Симбиоз в растительном мире
|
28 Сентября 2011
Симбиоз — это длительное сожительство организмов двух или несколькихразных видов растений или животных, когда их отношения друг с другом оченьтесны и обычно взаимно выгодны. Симбиоз обеспечивает этим организмам лучшеепитание. Благодаря симбиозу организмам легче преодолевать неблагоприятныевоздействия окружающей среды.
В тропических странах встречается очень интересное растение — мирмекодия.Это растение-муравейник. Живет оно на ветках или стволах других растений.Нижняя часть его стебля сильно расширена и представляет собой как бы большуюлуковицу. Вся луковица пронизана каналами, сообщающимися между собой. Вних и поселяются муравьи. Эти каналы возникают в процессе развития утолщенногостебля, а не прогрызаются муравьями. Следовательно, муравьи получают отрастения готовое жилище. Но и растению приносят пользу живущие в нем муравьи.Дело в том, что в тропиках водятся муравьи-листорезы. Они приносятбольшой вред растениям. В мирмекодии поселяются муравьи другого вида, враждующиес муравьями-листорезами. Постояльцы мирмекодии не допускают листорезовк ее вершине и не дают им объесть ее нежные листья. Таким образом, растениепредоставляет животному помещение, а животное защищает растение от еговрагов. Кроме мирмекодии в тропиках растет немало и других растений, находящихсяв содружестве с муравьями.
Растение-муравейник — мирмекодия: 1 — два растения, поселившиесяна одной ветке дерева; 2 — разрез стебля мирмекодии.
Встречаются еще более тесные формы симбиоза растений и животных. Таков,например, симбиоз одноклеточных водорослей с амебами, солнечниками, инфузориямии другими простейшими животными. В этих одноклеточных животных поселяютсязеленые водоросли, например зоохлорелла. Долгое время зеленые тельца вклетках простейших животных считались органоидами, т. е. постоянными частямисамого одноклеточного животного, и лишь в 1871 г. известный русский ботаникЛ. С. Ценковский установил, что здесь имеет место сожительство разных простейшихорганизмов. Впоследствии это явление было названо симбиозом.
Зоохлорелла, живущая в теле простейшего животного амебы, лучше защищенаот неблагоприятных внешних воздействий. Тело амебы прозрачно, поэтому процессфотосинтеза протекает у водоросли нормально. Животное получает от водорослирастворимые продукты фотосинтеза (главным образом углеводы — сахар) и питаетсяими. Кроме того, при фотосинтезе водоросль выделяет кислород, и животноеиспользует его для дыхания. В свою очередь животное обеспечивает водоросльнеобходимыми для ее питания азотистыми соединениями. Взаимная выгода дляживотного и растения от симбиоза очевидна.
Водоросли в теле животных: 1 — амеба, a — водоросль зоохлорелла,б — ядро амебы, в — сократительная вакуоля амебы; 2 — корненожка паулинелла,a — ядро корненожки, б — зеленые водоросли, в — псевдоподии корненожки.
К симбиозу с водорослями приспособились не только простейшие одноклеточныеживотные, но и некоторые многоклеточные. Водоросли встречаются в клеткахгидр, губок, червей, иглокожих и моллюсков. Для некоторых животных симбиозс водорослями стал настолько необходим, что их организм не можетразвиваться нормально, если в его клетках нет водорослей.
Вверху — симбиоз в жизни низших растений. Лишайники: 1 — кладония;2 — пармелия; 3 — ксаятория; 4 — цепочки и шарообразные клетки водорослей,видимые в микроскоп в срезе слоевищ различных лишайников. Внизу — растенияиз семейства орхидей: 1 — эпифитные тропические орхидеи с воздушными (а)и лентовидными (б) корнями; 2 — наземная орхидея умеренного пояса — венеринбашмачок.
Особенно интересен симбиоз, когда оба его участника — растения. Пожалуй,самый разительный пример симбиоза двух растительных организмов — это лишайник.Лишайник всеми воспринимается как единый организм. На самом же деле онсостоит из гриба и водоросли. Основу его составляют переплетающиеся гифы(нити) гриба. На поверхности лишайника эти гифы переплетены плотно, а врыхлом слое под поверхностью среди гиф гнездятся водоросли. Чаще всегоэто одноклеточные зеленые водоросли. Реже встречаются лишайники с многоклеточнымисинезелеными водорослями. Клетки водорослей оплетены гифами гриба. Иногдана гифах образуются присоски, которые проникают внутрь клеток водорослей.Сожительство выгодно и грибу и водоросли. Гриб дает водоросли воду с раствореннымиминеральными солями, а получает от водоросли органические соединения, вырабатываемыеею в процессе фотосинтеза, главным образом углеводы.
Симбиоз так хорошо помогает лишайникам в борьбе за существование, чтоони способны поселяться на песчаных почвах, на голых, бесплодных скалах,на стекле, на листовом железе, т. е. там, где никакое другое растение существоватьне может. Встречаются лишайники на Крайнем Севере, в высоких горах, в пустыняхлишь бы был свет: без света водоросль в лишайнике не может усваиватьуглекислый газ и погибает. Гриб и водоросль так тесно сжились в лишайнике,настолько представляют собой единый организм, что даже и размножаются оничаще всего совместно.
Долгое время лишайники принимали за обычное растение и относили их кмхам. Зеленые клетки в лишайнике принимались за хлорофилловые зерна зеленогорастения. Лишь в 1867 г. такой взгляд был поколеблен исследованиями русскихученых А. С. Фаминцына и О. В. Баранецкого. Им удалось выделить зеленыеклетки из лишайника ксантории и установить, что они могут не только житьвне тела лишайника, но и размножаться делением и спорами. Следовательно,зеленые клетки лишайника — самостоятельные водоросли.
Каждый знает, например, что подосиновики нужно искать там, где растутосины, подберезовики — в березовых лесах. Оказывается, что шляпочные грибырастут вблизи определенных деревьев не случайно. Те «грибы», которые мысобираем в лесу, — только их плодовые тела. Само же тело гриба — грибница,или мицелий, — живет под землей и представляет собой нитевидные гифы, пронизывающиепочву (см. ст. «Грибы»). От поверхности почвы они тянутся к кончикам древесныхкорней. Под микроскопом видно, как гифы, словно войлоком, оплетают кончиккорня Симбиоз гриба с корнями высших растений называют микоризой (впереводе с греческого — «грибокорень»).
Подавляющее большинство деревьев в наших широтах и очень много травянистыхрастений (в том числе и пшеница) образуют с грибами микоризу. Ученые установили,что нормальный рост многих деревьев невозможен без участия гриба, хотяесть деревья, которые могут развиваться и без них, например береза, липа.Симбиоз гриба с высшим растением существовал еще на заре наземной флоры.Первые высшие растения — псилотовые — уже имели подземные органы, тесносвязанные с гифами грибов. Чаще всего гриб лишь оплетает корень своимигифами и образует чехол, как бы наружную ткань корня. Реже встречаютсяформы симбиоза, когда гриб поселяется в самих клетках корня. Особенно яркотакой симбиоз выражен у орхидей, которые вообще не могут развиваться безучастия гриба.
Можно предполагать, что гриб использует для своего питания углеводы(сахар), выделяемые корнями, а высшее растение получает от гриба продуктыразложения азотистых органических веществ в почве. Сам древесный кореньполучить эти продукты не может. Предполагают также, что грибы вырабатываютвитаминоподобные вещества, усиливающие рост высшего растения. Кроме того,несомненно, что грибной чехол, облекающий корень дерева и имеющий многочисленныеразветвления в почве, намного увеличивает поверхность корневой системы,поглощающей воду, что очень существенно в жизни растения.
Симбиоз гриба и высшего растения следует учитывать во многих практическихмероприятиях. Так, например, при разведении леса, при закладке полезащитныхлесных полос обязательно надо «заразить» почву грибами, вступающими в симбиозс той породой деревьев, которую сажают.
Огромное практическое значение имеет симбиоз усваивающих азот бактерийс высшими растениями из семейства бобовых (бобы, горох, фасоль, люцернаи многие другие). На корнях бобового растения обычно возникают утолщенияклубеньки, в клетках которых находятся бактерии, обогащающие растение,а затем и почву азотом (см. ст. «Как устроено и питается зеленое растение»).