ĆWICZENIE 12

FORMY WSPÓŁŻYCIA W OBRĘBIE BIOCENOZY

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Pomiędzy organizmami dwóch różnych gatunków mogą zachodzić różne wzajemne oddziaływania. Mogą to być oddziaływania pozytywne lub negatywne.

KOMENSALIZM

Komensalizm (współbiesiadnictwo) to współżycie przynoszące korzyść tylko jednemu gatunkowi organizmów, dla drugiego zaś obojętne.

W bocznych ścianach gniazda bociana białego budują swe gniazda wróble, co bocianom jest zupełnie obojętne.

Resztkami zdobyczy lwa pożywiają się hieny, lew pozwala jednak podejść im do padliny dopiero wtedy, gdy nadpsute mięso nie nadaje się już do spożycia przez niego.

Najwięcej przypadków komensalizmu stwierdzono w środowisku morskim, gdzie prawie każda norka ma dzikich lokatorów, którzy korzystają ze schronienia lub resztek pokarmu prawowitego gospodarza.

Szczególną formą komensalizmu jest forezja, czyli wykorzystywanie organizmu innego gatunku jako środka lokomocji. Różnica wielkości "podróżnika" i "przewoźnika" sprawia, że transport "pasażera" jest dla "przewoźnika" obojętny.

Do trąbki trzmieli przyczepiają się drobne chrząszcze, które w ten sposób podróżują do ich gniazd Tam składają jaja. Zarówno transport chrząszcza jak jego sąsiedztwo w gnieździe są dla trzmieli obojętne.

Owoce niektórych roślin zaopatrzone są w haczyki umożliwiające im przyczepianie się do sierści przechodzących obok zwierząt (stąd powiedzenie: "przyczepić się jak rzep do psiego ogona").

SYMBIOZA

Symbioza to obustronnie korzystne współżycie pomiędzy organizmami różnych gatunków. Wyróżnia się dwie formy symbiozy: protokooperację i mutualizm.

Protokooperacja to taka forma współżycia pomiędzy organizmami należącymi do różnych gatunków, w której każdy z protokooperantów czerpie korzyści z obecności drugiego gatunku, ale organizmy te mogą żyć bez obecności drugiego protokoperanta.

Na skorupach wielu gatunków krabów żyją przytwierdzone różne jamochłony. Ułatwiają one krabom maskowanie się a ich parzydełka spełniają funkcje ochronne. Jamochłony zaś otrzymują rozdrobnione przez kraba resztki jego pożywienia. Jednak ani krab, ani jamochłon nie są absolutnie zależne od swego partnera.

Protokooperacją jest też z ekologicznego punktu widzenia uprawa roślin i hodowla zwierząt przez człowieka. Dzięki uprawie np. zboża znacznie zwiększyły areał swego występowania, jak również częstość występowania na wielu obszarach. Wyparły one inne gatunki traw na znacznych obszarach terenów stepowych. Człowiek karczuje lasy by przygotować teren pod uprawę zbóż, w naturze lasy częściej zarastają tereny trawiaste niż ulegają stepowieniu.

Także kot domowy występuje praktycznie na całym świecie dzięki hodowli przez człowieka. Człowiek dostarcza kotu pożywienia, chroni przed zimnem użyczając miejsca w swoim domu, broni przed atakami drapieżników i konkurencją ze strony np. psów, leczy w przypadku choroby. Człowiek natomiast osiąga korzyść w postaci przyjemności płynącej z posiadania zwierzęcia i sukcesów z jego hodowli . Kot tępi myszy, które człowiek uważa za szkodniki.

Mutualizm to taka forma współżycia, w której obydwa gatunki nie tylko odnoszą wzajemne korzyści, ale też nie mogą żyć oddzielnie w warunkach naturalnych.

Porosty są przykładem tej formy symbiozy. Zbudowane są z dwóch komponentów:: glonów i strzępek grzyba (ryc. 2). Glony to najczęściej zielenice lub sinice, grzyby to workowce, rzadziej podstawczaki. Komponent glonowy dostarcza grzybowi związki organiczne, które wytwarza w procesie fotosyntezy. W zamian otrzymuje wodę z solami mineralnymi., które zatrzymywane są przez zewnętrzną warstwę korową zbudowaną ze zbitych strzępek grzyba Ponadto grzyb nadaje kształt plesze porostów. Między zewnętrznymi warstwami korowymi znajdują się luźno ułożone strzępki grzyba, a wśród nich komórki glonów.

Porosty są też przykładem ewolucji od pasożytnictwa do mutualizmu (ryc. 3).U niektórych porostów strzępki grzyba wnikają do wnętrza komórek glonów, grzyby stają się wtedy pasożytami glonów. U gatunków bardziej zaawansowanych ewolucyjnie strzępki grzyba nie wnikają do wnętrza komórek glonów, ale oba organizmy żyją w ścisłym zespoleniu. Symbiozę można też potraktować nie jako wzajemne świadczenie sobie korzyści lecz jako wzajemne pasożytnictwo.

Dzięki temu, że porosty są organizmami symbiotycznymi mogą one być organizmami pionierskimi. Porosty jako organizmy pionierskie zasiedlają siedliska niedostępne dla innych organizmów: skały, piaski, korę drzew. Występują też na murach budynków ("sztuczne skały"), płotach. Są one pierwszymi ogniwami sukcesji ekologicznej. Kwas jabłkowy wydzielany przez porosty rozkłada chemicznie skały przyczyniając się do ich kruszenia, co jest początkiem procesu glebotwórczego.

Niektóre gatunki grzybów żyją w symbiozie mutualistycznej z systemami korzeniowymi pewnych gatunków drzew, np. dębu, sosny, gruszy. Współżycie takie nosi nazwę mikoryzy (ryc. 4). Strzępki grzyba oplatają korzenie i wnikają między komórki jego kory - mikoryza ektotroficzna, lub wnikają do wnętrza tych komórek - mikoryza endotroficzna. Grzyb pobiera od swego partnera węglowodany, ten zaś uzyskuje od grzyba wodę z solami mineralnymi oraz substancje wzrostowe. Mikoryza może warunkować przeżycie niektórych gatunków roślin.

Ryc. 4. Mikoryza: a - ektotroficzna, b - endotroficzna.

Bakterie brodawkowe Rhizobium (ryc. 5) żyją w symbiozie z roślinami motylkowymi (np. łubin, groch, fasola, koniczyna). Bakterie te mają zdolność asymilowania azotu atmosferycznego. Z gleby wnikają przez włośniki do korzeni, gdzie początkowo pędzą pasożytniczy tryb życia, odżywiając się kosztem gospodarza. Powodują one lokalny rozrost tkanki korzenia i powstanie charakterystycznych brodawek. Po pewnym czasie bakterie wypełniające brodawkę zmieniają kształt z pałeczkowatego na rozgałęziony i ulegają strawieniu przez gospodarza, a zawarte w nich substancje bogate w związki azotowe zostają przyswojone przez roślinę. Symbioza ta uniezależnia rośliny motylkowe od zasobów związków azotowych w podłożu. Dlatego też mogą one rosnąć na glebach ubogich w ten pierwiastek.

Ryc. 5. Symbioza korzenia rośliny motylkowej z bakteriami brodawkowymi: a - korzeń z brodwkami, b - przekrój prze brodawkę, c - otoczone membranami bakterie we wnętrzu komórek korzenia (zdjęcie spod mikroskopu elektronowego).

Bakterie endosymbiotyczne występują również w ciele zwierząt. Pomagają one w trawieniu celulozy (podobnie jak wiciowce) termitom, ssakom trawożernym i roślinożernym ptakom. Szczególnie obficie występują w żwaczach (jedna z komór żołądka) przeżuwaczy. Bakterie jelitowe zwierząt wszystko i mięsożernych także ułatwiają im proces trawienia, są także źródłem witamin, np. B i K.

Odżywiające się drewnem termity nie wytwarzają enzymów trawiących celulozę, która jest głównym składnikiem ścian komórek roślinnych. Enzymy takie wytwarzają natomiast wiciowce zwierzęce, które jako endosymbionty żyją w ich przewodach pokarmowych (ryc. 6). Wiciowce zużywają wprawdzie część cukrów powstających ze strawionej celulozy, znaczna jej część pozostaje jednak dla termita. Zarówno termity jak wiciowce nie mogłyby żyć bez swoich partnerów. Wiciowce bytujące w przewodach pokarmowych termitów mają tu zawsze pod dostatkiem pokarmu oraz odpowiednie dla siebie środowisko.

AMENSALIZM

Amensalizm to negatywne oddziaływanie jednego gatunku na drugi, nie przynoszące temu pierwszemu bezpośrednich korzyści ani strat. Można go porównać do bezinteresownej złośliwości. Amensal odnosi jednak korzyść pośrednią zajmując miejsce i korzystając z zasobów nie wykorzystanych przez gatunki ustępujące. Niedopuszczenie gatunków wrażliwych do występowania w zbiorowisku byłoby wówczas formą konkurencji o zasoby środowiska. Może to też dotyczyć osobników tego samego gatunku lecz w różnym wieku. Amensalizm może dotyczyć też samych emitorów, które nasyciwszy środowisko toksynami muszą z niego ustępować. Dlatego niektóre grzybnie mają formę kolistą, a kępy traw i krzewów zamierają w środku.

Amensalizm występuje najpowszechniej w świecie mikroorganizmów, mikrobiolodzy określają go najczęściej mianem antybiozy. Niektóre gatunki bakterii, sinic i grzybów wytwarzają substancje chemiczne hamujące rozwój innych drobnoustrojów. Bakterie z rodzaju Bacillus wydzielają antybiotyk zwany bacytrezyną. Jest on mieszaniną kilku związków chemicznych. Bacillus subtilis wydziela ponadto inny antybiotyk - subtilinę. Pędzlaki Penicilium wytwarzają penicylinę. Wiele gatunków grzybów wytwarza toksyny zwane łącznie mycynami. Liczne gatunki bakterii, sinic i grzybów wytwarzają toksyny, które uniemożliwiają rozwój innych mikroorganizmów w wodach eutroficznych i ściekach. Amensalizmem jest też zakwaszanie środowiska przez bakterie mlekowe (np. zakwaszanie mleka, kiszenie kapusty), zapobiega to rozwojowi bakterii gnilnych.

Amensalizm znany jest też powszechnie w świecie roślin, botanicy najczęściej nazywają go allelopatią. Owies, jęczmień papryka, pszenica, pomidor, cebula, czosnek wydzielają glikozydy hamujące rozwój korzeni innych gatunków roślin. Także sosna, porzeczka czarna, bylice, szczególnie piołun oraz kupkówka (trawa) działają allelopatycznie. Usuwają one ze swego otoczenia inne gatunki roślin lub nie dopuszczają do ich kiełkowania. M. in dlatego zadarnione polany leśne opierają się zarastaniu przez drzewa, a posiewy nasion w darń nie są efektywne (oprócz zatrucia gleby mogą tu mieć znaczenie także inne czynniki jak zwarcie roślin czy niedobór wilgoci).

PASOŻYTNICTWO

Pasożytnictwo to forma współżycia, w której jeden organizm (pasożyt) odnosi korzyści kosztem drugiego organizmu (gospodarza czyli żywiciela). Pasożyt w przeciwieństwie do drapieżnika nie zabija od razu swego gospodarza, jest wręcz zainteresowany jego możliwie długim życiem.

Pasożyty mogą żyć we wnętrzu swego gospodarza (pasożyty wewnętrzne) lub na powierzchni jego ciała (pasożyty zewnętrzne). Pasożytami wewnętrznymi są wirusy, różne gatunki bakterii chorobotwórczych, patogennych pierwotniaków (np. zarodziec malarii) płazińców (np. tasiemce, motylica wątrobowa) i obleńców (np. owsiki i glisty), zewnętrznymi są pijawki (np. pijawka lekarska), pajęczaki (np. świerzbowiec) lub owady (np. wszy, wszoły, kleszcze).

Pasożyty czerpią pokarm bezpośrednio z ciała gospodarza (np. odżywiające się krwią kleszcze) albo pozbawiają go substancji pokarmowych, często już częściowo przetrawionych (np. żyjące w jelitach innych zwierząt tasiemce). Pasożytnictwo może też przybierać inne, specyficzne formy. Przykładem pasożytnictwa gniazdowego jest składanie przez kukułkę jaj do gniazd ptaków innych, często mniejszych od niej gatunków ptaków.

Pasożytnictwo może być permanentne lub periodyczne. Glisty i tasiemce zamieszkują stale w ciele jednego żywiciela. Odżywiające się krwią pijawki i kleszcze przyczepiają się co jakiś czas do napotkanego zwierzęcia, piją jego krew, a następnie odczepiają się i po pewnym czasie atakują kolejnego żywiciela.

Część substancji odżywczych koniecznych niektórym pasożytom może pochodzić z innych źródeł niż eksploatacja gospodarza. Półpasożytem jest np. jemioła (ryc. 7). Rośnie ona w koronach drzew (głównie liściastych), a jej korzenie przekształcone są w ssawki, które wrastają w gałęzie żywiciela Jest rośliną zieloną, która część potrzebnych substancji organicznych wytwarza w procesie fotosyntezy, część zaś pobiera od gospodarza. Inne rośliny pasożytnicze, np. pasożytująca na koniczynie kanianka całkowicie utraciły zdolność fotosyntezy i są w pełni pasożytami.

Ryc. 7. Jemioła. Przekrój gałęzi odsłania wrastającą w drewno ssawkę.

Pasożytnictwo jest szeroko rozpowszechnione w przyrodzie. Budzi też zainteresowanie nauk stosowanych: rolniczych, weterynarii, medycyny, inżynierii środowiska (w aspekcie sanitarnym). W naukach rolniczych i leśnych pasożyty organizmów pożytecznych dla człowieka określa się mianem szkodników. Uprawy są z reguły monokulturami (uprawy jednogatunkowe). Pasożyty znajdują tam dogodne warunki do rozprzestrzeniania się. Ich masowe pojawy - gradacje, często związane są z osłabieniem uprawy przez niekorzystne warunki atmosferyczne (np. susza, przymrozek, silne opady, gradobicie). Czynnikiem sprzyjającym gradacjom szkodników leśnych są też silne wiatry, zbyt gruba pokrywa śniegowa powodująca powstawanie śniegołomów (łamanie drzew) i śniegowałów (przewracanie drzew z korzeniami) oraz imisje przemysłowe. Pospolitymi pasożytami zbóż są grzyby: buławinka czerwona i rdza źdźbłowa.

DRAPIEŻNICTWO

Drapieżnictwo to forma współżycia pomiędzy dwoma gatunkami, w której osobniki jednego gatunku (drapieżcy) zabijają w akcie jednorazowym osobniki drugiego gatunku (ofiary) w celu ich natychmiastowego spożycia.

Liczebność populacji ofiar i drapieżców wykazuje zależność. Wzrost liczebności populacji ofiar prowadzi do wzrostu rozrodczości, a co za tym idzie także i liczebności populacji drapieżców. Wzrost liczebności drapieżców przyczynia się do ograniczenia liczebności populacji ofiar. Liczebność drapieżcy nie jest jednak jedynym czynnikiem limitującym liczebność populacji ofiar (są to także dostępność pokarmu, miejsca rozrodu, choroby i in.). Spadek liczebności populacji ofiar pociąga za sobą spadek liczebności populacji drapieżców. Populacja ofiar musi być w każdym przypadku liczniejsza od populacji drapieżców, dlatego też wahania jej liczebności są zawsze bardziej wyraźne. Wahania liczebności populacji nie są powodowane wyłącznie relacjami ofiara - drapieżnik, dowodzą tego m. in. wahania liczebności populacji hodowanych bez presji drapieżniczej, a nawet przy stałym dostępie nieograniczonej ilości pokarmu.

Klasycznym przykładem zależności wahań liczebności ofiary i drapieżnika są cykliczne fluktuacje kanadyjskich populacji zająca bielaka i rysia (ryc. ). Liczebność obydwóch populacji prześledzono w latach 1845-1935 na podstawie wielkości skupu skór. Wahania liczebności bielaka i rysia kanadyjskiego powtarzają się cyklicznie co 9 lat. Jednak oscylacja taka występuje także na tych terenach, gdzie rysie obecnie już nie występują. Dowodzi to, że to nie ryś kanadyjski kontroluje liczebność swojej ofiary, tylko fluktuacje liczebności bielaka rzutują na liczebność rysia. Podobne fluktuacje dotyczą liczebności gryzoni oraz myszołowów i sów oraz wielu innych układów ofiara - drapieżca.

Dobór naturalny wymusza na drapieżnikach doskonalenie narzędzi i metod polowania, zaś na ofiarach doskonalenie narzędzi i metod unikania drapieżnika. W wyniku koewolucji (wspólnej ewolucji zależnych od siebie gatunków) wytworzona zostaje równowaga ofiara - drapieżca. Brak równowagi ofiara - drapieżca może wystąpić w przypadku powstania nowej relacji, spowodowanej nieprzemyślaną introdukcją drapieżnika. Sprowadzone do Australii przez białych osadników lisy i koty stały się poważnym zagrożeniem dla wielu gatunków miejscowych. Lisy miały pomóc w zwalczaniu plagi sprowadzonych wcześniej królików, koty - zawleczonych na statkach gryzoni.

Unikać zjedzenia przez drapieżniki można na różne sposoby. Ssaki kopytne uciekają przed drapieżnikami dzięki długim nogom i wytrwałości w biegu. Odpowiedzią ze strony drapieżnych kotów czy wilków jest również doskonalenie szybkiego biegu, a także cichego skradania się do ofiary w celu jej maksymalnego zaskoczenia. Populacje ofiar doskonalą więc sposoby ucieczki, drapieżców pościgu.

Także maskowanie się pomaga uniknąć bycia upolowanym i zjedzonym. Dlatego też wysiadujące jaja samice ptaków są mniej barwne od samców, wśród trawożerców sawanny dominują różne odcienie brązu. Pokrycie ciała ćmy włoskami pozwala jej rozpraszać fale echolokacyjne nietoperzy i być niesłyszalnymi dla nich. Upodabnianie się zwierzęcia do otoczenia to mimezja. Odpowiedzią drapieżników jest doskonalenie zmysłów.

Wytwarzanie substancji trujących lub niesmacznych także skłania drapieżnika poszukania innej ofiary. Organizmy niejadalne często mają odstraszające, jaskrawe barwy, np. salamandra plamista jest ubarwiona czarno z żółtymi plamami, zagrożone kumaki przewracają się na brzuch demonstrując żółte lub pomarańczowe plamy, osa ma odwłok w wyraźne żółte i brązowe pręgi. Odstraszające barwy (także inne cechy) powodują, że drapieżnik zapamiętuje związek pomiędzy niejadalnością ofiary, a jej barwą i unika w przyszłości polowania na podobnie ubarwione ofiary.

Upodobnienie się do gatunku niejadalnego lub niesmacznego to mimikra. Błonkówki z rodziny bzygowatych przypominają wyglądem jadowite osy, pszczoły i trzmiele, mimo że same nie są jadowite..

KONKURENCJA

Konkurencja to taka forma współżycia między dwoma gatunkami, w której osobniki każdego z gatunków wpływają negatywnie na osobniki drugiego gatunku, przeszkadzając w zdobywaniu zasobów środowiska.

Dwa gatunki mogą konkurować o tę samą przestrzeń, pożywienie i światło, bądź też współzawodniczyć w unikaniu tych samych drapieżników lub chorób. Konkurują one o tę samą niszę ekologiczną. Konkurencja może doprowadzić do wymarcia jednego gatunku albo zmusić go do zmiany niszy - migracji, wykorzystywania innego źródła pokarmu, zmiany miejsca gniazdowania itd. Tylko jeden gatunek może zajmować daną niszę ekologiczną (zasada Gausego). Konkurencja międzygatunkowa jest czynnikiem ewolucyjnym wymuszającym specjalizację gatunków bytujących w tym samym środowisku.

Typowym przykładem konkurencji są stosunki panujące pomiędzy Paramecium caudatum i aurelia w doświadczeniu Gausego. Każdy z gatunków pantofelka hodowany osobno, na takiej samej ilości pokarmu (bakterie), rozmnaża się swobodnie, aż do osiągnięcia pewnego stałego poziomu (ryc. 10).

W kulturze mieszanej P. caudatum rozmnaża się zdecydowanie gorzej i wymiera całkowicie po kilkunastu dniach (ryc. 11). P. aurelia nie atakuje P. caudatum, ani nie wydziela żadnej szkodliwej dla niego substancji. Rozmnaża się jednak nieco szybciej i to zapewnia mu przewagę w konkurencji z P. caudatum o ograniczoną ilość pokarmu.

Ryc. 10. Wzrost liczby osobników w kulturach czystych Paramecium aurelia i Paramecium caudatum. Po kilku dnia liczba osobników każdego gatunku stabilizuje się.

Ryc. 11. Wzrost liczby osobników w kulturze mieszanej Paramecium aurelia i Paramecium caudatum. Po kilku dniach hodowli liczba osobników każdego gatunku stabilizuje się.

Natomiast P. aurelia i bursaria mogą egzystować w kulturze mieszanej obok siebie. P. aurelia odżywia się wówczas głównie bakteriami bytującymi w kożuchu na powierzchni pożywki zaś P. bursaria bakteriami pływającymi poniżej w toni pożywki. P. aurelia zostaje wyparty z siedliska optymalnego, jakim jest dla niego toń pożywki zajmując siedlisko suboptymalne (kożuch na powierzchni), dzięki czemu przeżywa, choć zmniejsza się jego liczebność (ryc. 12).

Ryc. 12. Wzrost liczby osobników w kulturze mieszanej Paramecium aurelia i Paramecium bursaria. Początkowo liczba osobników P. aurelia wzrasta szybciej. Liczebność tej populacji spada jednak gwałtownie po kilku dniach na skutek konkurencji, przeżywa ona w zmniejszonej liczebności na skutek zmiany bazy pokarmowej.

W Europie występują dwa gatunki szczurów: śniady pochodzący z Azji południowo-wschodniej i wędrowny pochodzący z Azji północno-wschodniej (ryc. 13). Szczur śniady wcześniej dotarł do Europy. Na przełomie XVIII i XIX w. nastąpiła ekspansja szczura wędrownego. Konkurencja ze strony większego (240-550 g) szczura wędrownego spowodowała w Europie spadek liczebności mniejszego (150-250 g) szczura śniadego.

Górnoreglowe bory świerkowe leżą poza optimum klimatycznym świerka, świerki rosną tu jedynie ze względu na brak konkurencji ze strony buka i jodły, które wypierają je z piętra regla dolnego o łagodniejszym klimacie. Zajęcie siedlisk niedostępnych dla buków i jodeł ze względu na surowe warunki klimatyczne umożliwia świerkom przetrwanie.

Innym sposobem na przetrwanie w warunkach konkurencji jest specjalizacja w kierunku wykorzystywania zasobów środowiska niedostępnych dla innych gatunków. Dzięki specjalizacji świerk może być miejscem bytowania wielu gatunków ptaków (ryc. 14). Muchołówka żałobna siada na czubkach jego gałęzi w celu wyczekiwania, chwyta ona owady w locie. Krzyżodziób świerkowy zjada nasiona z szyszek. Dzięcioły pstre kują w pniu w poszukiwaniu owadów, Pełzacz leśny wyszukuje owady w szparach kory pnia. Mysikrólik poszukuje owadów na najniższych gałęziach. Kos zbiera robaki i ślimaki w ściółce pod drzewem. Także inne gatunki drzew mogą być miejscem życia wielu podobnych, choć różnie wyspecjalizowanych gatunków. W lesie tropikalnym na jednym drzewie może występować tysiąc gatunków samych chrząszczy.

Ryc. 14. Świerk jest siedliskiem wielu gatunków ptaków dzięki zróżnicowaniu ich wymagań pokarmowych: a - muchołówka żałobna, b - mysikrólik, c - kos, d - krzyżodziób świerkowy, e - dzięcioł pstry, f - pełzacz leśny.

Zjawisko konkurencji międzygatunkowej jest istotnym czynnikiem utrudniającym doszczepianie np. osadu czynnego albo bioremediowanych gleb drobnoustrojami posiadającymi utrwaloną genetycznie wysoką aktywność w biodegradowaniu zanieczyszczeń. Doszczepione przez człowieka szczepy o pożądanych cechach fizjologicznych mogą nie sprostać konkurencji ze strony szczepów autochtonicznych. Konieczne jest dobieranie do takich szczepionek drobnoustrojów, które nie tylko rozkładają zanieczyszczenie do nieszkodliwych produktów, ale też oprą się konkurencji ze strony innych szczepów.

Konkurencja pomiędzy gatunkami introdukowanymi (wsiedlonymi przez człowieka na obszarze, na którym przedtem nie występowały) może doprowadzić do zagrożenia, a nawet zagłady gatunków miejscowych. Najwięcej przykładów dostarcza tu flora i fauna Australii. Sprowadzone ze Starego Świata i Ameryki przez białego człowieka liczne gatunki roślin i zwierząt stały się zagrożeniem dla gatunków miejscowych.

NEUTRALIZM

Neutralizm to brak bezpośrednich oddziaływań pomiędzy osobnikami należącymi do odmiennych gatunków

Wymienione zależności są wielkim uproszczeniem stanu istniejącego w przyrodzie. Proste dwupopulacyjne uklady nie są zbyt częste.. Gatunki powiązane są w sposób znacznie bardziej skomplikowany. W biocenozie poszczególne populacje roślinne i zwierzęce oddziałują wzajemnie na siebie, konkurują o miejsce do życia, o pokarm , zjadają się lub zgodnie współżyją. Naiwazniejsze są w biocenozie zależności pokarmowe, dzięki którym utrzymuje się równowaga liczbowa poszczególnych populacji i ogólna równowaga przyrodnicza, Jest to równowaga dynamiczna.

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

1. Makroskopowa i mikroskopowa obserwacja organizmu symbiotycznego - plechy porostu

Materiały: okazy porostów, trwałe preparaty mikroskopowe "przekrój przez plechę porostu", igły preparacyjne, kroplomierze, szkiełka podstawowe i przykrywkowe.

Wykonanie:

Oglądając makroskopowo plechy porostów należy zwrócić uwagę na ich zróżnicowanie morfologiczne (plecha skorupiasta, listkowata, krzaczkowata).

Wykonanie preparatu mikroskopowego: na szkiełko podstawowe nanieść kroplę wody, umieścić w niej mały fragment plechy, rozgnieść go igłą preparacyjną, przykryć szkiełkiem nakrywkowym. Oglądać mikroskopowo.

Oglądając mikroskopowo utrwalony preparat "przekrój przez plechę porostu" zaobserwować warstwę korową górną i dolną, luźno ułożone strzępki grzyba wypełniające wnętrze plechy oraz komórki glonu. Wykonać rysunek spod mikroskopu.

2. Mikroskopowa obserwacja symbiozy bakterii brodawkowych z roślinami motylkowymi

Materiały: korzenie roślin motylkowych, lignina, żyletki lub skalpele, igły preparacyjne, pensety, kroplomierze, szkiełka podstawowe i przykrywkowe.

Wykonanie:

Korzenie roślin motylkowych opłukać z gleby, osuszyć ligniną z nadmiaru wody. Odciąć skrawek brodawki, umieścić go na szkiełku podstawowym w kropli wody. Dokładnie rozgnieść igłą preparacyjną. Przykryć szkiełkiem nakrywkowym delikatnie dociskając szkiełko. Oglądać pod mikroskopem. Zaobserwować bakterie brodawkowe znajdujące się w cytoplaźmie komórek rośliny motylkowej tworzących brodawkę.

3. Badanie antybiozy Bacillus subtilis i Arthrobacter sp.

Materiały: płytki Petriego z agarem ziemniaczanym, sterylne pipety, głaszczki, sterylne probówki, igły preparacyjne, bagietki szklane i pensety, zawiesina Arthrobacter, hodowla Bacillus subtilis na płytkach Petriego.

Wykonanie:

Posiać dywanowo na płytkę Petriego z agarem ziemniaczanym 0,1 cm3 Arthrobacter. Na środku płytki ułożyć wycięty probówką krążek agaru z hodowlą Bacillus subtilis. Inkubować 7 dni w temperaturze pokojowej. Arthrobacter rośnie w postaci pomarańczowej murawy, Bacillus w postaci szarego nalotu. Zaobserwować i wyjaśnić przyczynę wystąpienia strefy zahamowania wzrostu Arthrobacter wokół krążka z Bacillus.

4. Obserwacja mikroskopowa pasożyta - sporyszu buławinki czerwonej Claviceps purpurea

Buławinka czerwona Claviceps purpurea (ryc. 15) jest workowcem, której prawie czarną sklerotę (przetrwalną grzybnię) spotyka się w kłosach żyta. Wiosną z rożkowatego, czarnego sporyszu wyrastają białawe trzoneczki z czerwonymi główkami, w których zagłębione są liczne butelkowate osobniki zawierające worki z zarodnikami. Dojrzałe worki otwierają się, a uwolnione z nich zarodniki przenoszone są przez wiatr na kwiaty żyta, gdzie kiełkują. Powstała z nich grzybnia przerasta słupek i tworzy bardzo liczne zarodniki konidialne, wydzielając równocześnie słodki płyn zwabiający owady. Owady wędrując po kłosach przenoszą zarodniki na zdrowe rośliny i zakażają je. Przerastająca słupek grzybnia po pewnym czasie tworzy przetrwalnik (sporysz), który wypada z kłosa na ziemię i tu zimuje.

Materiały: preparaty trwałe "buławinka czerwona".

Wykonanie:

Obejrzeć pod mikroskopem i narysować sporysz buławinki. Wymienić przystosowania do pasożytniczego trybu życia.

Ryc. 15. Cykl życiowy buławinki czerwonej.

5. Obserwacja mikroskopowa pasożyta - rdzy źdźbłowej Puccinia graminis

Materiały: preparaty trwałe "rdza źdźbłowa".

Rdza źdźbłowa Puccinia graminis (ryc. 16) jest pasożytniczym podstawczakiem wymagającym obecności dwóch żywicieli: berberysu i trawy (np. żyta). Zarodniki podstawkowe rdzy przenoszone są przez wiatr, trafiają na liście berberysu, gdzie kiełkują. Powstała z nich grzybnia tworzy na spodniej stronie liści pomarańczowe, kubeczkowate zbiorniczki (tzw. ogniki), w których powstają zarodniki. Zarodniki te, przenoszone przez wiatr porażają liście traw (np. zbóż). Powstająca z nich grzybnia przerasta i niszczy tkanki liścia. Tworzy ona na liściach kreskowate skupienia bardzo licznych zarodników, które bardzo łatwo rozprzestrzeniają się i porażają dalsze rośliny. Na jesieni tworzą się zarodniki przetrwalne o grubych ścianach, które zimują. Na wiosnę kiełkują i wykształcają podstawki, na których powstają zarodniki podstawkowe porażające liście berberysu.

Ryc. 16. Cykl życiowy rdzy źdźbłowej.

6. Mikroskopowa obserwacja pasożyta - motylicy wątrobowej Fasciola hepatica

Motylica wątrobowa Fasciola hepatica jest przywrą pasożytującą w wątrobie bydła i owiec (żywiciel ostateczny). Może zdarzyć się również u człowieka. Jajo motylicy dla dalszego rozwoju musi się dostać do wody. Tam wylęga się z niego orzęsiona larwa, opatrzona oczkiem. Pływając swobodnie poszukuje ślimaka - błotniarki i aktywnie wnika do jego wątroby. Tam przeobraża się w dużą larwę innego typu, która rozmnaża się partenogenetycznie (bez zapłodnienia przez samca), wytwarzając do czterech pokoleń larw, również rozmnażających się. Ostatnie pokolenie larwalne to cerkaria podobna do mikroskopijnej wielkości kijanki. Cerkaria osiada na roślinach, otacza się ochronną torebką i przeobraża w młodą motylicę. Jeżeli otorbiona młoda motylica zostanie zjedzona przez bydło, torebka ulega strawieniu, a uwolniony pasożyt przebija się przez ścianę przewodu pokarmowego do naczyń krwionośnych. Z prądem krwi dociera do wątroby i drążąc jej miąższ przenika do przewodów żółciowych, gdzie ostatecznie dorasta i dojrzewa. Postać dorosła jest obojnakiem. Jaja razem z żółcią dostają się do jelita i wraz z kałem żywiciela usuwane są na zewnątrz.

Materiały: motylica wątrobowa - preparat mikroskopowy.

Wykonanie:

Obserwując motylicę mikroskopowo (pod małym powiększeniem) zwrócić uwagę na rozgałęziony przewód pokarmowy. Wykonać rysunek spod mikroskopu.

7. Makro- i mikroskopowa obserwacja pasożyta - tasiemca

Tasiemce są pasożytami, potrzebującymi dwóch żywicieli - pośredniego (żywiciel formy larwalnej) i ostatecznego (żywiciel formy dorosłej). Larwy najczęściej bytują w mięśniach zwierząt, mogą się jednak usadawiać w innych organach. Formy dorosłe pasożytują w jelitach, żywiąc się przetrawionym, gotowym do wchłonięcia mleczkiem pokarmowym żywiciela. Są obojnakami, ich ciało składa się z główki (ryc. 17), która przyczepia się do ściany jelita i dużej liczby członów (ryc. 17) wypełnionych głównie jajami. Niskie prawdopodobieństwo zamknięcia cyklu życiowego (jajo musi zostać zjedzone przez żywiciela pośredniego, ten zaś przez ostatecznego) wymusza na pasożytach wytwarzanie znacznej liczby jaj. Obojnactwo jest jednym ze sposobów rozwiązania problemu trudności w napotkaniu partnera seksualnego.

Ryc. 17. Główka i człon tasiemca uzbrojonego

Tasiemiec uzbrojony Taenia solium osiąga 4 m długości, ma główkę opatrzoną czterema przyssawkami i wieńcem haków. Pasożytuje w jelitach człowieka. Żywicielem pośrednim jest zwykle świnia. Wągry z jedną główką, średnicy kilku milimetrów, rozwijają się w mięśniach. Znacznie groźniejsze jest zarażenie jajami, gdyż wtedy człowiek jest żywicielem pośrednim. Wędrująca larwa może osiedlić się np. w mózgu lub w oku, gdzie rozwój wągra powoduje niebezpieczne uszkodzenia.

Tasiemiec nieuzbrojony Taenia saginata osiąga 12 m długości. Od tasiemca uzbrojonego różni się głównie rozmiarami ciała i brakiem wieńca haczyków na główce. Pasożytuje w jelitach człowieka, żywicielem pośrednim jest bydło. Wągry z jedną główką średnicy kilku milimetrów rozwijają się w mięśniach.

Materiały: przedstawiciel gromady tasiemców - preparat mokry, główka i człon tasiemca - preparaty mikroskopowe.

Wykonanie:

Obserwując makroskopowo pokrój ogólny tasiemca zwrócić uwagę na jego barwę, brak narządów zmysłów, dużą liczbę strobili (członów). Wykonać schematyczny rysunek.

Obserwując mikroskopowo główkę tasiemca zwrócić uwagę na występowani ssawek i ew. haczyków - wyjaśnić ich funkcję. Wykonać rysunek spod mikroskopu.

Obserwując mikroskopowo strobilę (człon) tasiemca oszacować w % jaką część jego wnętrza zajmuje macica wypełniona jajami. Wyjaśnić biologiczne znaczenie wytwarzania tak dużej liczby jaj. Wykonać rysunek spod mikroskopu.

Wymienić zauważone przystosowania do pasożytniczego trybu życia.

7. Makroskopowa obserwacja pasożyta - glisty Ascaris, mikroskopowa obserwacja jaja glisty

Glista ludzka Ascaris lumbricoides, długości do 35 cm pasożytuje w jelicie cienkim, drażniąc ściany jelita mechanicznie i zatruwając żywiciela produktami ubocznymi swego metabolizmu. Jej obecność w organizmie powoduje objawy zatrucia oraz niedokrwistość i ogólny niepokój. Jaja glisty wydostają się na zewnątrz z kałem żywiciela i mogą pozostawać żywe bardzo długo. Dlatego też ich obecność jest jednym ze wskaźników stanu sanitarnego np. kompostów przeznaczonych do rolniczego wykorzystania. Zarażenie następuje przez przypadkowe spożycie jaj, np. wraz z jarzynami nawożonymi odchodami ludzkimi.

W jelicie człowieka z jaj wylęgają się larwy, które przez ścianę jelita przebijają się do naczyń krwionośnych. Z prądem krwi docierają do płuc, gdzie przebijają się do światła pęcherzyków płucnych i aktywnie wędrują do gardła. Połknięte dostają się do jelita, gdzie dojrzewają płciowo i zaczynają się rozmnażać.

Cykle innych gatunków glist są podobne, różnią się one głównie żywicielem.

Materiały: glista końska - preparat mokry, jajo glisty - preparat mikroskopowy.

Wykonanie:

Obserwując glistę końską należy zwrócić uwagę na brak narządów zmysłów, brak barwników oraz dymorfizm płciowy. Wykonać rysunek samca i samicy glisty, wymienić przystosowania do pasożytniczego trybu życia.

Obserwując jajo glisty ludzkiej należy zwrócić uwagę na znaczną grubość jego otoczki, wyjaśnić jej funkcję i wykonać rysunek spod mikroskopu.

8. Mikroskopowa obserwacja pasożyta - owsika Entorobius vermicularis

Owsik Enterobius vermicularis, długości 12 mm, jest pasożytem jelita grubego, najczęściej u dzieci w wieku 3-7 lat. Objawy są niegroźne lecz dokuczliwe, częściowo podobne do objawów glistnicy. Zarażenie, a często samozarażenie następuje przez przypadkowe połknięcie jaj, gdy nie przestrzega się zasad higieny.

Materiały: owsik - preparat mikroskopowy.

Wykonanie:

Oglądając owsika pod binokularem albo mikroskopem (na małym powiększeniu) zwrócić uwagę na brak narządów zmysłów. Wykonać rysunek. Wymienić przystosowania owsika do pasożytniczego trybu życia.

9. Mikroskopowa obserwacja pasożyta - larwy włośnia krętego Trichinella spiralis

Włosień kręty Trichinella spiralis, długości do 4 mm, jest pasożytem groźnym, który może nawet spowodować śmierć człowieka. Zarażenie następuje przez zjedzenie zarażonego mięsa. Jest on pasożytem mało specyficznym, tzn. występuje u wielu gatunków zwierząt. Po zjedzeniu mięsa z otorbionymi larwami włośni, mięso i torebki wokół włośni ulegają strawieniu. Uwolnione larwy dojrzewają w jelicie cienkim, dojrzałe włośnie kopulują. Samce po kopulacji giną, samice zaś wnikają w ścianki jelita, gdzie każda z nich rodzi ok. 1000 larw. Larwy przebijają się do naczyń krwionośnych, z prądem krwi docierają do mięśni, gdzie znów przebijają naczynia krwionośne, wędrują wśród włókien mięśniowych, wreszcie zwijają się w kłębek i otaczają ochronną torebką. Okres wędrówki larw objawia się silną gorączką, silnymi bólami mięśni, zaburzeniami oddychania i akcji serca.

Materiały: włosień kręty - preparat mikroskopowy.

Wykonanie:

Obejrzeć pod mikroskopem larwę włośnia krętego. Wykonać rysunek spod mikroskopu.

12. Obserwacja pasożyta - przedstawiciela wszołów

Wszoły to rząd owadów o zredukowanych skrzydłach pasożytujących najczęściej na skórze ptaków, rzadziej ssaków. Odżywiają się piórami, sierścią, złuszczającym się nabłonkiem, wyjątkowo krwią. Charakterystyczną ich cechą jest bardzo wąska specjalizacja pokarmowa. Pasożytują z reguły tylko na jednym gatunku żywicieli, ograniczając się nawet do wybranych okolic ciała (ryc. 18). Z żywiciela na żywiciel przenoszą się podczas ich kontaktów np. seksualnych. Wykorzystują też pasożyty latające jako środek transportu (forezja).

Ryc. 18. Specjalizacja pokarmowa wszołów. Wszoły bytujące w różnych okolicach ciała swego żywiciela.

Materiały: przedstawiciele wszołów - preparaty mikroskopowe.

Wykonanie:

Obserwować wszoły pod mikroskopem, wykonać rysunek spod mikroskopu zwracając uwagę na liczbę odnóży krocznych i segmentów odwłoka - cechy istotne dla systematyki stawonogów.

13. Obserwacja pasożyta - przedstawiciela obrzeżków Argas refleksus

Obrzeżki to rodzina pasożytniczych pajęczaków spokrewnionych z kleszczami. W nocy przysysają się na 20-40 minut do śpiących kręgowców, głównie ptaków i odżywiają się ich krwią i płynem tkankowym. Bytują w gniazdach ptasich, szczelinach kurników i gołębników. Jeden z obrzeżków afrykańskich bytuje w chatach murzyńskich, przysysa się w nocy do ludzi, odżywia się ich krwią. Roznosi tyfus.

Materiały: obrzeżki żywe lub konserwowane.

Wykonanie:

Obserwować obrzeżki pod binokularem, zwrócić uwagę na grzbietobrzuszne spłaszczenie ciała i liczbę odnóży krocznych świadczącą o przynależności do pajęczaków (4 pary). Wykonać rysunek.

2

---