Biologická interakce - Biological interaction

Černý ořech vylučuje chemické látky ze svých kořenů, který poškozuje rostliny, sousední příklad konkurenčního antagonismu .

V ekologii je biologická interakce účinek, který na sebe navzájem má dvojice organismů žijících společně v komunitě . Mohou být buď stejného druhu (vnitrodruhové interakce), nebo různých druhů ( mezidruhové interakce ). Tyto efekty mohou být krátkodobé, jako opylování a predace , nebo dlouhodobé; oba často silně ovlivňují vývoj příslušných druhů. Dlouhodobá interakce se nazývá symbióza . Symbiózy se pohybují od vzájemnosti , prospěšné pro oba partnery, až po konkurenci , škodlivé pro oba partnery. Interakce mohou být nepřímé prostřednictvím zprostředkovatelů, jako jsou sdílené zdroje nebo společní nepřátelé. Tento typ vztahu lze ukázat čistým účinkem na základě individuálních účinků na oba organismy vyplývající ze vztahu.

Několik nedávných studií naznačilo, že interakce netrofických druhů, jako jsou modifikace stanovišť a vzájemné vztahy, mohou být důležitými determinanty struktur potravinového pásu. Zůstává však nejasné, zda se tato zjištění generalizují napříč ekosystémy a zda netrofické interakce ovlivňují potravinové sítě náhodně, nebo ovlivňují konkrétní trofické úrovně nebo funkční skupiny.

Dějiny

Ačkoli biologické interakce, víceméně jednotlivě, byly studovány dříve, Edward Haskell (1949) poskytl integrovaný přístup k tematice a navrhl klasifikaci „ko-akcí“, které později biologové přijali jako „interakce“. Blízké a dlouhodobé interakce jsou popisovány jako symbióza ; symbiózy, které jsou vzájemně prospěšné, se nazývají vzájemné .

Krátkodobé interakce

Predace je krátkodobá interakce, při které dravec, zde osprey , svou kořist zabije a sní.

Krátkodobé interakce, včetně predace a opylování , jsou v ekologii a evoluci nesmírně důležité . Ty jsou krátkodobé, pokud jde o trvání jedné interakce: dravec zabíjí a jí kořist; opylovač přenáší pyl z jedné květiny do druhé; ale jsou extrémně trvanliví, pokud jde o jejich vliv na vývoj obou partnerů. V důsledku toho se partneři vyvíjejí společně .

Predace

V predaci jeden organismus, dravec, zabíjí a jí jiný organismus, jeho kořist. Predátoři jsou přizpůsobení a často vysoce specializovaní pro lov s akutními smysly, jako je zrak , sluch nebo čich . Mnoho dravých zvířat, obratlovců i bezobratlých , má ostré drápy nebo čelisti, kterými by svou kořist uchopily, zabily a rozsekaly. Mezi další úpravy patří nenápadnost a agresivní mimikry, které zlepšují efektivitu lovu. Predace má silný selektivní účinek na kořist, což způsobuje, že vyvíjejí antipredátorové adaptace, jako je varovné zbarvení , poplašná volání a další signály , maskovací a obranné ostny a chemikálie. Predace byla přinejmenším od kambriu hlavní hybnou silou evoluce .

Za posledních několik desetiletí objevili mikrobiologové řadu fascinujících mikrobů, kteří přežili díky své schopnosti lovit ostatní. Několik nejlepších příkladů jsou zástupci rodů Bdellovibrio, Vampirococcus a Daptobacter.

Bdellovibrios jsou aktivní lovci, kteří jsou energicky pohybliví a plavou a hledají citlivou gramnegativní bakteriální kořist. Po detekci takové buňky bdellovibriova buňka plave rychleji, dokud nenarazí na buňku kořisti. Poté vyvrtá díru vnější membránou své kořisti a vstoupí do periplazmatického prostoru. Jak roste, vytváří dlouhé vlákno, které nakonec vytváří septa a produkuje potomstvo bakterií. Lýza kořistní buňky uvolňuje nové buňky bdellovibrio. Bdellovibrios neútočí na savčí buňky a nikdy nebyly pozorovány gramnegativní kořistní bakterie, které by získaly odolnost vůči bdellovibrios.

To vyvolalo zájem o použití těchto bakterií jako „probiotika“ k léčbě infikovaných ran. Ačkoli to ještě nebylo vyzkoušeno, lze si představit, že s nárůstem patogenů rezistentních na antibiotika mohou být takové formy léčby považovány za životaschopné alternativy.

Opylování

Opylení řídil koevoluce z kvetoucích rostlin a jejich zvířecích opylovačů za více než 100 milionů let.

Při opylování přenášejí opylovači včetně hmyzu ( entomofilně ), někteří ptáci ( ornitofilně ) a někteří netopýři pyl ze samčí části květu na část samičí, což umožňuje oplodnění výměnou za odměnu pylu nebo nektaru. Partneři se společně vyvíjeli v geologickém čase; v případě hmyzu a kvetoucích rostlin pokračuje koevoluce více než 100 milionů let. Kytice opylované hmyzem jsou přizpůsobeny tvarovanými strukturami, jasnými barvami, vzory, vůní, nektarem a lepkavým pylem, aby přilákaly hmyz, vedly ho ke sbírání a ukládání pylu a odměňovaly je za službu. Hmyz opylovače, jako jsou včely, je přizpůsoben k detekci květin podle barvy, vzoru a vůně, ke shromažďování a přepravě pylu (například se štětinami tvarovanými tak, aby na zadních nohách vytvářely pylové koše) a ke shromažďování a zpracování nektaru (v případě medu včely , výroba a skladování medu ). Adaptace na každé straně interakce odpovídají adaptacím na druhé straně a byly formovány přirozeným výběrem o jejich účinnosti opylování.

Symbióza: dlouhodobé interakce

Šest možných typů symbiotických vztahů , od vzájemného prospěchu po vzájemné poškození

Šest možných typů symbiózy je vzájemnost, komensalismus, parazitismus, neutralismus, amensalismus a konkurence. Ty se vyznačují mírou prospěchu nebo újmy, kterou způsobí každému partnerovi.

Vzájemnost

Mutualismus je interakce mezi dvěma nebo více druhy, kde druhy získávají vzájemný prospěch, například zvýšenou nosnost . Podobné interakce v rámci druhu jsou známé jako spolupráce . Mutualismus může být klasifikován z hlediska blízkosti asociace, nejbližší je symbióza, která je často zaměňována s mutualismem. Jeden nebo oba druhy zapojené do interakce mohou být povinné , což znamená, že bez druhého druhu nemohou krátkodobě ani dlouhodobě přežít. Ačkoli se vzájemnosti v minulosti věnovalo méně pozornosti než jiným interakcím, jako je predace, jde o důležitý předmět v ekologii. Mezi příklady patří čistící symbióza , střevní flóra , müllerovská mimikry a fixace dusíku bakteriemi v kořenových uzlících luštěnin .

Komenzalismus

Komenzalismus prospívá jednomu organismu a druhému organismu neprospívá ani neškodí. K tomu dochází, když jeden organismus využívá interakce s jiným organismem, kterým není ovlivněn hostitelský organismus. Dobrým příkladem je remora žijící s kapustňákem . Remoras se živí výkaly kapustňáků. Kapustňák není touto interakcí ovlivněn, protože remora nevyčerpává zdroje kapustňáka.

Parazitismus

Parazitismus je vztah mezi druhy, kde jeden organismus, parazit , žije na jiném organismu nebo v jiném organismu, hostiteli , což mu způsobuje určitou škodu, a je strukturálně přizpůsoben tomuto způsobu života. Parazit se buď živí hostitelem, nebo v případě střevních parazitů konzumuje část své potravy.

Neutralismus

Neutralismus (termín zavedený Eugenem Odumem ) popisuje vztah mezi dvěma druhy, které na sebe vzájemně působí, ale navzájem se neovlivňují. Příklady skutečného neutralismu je prakticky nemožné dokázat; tento termín je v praxi používán k popisu situací, kde jsou interakce zanedbatelné nebo nevýznamné.

Amensalismus

Amensalismus (termín zavedený Haskellem) je interakce, kdy organismus způsobí poškození jinému organismu bez jakýchkoli nákladů nebo výhod, které sám získá. Amensalismus popisuje nepříznivý účinek, který má jeden organismus na jiný organismus (obrázek 32.1). Jedná se o jednosměrný proces založený na uvolňování konkrétní sloučeniny jedním organismem, který má negativní vliv na jiný. Klasickým příkladem amensalismu je mikrobiální produkce antibiotik, která mohou inhibovat nebo zabíjet jiné vnímavé mikroorganismy.

Jasný případ amensalismu je situace, kdy ovce nebo dobytek pošlapávají trávu. Zatímco přítomnost trávy má na kopyto zvířete zanedbatelné škodlivé účinky, tráva trpí rozdrcením. Amensalismus se často používá k popisu silně asymetrických konkurenčních interakcí, jaké byly pozorovány mezi španělskými kozorožci a nosatci rodu Timarcha, kteří se živí stejným typem keřů. Zatímco přítomnost nosatce nemá téměř žádný vliv na dostupnost potravy, přítomnost kozorožců má enormní škodlivý vliv na počty nosatců, protože spotřebovávají značné množství rostlinné hmoty a mimochodem je požírají.

Amensalismy mohou být docela složité. Pozorní mravenci (mravenci patřící do kmene Nového světa) jsou schopni využít interakce mezi aktinomycete a parazitickou houbou z rodu Escovopsis . Tento amensalistický vztah umožňuje mravenci udržovat vzájemnost s příslušníky jiného houbového rodu Leucocoprinus . Úžasně tito mravenci pěstují zahradu hub Leucocoprinus pro vlastní výživu. Aby se zabránilo parazitické houbě Escovopsis v decimování jejich houbové zahrady, mravenci také podporují růst aktinomycete rodu Pseudonocardia , který produkuje antimikrobiální sloučeninu, která inhibuje růst hub Escovopsis .

Soutěž

Interference mezi muži a muži u jelenů .

Soutěž lze definovat jako interakci mezi organismy nebo druhy, ve které je způsobilost jednoho snížena přítomností jiného. Soutěž je často o zdroje, jako jsou potraviny , voda nebo území s omezenými dodávkami, nebo o přístup k ženám za účelem reprodukce. Soutěž mezi členy stejného druhu je známá jako vnitrodruhová soutěž , zatímco soutěž mezi jednotlivci různých druhů je známá jako mezidruhová soutěž . Podle zásady vyloučení hospodářské soutěže by se druhy, které jsou méně vhodné pro soutěž o zdroje, měly buď přizpůsobit, nebo vymřít . Podle evoluční teorie hraje tato soutěž v rámci druhů a mezi druhy o zdroje rozhodující roli v přirozeném výběru .

Netrofické interakce

Druhy nadace zvyšují komplexnost potravinového webu
Ve studii Borst a kol . Z roku 2018 ...
(A) Sedm ekosystémy se základových druhů byly odebrány vzorky: pobřežní ( porostem mořské trávy , modrá mušle , cordgrass ), sladkovodní ( watermilfoil , vodní hvězdoš ) a pozemní ( španělský mech , marram tráva ).
(B) Potravinové sítě byly konstruovány jak pro holé, tak pro základové druhy dominující replikované oblasti.
(C) Z každé základové druhy strukturované potravní sítě byly uzly (druhy) náhodně odstraněny, dokud počet druhů neodpovídal počtu druhů holých potravinových sítí.

Bylo zjištěno, že přítomnost základových druhů výrazně zvyšuje složitost potravinové sítě, což usnadňuje zejména druhy vyšší v potravinových řetězcích.

Některé příklady netrofických interakcí jsou modifikace stanovišť, vzájemnost a soutěž o prostor. Nedávno bylo navrženo, že netrofické interakce mohou nepřímo ovlivňovat topologii a trofickou dynamiku potravinového webu tím, že ovlivňují druhy v síti a sílu trofických vazeb. Řada nedávných teoretických studií zdůraznila potřebu integrovat trofické a netrofické interakce do analýz ekologických sítí. Těch několik empirických studií, které se tím zabývají, naznačuje, že struktury potravních sítí (topologie sítí) mohou být silně ovlivněny interakcemi druhů mimo trofickou síť. Tyto studie však zahrnují pouze omezený počet pobřežních systémů a zůstává nejasné, do jaké míry lze tato zjištění zobecnit. Zda netrofické interakce typicky ovlivňují konkrétní druhy, trofické úrovně nebo funkční skupiny v potravním řetězci, nebo alternativně bez rozdílu zprostředkovávají druhy a jejich trofické interakce v celé síti musí být ještě vyřešeny. Některé studie naznačují, že přisedlé druhy s obecně nízkými trofickými hladinami mají prospěch z jiných než trofických facilitací než jiné, zatímco jiné studie naznačují, že facilitace prospívá i vyšším trofickým a mobilnějším druhům.

Studie Borst et al . Z roku 2018 . testoval obecnou hypotézu, že druhy základů -prostorově dominantní organismy strukturující stanoviště-modifikují potravní sítě zvýšením jejich velikosti, jak je uvedeno v počtu druhů, a jejich složitosti, jak je naznačeno hustotou propojení, prostřednictvím usnadnění druhů, bez ohledu na typ ekosystému (viz diagram) . Kromě toho testovali, že ke jakékoli změně vlastností potravního pásu způsobené druhy základů dochází náhodným usnadňováním druhů v celé potravní síti nebo cíleným usnadňováním konkrétních druhů, které patří do určitých trofických úrovní nebo funkčních skupin. Bylo zjištěno, že druhy na základně potravinové sítě jsou méně silné a masožravci jsou v potravních sítích základních druhů silněji podporováni, než se předpokládalo na základě náhodného usnadnění, což má za následek vyšší střední trofickou úroveň a delší průměrnou délku řetězce. To naznačuje, že základové druhy výrazně zvyšují složitost potravinového webu prostřednictvím netrofického usnadňování druhů v celé trofické síti.

Ačkoli základní druhy jsou součástí potravní sítě jako každý jiný druh (např. Jako kořist nebo predátor), četné studie ukázaly, že silně usnadňují přidružené společenství vytvářením nových stanovišť a zmírňováním fyzického stresu. Bylo zjištěno, že tato forma netrofického usnadnění základovými druhy se vyskytuje v celé řadě ekosystémů a environmentálních podmínek. V drsných pobřežních oblastech korály, řasy, mušle, ústřice, mořské trávy, mangrovníky a rostliny slaniska usnadňují organismy útlum proudů a vln, poskytují nadzemní strukturu pro úkryt a připoutání, koncentrují živiny a/nebo snižují stres z vysychání během odlivu . Ve více benigních systémech bylo rovněž zjištěno, že zásadní úlohu při strukturování stanovišť hrají základové druhy, jako jsou stromy v lese, keře a trávy v savanách a makrofyty ve sladkovodních systémech. Nakonec všechny druhy základů zvyšují složitost a dostupnost stanovišť, čímž rozdělují a rozšiřují prostor vyhrazený pro jiné druhy.

Viz také

Poznámky

Reference

Další čtení

  • Sníh, BK a sníh, DW (1988). Ptáci a bobule: studie ekologické interakce . Poyser, London ISBN  0-85661-049-6