Симбиоз — это долгое сожительство организмов двух разных видов растений либо животных, в то время, когда их отношения между собой весьма тесны и взаимно удачны. Симбиоз снабжает этим организмам лучшее преодоление негативных действий экологии и, в большинстве случаев, лучшее питание. Сожительствовать смогут животное с животным, животное с растением и растение с растением. В данной статье рассказывается о таких формах сожительства, в которых участвуют растения.
Растение общий — вид: 1 — и муравейник двух растений, поселившихся на ветке дерева; 2 — разрез стебля мирмекодии.
В тропических государствах видится весьма увлекательное растение — мирмекодия. Это — растение муравейник. Живет оно на ветках либо стволах вторых растений. Нижняя часть его стебля очень сильно расширена и представляет собой как бы громадную луковицу. Вся луковица пронизана каналами, сообщающимися между собой. В них и поселяются муравьи. Каналы появляются в ходе развития утолщенного стебля, а не прогрызаются муравьями. Следовательно, муравьи приобретают от растения готовое жилище. Но и растению приносят пользу живущие в нем муравьи. В тропиках водятся муравьи-листорезы. Они приносят большой ущерб растениям. В мирмекодии поселяются муравьи другого вида, враждующие с муравьями-листорезами. Постояльцы мирмекодии не допускают листорезов к ее вершине и не дают им объесть ее ласковые листья. Растение предоставляет животному помещение, а животное защищает растение от его неприятелей. Не считая мирмекодии, в тропиках растет много и других растений, сожительствующих с муравьями.
Видятся еще более тесные формы животных и сожительства растений. Таков, к примеру, симбиоз одноклеточных водорослей с бактериями, солнечниками, инфузориями и другими несложными животными. В клетках этих животных поселяются зеленые водоросли (к примеру, зоохлорелла). Продолжительное время зеленые тельца в клетках несложных животных считались за какие-то органы самого животного, и только в 1871 г. русский биолог Л. С. Ценковский установил, что это — сожительство несложных организмов, потом названное симбиозом.
Зоохлорелла, живущая в клетке бактерии, лучше защищена от негативных внешних действий. Перед тем как ее съест какое-либо второе животное, оно должно преодолеть сопротивление бактерии. Тело несложного животного прозрачно, исходя из этого процесс фотосинтеза протекает у водоросли нормально. А животное приобретает от водоросли растворимые продукты фотосинтеза (в большинстве случаев углеводы — сахар) и питается ими. Помимо этого, при фотосинтезе водоросль выделяет кислород, и животное применяет его для дыхания. Со своей стороны, животное снабжает водоросль нужными для ее питания азотистыми соединениями. Обоюдная польза для растения и животного от для того чтобы сожительства очевидна.
Водоросли в теле животных (очень сильно увеличено): 1 — в бактерии: а — водоросли зоохлореллы, б—ядро бактерии, в — сократительная вакуоль бактерии; 2 — в корненожке паули-нелла: а ядро корненожки, б — зеленые водоросли, в — псевдоподии корненожки.
К сожительству с водорослями приспособились не только несложные одноклеточные животные, но и кое-какие многоклеточные. Водоросли видятся в клетках гидр, губок, червей, иглокожих и моллюсков. Для некоторых животных сожительство с водорослями стало такими необходимым, что их организм не имеет возможности развиваться нормально, в случае, если в его клетках нет водорослей.
Особенно увлекателен симбиоз, в то время, когда оба его участника — растения. Пожалуй, самый разительный пример симбиоза двух растительных организмов — это лишайники. Лишайник всеми воспринимается как единый организм. На самом же деле он складывается из водоросли и гриба. Базу его составляют переплетающиеся гифы (нити) гриба. На поверхности лишайника эти гифы переплетены хорошо, а в рыхлом слое под поверхностью гнездятся среди гиф водоросли. Значительно чаще это одноклеточные, зеленые водоросли. Реже видятся лишайники с многоклеточными светло синий-зелеными водорослями. Клетки водорослей оплетены гифами гриба. Время от времени на гифах образуются кроме того присоски, каковые попадают вовнутрь водорослевых клеток. Сожительство выгодно и водоросли и грибу. Водоросль приобретает от гриба воду с растворенными минеральными солями и защищена от подсыхания. А гриб приобретает от водоросли органические соединения, вырабатываемые ею в ходе фотосинтеза, в большинстве случаев углеводы. Симбиоз так отлично оказывает помощь лишайникам в борьбе за существование, что они способны поселяться на песчаных землях, на обнажённых, бесплодных горах, на стекле, на листовом железе, т. е. в том месте, где никакое второе растение существовать не имеет возможности; они видятся на Крайнем Севере, на высоких горах, в пустынях — только бы был свет: без света водоросль в лишайнике не имеет возможности усваивать углекислоту и отмирает.
водоросль и Гриб так сжились в лишайнике, что являются единый организм. Кроме того размножаются они значительно чаще совместно. Существует пара способов размножения лишайников. Кое-какие виды размножаются вегетативно. От тела лишайника (таллома) отделяется маленькой кусочек. В нем имеется и водоросль и гриб. Из для того чтобы таллома вырастает новый лишайник. У других видов поверхность покрыта как бы пылью. Под микроскопом возможно видеть, что любая такая пылинка — одна либо пара клеточек водоросли, оплетенных немногими гифами гриба. Эти пылинки (соредии) разносятся ветром, как споры либо семена.
Имеется виды лишайников, каковые размножаются спорами. Из споры может вырасти лишь гриб. Но в то время, когда спора прорастет, на пути грибных гиф обязана встретиться соответствующая водоросль. Лишь в этом случае из них разовьется лишайник.
Продолжительное время лишайники принимали за простое растение и относили их к мхам. Зеленые клетки в лишайнике принимались за хлорофилловые зерна зеленого растения. Только в 1867 г. таковой взор был поколеблен изучениями русских ученых — А. С. Фаминцына и О. В. Баранецкого. Им удалось выделить зеленые клетки из лишайника ксантории и установить, что они смогут жить не только вне тела лишайника, но и размножаться спорами и делением. Следовательно, зеленые клетки лишайника — независимые водоросли.
Симбиоз в жизни низших растений. Лишайники: 1 — кладония; 2 — исландский мох; 3 — пармелия; 4 — ксантория; 5,6 — цепочки водорослей и шарообразные клетки, видимые в микроскоп в срезе слоевищ разных лишайников; 7 — видимые в микроскоп гифы гриба, охватывающие в лишайнике шарообразные клетки водорослей. Симбиоз у высших растений: 8 — микориза на корне серебристого тополя; 9 — продольный разрез окончания корня у дуба, шарообразные тельца в клеток древесины — клетки гриба; 10 — микориза на корневых волосках дуба; 11 — микориза на корневом окончании у бука.
Симбиоз двух растительных организмов видится довольно часто. Любой знает, что подосиновики необходимо искать в том месте, где растут осины, подберезовики — в березовых лесах. Да и то, что шляпочные грибы растут вблизи определенных деревьев, не просто так. Те «грибы», каковые мы собираем в лесу — лишь плодовые тела растения. Само тело гриба — его мицелий живет под почвой и представляет собой нитевидные гифы, пронизывающие землю. От поверхности земли они тянутся к кончикам древесных корней. Под микроскопом возможно разглядеть, как гифы оплетают кончик корня, как будто бы войлоком. Русский ботаник М. С. Воронин в 1885 г. высказал предположение, что шляпочные грибы не паразиты, а находятся с деревом в симбиозе, т. е. и гриб и дерево приобретают от сожительства обоюдную пользу. Потом это предположение подтвердилось. Симбиоз гриба с корнями высших растений именуют микоризой, что в переводе с греческого свидетельствует «грибокорень».
Большинство деревьев в отечественных широтах и довольно много травянистых растений (среди них и пшеница) образуют с грибами микоризу. Ученые установили, что обычный рост многих деревьев неосуществим без участия гриба, не смотря на то, что имеется деревья, каковые в большинстве случаев сожительствуют с грибами, но смогут развиваться и без них (к примеру, береза, липа). Симбиоз гриба с высшим растением существовал еще на заре наземной флоры. Первые высшие растения — псилофитовые —уже имели подземные органы, тесно связанные с гифами грибов.
Значительно чаще гриб только оплетает корень собственными гифами и образует чехол, как бы наружную ткань корня. Реже видятся формы симбиоза, в то время, когда гриб поселяется в самих клетках корня. Особенно сильно таковой симбиоз выражен у орхидей. Без участия гриба орхидея по большому счету не имеет возможности развиваться. В случае, если только что наклюнувшийся проросток орхидеи не встретится с грибом и гифы гриба не внедрятся в клетки проростка, дальше орхидея развиваться не будет.
Наука еще не узнала абсолютно, чем симбиоз удачен и растению и грибу. Возможно предполагать, что гриб применяет для собственного питания какие-то вещества, выделяемые корнями растения, а высшее растение приобретает от гриба продукты разложения органических веществ в земле. Сам древесный корень взять эти продукты не имеет возможности. Предполагают, что грибы производят витаминоподобные вещества, усиливающие рост высшего растения. без сомнений, что грибной чехол, облекающий корень дерева и имеющий бессчётные разветвления в земле, намного увеличивает поверхность корневой совокупности, поглощающей воду. А это весьма значительно в жизни растения.
Симбиоз высшего растения и гриба направляться учитывать во многих практических мероприятиях. Так, к примеру, при разведении леса, при закладке полезащитных лесных полос непременно нужно «заразить» землю грибами, вступающими в симбиоз с той породой деревьев, которую сажают.
Растения из семейства орхидных не смогут развиваться без симбиоза с грибом. Большая часть тропических орхидей — эпифиты, т. е. растения, живущие на вторых растениях: 1 — наземная орхидея умеренного пояса — венерин башмачок; 2 — эпифитная тропическая орхидея с воздушными (а) и лентовидными (б) корнями, присасывающимися к растению-хозяину; 3 — поперечный разрез проростка орхидеи венерин башмачок (в клеток растения видны гифы гриба). Клубеньки на корнях бобовых растений: 4—люпин; 5 — люцерна посевная; 6 — клевер луговой. Азотоусваивающие бактерии в клубеньках бобовых, растений, видимые в микроскоп в начале роста растения (7), во время цветения (8) и во время созревания плодов (9).
Огромное практическое значение имеет симбиоз между азотоусваивающими высшими растениями и бактериями из семейства бобовых (бобы, горох, фасоль, люцерна и многие другие). На корнях бобового растения в большинстве случаев появляются опухоли — клубеньки, в клетках которых и находятся бактерии. Существование таких клубеньковых бактерий открыл в 1866 г. русский ботаник М. С. Воронин. Роль же этих бактерий в жизни бобового растения установили в 1886 г. германские ученые Г. Гельригель и Г. Вильфарт. Эти ученые доказали, что клубеньковые бактерии усваивают из воздуха газообразный азот и применяют его при создании органических веществ. После этого было обнаружено, что эти бактерии способны усваивать атмосферный азот, лишь живя в клетке бобового растения. Бобовое же растение приобретает возможность дополнительного азотного питания, поскольку только малый часть поглощенного и связанного бактериями азота идет на построение протеиновых веществ самих бактерий, солидная же часть азотистых веществ выделяется бактериями в клетки корня. Из корня эти питательные вещества переходят в клетки листьев и стебля бобового растения и употребляются им для синтеза протеиновых веществ. По окончании сбора урожая бобовых растений клубеньки с азотоулавливающими бактериями остаются на корнях. Корни с остатками клубеньков разлагаются в земле и обогащают ее связанным и отлично усваиваемым растениями азотом. Плодородие земли увеличивается, и практически любое растение, посеянное в будущем году на этом месте, даст более большой урожай.
Клубеньковые бактерии в симбиозе с бобовыми растениями каждый год усваивают из воздуха пара сот килограммов чистого азота на гектар. В случае, если учесть всю посевную площадь, занятую бобовыми культурами, легко понять, насколько велико количество улавливаемого клубеньковыми бактериями атмосферного азота.