Grybų su šaknimis simbiozės nuotrauka
Ryškus grybų simbiozės pavyzdys yra mikorizė – grybų ir aukštesnių augalų (įvairių medžių) bendrija. Su tokiu „bendradarbiavimu“ duoda naudos ir medžiui, ir grybui. Apsigyvenęs ant medžio šaknų, grybas atlieka šaknų plaukelių sugėrimo funkciją ir padeda medžiui pasisavinti maistines medžiagas iš dirvožemio. Su šia simbioze grybelis iš medžio gauna paruoštas organines medžiagas (cukrus), kurios chlorofilo pagalba sintezuojamos augalo lapuose.
Be to, grybų ir augalų simbiozės metu grybiena gamina tokias medžiagas kaip antibiotikai, apsaugantys medį nuo įvairių patogeninių bakterijų ir patogeninių grybų, taip pat augimo stimuliatoriai, tokie kaip giberelinas. Pastebėta, kad medžiai, po kuriais auga kepuraitės, praktiškai neserga. Be to, medis ir grybas aktyviai keičiasi vitaminais (daugiausia B ir PP grupėmis).
Daugelis kepurėlių grybų sudaro simbiozę su įvairių augalų rūšių šaknimis. Be to, nustatyta, kad kiekviena medžių rūšis mikorizę gali sudaryti ne su vienos rūšies grybais, o su dešimtimis skirtingų rūšių.
Nuotraukoje Kerpė
Kitas žemesniųjų grybų simbiozės su kitų rūšių organizmais pavyzdys yra kerpės, kurios yra grybų (daugiausia askomicetų) sąjunga su mikroskopiniais dumbliais. Kas yra grybų ir dumblių simbiozė ir kaip vyksta toks „bendradarbiavimas“?
Iki XIX amžiaus vidurio buvo manoma, kad kerpės yra atskiri organizmai, tačiau 1867 metais rusų botanikai A. S. Famintsyn ir O. V. Baranetsky nustatė, kad kerpės yra ne atskiri organizmai, o grybų ir dumblių bendrija. Abu simbiontai turi naudos iš šios sąjungos. Dumbliai chlorofilo pagalba sintetina organines medžiagas (cukrus), kuriomis minta grybiena, o grybiena aprūpina dumblius vandeniu ir mineralais, kuriuos siurbia iš substrato, taip pat saugo nuo išdžiūvimo.
Grybų ir dumblių simbiozės dėka kerpės gyvena ten, kur atskirai negali egzistuoti nei grybai, nei dumbliai. Jie gyvena karštose dykumose, aukštuose kalnuose ir atšiauriuose šiauriniuose regionuose.
Kerpės yra dar paslaptingesnės gamtos būtybės nei grybai. Jie pakeičia visas funkcijas, kurios būdingos atskirai gyvenantiems grybams ir dumbliams. Visi gyvybiniai procesai juose vyksta labai lėtai, auga lėtai (nuo 0,0004 iki kelių mm per metus), taip pat lėtai sensta. Šios neįprastos būtybės išsiskiria itin ilga gyvenimo trukme – mokslininkai teigia, kad vienos iš Antarktidos kerpių amžius viršija 10 tūkstančių metų, o dažniausiai visur aptinkamų kerpių amžius siekia mažiausiai 50–100 metų.
Dėl grybų ir dumblių bendradarbiavimo kerpės yra daug atsparesnės nei samanos. Jie gali gyventi ant substratų, ant kurių negali egzistuoti joks kitas organizmas mūsų planetoje. Jie randami ant akmens, metalo, kaulų, stiklo ir daugelio kitų substratų.
Kerpės vis dar stebina mokslininkus. Juose yra medžiagų, kurių gamtoje jau nebėra ir kurios žmonėms tapo žinomos tik kerpių dėka (kai kurios organinės rūgštys ir alkoholiai, angliavandeniai, antibiotikai ir kt.). Į kerpių sudėtį, susidariusią simbiozės būdu grybams ir dumbliams, taip pat yra taninų, pektinų, aminorūgščių, fermentų, vitaminų ir daugelio kitų junginių. Juose kaupiasi įvairūs metalai. Iš daugiau nei 300 kerpėse esančių junginių mažiausiai 80 jų nėra niekur kitur gyvajame Žemės pasaulyje. Kasmet mokslininkai juose randa vis daugiau naujų medžiagų, kurių nėra jokiuose kituose gyvuose organizmuose. Šiuo metu jau žinoma daugiau nei 20 tūkstančių kerpių rūšių, o kasmet mokslininkai atranda dar keliasdešimt naujų šių organizmų rūšių.
Iš šio pavyzdžio aišku, kad simbiozė ne visada yra paprastas gyvenimas kartu, o kartais atsiranda naujų savybių, kurių nė vienas iš simbiontų atskirai neturėjo.
Gamtoje tokių simbiozių yra labai daug. Esant tokiai partnerystei, laimi abu simbionai.
Nustatyta, kad vienijimosi troškimas labiausiai išvystytas grybuose.
Grybai taip pat patenka į simbiozę su vabzdžiais. Įdomi asociacija yra ryšys tarp kai kurių pelėsio rūšių ir lapų pjovimo skruzdėlių. Šios skruzdėlės specialiai veisiasi grybus savo namuose. Atskirose skruzdėlyno kamerose šie vabzdžiai sukuria ištisas šių grybų plantacijas. Šioje plantacijoje jie specialiai ruošia dirvą: suneša lapų gabalėlius, susmulkina, „tręšia“ savo išmatomis ir vikšrų išmatomis, kurias specialiai laiko gretimose skruzdėlyno kamerose, ir tik tada įveda mažiausius. grybelio hifai į šį substratą. Nustatyta, kad skruzdėlės veisiasi tik tam tikrų genčių ir rūšių grybus, kurių gamtoje, išskyrus skruzdėlynus, nėra (daugiausia Fusarium ir Hypomyces genčių grybus), o kiekviena skruzdėlių rūšis veisia tam tikras grybų rūšis.
Skruzdėlės ne tik kuria grybų plantaciją, bet ir aktyviai ja prižiūri: tręšia, genima, ravėja. Jie nupjauna atsirandančius vaisiakūnius, neleidžia jiems vystytis. Be to, skruzdėlės nugraužia grybelių hifų galus, todėl nukandusių hifų galuose kaupiasi baltymai, suformuojantys mazgelius, primenančius vaisiakūnius, kuriais vėliau skruzdėlės minta ir maitina savo kūdikius. Be to, apkarpius hifus, greičiau pradeda augti grybų grybiena.
„Ravėjimas“ yra toks: jei plantacijoje atsiranda kitų rūšių grybų, skruzdėlės nedelsdamos juos pašalina.
Įdomu tai, kad kurdama naują skruzdėlyną būsimoji karalienė po vestuvinio skrydžio išskrenda į naują vietą, ima kasti tunelius būsimos šeimos namams, vienoje iš kamarų sukuria grybų plantaciją. Prieš skrydį ji paima grybų hifus iš seno skruzdėlyno ir įdeda juos į specialų suboralinį maišelį.
Panašiose plantacijose veisiami ir termitai. Be skruzdėlių ir termitų, „grybų auginimu“ užsiima žievės vabalai, nuobodūs vabzdžiai, kai kurios musių ir vapsvų rūšys ir net uodai.
Vokiečių mokslininkas Fritzas Schaudinas atrado įdomią mūsų paprastų kraują siurbiančių uodų simbiozę su mieliagrybiais aktinomicetais, kurie padeda jiems siurbti kraują.
SIMBIOZĖ – skirtingų sisteminių grupių organizmų santykių tipas – abipusiai naudingas dviejų ar daugiau rūšių individų, pavyzdžiui, dumblių, grybų ir mikroorganizmų, gyvenimas kerpės kūne.[...]
Simbiozė, arba dviejų organizmų sugyvenimas, yra vienas įdomiausių ir iki šiol daugiausiai paslaptingų reiškinių biologijoje, nors šios problemos tyrinėjimų istorija siekia beveik šimtmetį. Simbiozės reiškinį pirmasis atrado šveicarų mokslininkas Švendeneris 1877 m., tyrinėdamas kerpes, kurios, kaip paaiškėjo, yra sudėtingi organizmai, susidedantys iš dumblių ir grybų. Terminas „simbiozė“ mokslinėje literatūroje atsirado vėliau. Jį 1879 metais pasiūlė De Bary.[...]
SIMBIOZĖ [gr. simbiozės kohabitacija] – ilgalaikis skirtingų rūšių organizmų (simbiontų) sugyvenimas, dažniausiai duodantis jiems abipusę naudą (pavyzdžiui, kerpės – C. grybas ir dumbliai).[...]
Simbiozė gamtoje atsirado tokiu fiziologiniu pagrindu: prie substrato kerpę pritvirtinantis grybas aprūpina dumblius vandeniu ir jame ištirpusiomis mineralinėmis medžiagomis bei fermentų sistema; Fotosintezės proceso metu dumbliai gamina angliavandenius, kuriuos naudoja ir patys dumbliai, ir grybelis. Didžiąją dalį dumbliai iš atmosferos gauna vandens ir dulkių, kuriose yra neorganinių medžiagų.[...]
Tarp simbiozių simbiozės, susijusios su dumbliais, užima ne paskutinę vietą. Dumbliai gali užmegzti simbiotinius ryšius ne tik tarpusavyje, bet ir su įvairių sisteminių gyvūnų ir augalų karalystės organizmų grupių atstovais (bakterijomis, vienaląsčiais ir daugialąsčiais gyvūnais, grybais, samanomis, paparčiais, gimnasėkliais ir gaubtasėkliais). Tačiau tokių dumblių sąrašas labai ribotas.[...]
Melsvadumbliuose (cianobakterijose) azoto fiksacija gali vykti tiek laisvai gyvenančiomis formomis, tiek simbiozėse su grybais (kaip kai kurių kerpių dalimi), arba su samanomis, paparčiais ir vienu žinomu atveju – su sėkliniu augalu. Mažo plūduriuojančio vandens paparčio Azolla lapeliai turi mikroskopines poras, užpildytas simbiotiniais melsvadumbliais Apanaena, kurie aktyviai fiksuoja azotą (Moore, 1969). Daugelį amžių šis papartis vaidino svarbų vaidmenį užtvindytuose Rytų ryžių laukuose. Prieš sodinant ryžių daigus, užlieti laukai apauga paparčiais, kurie fiksuoja pakankamai azoto, kad aprūpintų ryžius jų nokimo laikotarpiu. Šis metodas kartu su laisvai gyvenančių melsvadumblių stimuliavimu leidžia sezoną po sezono tame pačiame lauke auginti ryžius be trąšų. Kaip ir ankštinių augalų mazgelių bakterijos, simbiotiniai melsvadumbliai yra efektyvesni už laisvai gyvenančius [Peterso (1978) azoto fiksavimo melsvadumbliais apžvalga].[...]
Tipiškas simbiozės pavyzdys yra glaudus grybų ir dumblių sugyvenimas, dėl kurio susidaro sudėtingesnis augalo organizmas – kerpės – labiau prisitaikęs prie natūralių sąlygų. Kitas ryškus simbiotinio kogyvenimo dirvožemyje pavyzdys – grybų simbiozė su aukštesniaisiais augalais, kai grybai formuoja mikroorganizmus ant augalų šaknų. Pastebima aiški simbiozė tarp mazgelių bakterijų ir ankštinių augalų.[...]
Tačiau ir toliau vystosi kiti požiūriai. Kai kurie tyrinėtojai pabrėžia, kad kerpės turi nemažai savybių, rodančių ypatingą, labai išsivysčiusį simbiozės tipą, galima sakyti, „supersimbiozę“. Simbiozei kerpėse būdinga istorinė raida ir morfogenezė, dėl kurios atsirado specifinės gyvybės formos ir struktūros tipai, kurių nėra atskirai nei grybuose, nei dumbliuose. Kerpės turi nemažai ypatingų biologinių savybių, kurios nėra būdingos kitoms organizmų grupėms. Tai jų dauginimosi soredijų ir izidijų pagalba būdai, medžiagų apykaitos išskirtinumas, specifinių kerpių medžiagų susidarymas, kurių sintezėje dalyvauja abu kerpinio talio biokomponentai ir kt.
Tipiškas glaudžios simbiozės, arba abipusiškumo tarp augalų, pavyzdys – dumblių ir grybų, kurie sudaro ypatingą vientisą kerpės organizmą, sugyvenimas (6.11 pav.).[...]
Taigi, kerpės yra grybelio ir dumblių simbiozė. Jų rūšys praktiškai niekada nerandamos laisvoje būsenoje. Grybeliniai hifai supina dumblius ir pasisavina jų pasisavintas medžiagas, o iš grybų hifų dumbliai gauna vandens ir mineralų. Yra žinoma daugiau nei 20 tūkstančių kerpių rūšių, o tai rodo didelę tokios simbiozės svarbą.[...]
Zona tarp šiaurinės miškų ribos ir nuolatinio ledo paprastai vadinama tundra. Vienas iš svarbiausių tundros augalų yra šiaurės elnių kerpės („elnių samanos“) Otadonija. Šie gyvūnai savo ruožtu tarnauja kaip maistas vilkams ir žmonėms. Tundros augalus taip pat valgo lemingai – pūkuoti trumpauodegiai graužikai, primenantys miniatiūrinius lokius – ir kurapkos. Ilgą žiemą ir trumpą vasarą arktinės lapės ir sniego pelėdos daugiausia minta lemingais ir su jais susijusiais graužikais. Visais šiais atvejais maisto grandinės yra gana trumpos, o bet koks reikšmingas organizmų skaičiaus pokytis bet kuriame iš trijų trofinių lygių stipriai atsispindi kituose lygmenyse, nes praktiškai nėra galimybės pereiti prie kito maisto. Kaip matysime vėliau, tai yra viena iš priežasčių, kodėl kai kurios Arkties organizmų grupės patiria staigius skaičiaus svyravimus – nuo gausybės iki beveik visiško išnykimo. Įdomu pastebėti, kad taip dažnai nutikdavo žmonių civilizacijoms, kurios buvo priklausomos nuo vieno ar kelių maisto šaltinių (prisiminkime „bulvių badą“ Airijoje2). Aliaskoje žmonės netyčia sukėlė staigius organizmų skaičiaus svyravimus, įveždami naminius šiaurės elnius iš Laplandijos. Skirtingai nuo vietinių karibų, šiaurės elniai nemigruoja. Laplandijoje šiaurės elniai perkeliami iš vienos vietos į kitą, kad būtų išvengta per daug ganymo, tačiau Aliaskos indėnai ir eskimai neturi ganymo įgūdžių (laukiniai karibai iš vienos ganyklos į kitą pereina patys). Dėl to šiaurės elniai išeikvoja daugybę pievų, todėl sumažėjo ir karibų maisto atsargos. Tai aiškus pavyzdys, kas nutinka, kai įvedama tik dalis gerai koordinuotos sistemos. Turėsime progų pastebėti, kad introdukuoti gyvūnai dažnai tampa nelaime, jei su jais į naują buveinę neperkeliami natūralūs ar dirbtiniai kontrolės mechanizmai.[...]
Simbioziniai santykiai yra abipusiai naudingi abiem partneriams. Simbiozėje abu partneriai yra vienas nuo kito priklausomi. Šios tarpusavio priklausomybės laipsnis gali būti labai įvairus: nuo proto bendradarbiavimo, kai kiekvienas iš partnerių gali egzistuoti savarankiškai, jei simbiozė sunaikinama, iki abipusiškumo, kai abu partneriai yra taip priklausomi vienas nuo kito, kad vieno iš partnerių pašalinimas veda į neišvengiamą dalyką. jų abiejų mirtis. Protobendradarbiavimo pavyzdys yra krabų ir jūros anemonų, kurie prisitvirtina prie krabų, užmaskuodami ir apsaugodami juos geliančiomis ląstelėmis, ryšys. Tuo pačiu metu jie naudoja krabus kaip transporto priemones ir sugeria savo maisto likučius. Abipusiškumo atvejai dažniausiai pasitaiko skirtingų poreikių turintiems organizmams. Labai dažnai, pavyzdžiui, tokie ryšiai atsiranda tarp autotrofų ir heterotrofų. Tuo pačiu jie tarsi papildo vienas kitą. Ryškus abipusiškumo pavyzdys yra kerpės – tai simbiozinė grybų ir dumblių sistema, kurios funkcinis ir morfologinis ryšys yra toks glaudus, kad juos galima laikyti ypatinga organizmo rūšimi, nepanašiu į jokius jo komponentus. Todėl kerpės dažniausiai priskiriamos ne dviejų rūšių simbiozei, o atskiroms gyvų organizmų rūšims. Dumbliai aprūpina grybą fotosintezės produktais, o grybas, būdamas skaidytojas, aprūpina dumblius mineralais ir, be to, yra substratas, kuriame jis gyvena. Tai leidžia kerpėms egzistuoti itin atšiauriomis sąlygomis.[...]
Gana dažnas reiškinys skirtingų rūšių santykiuose yra simbiozė arba dviejų ar daugiau rūšių sambūvis, kai nė viena iš jų negali gyventi atskirai tam tikromis sąlygomis. Visai simbiotinių organizmų klasei atstovauja kerpės – kartu gyvenantys grybai ir dumbliai. Tokiu atveju kerpių grybelis, kaip taisyklė, visiškai negyvena, kai nėra dumblių, o dauguma dumblių, sudarančių kerpes, taip pat yra laisvos formos. Šiame abiem pusėms naudingame sugyvenime grybas aprūpina dumbliams reikalingus vandenį ir mineralus, o dumbliai – fotosintezės produktais. Dėl šio savybių derinio šie simbiotiniai organizmai yra labai nepretenzingi gyvenimo sąlygoms. Jie gali nusėsti ant plikų akmenų, medžių žievės ir kt. Tuo pačiu metu kerpės gauna didelę dalį gyvybei reikalingų mineralinių medžiagų iš ant jų paviršiaus nusėdusių dulkių, todėl jos yra labai jautrios turiniui. nuodingų medžiagų ore. Vienas iš patikimiausių metodų, leidžiančių nustatyti ore esančių priemaišų toksiškumo lygį, yra kerpių skaičiaus ir rūšių įvairovės įvertinimas kontroliuojamoje teritorijoje, kerpių indikacija [...].
Ypatingas mikroorganizmų sąveikos atvejis – ekstremalus simbiozės pasireiškimas – yra kerpės. Jie yra dumblių ir grybų asociacija. Dažnai juos lydi bakterijos. Šios asociacijos yra labai stabilios, jos aptariamos specialiame skyriuje, bet iš tikrųjų jos yra mikrobinės.[...]
Kerpės yra sudėtingi organizmai, susidarę dėl grybų, žaliųjų dumblių arba melsvadumblių ir azotobakterijų simbiozės (4 pav.). Vadinasi, kerpės yra kombinuotas organizmas, t.y. grybelis 4-dumbliai + azotobakterija, kurio egzistavimą užtikrina tai, kad grybo hifai yra atsakingi už vandens ir mineralų įsisavinimą, dumbliai – už fotosintezę, azotobakterija, skirta atmosferos azoto fiksavimui. Kerpės yra visų botaninių ir geografinių zonų gyventojai. Jie dauginasi vegetatyviniu, nelytiniu ir lytiniu būdu.[...]
Kerpės yra unikali organizmų grupė, atstovaujanti grybelio ir vienaląsčių dumblių arba melsvadumblių simbiozei. Grybelis apsaugo dumblius nuo išdžiūvimo ir aprūpina juos vandeniu. O dumbliai ir melsvadumbliai fotosintezės procese suformuoja organines medžiagas, kuriomis minta grybas.[...]
Bazinių kerpių taksonomija vis dar menkai išvystyta. Pastaruoju metu mokslininkai randa vis daugiau naujų grybų, kurie nuolat arba retkarčiais yra simbiozėje su dumbliais. Daugeliu atvejų šios išvados rodo fakultatyvų tokių simbiotinių santykių pobūdį ir evoliucinę jaunystę.[...]
Kerpės yra unikali sudėtingų organizmų grupė, kurios kūnas visada susideda iš dviejų komponentų - grybelio ir dumblių. Dabar kiekvienas moksleivis žino, kad kerpių biologija remiasi simbiozės reiškiniu – dviejų skirtingų organizmų sugyvenimu. Tačiau prieš kiek daugiau nei šimtą metų kerpės mokslininkams buvo didžiulė mįslė, o Simono Švendenerio 1867 metais atrasta jų esmė buvo įvertinta kaip vienas nuostabiausių to meto atradimų.[...]
Marsupialinės kerpės yra filogenetiškai labai sena grupė. Kai kurie askomicetai, simbiozėje su žaliais ir melsvai žalsvais, rečiau su geltonai žaliais ir rudaisiais dumbliais, ilgai evoliuciškai vystydami, suformavo daugybę ir itin įvairių lapuočių, plutų ir krūminių kerpių talių.[...]
Antra, kerpės sudaro specialius morfologinius tipus, gyvybės formas, kurios atskirai neaptinkamos kerpių taliją sudarančius grybus ir dumblius, t. y. kerpės patyrė istorinį, ilgalaikį simbioze pagrįstą formavimosi procesą, dėl kurio susiformavo specifinės išorinės ir vidinės sandaros morfologinės formos .[...]
Bazinės kerpės nuo marsupialų skiriasi daugybe savybių. Pirma, jų vaisiakūniai yra trumpaamžiai, dažnai vienerių metų, o marsupialiams jie egzistuoja ilgą laiką - dešimtis ir šimtus metų. Antra, bazidiomicetų ir dumblių simbiozė nesukėlė ypatingų gyvybės formų susidarymo ar morfogenetinės izoliacijos. Pagrindinės kerpės turi tokią pačią išorinę formą kaip ir atitinkami laisvai gyvenantys grybai – afiloforiniai arba agariniai. Vadinasi, šios klasės atstovai yra ne tikrosios kerpės, o puskerpės. Trečia, bazidiocialinėse kerpėse nebuvo rasta specifinių kerpių medžiagų, taip būdingų daugeliui kerpių grupių.
Praktikoje plačiai naudojamas pramoninių nuotekų valymo būdas, leidžiantis jas išvalyti nuo daugelio organinių priemaišų. Biologinę oksidaciją vykdo mikroorganizmų bendruomenė (biocenozė), apimanti daugybę skirtingų bakterijų, pirmuonių ir daug labiau organizuotų organizmų – dumblių, grybų ir kt., sujungtų į vieną kompleksą sudėtingais ryšiais (metabioze, simbioze ir antagonizmu). ). Dominuojantis vaidmuo šioje bendruomenėje tenka bakterijoms, kurių skaičius svyruoja nuo 10 iki 1014 ląstelių 1 g sausos biologinės masės (biomasės). Bakterijų genčių skaičius gali siekti 5-10, rūšių skaičius – kelias dešimtis ir net šimtus.[...]
Itin būdinga, kad chlorofilas susitelkęs ląstelėse tam tikruose organizuotuose kūnuose – plastiduose. O plastidai, kaip ir pati ląstelė, dauginasi dalijantis. Šiuo atžvilgiu kai kurie botanikai (tarp jų ir A. Famintsinas) bandė šį pagrindinį reiškinį laikyti simbioze, kaip ir kerpes, kurios yra žaliųjų dumblių ir grybų simbiozė.[...]
Abipusiai santykiai arba abipusiškumas yra vienas iš būdų, kaip įgyvendinamos maisto grandinės. Apskritai mitybos grandinės reiškia, kad viena rūšis gauna naudos, o kitai daroma žala. Tačiau gamtoje yra daug atvejų, kai rūšys užmezga abipusiai naudingus santykius – šis reiškinys vadinamas abipusiškumu. Klasikinis pavyzdys – kerpės, kurios iš tikrųjų yra ne vienas, o du organizmai – grybelis ir dumbliai. Grybelis suteikia dumbliui apsaugą, leidžia jam išgyventi esant žemai drėgmei, kur jis pats negali išgyventi, o dumbliai, kaip gamintojai, aprūpina grybą maisto ištekliais. Beje, ir patys grybai sugyvena su medžių šaknimis, kur teigiamo savitarpio ar simbiozės procesai panašūs į kerpių; taip pat galima prisiminti ryšį tarp jūros anemono ir krabo atsiskyrėlio, augalų gėlių ir vabzdžių ir kt.[...]
Gimnosėklių gumbeliai (Cycadales – cikadų, Ginkgoales – hyikgos, Coniferales – spygliuočiai) šakojasi koralo formos, sferinės arba karoliukų formos. Jie yra sustorėjusios, modifikuotos šoninės šaknys. Jų susidarymą sukeliančio patogeno pobūdis dar nėra išaiškintas. Gimnosėklių endofitai skirstomi į grybus (fikomicetus), aktinomicetus, bakterijas ir dumblius. Kai kurie tyrinėtojai teigia, kad egzistuoja kelios simbiozės. Pavyzdžiui, manoma, kad cikaduose simbiozėje dalyvauja azotobakterijos, mazginės bakterijos ir dumbliai. Gimnosėklių mazgelių funkcijos klausimas taip pat neišspręstas. Nemažai mokslininkų pirmiausia bando pagrįsti mazgelių, kaip azoto fiksatorių, vaidmenį. Kai kurie tyrinėtojai podokarpo mazgus laiko vandens rezervuarais, o oro šaknų funkcijos dažnai priskiriamos cikadiniams mazgeliams.
Taigi izoliuoti kerpių simbiontai apsigyveno laboratorijose, steriliuose mėgintuvėliuose ir kolbose su maistine terpe. Turėdami grynąsias kerpių partnerių kultūras, mokslininkai ryžosi pačiam drąsiausiam žingsniui – kerpių sintezei laboratorijoje. Pirmoji sėkmė šioje srityje priklauso E. Thomasui, kuris 1939 metais Šveicarijoje iš miko- ir fotobiontų gavo kerpės Cladonia kapiliarą su aiškiai matomais vaisiakūniais. Skirtingai nuo ankstesnių tyrinėtojų, Thomas atliko sintezę steriliomis sąlygomis, o tai įkvepia pasitikėjimo jo rezultatu. Deja, jo bandymai pakartoti sintezę 800 kitų eksperimentų žlugo.
Mėgstamiausias V. Akhmadžiano tyrimų objektas, atnešęs jam pasaulinę šlovę kerpių sintezės srityje, yra kladonijos šukos. Ši kerpė yra plačiai paplitusi Šiaurės Amerikoje ir gavo bendrą pavadinimą „Britų kareiviai“: jos ryškiai raudoni vaisiakūniai primena raudonas Anglijos karių uniformas Šiaurės Amerikos kolonijų karo už nepriklausomybę metu. Nedideli izoliuoto mikobionto Cladonia crestata gabalėliai buvo sumaišyti su fotobiontu, išskirtu iš tos pačios kerpės. Mišinys dedamas ant siaurų žėručio plokštelių, mirkomas mineraliniame maistiniame tirpale ir fiksuojamas uždarose kolbose. Kolbų viduje buvo palaikomos griežtai kontroliuojamos drėgmės, temperatūros ir šviesos sąlygos. Svarbi eksperimento sąlyga buvo minimalus maistinių medžiagų kiekis terpėje. Kaip kerpių partneriai elgėsi arti vienas kito? Dumblių ląstelės išskirdavo specialią medžiagą, kuri prie jų „priklijavo“ grybelio hifus, o hifai iš karto pradėjo aktyviai pinti žaliąsias ląsteles. Dumblių ląstelių grupės buvo laikomos kartu išsišakojusiomis hifomis į pirmines skales. Kitas etapas buvo tolesnis sustorėjusių hifų vystymasis ant žvynų viršaus ir tarpląstelinės medžiagos išsiskyrimas, o dėl to - viršutinio plutos sluoksnio susidarymas. Dar vėliau išsiskyrė dumblių sluoksnis ir šerdis, kaip ir natūralios kerpės taloje. Šie eksperimentai buvo pakartoti daug kartų Akhmadzhyan laboratorijoje ir kiekvieną kartą lėmė pirminės kerpės talijos atsiradimą.
XX amžiaus 40-aisiais vokiečių mokslininkas F. Tobleris atrado, kad Xanthoria wallae sporoms dygti reikia pridėti stimuliuojančių medžiagų: medžių žievės ekstraktų, dumblių, slyvų vaisių, kai kurių vitaminų ar kitų junginių. Buvo pasiūlyta, kad gamtoje kai kurių grybų dygimą skatina medžiagos, gaunamos iš dumblių.
Pastebėtina, kad simbioziniams santykiams užmegzti abu partneriai turi gauti saikingą ar net menką mitybą, ribotą drėgmę ir apšvietimą. Optimalios sąlygos egzistuoti grybams ir dumbliams neskatina jų susijungimo. Be to, pasitaiko atvejų, kai gausi mityba (pavyzdžiui, su dirbtinėmis trąšomis) lėmė greitą dumblių augimą talijoje, simbiontų ryšio sutrikimą ir kerpės mirtį.
Jei mikroskopu apžiūrėtume kerpės talio dalis, pamatytume, kad dažniausiai dumbliai yra tiesiog greta grybelinių hifų. Kartais hifai glaudžiai prispaudžiami prie dumblių ląstelių. Galiausiai, grybų hifai ar jų šakos gali daugiau ar mažiau įsiskverbti į dumblius. Šios projekcijos vadinamos haustorija.
Koegzistavimas taip pat palieka pėdsaką abiejų kerpių simbiontų struktūroje. Taigi, jei laisvai gyvenantys Nostoc, Scytonema ir kitų genčių melsvadumbliai sudaro ilgus, kartais išsišakojusius siūlus, tai tuose pačiuose dumbliuose simbiozėje siūlai arba susisukę į tankius kamuoliukus, arba sutrumpinami iki pavienių ląstelių. Be to, laisvai gyvenančių ir lichenizuotų melsvadumblių ląstelių struktūrų dydžio ir išdėstymo skirtumai pastebimi. Žalieji dumbliai taip pat keičiasi simbiotinėje būsenoje. Visų pirma tai susiję su jų dauginimu. Daugelis žaliųjų dumblių, gyvenančių „laisvėje“, dauginasi judriomis plonasienėmis ląstelėmis - zoosporomis. Zoosporos dažniausiai taluose nesusidaro. Vietoje to atsiranda aplanosporos – santykinai mažos ląstelės storomis sienelėmis, gerai prisitaikiusios prie sausų sąlygų. Iš žaliųjų fotobiontų ląstelių struktūrų membrana patiria didžiausius pokyčius. Jis yra plonesnis nei tų pačių dumblių „gamtoje“ ir turi daug biocheminių skirtumų. Labai dažnai simbiotinių ląstelių viduje pastebimi į riebalus panašūs grūdeliai, kurie išnyksta pašalinus dumblius iš talio. Kalbėdami apie šių skirtumų priežastis, galime manyti, kad jie yra susiję su tam tikru cheminiu dumblių grybelio kaimyno poveikiu. Pačiam mikobiontui įtakos turi ir jo dumblių partneris. Tankūs izoliuotų mikobiontų gabalėliai, sudaryti iš glaudžiai susipynusių hifų, visiškai nepanašūs į kerpinius grybus. Skiriasi ir vidinė hifų struktūra. Simbiotinės būklės hifų ląstelių sienelės yra daug plonesnės.
Taigi gyvenimas simbiozėje skatina dumblius ir grybus keisti savo išorinę išvaizdą ir vidinę struktūrą.
Ką sugyventiniai gauna vienas iš kito, kokią naudą jie gauna iš bendro gyvenimo? Dumbliai aprūpina grybą, jo kaimyną kerpių simbiozėje, angliavandeniais, gautais fotosintezės metu. Dumblis, susintetinęs vieną ar kitą angliavandenį, greitai ir beveik visiškai atiduoda jį savo grybo „kompanionui“. Grybelis iš dumblių gauna ne tik angliavandenius. Jei mėlynai žalias fotobiontas fiksuoja atmosferos azotą, susidaręs amonis greitai ir tolygiai nuteka į grybinį dumblių kaimyną. Akivaizdu, kad dumbliai tiesiog turi galimybę plačiai išplisti visoje Žemėje. Pasak D. Smitho, „dažniausiai kerpių dumbliai Trebuxia labai retai gyvena už kerpės ribų. Kerpės viduje ji galbūt labiau paplitusi nei bet kuri laisvai gyvenančių dumblių gentis. Šios nišos užėmimo kaina yra grybo šeimininko aprūpinimas angliavandeniais.
Edukacinė programa trumpalaikės viešnagės grupei „Laimingas kūdikis“ (vaikams nuo 1 iki 3 metų, nelankantiems darželio) Aktualumas. Vaikystė yra stebuklų metai! Šio laikotarpio patirtis daugiausia [...]
Augalų karalystė. Jūros dumbliai
Jūros dumbliai - vandens gyventojai. Jie gyvena rezervuaruose su raudonu vandeniu, sūriu vandeniu, taip pat yra tokių, kurie gyvena ant medžių žievės.
Jūros dumbliai:
- vienaląsčiai (chlamidomonas, chlorella)
– daugialąsčiai (ulotrix, spirogyra).
Dumblių grupę sudaro skyriai: žalia, ruda, raudona. Dumbliai yra pirminių organinių medžiagų gamintojai. Dumbliai palaiko deguonies lygį atmosferoje. Daugelis žmonėms reikalingų cheminių medžiagų yra gaunamos iš dumblių:
– alginatai;
– kisielius;
– rudadumbliai vartojami maistui, porfyras – tikras delikatesas;
– vienaląsčiai dumbliai Chlorella buvo naudojami kaip laboratorinis objektas kosmoso tyrimuose.
Žmonės ūkyje naudoja dumblius ir juos valgo.
Be naudos, dumbliai gali padaryti tam tikrą žalą, pavyzdžiui, kai likučiai suyra rezervuare, susikaupia daugybė aerobinių bakterijų, dėl kurių vandenyje smarkiai išsenka deguonies atsargos. Dėl to prasideda visų kitų rezervuaro organizmų mirtis.
Augalų karalystė. Kerpės
Kerpės yra neįprasti augalai. Jie neturi aiškiai apibrėžtų lapų ir stiebų, jie išsisklaido naudodami sporas. Ilgą laiką mokslininkai negalėjo atskleisti kerpės paslapties - „sfinkso augalo“, kaip tai pavadino K. A. Timiryazevas. Pagaliau pavyko nustatyti, kad kerpės yra visai ne savarankiški organizmai, o... grybelio ir dumblio derinys! Darydami teigiamą poveikį vienas kitam, šie du augalai taip visiškai susijungė, kad buvo gautas unikalus organizmas. Kai kurie mokslininkai net atsisakė patikėti tokiu nuostabiu faktu. Tačiau jų abejonės baigėsi, kai pavyko atlikti kerpių „dirbtinę sintezę“ iš jas sudarančių grybų ir dumblių.
Nauda, kurią grybas gauna iš bendro gyvenimo su dumbliais, yra akivaizdi. Dumblis maitina save ir savo sugyventinį organinėmis medžiagomis, kurias gyvybę teikiančių saulės spindulių pagalba sintetina iš anglies dvideginio, sugerto iš oro ar vandens.
Grybai aprūpina dumblius mineralinėmis druskomis. Be to, hifais prasiskverbdami į jų augimo vietas ir supindami dumblius, jie padeda jiems išsilaikyti ant kieto dirvožemio paviršiaus, medžių žievės, uolų, saugo nuo šalčio ir sausros. Štai kodėl kerpės yra tokios ištvermingos, kad jos lengvai atlaiko tvankius karščius ir šalčius.
Toks skirtingų organizmų sugyvenimas, pagrįstas abipuse nauda, dažnai sutinkamas gamtoje. Tai buvo vadinama simbioze.
Kerpės skiriasi išvaizda ir spalva. Jie yra krūminiai, lapuoti ir žvynuoti.
Kerpės kūnas - talis - yra vienas organizmas, susidedantis iš grybelio ir dumblių, gyvenančių simbiozėje. Ant grybų siūlų kartais atsiranda siurbtukų, kurie prasiskverbia į dumblių ląsteles.
Kerpės sugeria drėgmę visame kūno paviršiuje, daugiausia lietaus, rasos ir rūko drėgmę. Tai leidžia jiems įsikurti ant plikų, nevaisingų uolų, stiklinių paviršių, stogų, dykumose, visur, kur yra šviesos. Be šviesos dumblių ląstelėse nevyksta fotosintezė ir kerpės miršta.
Dauginimasis yra vegetatyvinis (talo gabalėliais arba grybų ir dumblių ląstelių grupėmis). Simbiotinis grybas gali savarankiškai daugintis sporomis.
kerpės – oro grynumo rodikliai, maistas elniams, žaliavos chemijos pramonei, kai kurias galima valgyti.
Augalų karalystė. Samanos
Samanos pirmą kartą pasirodė Žemėje daugiau nei prieš 350 milijonų metų – daug anksčiau nei dinozaurai. Jie priklauso vadinamųjų bryofitų grupei, kuriai taip pat priklauso ir mažiau žinomos kepenėlės bei anthocerotai.
Tai, kaip taisyklė, žemai augantys, ne daugiau kaip kelių centimetrų aukščio augalai, šliaužiantys žeme. Didžioji dauguma samanų neturi specialių audinių, pernešančių maisto medžiagas ir vandenį iš vienos augalo dalies į kitą. Jie neturi tikrų šaknų, stiebų ar lapų. Taigi samanų „šaknys“ skirtos tik jas laikyti vienoje vietoje. Vandenį ir maistines medžiagas pasisavina visas augalo paviršius. Samanos neturi nei žiedų, nei sėklų. Vietoje to augalo viršuje dažniausiai atsiranda mažos sporinės kapsulės ant ilgų plonų stiebelių – vadinamosios sporogonijos. Iš sporų išauga augalai, kuriuose formuojasi moteriškos ir vyriškos reprodukcinės ląstelės – kiaušinėliai ir spermatozoidai. Iš apvaisintų kiaušinėlių savo ruožtu atsiranda naujos kartos sporas formuojantys augalai. Taigi ciklas apima seksualinių ir nelytinių kartų (gametofito ir sporofito) kaitą.
Daugiamečiai augalai, mažai augantys, Kūnas yra talis, padengtas siaurais žaliais lapais, nėra šaknų. Jie prisitaikę gyventi drėgnose vietose ir prisitvirtina plonais siūlus primenančiomis stiebo ataugomis – rizoidais. Mityba – chlorofilas. Vandens absorbcija vyksta visame kūno paviršiuje.
Autotrofinė mityba - chlorofilo randama žaliųjų ląstelių chloroplastuose.
Daugintis nelytiškai – sporos ir seksualinis – vyriškų ir moteriškų lytinių ląstelių susiliejimas. Lytinė karta - gametofitas, stiebas su lapais, formuojantis lytines ląsteles (gametas), yra ryškesnis nei nelytinis - sporofitas, ant kurio susidaro sporos.
Vyksta kartų kaita. Visuose augaluose viena karta visada vyrauja prieš kitą. Ši karta vadinama dominuojančia. Samanos yra vieninteliai sausumos augalai, kuriuose gametofitas dominuoja prieš sporofitus.
Mirštančios samanų dalys sudaro durpes. Pelkės ir miškai, kuriuose auga samanos, tarnauja kaip drėgmės rezervuarai ir daro įtaką teritorijos vandens režimui.
PAMOKOS PROBLEMOS NUSTATYMAS
Antoshka: Ant medžių ir akmenų žievės mačiau augalus plonų odinių, suglamžytų plokštelių ir pilkų šakotų vamzdelių pavidalu. Biologas: Tai ne augalai, o kerpės – ypatinga gyvų organizmų grupė. Jie labiau panašūs į visą ekosistemą nei į atskirą organizmą.
Suformuluokite klausimus, kuriuos turite užduoti biologui, kad suprastumėte jo žodžius. Palyginkite su autoriaus versija (p. 171).
Kuo kerpės skiriasi nuo augalų ir grybų?
ATSIMINKITE, KĄ ŽINOME
Kas yra simbiozė? (§ 13)
Simbiozė yra abipusiai naudingas skirtingų rūšių organizmų gyvenimas.
Kas yra ekosistema? (§2)
Ekosistema – tai negyvos gamtos ir skirtingų „profesijų“ gyvų organizmų vienybė.
Kokius simbiozės pavyzdžius jau studijavote? (§ 13, 17)
Mazgelių bakterijų simbiozė su ankštiniais augalais; karvės, kurių skrandyje yra bakterijų; grybai su medžiais ir žolelėmis.
SPRENDAME PROBLEMĄ, ATRASTAME NAUJŲ ŽINIŲ
Raskite atsakymus į klausimus tekste:
1) Kodėl kerpių negalima vadinti augalais?
2) Kuo ši grupė skiriasi nuo kitų organizmų?
Kerpės yra grybelio ir dumblių simbiozė. Todėl kerpės yra ne tik atskiras organizmas, bet ir visa miniatiūrinė „ekosistema“, galinti gyventi savarankiškai.
Nuo kitų organizmų grupių, įskaitant laisvai gyvenančius grybus ir dumblius, kerpės labai skiriasi savo ypatinga biologija: dauginimosi būdais, lėtu augimu, požiūriu į aplinkos sąlygas ir kt.
Kerpės dažnai gyvena ten, kur kiti sausumos augalai negali išgyventi.
Spėkite, ką sako tekstas tokiu pavadinimu. Kokia yra šios kerpių savybės priežastis?
Tekste paaiškinama, kaip kerpės turi pranašumą išgyventi nepalankiomis kitiems organizmams sąlygomis.
Viename kerpės organizme jau yra tiek dumblių gamintojų, tiek vartotojų grybų. Todėl kerpės yra ne tik atskiras organizmas, bet ir visa miniatiūrinė „ekosistema“, galinti gyventi savarankiškai. Su grybelio ir dumblių simbioze galima kolonizuoti vietas, kur jie vienas be kito nėra gyvybingi.
Norėdami patikrinti savo prielaidą, perskaitykite tekstą, vedę dialogą su autoriumi: B - užduokite klausimą teksto autoriui; O - nuspėti atsakymą; P - patikrinkite save tekste. Perskaitę tekstą, padarykite išvadą apie pamokos problemą.
Kokios būtent „profesijos“ ir kodėl? O Pabandykite prisiminti.
Viename kerpės organizme jau yra tiek dumblių gamintojų, tiek vartotojų grybų.
Tik bendromis pastangomis jie gali palaikyti medžiagų apykaitą.
Išvada: grybelio ir dumblių simbiozė kerpėse leidžia joms išgyventi nepalankiomis kitiems organizmams sąlygomis.
Kokias savybes turėtų turėti viršutinis kerpės paviršius?
Viršutinis kerpių paviršius turi būti tankus ir lygus.
NAUJŲ ŽINIŲ TAIKYMAS
1. Kas yra kerpės?
Kerpės – ne augalai, o grybelio ir dumblių simbiozė.
2. Kokias kerpių grupes pažįstate?
1. Žvyninės kerpės – tai plonos skirtingų spalvų plėvelės, kurios tvirtai prilimpa prie paviršiaus, ant kurio gyvena.
2. Lapinės kerpės plokštelių pavidalo, vietomis tvirtai prispaustos prie žemės, o kitur besitęsiančios nuo jos.
3. Krūminės kerpės piltuvėlių, išsišakojusių vamzdelių, šakotų kaspinų ir virvelių pavidalu.
3. Kodėl kerpės gali įsikurti sausiausiose vietose?
Kerpės prisisotina drėgmės po lietaus ar rasos.
4. Kaip kerpėje kartu gyvenantys grybai ir dumbliai padeda vieni kitiems?
Kerpėje grybas dengia dumblius ir sulaiko jiems drėgmę, o dumbliai aprūpina grybelį organinėmis medžiagomis.
5. Kodėl kerpės laikomos atskira gyvų organizmų grupe, o ne kartu gyvenančių dumblių ir grybų ekosistema?
Grybelis ir dumbliai kerpėje labai glaudžiai sąveikauja vienas su kitu.
Grybų rūšys, sudarančios kerpes, gamtoje išvis neegzistuoja be dumblių, todėl kerpės negali būti kartu gyvenančių dumblių ir grybų ekosistema.
6. Įsivaizduokite biosferą, kurioje auga tik kerpės. Su kokiomis problemomis susidurtų jos gyventojai? Tegul vienas iš jūsų siūlo idėjas, o kitas įvertinti. Tada pakeiskite užduotis.
Viena iš problemų, su kuria susidurtų tik iš kerpių sudaryta biosfera, yra šių organizmų skilimo produktų kaupimasis dėl to, kad nėra naikintojų. Medžiagų cirkuliacija nutrūktų, planeta pavirstų negyvų kerpių sąvartynu.
Kita problema gali būti anglies dioksido išeikvojimas atmosferoje. Dėl dumbliuose vykstančio fotosintezės proceso aktyviai kauptųsi deguonis. Žinoma, jis iš dalies naudojamas dumblių ir kerpių grybų kvėpavimui, tačiau tokio tūrio gali nepakakti deguonies ir anglies dioksido balansui palaikyti.
7. Kodėl nėra aukšto medžio formos kerpių?
Kerpės auga labai lėtai: per metus jų padaugėja keliais milimetrais, o kai kurios – ir milimetro dalimi.
MANO BIOLOGINIAI TYRIMAI
Sudrėkinkite lapines arba vaisines kerpes. Mikroskopu apžiūrėkite lapinio augalo žemę arba krūminio augalo vidinę pusę. Pažiūrėkite į viršutinę pusę. Apžiūrėkite kerpių dalį. Pabandykite surasti dumblių ląsteles ir grybelių hifus. Nubraižykite juos.
