Симбиоз в растительном мире

Симбиоз в растительном мире

Симбиоз — это длительное сожительство организмов двух или нескольких разных видов растений или животных, а также расте­ний с животными, когда их отношения друг с другом очень тесны и взаимно выгодны. Симбиоз обеспечивает этим организмам лучшее преодоление неблагоприятных воздействий окружающей среды и особенно лучшее питание. В этой статье рассказывается о симбиозе в растительном мире.

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.

Дело в том, что в тропиках водятся муравьи-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. Таким образом, растение предоставляет животному помещение, а животное защищает растение от его врагов. Кроме мирмекодии, в тропиках растет немало и других растений, находящихся в содружестве с муравьями.

Встречаются еще более тесные формы сим­биоза растений и животных. Таков, например, симбиоз одноклеточных водорослей с амебами, солнечниками, инфузориями и другими простей­шими животными. В клетках этих животных поселяются зеленые водоросли, например зоохлорелла. Долгое время зеленые тельца в клетках простейших животных считались орга­ноидами самого животного, и лишь в 1871 г. из­вестный русский ботаник Л. С. Ценковский уста­новил, что это не что иное, как сожительство простейших организмов, впоследствии назван­ное симбиозом.

Зоохлорелла, живущая в клетке амебы, лучше защищена от неблагоприятных внешних воздействий. Прежде чем ее съест какое-либо другое животное, оно должно преодолеть со­противление амебы. 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 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 симбиоза очевидна.

К симбиозу с водорослями приспособи­лись не только простейшие одноклеточные животные, но и некоторые многоклеточные. Водоросли встречаются в клетках гидр, губок, червей, иглокожих и моллюсков. Для некото­рых животных симбиоз с водорослями стал настолько необходим, что их организм не может развиваться нормально, если в его клетках нет водорослей.

Особенно интересен симбиоз, когда оба его участника — растения. Пожалуй, самый разительный 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 среди гиф гнездятся 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 защиту 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. Встречаются лишай­ники 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, настолько представляют собой единый организм, что даже и размножаются они чаще всего совместно.

Долгое время лишайники принимали за обыч­ные растения 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 О. В. Баранецкого. Им удалось вы­делить зеленые клетки из лишайника ксантории и установить, что они могут не толь­ко жить вне тела лишайника, но и размножать­ся делением и спорами. Следовательно, зеленые клетки лишайника — самостоятельные водо­росли.

Каждый знает, например, что подосино­вики нужно искать там, где растут осины, подберезовики — в березовых лесах. Оказы­вается, что шляпочные грибы растут вбли­зи определенных деревьев не случайно. Те «грибы», которые мы собираем в лесу — только плодовые тела. Само же тело гриба —грибница, или мицелий, живет под землей и представляет собой нитевидные гифы, прони­зывающие почву (см. ст. «Грибы»). От поверх­ности почвы они тянутся к кончикам древес­ных корней. Под микроскопом видно, как ги­фы, словно войлоком, оплетают кончик корня. 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 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, которые вообще не могут развиваться без участия гриба.

Наука еще не выяснила полностью, чем симбиоз выгоден грибу и растению. Можно предполагать, что гриб использует для своего питания, по-видимому, углеводы (сахар), выде­ляемые корнями растения, а высшее растение получает от гриба продукты разложения азо­тистых органических веществ в почве. Сам дре­весный корень получить эти продукты не может. Предполагают также, что грибы вырабатывают витаминоподобные вещества, усиливающие рост высшего растения. Кроме того, несомненно, что грибной чехол, облекающий корень дерева и имеющий многочисленные разветвления в поч­ве, намного увеличивает поверхность корневой системы, поглощающей воду, что 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, что 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 и используются расте­нием для синтеза белковых веществ.

После сбора урожая бобовых растений клу­беньки с бактериями, улавливающими азот, ос­таются на корнях. Корни 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 чистого азота от 100 до 300 кг на гек­тар. Если учесть всю посевную площадь, занятую бобовыми культурами, легко понять, как велико количество улавливаемого клубень­ковыми бактериями атмосферного азота.