Симбиоз в растительном мире
Лимбиоз — это длительное сожительство организмов двух различных видов растений или животных, когда их отношения друг с другом очень тесны и взаимно выгодны. Симбиоз обеспечивает этим организмам лучшее преодоление неблагоприятных воздействий окружающей среды и, главным образом, лучшее питание. Сожительствовать могут животное с животным, животное с растением и растение с растением. В этой статье рассказывается о таких формах сожительства, в которых участвуют растения.
В тропических странах встречается очень интересное растение — мирмекодия. Это — растение муравейник. Живет оно на ветках или стволах других растений. Нижняя часть его стебля сильно расширена и представляет собой как бы большую луковицу. Вся луковица пронизана каналами, сообщающимися друг с другом. В них и поселяются муравьи. Каналы возникают в процессе развития утолщенного стебля, а не прогрызаются муравьями. Следовательно, муравьи получают от растения готовое жилище. Но и растению приносят пользу живущие в нем муравьи. В тропиках водятся муравь и-листорезы. Они приносят большой вред растениям. В мирмекодии поселяются муравьи другого вида, враждующие с муравьями-листорезами. Постояльцы мирмекодии не допускают листорезов к ее вершине и не дают им объесть ее нежные листья. Растение предоставляет животному помещение, а животное защищает растение от его врагов. Кроме мирмекодии, в тропиках растет немало и других растений, сожительствующих с муравьями.
Встречаются еще более тесные формы сожительства растений и животных. Таков, например, симбиоз одноклеточных водорослей с амёбами, солнечниками, инфузориями и другими простейшими животными. В клетках этих животных поселяются зеленые водоросли (например, зоохлорелла). Долгое время зеленые тельца в клетках простейших животных считались за какие-то органы самого животного, и лишь в 1871 г. известный русский биолог Л. С. Ценковский установил, что это — сожительство простейших организмов, впоследствии названное симбиозом.
Зоохлорелла, живущая в клетке амёбы, лучше защищена от неблагоприятных внешних воздействий. Прежде чем ее съест какое-либо другое животное, оно должно преодолеть сопротивление амёбы. Тело простейшего животного прозрачно, поэтому процесс фотосинтеза протекает у водоросли нормально. А животное получает от водоросли растворимые продукты фотосинтеза (главным образом углеводы — сахар) и питается ими. Кроме того, при j фотосинтезе водоросль выделяет кислород, и животное использует его для дыхания. В свою очередь, животное обеспечивает водоросль необходимыми для ее питания азотистыми соединениями. Взаимная выгода для животного и растения от такого сожительства очевидна.
К сожительству с водорослями приспособи-| лись не только простейшие одноклеточные жи-1 вотные, но и некоторые многоклеточные. Во-1 доросли встречаются в клетках гидр, губок, червей, иглокожих и моллюсков. Для некоторых животных сожительство с водорослями стало настолько необходимым, что их организм не может развиваться нормально, если в его. клетках нет водорослей.
Особенно интересен симбиоз, когда оба его! участника — растения. Пожалуй, самый рази-1 тельный пример симбиоза двух растительных организмов — это лишайники. Лишайник всеми воспринимается как единый организм. На самом же деле он состоит из гриба! и водоросли. Основу его составляют! переплетающиеся гифы (нити) гриба. На поверхности лишайника эти гифы переплетены плотно, а в рыхлом слое под поверхностью гнездятся среди гиф водоросли. Чаще всего это одноклеточные, зеленые водоросли. Реже встречаются лишайники с многоклеточными сине-зелеными водорослями. Клетки водорослей оплетены гифами гриба. Иногда на гифах образуются даже присоски, которые проникают внутрь водорослевых клеток. Сожительство выгодно и грибу и водоросли. Водоросль получает от гриба воду с растворенными минеральными солями и защищена от высыхания. А гриб получает от водоросли органические соединения, вырабатываемые ею в процессе фотосинтеза, главным образом углеводы. Симбиоз так хорошо помогает лишайникам в борьбе за существование, что они способны поселяться на песчаных почвах, на голых, бесплодных скалах, на стекле, на листовом железе, т. е. там, где никакое другое растение существовать не может; они встречаются на Крайнем Севере, на высоких горах, в пустынях — лишь бы был свет: без света водоросль в лишайнике не может усваивать углекислоту и отмирает.
Гриб и водоросль настолько сжились в лишайнике, что представляют собой единый организм. Даже размножаются они чаще всего совместно. Существует несколько способов размножения лишайников. Некоторые виды размножаются вегетативно. От тела лишайника (таллома) отделяется небольшой кусочек. В нем есть и гриб и водоросль. Из такого таллома вырастает новый лишайник. У других видов поверхность покрыта как бы пылью. Под микроскопом можно видеть, что каждая такая пылинка — одна или несколько клеточек водоросли, оплетенных немногими гифами гриба. Эти пылинки (с о р е д и и) разносятся ветром, как споры или семена.
Есть виды лишайников, которые размножаются спорами. Из споры может вырасти только гриб. Но, когда спора прорастет, на пути грибных гиф должна встретиться соответствующая водоросль. Только в этом случае из них разовьется лишайник.
Долгое время лишайники принимали за обычное растение и относили их к мхам. Зеленые клетки в лишайнике принимались за хлорофилловые зерна зеленого растения. Лишь в 1867 г. такой взгляд был поколеблен исследованиями русских ученых — А. С. Фаминцына и 0. В. Баранецкого. Им удалось выделить зеленые клетки из лишайника ксантории и установить, что они могут жить не только вне тела лишайника, но и размножаться делением и спорами. Следовательно, зеленые клетки лишайника — самостоятельные водоросли.
Симбиоз двух растительных организмов встречается часто. Каждый знает, что подосиновики нужно искать там, где растут осины, подберезовики — в березовых лесах. И то, что шляпочные грибы растут вблизи определенных деревьев, не случайно. Те «грибы», которые мы собираем в лесу,— только плодовые тела растения. Само тело гриба — его м и ц е-л и й живет под землей и представляет собой нитевидные гифы, пронизывающие почву. От поверхности почвы они тянутся к копчикам древесных корней. Под микроскопом можно рассмотреть, как гифы оплетают кончик корня, словно войлоком. Русский ботаник М. С. Воронин в 1885 г. высказал предположение, что шляпочные грибы не паразиты, а находятся с деревом в симбиозе, т. е. и дерево и гриб получают от сожительства взаимную выгоду. Впоследствии это предположение подтвердилось. Симбиоз гриба с корнями высших растений называют микоризой, что в переводе с греческого означает «грибокорень».
Подавляющее большинство деревьев в наших широтах и очень много травянистых растений (в том числе и пшеница) образуют с грибами микоризу. Ученые установили, что нормальный рост многих деревьев невозможен без участия гриба, хотя есть деревья, которые обычно сожительствуют с грибами, но могут развиваться и без них (например, береза, липа). Симбиоз гриба с высшим растением существовал еще на заре наземной флоры. Первые высшие растения — псилофитовые —уже имели подземные органы, тесно связанные с гифами грибов.
Чаще всего гриб лишь оплетает корень своими гифами и образует чехол, как бы наружную ткань корня. Реже встречаются формы симбиоза, когда гриб поселяется в самих клетках корня. Особенно ярко такой симбиоз выражен у орхидей. Без участия гриба орхидея вообще не может развиваться. Если только что наклюнувшийся проросток орхидеи не встретится с грибом и гифы гриба не внедрятся в клетки проростка, дальше орхидея развиваться не будет.
Наука еще не выяснила полностью, чем симбиоз выгоден и грибу и растению. Можно предполагать, что гриб использует для своего питания какие-то вещества, выделяемые корнями растения, а высшее растение получает от гриба продукты разложения органических веществ в почве. Сам древесный корень получить эти продукты не может. Предполагают, что грибы вырабатывают витаминоподобные вещества, усиливающие рост высшего растения. Несомненно, что грибной чехол, облекающий корень дерева и имеющий многочисленные разветвления в почве, намного увеличивает поверхность корневой системы, поглощающей воду. А это очень существенно в жизни растения.
Симбиоз гриба и высшего растения следует учитывать во многих практических мероприятиях. Так, например, при разведении леса, при закладке полезащитных лесных полос обязательно надо «заразить» почву грибами, вступающими в симбиоз с той породой деревьев, которую сажают.
Огромное практическое значение имеет симбиоз между азотоусваивающими бактериями и высшими растениями из семейства бобовых (бобы, горох, фасоль, люцерна и многие другие). На корнях бобового растения обычно возникают опухоли — клубеньки, в клетках которых и находятся бактерии. Существование таких клубеньковых бактерий открыл в 1866 г. русский ботаник М. С. Воронин. Роль же этих бактерий в жизни бобового растения установили в 1886 г. немецкие ученые Г. Гельригель и Г. Вильфарт. Эти ученые доказали, что клубеньковые бактерии усваивают из атмосферы газообразный азот и используют его при создании органических веществ. Затем было установлено, – г о эти бактерии способны усваивать атмосферный азот, только живя в клетке бобового растения. Бобовое же растение получает возможность дополнительного азотного питания, так как лишь незначительная часть поглощенного и связанного бактериями азота идет на построение белковых веществ самих бактерий, большая же часть азотистых веществ выделяется бактериями в клетки корня. Из корня эти питательные вещества переходят в клетки стебля и листьев бобового растения и используются им для синтеза белковых веществ. После сбора урожая бобовых растений клубеньки с азотоулавливаю-щими бактериями остаются на корнях. Корни с остатками клубеньков разлагаются в почве и обогащают ее связанным и хорошо усваиваемым растениями азотом. Плодородие почвы повышается, и почти любое растение, посеянное на следующий год на этом участке, даст более высокий урожай.
Клубеньковые бактерии в симбиозе с бобовыми растениями ежегодно усваивают из атмосферы несколько сот килограммов чистого азота на гектар. Если учесть всю посевную площадь, занятую бобовыми культурами, легко понять, как велико количество улавливаемого клубеньковыми бактериями атмосферного азота.
Источник