzyby w ich mrowiskach, sęp pożywiający się padliną pozostawioną przez lwa
| mutualizm | |
|---|---|
| protokooperacja | |
| komensalizm |
Oceń prawdziwość zdań i zaznacz odpowiedź Prawda lub Fałsz.
| Prawda | Fałsz | |
| Relacja pomiędzy człowiekiem a hodowanym przez niego bydłem to przykład protokooperacji. | □ | □ |
| Komensalizm jest zależnością istniejącą wyłącznie pomiędzy drapieżnikami a padlinożercami. | □ | □ |
| Najmniej zobowiązującą nieantagonistyczną zależnością między organizmami jest komensalizm. | □ | □ |
| Przykładem gatunków żyjących w protokooperacji jest bąkojad i słoń. | □ | □ |
| Zależność symbiotyczną między grzybami i drzewami nazywamy mutualizmem. | □ | □ |
| Porosty można rozdzielić na dwa niezależnie funkcjonujące organizmy. | □ | □ |
Wskaż organizmy, które łączy zależność symbiotyczna.
- gąsienice i ptaki
- drzewa czereśni i szpaki, które zjadają ich owoce
- liany i drzewa, po których liany wspinają się do góry
- bakterie jelitowe i człowiek
- ludzie i myszy, które żywią zapasami w kuchni