Протокооперация в биологии кратко
Обновлено: 02.07.2024
Протокооперация – это тип совместного существования видов, который выгоден, но не обязателен для них.
Что такое протокооперация
Все живые организмы в природе связаны между собой каким – либо образом, различными типами взаимосвязи, которые носят название биотических. Их возникновение в процессе эволюции обусловлено тем, что организм стремится найти пропитание и облегчить себе процесс размножения, сделать его как можно более эффективным, расширить границы распространения, снизить остроту конкуренции. В связи с этим можно сделать вывод, что ни один тип биотических отношений, включая протокооперацию, не является бессмысленным.
Она считается биотической взаимосвязью, при которой живые организмы могут жить по отдельности, но совместное существование значительно повышает качество жизни. Иногда этот тип взаимосвязи называют факультативным симбиозом. Эти отношения взаимовыгодны для обоих партнеров. Подобные ассоциации между разными видами очень распространены в природе и играют крайне важную роль в эволюции разрозненного сообщества живых организмов в целостную надсистему вплоть до единого живого организма. Именно в этих отношениях формируется наибольшее количество синергетических эффектов, перерастающих в конечном итоге в ярко выраженные эмерджентные свойства надсистемы.
Примеры протокооперации
Очень часто примеры протокооперации встречаются среди морских и других видов животных. Например, мурены часто страдают от кожных паразитов и для того, чтобы избавиться от них приплывают в ареалы обитания губанов, которые очищают мурен. Описаны случаи, когда мурены не поедали губан, заплывающих к ним в ротовую полость. Считается, что они предпочли очищение организма, нежели кратковременное насыщение.
Готовые работы на аналогичную тему
Что касается растений, то среди них также достаточно широко распространена протокооперация: очень часто бобы и злаки высаживают рядом для того, чтобы первые поставляли вторым легкоусвояемый азот, а вторые давали первым опору для противостояния ветру и возможность для получения солнечного света.
Также протокооперация часто возникает между растениями и животными.
Примером является симбиоз между муравьями и некоторыми травами, а именно чабрецом и европейским копытнем. Последний обладает малозаметными цветками, очень близко расположенными к грунту. Эти цветки очень богаты нектаром и муравьи питаются им параллельно опыляя невзрачные цветы. Копытень может обходиться при опылении и без насекомых, но с ними этот процесс протекает гораздо быстрее. Муравьи также способствуют быстрому распространению семян, которые содержат ариллус.
Ариллус – это оболочка, которая окружает семя, но не срастается с ним. Эта оболочка очень часто привлекает насекомых, поскольку именно из нее они получают необходимые питательные вещества и обеспечивают себе качественное существование в меняющихся условиях окружающей среды.
Также высшие растения часто объединяются с целью протокооперации – дуб, сосна, многолетние травы и береза, которые также могут создать кооперацию с грибами. Связь корней дерева и гифов грибов называется микоризой. Грибной мицелий проникает внутрь корня даже при отсутствии прорастающих волосков. Гриб подпитывается от высшего растения, взамен снабжая его водой и минеральными солями. Оба участника подобных отношений могут обходится и без друг друга. Микориза становится для них эффективным способом развития.
Все приведенные примеры протокооперации отличаются не специфичностью видов, которые могут вступить в подобную связь. Многие участники объединяются с разнообразными партнерами временно и только на тот срок, пока они нуждаются в качествах второй стороны взаимоотношений.
Например, птицы зимой, находящие пищу на незаснеженных участках, нередко объединяются с копытными. Обе группы живых организмов обеспечивают друг другу качественную помощь в поиске пропитания. Зачастую ученым биологам очень сложно определить специфику взаимоотношений живых организмов, особенно, если речь идет о протокооперации. Здесь можно упомянуть опыление цветковых растений различными насекомыми. С одной стороны, этот процесс все-таки побочен для пчел, но с другой стороны многие насекомые не могут прожить без пыльцы.
Чтобы упростить систему понимания комменсализма и мутуализма принято считать, что растение опыляется только одним видом насекомых или насекомое питается только одним видом нектаров. Если опылители разные, то такой тип взаимоотношений называется именно протокооперацией.
Таким образом, симбиотические взаимоотношения могут включать в себя такую разновидность, как протокооперацию, поскольку потребности видов разные, но они могут удачно дополнить существование друг друга. Обязательным условием взаимоотношений является совместная жизнь организмов. В случае протокооперации необходимо подчеркивать конкретную взаимосвязь пар партнеров цветковых растений. Можно признать, что протокооперация является условным типом взаимоотношений организмов, который не имеет под собой постоянной основы, но достаточно распространен в природе и может быть признан эволюционно значимым.
Иногда протокооперации противопоставляют облигатный мутуализм, при котором особи погибают. При факультативном мутуализме организму становится гораздо сложнее жить и повышается опасность его гибели.
протокооперации Это отношения взаимности, которые возникают, когда два организма взаимодействуют друг с другом, чтобы получить пользу. Отношения протокооперации могут возникать между особями разных видов и разных царств.
В отношениях протокооперации люди не обязаны устанавливать связи, они могут выжить без помощи другого; однако, они делают это, потому что это полезно для обоих.
На этом этапе протокооперация противостоит симбиозу, отношениям, в которых индивиды зависят друг от друга настолько, что отсутствие одного означает смерть другого..
В природе нас окружают признаки протокооперации. Одним из наиболее репрезентативных примеров такого типа отношений является тот, который возникает между бактериями в почве и растительностью, которая в ней растет..
Ни бактериям не нужны растения, ни растениям не нужны бактерии; Однако это соотношение приносит пользу как растениям: растения получают питательные вещества, вырабатываемые бактериями, так и бактерии получают вещества для разложения..
Приведенный выше пример встречается во всех плодородных почвах, что свидетельствует о протокооперации практически в любом месте..
Протокооперация и взаимность
Мутуализм - это отношения между двумя видами. Эти отношения могут быть двух типов: симбиотические (когда установленные отношения гарантируют выживание по крайней мере одного из двух индивидуумов) и не симбиотические (когда отношения не обязательны, но необязательны).
К этой последней группе принадлежит протокооперация, поскольку эти два человека не зависят друг от друга, чтобы выжить, но устанавливают отношения, потому что это приносит пользу для обоих.
На предыдущем изображении представлены две группы деревьев, объединенных корневыми трансплантатами..
Когда два вовлеченных организма имеют примерно одинаковый размер, они могут обмениваться гормонами, пищей и другими питательными веществами, что полезно для обоих.
Примеры протокооперации
1- Насекомые и цветы
Существует большое разнообразие насекомых, таких как пчелы, шмели и бабочки, которые питаются нектаром цветов.
При приближении к этим цветам для извлечения нектара тело насекомых пропитывается пыльцой, которую они переносят на другие цветы, способствуя перекрестному опылению..
Ни один из этих двух организмов не зависит от этих отношений, чтобы выжить, так как растение может размножаться благодаря действию ветра, который также переносит свою пыльцу, и насекомое может питаться другими веществами..
2- Птицы и млекопитающие
Некоторые птицы, такие как picabueyes, садятся на крупных млекопитающих (буйволы, антилопы, жирафы и носороги) и питаются нежелательными паразитами таких животных (такими как клещи, блохи и др.)..
В этих отношениях протокооперации птицы получают транспорт, а млекопитающее остается здоровым благодаря уничтожению паразитов..
Также известно, что некоторые picabueyes поют предупреждающий сигнал, когда их млекопитающее находится в опасности, что позволяет другим животным приходить и помогать им..
3- Птицы и цветы
Как и у насекомых, некоторые птицы, такие как колибри, питаются нектаром цветов, пропитанных пыльцой, которые они затем переносят на другие растения..
4 - Отношения протокооперации между рыбами
Очистители, как правило, мелкие животные, поэтому они могут проникать в небольшие пространства (например, в пасть других рыб)..
Кроме того, уборщики, как правило, концентрируются на рифах, на которые клиенты обращаются за услугами по уборке..
Примером этого является пилотная рыба (Naucrates ductoг). Эти рыбы обычно сопровождают акул, питаясь паразитами и остатками пищи, которую оставляет акула. Некоторые акулы даже позволяют экспериментальной рыбе проникать в их рот, чтобы очистить ее.
Редко акулы питаются опытной рыбой, поэтому они в безопасности с акулой.
5- Муравьи и тли
В обмен на пищу муравей защищает тлю от хищников, доставляет ее к свежим листьям, когда кормящиеся листья уже высохли и защищены от дождя..
Отношения между муравьем и тлей полезны для обоих, но могут привести к гибели растения.
6- Морской анемон и рак-отшельник
Морской анемон (Adamsia) прилипает к раковине краба (Eupagurus) и это транспортирует анемон к областям, где его можно кормить, и, в обмен, анемон защищает и дает пищу крабу.
7- Микоризы и растения
Микориза с ассоциациями между грибами и корнями сосудистых растений. Микориза расширяет поле поглощения корней и увеличивает количество питательных веществ, поглощаемых растением, таких как цинк, медь и фосфор. Со своей стороны, растение обеспечивает углерод грибом.
Все живые организмы в природе связаны между собой самыми разными связями, называемыми биотическими. Их появление обусловлено необходимостью добыть пропитание, облегчить размножение и распространение, устранить конкурентов. Ни один вид биотической связи не является бесполезным или бессмысленным, чему есть многочисленные примеры. Протокооперация - один из видов биотического взаимодействия - учеными считается чуть ли не самой любопытной связью между организмами.
Что это такое
Протокооперацией называется биотическая связь, при которой сотрудничество разных видов приносит существенную пользу всем сторонам, но при этом не является обязательным ни для одной из них. То есть участники взаимодействия способны существовать и по-отдельности, однако совместное функционирование сильно повышает качество их жизни. Другое название типа связи – факультативный симбиоз. Примеры протокооперации в природе показывают, что такие связи весьма важны и очень распространены. Они возникают и внутри разных царств живых организмов, и между ними.
Протокооперация: примеры животных
Аналогичные медицинские услуги оказывают носорогам некоторые виды птиц. Мало того, они добровольно выполняют и охранные функции, криком предупреждая носорогов об опасности.
Протокооперация: примеры растений
Ее охотно используют аграрии, высаживая бобы вместе со злаками. Первые поставляют вторым легкоусвояемый азот, вторые предоставляют бобам опору, помогающую противостоять ветрам и получать больше солнечного света.
Факультативный симбиоз между разными царствами
Очень часто между растениями и насекомыми возникает протокооперация. Примеры можно привести самые разные. Наиболее яркой иллюстрацией может служить факультативный симбиоз между муравьями и некоторыми травами, в частности – чабрецом и копытнем европейским. У последнего цветки малозаметные, невзрачные, да еще и расположенные очень близко к грунту. Зато они богаты нектаром, за которым и приходят муравьи, параллельно опыляя цветы. Заметим, что копытень может обойтись при опылении и без этих насекомых, в их отсутствие орудием служит ветер, хотя и с заметно более низкой эффективностью. Способствуют муравьи и распространению семян: они содержат ариллус, ради которого насекомые растаскивают посадочный материал, не повреждая его.
Очень распространена протокооперация между высшими растениями (дуб, сосна, береза и многие многолетние травы) и грибами. Такая связь называется микоризой. При ее установлении грибной мицелий может проникнуть даже внутрь корня, на котором волоски перестают развиваться. Гриб подпитывается от высшего растения, взамен снабжая его водой и минеральными солями. Причем оба участника связи могут обходиться друг без друга, но в совокупности развиваются заметно лучше и быстрее.
Особенности протокооперации
Зыбкая грань
Зачастую биологам сложно определить, где комменсализм, где мутуализм, а где протокооперация. Примеров таких неопределенных связей множество. Можно упомянуть опыление цветов летающими насекомыми. С одной стороны, этот процесс является побочным при питании тех же пчел, так что его можно отнести к протокооперации. С другой – насекомые без пыльцы прожить не могут, так что связь можно счесть и мутуалистической. Для упрощения понимания тонкой грани между этими двумя видами биотических связей принято считать, что если растение опыляется лишь одним видом насекомых или насекомое может питаться только с одного вида растения, то такая взаимосвязь относится к мутуализму. Если же опылители разные, как и типы растительности, то это протокооперация.
Это же замечание относится и к комменсализму, при котором сотрудничество выгодно одной стороне и безразлично другой. Например, существование в организме человека непатогенных микроорганизмов. Они питаются за счет носителя, вреда не наносят, но и выгоду человек получает далеко не от всех и неравнозначную: какие-то в определенной мере защищают его от патогенов, какие-то сохраняют нейтралитет.
Экосистема – функциональное единство живых организмов и среды их обитания. Множество взаимоотношений возникает в экосистеме между организмами. Одни не могут выжить без других живых существ, а третьим никто не нужен, однако вредят четвертым.
Виды взаимоотношений в экосистеме
1. Мутуализм – настоящий симбиоз.
а) Коадаптация – облигатный мутуализм, необходимый для выживания обоих организмов.
б) Протокооперация – факультативный мутуализм. Не обязателен, но полезен для обоих организмов.
2. Комменсализм. Один организм получает выгоду от другого. При этом второму нет ни вреда, ни пользы от первого. Например, рыбы, следующие за более крупным организмом в воде или за судном. Ток воды помогает более мелким представителям животного мира плыть с большей скоростью, затрачивая минимум энергии.
3. Паразитизм. Один организм наносит вред другому, сам при этом получает выгоду. Например, кишечные черви в организме животного и человека. Паразит ни в коем случае не убивает своего хозяина. Даже наоборот, некоторые продлевают жизнь, чтобы сохранить себе жилье и место пропитания. Например, личинки жемчужницы обитают на жабрах рыб. При этом рыба всегда живет намного дольше, имея таких паразитов.
4. Хищничество. При таких взаимоотношениях хищник обычно убивает жертву. В любом случае он не заботится о состоянии организма того, на кого нападает. Как гепард охотится на газель.
5. Нейтрализм. Самый простой вид взаимоотношений в экосистеме. Организмы, обитая бок о бок, не мешают друг другу, но и пользы никакой не приносят соседу. Например, улитка и волк.
6. Антибиоз. Делится на три подвида.
А) Аменсализм. Одни живые организмы мешают другим. Вторые при этом не получают от первых ни вреда, ни пользы. Например, высокие деревья загораживают свет более низким растениям. Отставшие в росте продуценты от этого остаются слабее, но тянутся вверх, стараясь обогнать высоких соседей.
Б) Аллелопатия. Обе группы организмов причиняют друг другу вред. Такие взаимоотношения часто можно наблюдать у микроорганизмов. Они выделяют вещества, плохо влияющие на другой вид бактерий.
В) Конкуренция. Оба организма вредят друг другу. Хищники одного или разных видов конкурируют за добычу. Например, лев и гепард в африканских саваннах охотятся на газель Томпсона.
Коадаптация
Рассмотрим отдельно облигатный симбиоз. Он необходим двум организмам для выживания. Такие организмы так привыкли быть вместе, что даже их эволюция протекала параллельно.
Например, только шмели могут опылить клевер, имея достаточно длинный хоботок.
Микроорганизмы в рубце коров. Жвачные млекопитающие не могут самостоятельно переварить клетчатку. Это за них делают микробы. Здоровье коров зависит от количества крошечных организмов в кишечнике. Сами микробы прекрасно себя чувствуют в рубце. Здесь их дом и пища. Человеческий кишечник тоже содержит необходимые ему лакто- и бифидобактерии.
Протокооперация
В отличие от облигатного мутуализма, при факультативном организмы не погибают, если разделить их друг от друга. Однако жить становится значительно сложнее или опаснее. Приходится мириться с жесткими условиями, которые предоставляет окружающая среда.
Не всегда получается четко распределить примеры взаимоотношений. Нет ярко выраженной границы между облигатным и факультативным мутуализмом. Рассмотрим примеры протокооперации. В природе их множество.
Насекомые-опылители и цветковые растения
Без пчел, мух, бабочек многие растительные организмы не могут размножаться. Сами же насекомые питаются нектаром. Цветочная пыльца расположена так, чтобы насекомое обязательно в ней испачкалось и перенесло зерна на другой цветок. Цветы имеют такой цвет и форму, даже запах, чтобы привлечь опылителей. Дают им сладкий нектар. Взамен получают возможность размножения – самого главного свойства для биологического вида.
Птицы и семена
Свиристели поедают ягоды рябины. Их пищеварительный тракт не портит семечки растения. Птицы разносят семена в своем организме, летая на далекие расстояния. Рябина распространяется.
Рак-отшельник и актиния
Интересный пример протокооперации. 2 беспозвоночных животных, сильно отличающиеся по строению, оказываются друг для друга помощниками. Полип прикреплен к раку. Питается остатками с его стола. Перемещается на нем, не имея возможности передвигаться самостоятельно. Получает новые территории для охоты. Рак-отшельник же имеет дополнительную защиту от хищников. Потому что актиния обладает щупальцами с ядовитыми стрекательными клетками. Полип маскирует рака под субстрат. Часто после смены раковины рак-отшельник сам прикрепляет актинию себе на спину. Взаимоотношения рака-отшельника и актинии удивляют наблюдателей.
Злаковые травы и бобовые растения
Сотрудничество выгодно для злаковых растений, так как бобовые обеспечивают их доступным азотом. Стебли гороха же, например, цепляются за более крепкие и прямые соломинки злаков, получая при этом больший доступ к свету.
Грибы и некоторые высшие растения
Здесь можно привести много примеров протокооперации. Некоторые растения нуждаются в грибнице для обеспечения качественной жизни. Грибы-симбионты оплетают корни растений, внедряются в них. Однако высшее растение не страдает от этого. Напротив, например, молодым сосенкам необходим мицелий для хорошего роста и развития. Они получают от гриба микро- и макроэлементы. Саженцы могут и обойтись без грибов-симбионтов, но не будут такими крепкими и высокими. Грибы-симбионты получают от высших растений углеводы, углекислый газ, а также в некотором количестве кислород.
Между грибами и семенами орхидей также наблюдается пример протокооперации. Семена очень малы, не имеют питательных веществ для прорастания. Только при наличии гриба-симбионта они становятся ростками. Гифы гриба дают им необходимые питательные вещества. Долгое время ростки питаются с помощью грибных симбионтов. Молодая орхидея имеет вокруг себя много грибов. Когда растению симбионт становится ненужным, гриб погибает. Но перед этим успевает образовать множество спор. Они легкие, разносятся ветром на далекие расстояния и вступают в симбиотические отношения с новыми семенами и молодыми орхидеями.
Грибокорень – так называется сросшаяся грибница с корнем высшего растения. Сам симбиоз – микориза.
Таким образом, мы видим, как сложно устроена экосистема. Животные и растения постоянно контактируют друг с другом внутри популяции и на межвидовом уровне. При этом каждый старается выжить, остаться здоровым и быть сытым. Полезное соседство часто возникает неожиданно. От вредного влияния не всегда получается избавиться. Биотоп богат как животными и растительными видами, так грибами и микроорганизмами. Разнообразные формы жизни соседствуют на одной территории и постоянно взаимодействуют.
Читайте также: