Мутуализм

В природе широко распространены взаимовыгодные отношения видов, для обозначения которых часто применяют термин «мутуа­лизм». Мутуалистические связи могут возникать на основе пред­шествующего паразитизма или комменсализма. Степень развития взаимовыгодного сожительства может быть самой различной—от временных, необязательных контактов до такого состояния, ког­да присутствие партнера становится обязательным условием жиз­ни каждого из них. Такие неразделимые полезные связи двух ви­дов получили название симбиоза.

Классический пример симбиотических отношений—лишайники, представляющие тесное сожительство гриба и водоросли. В со­став лишайников входят представители трех классов грибов— аскомицетов, базидиомицетов и фикомицетов. В свободном состоя­нии лишайниковые грибы, по-видимому, не встречаются в приро­де. Среди водорослей обнаружены представители 28 родов из от­делов сине-зеленых, желто-зеленых, зеленых и бурых. Большин­ство их встречается и в свободноживущем состоянии. Симбиоз, по всей вероятносги, возник из паразитизма гриба на водорослях. Гифы гриба, оплетая клетки и нити водорослей, образуют специ­альные всасывающие отростки — гаустории, проникающие внутрь протопласта через стенки клеток. Через них гриб получает вещест­ва, ассимилированные водорослями. Воду и минеральные вещест­ва водоросли получают из гиф гриба. Гриб постепенно убивает клет­ки водорослей, а затем использует их остатки, переходя к сапро­фитному питанию. Однако степень паразитизма гриба умеренна. В лишайниках всегда лишь часть водорослевых клеток поражена грибными гифами, остальные продолжают успешно расти и разви­ваться. Замечено также, что гифы внедряются лишь в клетки, достигшие значительной стадии зрелости. Эти особенности можно рассматривать как адаптацию для обеспечения размножения во­дорослевых компонентов лишайников. Всего в природе насчиты­вается более 20000 видов этих симбиотических организмов, чтого-, ворит об успехе такого способа существования.

Типичный симбиоз представляют отношения термитов и их ки­шечных сожителей — жгутиковых отряда Hypermastigina. Эти про­стейшие вырабатывают фермент р-глюкозидазу, переводящий клетчатку в сахара. Термиты не имею г собственных кишечных ферментов для переваривания целлюлозы и без симбионтов поги­бают от голода. Появившиеся из яиц молодые термиты облизыва­ют анальные отверстия взрослых, заражая себя жгутиконосцами. Жгутиковые находят в кишечниках термитов благоприятный ми­кроклимат, защиту, пищу и условия для размножения. В свобод-ноживущем состоянии они фактически не встречаются в природе.

Кишечные симбионты, участвующие в переработке грубых рас­тительных кормов, обнаружены у многих животных: жвачных, грызунов, жуков-точильщиков, личинок майских жуков и др. Виды, питающиеся кровью высших живогных (клещи, пиявки и др.), как правило, имеют симбионтов, помогающих переваривать ее.

У многоклеточных животных и растений симбиоз с микроорга­низмами распространен очень широко. Известно сожительство мно­гих видов деревьев с микоризными грибами, бобовых растений—с клубеньковыми бактериями Rhizobium, фиксирующими молекуляр-.ный азот воздуха. Симбионты-азотфиксаторы обнаружены на кор­нях около 200 видов других групп покрытосеменных и голосемен­ных растений. Симбиоз с микроорганизмами заходит иногда так далеко, что колонии симбиотических бактерий можно рассматри­вать как специализированные органы многоклеточных. Таковы, например, мицетомы каракатиц и некоторых кальмаров—мешки, наполненные светящимися бактериями и входящие в состав орга--нов свечения — фотофоров.

Грань между симбиозом и иными типами отношений иногда весьма условна Интересно использование своей кишечной микро­флоры зайцеобразными и некоторыми грызунами. У кроликов, зайцев, пищух обнаружено регулярное поедание собсгвенных фе­калий. Кролики производят два типа экскрементов, сухие и мяг­кие, покрытые слизистой оболочкой. Мягкие фекалии они слизы­ваю! прямо с ануса и проглатывают не разжевывая. Исследо­вания показали, чю такая копрофагия вполне естесгвенна. Кроли­ки, лишенные возможности потреблять мягкий кал, худеют или плохо прибавляют в массе и чаще подвержены различным забо­леваниям. Мягкий кал кроликов—это почти неизмененное содер­жимое слепой кишки, обогащенное витаминами (преимущественно Biz) и белковыми веществами. Слепая кишка зайцеобразных пред­ставляет собой бродильный чан для переработки клетчатки и насыщена симбиотическими микроорганизмами. В 1 г мягкого ка­ла насчитывается до 10 млрд. бактерий. Попадая вместе с фека­лиями в желудок кролика, микроорганизмы полностью погибают под влиянием кислоты и перевариваются в желудке и длинном тон­ком кишечнике. Таким образом, у исключительно растительноядных зайцеобразных копрофагия—это способ получения незамени­мых аминокислот.

Менее обязательны, но чрезвычайно существенны мутуалисти-ческие отношения между сибирской кедровой сосной и гнездя­щимися в кедровниках птицами — кедровкой, поползнем и кукшей. Эти птицы, питаясь семенами сосны, обладают инстинктами за­пасания кормов. Они прячут мелкие порции «орешков» под слой мха и лесного опада. Значительную часть запасов птицы не нахо­дят, и семена прорастаю!. Деятельность этих птиц способствует, таким образом, самовозобновлению кедровников, так как семена не могут прорастать на толстом слое лесной подстилки, преграж­дающей им доступ к почве.

Взаимовыгодны отношения растений, имеющих сочные плоды, и птиц, питающихся этими плодами и распространяющих семена, которые обычно не поддаются перевариванию Мутуалистические отношения с муравьями складываются у многих растений: известно около 3000 видов, обладающих приспособлениями для привлече­ния муравьев. Типичный пример — цекропия, дерево, растущее в бассейне Амазонки. Муравьи родов Azteca и Cramatogaster за­селяют пустоты в членистом стволе цекропии и питаются специ­альными округлыми образованиями диаметром около 1 мм— «мюллеровыми тельцами», которые растение продуцирует на взду­тиях, расположенных на внешней стороне влагалища листа. Му­равьи-сожители бдительно охраняют листья от вредителей, особен­но от муравьев-листорезов рода Atta.

Чем разнообразнее и прочнее связи, поддерживающие совмест­ное ^обитание видов, тем устойчивее их сожительство. Сообщества, имеющие длительную историю развития, поэтому прочнее, чем те, которые возникают после резких нарушений природной обстановки или создаются искусственно (поля, сады, огороды, оранжереи, теплицы, аквариумы и т. п.).