Ramowy plam pracy:

1. Słów kilka o zależnościach - wprowadzenie.

2. Oddziaływania antagonistyczne - definicja.

3. Ogólnie o ddziaływaniach nieantagonistycznych.

4. Komensalizm - wyjaśnienie, przystosowanie, przykłady.

5. Protokooperacja - wyjaśnienie, przystosowanie, przykłady.

6. Mutualizm - wyjaśnienie, przystosowanie, przykłady.

7. Człowiek i środowisko - od pasożytnictwa do mutualizmu.

8. Krótkie podsumowanie.

9. Bibliografia.

Zależności (interakcje) międzygatunkowe to oddziaływania i relacje zachodzące między różnymi osobnikami lub populacjami wspólnie bytującymi w określonym środowisku. Dzielą się na dwa typy:

0. oddziaływania antagonistyczne,

1. oddziaływania nieantagonistyczne.

Do oddziaływań antagonistycznych (zależności międzygatunkowej polegającej na działaniu jednej populacji danego gatunku na niekorzyść populacji innego) należą między innymi konkurencja, drapieżnictwo, pasożytnictwo, allelopatia i amensalizm.

Zajmę się jednak innymi oddziaływaniami, a mianowicie nieantagonistycznymi (interakcjami dodatnimi). Związki te między dwiema populacjami wywierającymi na siebie dodatni wpływ są niesłychanie powszechne i przy określaniu charakteru populacji i biocenoz mają one podobnie istotne znaczenie, jak konkurencja, pasożytnictwo itd. O oddziaływaniach nieantagonistycznych mówimy również, gdy żadna z populacji nie odnosi strat. Aby łatwiej zorientować się w dodatnich interakcjach, można uszeregować je w następujący ciąg ewolucyjny:

0. komensalizm jedna populacja odnosi korzyści;

1. protokooperacja obie populacje odnoszą korzyści;

2. mutalizm (symbioza obligatoryjna) obie populacje odnoszą korzyści i są całkowicie od siebie uzależnione.

Do nieantagonistycznych oddziaływań należy również oddziaływanie neutralne, to znaczy jest to takie współistnienie osobników różnych gatunków w ekosystemie, kiedy żaden organizm nie ponosi strat ani korzyści ponieważ ich nisze w żaden sposób nie pokrywają się.

Komensalizm

Organizmy żyjące na powierzchni, czy wewnątrz ciała innych organizmów nie zawsze muszą być pasożytami. Mogą się żywić resztkami pokarmu żywiciela nie przynosząc mu żadnej szkody. Nazywa się je wtedy komensalizmem albo współbiesiadnictwem. Komensalizm jest to typ prostej dodatniej interakcji i być może stanowi on pierwszy stopień rozwoju korzystnych związków między organizmami. Komensalizm jest szczególnie pospolity zarówno u osiadłych roślin i zwierząt, jak i u organizmów poruszających się aktywnie. Szczególnie dobrym środowiskiem dla komensalizmu jest ocean. Właściwie każdy robak, małż czy gąbka mają różnych nieproszonych gości : są to organizmy, które potrzebują osłony ze strony gospodarza, ale nie przynoszą mu ani szkody ani korzyści. Otwierając ostrygę można zauważyć małego, delikatnego kraba w jamie płaszcza. Kraby te są zazwyczaj komensalami, chociaż czasami nadużywają one gościnności gospodarza spożywając jego tkanki. W morzu żyje wiele komensalnych ryb, małży, pierścienic i krabów, korzystających z resztek pokarmu czy z wydalin gospodarzy. Wiele komensali nie ma specyficznych gospodarzy, ale niektóre są najwyraźniej związane z jednym gatunkiem żywiciela. Przykładami komensalizmu mogą być:

0. różanka - ryba żyjąca w naszych wodach - składa ikrę w skrzelach małża za pomocą długiego pokładełka. Samiec zaś składa plemniki do wody w pobliżu małża. Wraz z wodą dostają się one do skrzel i zapładniają ikrę. Małe rybki mają ochronę w pierwszych dniach życia. Po pewnym czasie opuszczają małża nie robiąc mu żadnej krzywdy;

1. ryba pilot żyje w pobliżu rekina korzystając z rozszarpanych i rozpraszanych na dużej powierzchni szczątków jego ofiar;

2. hiena, lepiej przystosowana do pobierania nieprzystępnego pokarmu - kości - zjada resztki pokarmu pozostawionego przez lwa

3. w przewodzie pokarmowym człowieka spotykamy nieszkodliwe bakterie, które żywią się resztkami pokarmu. W tym przypadku nie można jednak z całą pewnością powiedzieć, że jest to tylko komensalizm, ponieważ na przykład po wyniszczeniu bakterii na skutek działania antybiotyków, wyjałowiony przewód pokarmowy nie może dobrze spełniać swoich czynności.

Protokooperacja
Protokooperacja również cechuje się dodatnim oddziaływaniem, jak w przypadku komensalizmu. Protokooperacja niewiele różni się od komensalizmu i polega na tym, że oba organizmy czerpią korzyści z pewnego rodzaju interakcji. Populacje mogą również przynosić sobie wzajemne korzyści żyjąc osobno. Ten typ oddziaływania może też, być tylko okresowym i jest nieprzymusowym. Przykładami protokooperacji mogą być:

0. ukwiał i rak pustelnik - rak pustelnik nie posiada pancerza. Odnajduje on jednak ochronę w muszli ślimaka, do której może być przyczepiony ukwiał. Ukwiał swoimi parzydełkami zapewnia rakowi ochronę. Mogą wzajemnie pomagać sobie w zdobywaniu pokarmu, zaś rak zapewnia ukwiałowi transport;

1. bąkojad i nosorożec - bąkojad żywi się pasożytami, które żerują w skórze nosorożca.

Mutualizm

Następny etap w ciągu ewolucyjnym dodatnich interakcji polega na tym że populacje zależą całkowicie jedna od drugiej. Zjawisko takie nazywamy mutualizmem albo symbiozą obligatoryjną. Często współżyją organizmy zupełnie różne; mutualizm ma większe szanse rozwinięcia się między organizmami o bardzo różnych wymaganiach środowiskowych. Duże znaczenie ma mutalizm pomiędzy organizmami samożywnymi i cudzożywnym. Nie wydaje się to dziwne, gdyż te dwa podstawowe składniki ekosystemu muszą ostatecznie osiągnąć pewien rodzaj zrównoważonej symbiozy. Niektóre przykłady związków mutualistycznych dotyczą bardzo daleko idących uzależnień, np. określony rodzaj heterotrofów staje się zupełnie uzależniony pod względem odżywiania się od określonych autotrofów, które uzależniają się z kolei od heterotrofów stanowiących i warunkujących pewne niezbędne do życia procesy, jak krążenie pierwiastków. Mutualizm występuje również powszechnie pomiędzy mikroorganizmami, które potrafią rozkładać celulozę i w ogóle trudne do rozłożenia szczątki roślinne, a zwierzętami, które nie mają potrzebnych do tego enzymów. W miarę dojrzewania ekosystemów mutualizm zastępuje pasożytnictwo. Ponadto kiedy jakiś czynnik środowiska wywiera silne działanie ograniczające (np. uboga gleba) kooperacja mutualistyczna ma szczególnie korzystne znaczenie w selekcji gatunków. Niektóre z tych przypadków zobrazuję szczegółowo przykładami.
Symbiozę obligatoryjną między mikroorganizmami rozkładającymi celulozę a zwierzętami zilustruję dwoma przykładami.

0. Dobrze poznanym przypadkiem jest związek termitów z bytującymi w ich jelitach wiciowcami. Bez wyspecjalizowanych wiciowców wiele gatunków termitów nie jest zdolnych do trawienia drewna, którym się żywią. Symbionty te wykazują tak doskonałą koordynację z biologią swego gospodarza, iż reagują na jego linienie, tworząc cysty. Umożliwia to ponowną infekcję wiciowcami, kiedy termity pożerają po linieniu nabłonek wyściełający ich jelita. W tym przypadku symbionty żyją w ciele gospodarza.

Istnieją przykłady jeszcze ściślejszych związków z mikroorganizmami jako partnerami, mimo iż żyją one na zewnątrz ciała gospodarza.

0. Ten rodzaj uzależnienia może rzeczywiście stanowić zaawansowane stadium w ewolucji mutualizmu. Przykładem takich ścisłych związków jest zjawisko uprawiania ogrodów grzybów przez tropikalne mrówki w ich gniazdach. Mrówki te nawożą podłoże, opiekują się uprawianymi grzybami i zbierają plon zupełnie w taki sam sposób, jakby czynił to dobry rolnik. Ostatnio wykazano, że układ mrówek i grzybów przyspiesza naturalny proces rozkładu liści. Rozkład ściółki warunkuje sukcesja mikroorganizmów, przy czym grzyby podstawczaki pojawiają się zwykle w końcowych stadiach rozkładu liści. Gdy liście są nawożone przez kał mrówek, grzyby te mogą występować na świeżych liściach, rozwijając się szybko w monokulturę, która dostarcza pokarmu dla mrówek (należy zwrócić uwagę, że znaczna część energii mrówek jest zużywana na utrzymanie tej monokultury, podobnie jak w przypadku intensywnej gospodarki rolnej).

Symbioza mikroorganizmów z roślinami przyspiesza krążenie związków mineralnych, jak też produkcję pokarmu. Podstawowym przykładem takiego związku jest mikoryza (grzyb + korzeń), która polega na tym, że grzybnia tworzy mutualistyczny związek z żywymi korzeniami roślin. Podobnie jak w wypadku roślin strączkowych i bakterii wiążących azot, grzyby współdziałają z tkanką korzeni, zwiększając wydajność pobierania soli mineralnych z gleby. Natomiast roślina dostarcza grzybom niektórych związków powstających w procesie fotosyntezy. Istnieje kilka postaci mikoryzy:

- mikoryza ektotroficzna; występująca na glebach ubogich widoczna forma mikoryzy, ale nie dominująca, ani szczególnie wydajna. Wyrostki przypominające korzenie tworzone są głownie przez podstawczaki;

- mikoryza endotroficzna; grzyby, głównie phycomycetes, wnikają w głąb komórek korzeni; występują one powszechnie na korzeniach drzew, trudno je jednak hodować w celach badawczych;

- mikoryza perytroficzna tworzy otoczki lub grona wokół korzeni ale grzybnia nie przenika przez epidermę korzenia. Ten rodzaj mikoryzy jest bardzo istotny, gdyż stanowi ona dogodne chemicznie środowisko wokół korzeni. W środowisku tym przekształcają się nierozpuszczalne substancje pokatmowe, a więc niedostępne związki mineralne w związki rozpuszczalne, które mogą zostać pobrane przez korzenie.

Wiele drzew nie mogłoby rosnąć bez mikoryzy. Sosny z dobrze rozwiniętą mikoryzą rosną znacznie lepiej, nawet na glebie bardzo ubogiej, na której nie może rosnąć zboże. Grzyby potrafią metabolizować niedostępny fosfor i inne związki mineralne, wykorzystując reakcje chelatowania lub innymi sposobami. Kiedy do gleby doda się znakowanych związków mineralnych, można stwierdzić, że aż 90% danego związku jest szybko pobierane przez grzyby tworzące mikoryzę, a następnie powoli przekazywane roślinie.
Porosty, jak wiadomo, składają się z pewnych grzybów i glonów, odznaczają się takimi funkcjonalnymi zależnościami i są tak scalone morfologicznie, że tworzą trzeci rodzaj organizmu, nie podobny do żadnego z komponentów. Porosty zazwyczaj określa się jako pojedyncze gatunki, chociaż składają się one z dwu nie spokrewnionych ze sobą gatunków. O ile organizmy składowe mogą w laboratoryjnych kulturach rosnąć oddzielnie, to kulturę porostów trudno jest prowadzić, mimo iż mogą one istnieć w naturalnych warunkach środowiska, nawet bardzo skrajnych. Porosty są również ciekawe z tego względu, że mogą stanowić dowód ewolucji od pasożytnictwa do mutualizmu. Na przykład u pewnych bardziej prostych porostów grzyby wnikają rzeczywiście do komórek glonów, stając się w ten sposób zasadniczo pasożytami glonów. U gatunków bardziej złożonych strzępki grzybni nie dostają się do wnętrza komórek glonów, ale oba organizmy żyją w ścisłym zespoleniu.

Człowiek i środowisko - od pasożytnictwa do mutualizmu.

Dotychczas człowiek zasadniczo działał jako pasożyt swojego samożywnego środowiska; brał z niego to, co potrzebował, nie troszcząc się zbytnio o dobro swojego gospodarza. Planował i budował wielkie miasta, nie zwracając uwagi na fakt, że były (i są) one pasożytami otaczającego je terenu, który musi dostarczyć im pożywienia, wody, powietrza oraz rozłożyć ogromne ilości odpadów. Oczywiste jest, że nadszedł czas, aby człowiek przeszedł do stadium mutualizmu z organizmami żyjącymi w jego środowisku, ponieważ jest on uzależnionym heterotrofem, a jego kultura jest jeszcze bardziej zależna od innych populacji, zwłaszcza autotroficznych i zwiększa zapotrzebowanie na wszelkie dobra. Jeżeli człowiek nie nauczy się żyć w mutualizmie z przyrodą, wówczas podobnie jak niemądry lub nie przystosowany pasożyt może wyeksploatować swojego gospodarza do takiego stopnia, że sam wcześniej lub później ulegnie zagładzie.

Krótkie podsumowanie
Dzięki ogromnej różnorodności żyjących obok siebie gatunków i ich wzajemnym współzależnościom, biocenoza może funkcjonować, jak jeden wspólny organizm. Istnieją w niej mechanizmy samoreagujące określone np. sposobem życia lub odżywiania się poszczególnych gatunków i one zabezpieczają, aby żaden z gatunków nieproporcjonalnie się nie rozmnożył. Do tych mechanizmów należą oddziaływania antagonistyczne i opisane przeze mnie powyżej zależności nieantagonistyczne. Nie można więc powiedzieć, że istnieją z natury mechanizmy bezwzględnie szkodliwe lub pożyteczne, gdyż ich pożyteczność lub szkodliwość jest wywołana zmianami w środowisku, które powodują nadmierny rozwój jednego gatunku.

Bibliografia:

1. http://www.sciaga.pl/
2. http://www.bryk.pl/

3. http://zadane.pl/
4. http://pl.wikipedia.org/