Кто с кем дружит в природе, или Причуды симбиоза
Василий Климов
Кто с кем дружит в природе, или Причуды симбиоза
Научный редактор доктор биологических наук В.Н. Орлов
Фото автора из его архива.
© Климов В., текст, 2020
© Климов В., иллюстрации, 2020
© ФГУП Издательство «Наука», 2020
Введение
Два организма взаимно полезны,
Связаны вместе просто железно.
Жить в одиночку? – огромный вопрос.
Такое сожительство есть симбиоз.
Откуда взялись первые рыбы, насекомые, прочие животные и человек? Как они менялись и почему? Все мы знаем, что на эти вопросы когда-то ответил великий англичанин Чарльз Дарвин. Во всех своих книгах он говорил об эволюции, процессе медленных изменений всех живых организмов, и естественном отборе, который сопровождается борьбой за существование, приспособлением к меняющейся среде и конкуренцией. С тех пор прошло почти 150 лет, и современные ученые, наблюдая за жизнью живых существ, выяснили еще один интересный момент! Оказывается, эволюцией всего живого на нашей планете движет не только борьба, но и дружба! Или, говоря научным языком, симбиоз. Это не значит, что речь идет о каком-то особом законе эволюции. Нет, как раз естественный отбор, на основе конкуренции, избирательного выживания и размножения более приспособленных организмов и ведет к тому, что на смену борьбе нередко приходит сотрудничество: в ряде случаев организмам выгоднее перейти к взаимовыгодному сосуществованию и даже сожительству – либо с себе подобными, либо с представителями других видов. Ведь, подумайте сами, драться и воевать долго очень трудно, тут каждый устанет! Поэтому легче и удобнее дружить! В итоге организмы, которые сумели подружиться, оказываются более приспособленными и лучше выживают в условиях изменений окружающей среды.
Так что же это такое – симбиоз? Ученые называют симбиозом сосуществование двух или нескольких разных видов растений или животных, когда их отношения друг с другом очень тесны и обычно взаимовыгодны. Так им легче питаться и преодолевать неблагоприятные воздействия окружающей среды. В широком смысле симбиоз – любая форма взаимовыгодного сотрудничества нескольких живых существ. Когда же разные организмы фактически сливаются в единый сверхорганизм, принято говорить о симбиогенезе – происхождении новых организмов в результате симбиоза.
Преимущества, которые получает организм, вступающий в симбиотические отношения, могут быть разными. Бывает, один из партнёров использует другого в качестве пищи, а второй получает защиту от врагов или благоприятные для роста и размножения условия. В других случаях организм, выигрывающий в пище, освобождает партнёра от паразитов, опыляет растения или распространяет семена. Каждый из участников дружеской пары действует эгоистично, и их отношения возникают лишь потому, что они выгодны обоим, получаемая польза перевешивает затраты, требуемые на поддержание взаимоотношений.
В широком смысле симбиоз охватывает все формы тесного сожительства организмов разных видов, включая и паразитизм, который в этом случае называется антагонистическим симбиозом. В природе встречается широкий спектр примеров взаимовыгодного симбиоза (мутуализм). От желудочных и кишечных бактерий, без которых было бы невозможно наше пищеварение, до растений (примером служат некоторые орхидеи, чью пыльцу может распространять только один определённый вид насекомых). Такие отношения возникают тогда, когда они увеличивают шансы обоих партнёров на выживание. Осуществляемые в ходе симбиоза действия или производимые вещества для партнёров существенны и незаменимы. В обобщённом понимании такой симбиоз – промежуточное звено между взаимодействием и слиянием.
Следует также помнить, что симбиоз – это не только сосуществование разных видов живых организмов. На заре эволюции именно благодаря ему одноклеточные организмы одного вида объединились в многоклеточный организм, колонию, которая со временем превратилась в единый организм, – так рождалось разнообразие современной флоры и фауны.
* * *Всю свою жизнь я, как биолог и путешественник, провел в мире природы, ныряя в глубины океанов, блуждая по тропическим лесам и саваннам, поднимаясь в горы и забираясь в пустыни. Мне повезло – я сам, своими глазами видел многих из описанных здесь существ, наблюдал особенности их поведения. И они стали моими друзьями – все эти чудесные муравьи, рыбки, птицы, крокодилы и многие другие обитатели нашей планеты.
* * *Совместное проживание, кооперация и сотрудничество! Что может быть лучше в отношениях с соседями по планете? Вот именно так и нужно жить каждому из нас! Мы же всё время с кем-то воюем! То с ближними соседями, то с дальними… Зачем? А вот вечная природа даёт нам совершенно иные примеры. Там все стараются дружить со всеми. К примеру, обычный ленивец из лесов Южной Америки представляет собой целую экосистему, с тысячами организмов, живущими внутри него и снаружи. Причем они отнюдь не паразиты, а настоящие друзья, помогают жить этому чудесному медлительному зверю. И так – во многих, многих случаях, своего благополучия животные и растения достигают только сообща, вместе!
В природе известны три формы симбиоза – мутуализм, комменсализм и паразитизм. И мы расскажем вам о каждом из них.
Мутуализм
Мутуализм – форма симбиоза, при которой два разных вида сливаются воедино, сохраняя свои видовые особенности. Они обязательно должны участвовать в совместной кооперации, и каждый из них получает относительно равную пользу. При этом партнёры, как правило, не могут существовать друг без друга. Взаимовыгодные связи нередко формируются на основе поведенческих реакций, например, у птиц, совмещающих собственное питание с распространением семян. Иногда виды-мутуалисты вступают в тесное физическое взаимодействие – как при образовании микоризы (грибокорня) между грибами и корнями растений.
Тесный контакт видов-мутуалистов стимулирует их совместную эволюцию. Характерным примером служат взаимные приспособления, которые сформировались у цветковых растений и их опылителей. Часто виды-мутуалисты совместно расселяются и совместно эволюционируют!
Типичный пример мутуализма – отношения термитов и жгутиковых простейших, обитающих в их кишечнике. Термиты питаются древесиной, однако у них нет ферментов для переваривания целлюлозы. Жгутиконосцы вырабатывают такие ферменты и переводят клетчатку в сахара, которые термиты уже способны усваивать. Без жгутиконосцев – симбионтов – термиты погибли бы от голода. Сами же жгутиконосцы помимо благоприятного микроклимата получают в кишечнике своих друзей-хозяев пищу и условия для размножения.
Много примеров мутуализма есть и в жизни растений.
Зарождение жизни
В кислотных, мелких океанах
Грядущей жизни ипостась,
В подводных выбросах вулканных
Преджизнь впервые родилась.
След вёл в Архей. Там в тёплых водах,
Всей жизни укрепляя тыл,
Прокариотами в природе,
Освоен фотосинтез был.
