Экологические стратегии микроорганизмов. Взаимодействие между микроорганизмами: симбиоз, метабиоз, комменсализм, антагонизм, паразитизм, хищничество.

Успех в конкурентной борьбе предполагает наибольшую достигаемую биомассу данного вида, обычно выраженную числом особей N. Могут быть и другие критерии: выживаемость особей, длительность существования вида во времени.

Комплекс приспособлений называется экологической стратегией популяции - её общая характеристика роста и размножения. Зависит от особенностей вида и от условий среды. Возникает в результате взаимодействия генотипа и условий окружающей среды.

Экологические стратегии отличаются большим разнообразием, но основные (2 полярных – крайних вида):

- R- стратегия;

- К- стратегия.

Виды, которые быстро размножаются, имеют врождённую скорость роста популяции, экологи называют R- стратегами. Эти виды сформировались в процессе эволюции в чрезвычайно изменчивой среде, где постоянно или периодически действует стресс-факторы; конкуренция за ресурсы в таких местообитаниях ослаблена, и в таком конкурентном вакууме естественный отбор способствует максимальному вкладу вещества и энергии в размножение с целью продуцирования как можно большего числа потомков.

Например, популяции ржавчинных грибов и мучнисто-росяных грибов характеризуется высокой скоростью образования мелких спор – Ascomycetes; короткими инкубационными периодами; высокой адаптацией к освоению окружающего пространства, благодаря цепному механизму передачи спор воздушными течениями и каплями дождя. Ярко выраженными чертами R- отбора обладают бактерии Pseudomonas.

Виды с признаками К- стратегов формируются тогда, когда ОС более стабильна. Плотность популяции колеблется меньше и организмы живут в более скученных условиях, возникает жёсткая конкуренция за ресурсы. Естественный отбор благоприятствует максимальному вкладу веществ и энергии на преодоление конкуренции и повышение выживаемости видов. Мало потомков, но они крупные и высоко конкурентоспособны. Типичные представители К- стратегов: головнёвые грибы (базидиальные), возбудители корневой гнили (почвенные).

Чистых К и R- стратегов очень мало. Обычно популяции видов имеют промежуточные стратегии с преобладанием одной из основных стратегий. Виды подвержены R и К отбору одновременно.

Например, промежуточными признаками обладают вирусы растений - внутриклеточные паразиты, с высокой степенью специализации (К-стратегия); с другой стороны – они имеют типичный механизм освоения наземно-воздушного пространства – перенос насекомыми (R- стратегия).

Экологи иногда выделяют L-отбор, l-стратегия. Он действует в неблагоприятных условиях среды, обусловленных различными стрессами (экотопические и биоценотические). Продуктами l-отбора являются популяции, обладающие резистентностью (устойчивостью) к данному виду стресса. Бактерии рода Bacillus - конкурентоспособность этих организмов дольно низкая, и в условиях глубокого лимитирования они лишаются возможности размножаться. В условиях умеренного питания бациллы обнаруживают обычный R-тип стратегии, это их приближает к псевдомонадам.

Значение эволюционно-экологических стратегий жизненных циклов в природных и антропогенных системах необходимо экологам для разработки подходов управления популяциями организмов. Идея экологической стратегии позволяет строить классификацию объектов независимо от традиционного видового описания, и существует возможность прогноза, включая целенаправленное выделение на определённых этапах сукцессии микроорганизмов с нужными свойствами, и определение вероятного набора характеристик, которые необходимы для выживания в заданной природной среде. Это важно при решении проблем, связанных с интродукцией (внедрением) микроорганизмов в природные местообитания

Биотические связи – прямое или косвенное влияние жизнедеятельности одних организмов на другие.

Микробоценозы – где обитают микроорганизмы.

Выделяют 6 основных типов влияния организмов друг на друга:

1. Нейтрализм – взаимодействия, при котором каждая из популяций никак не влияет на скорость роста другой популяции.

2. Комменсализм – взаимодействие, при котором в присутствии 1-ой популяции 2ая растет быстрее, но это никак не отражается на скорости роста первой. Форма сожительства, приносящая пользу одному партнеру и безразличная второму (эпифитная микрофлора).

3. Метабиоз – комменсализм пищевой цепи, последующий член получает выгоду от предыдущего (взаимодействие нитрификаторов, аммонификаторов).

4. Сателлизм (стимуляция) – разновидность метабиоза. Микроб-сателлит выделяет в среду гормоны – ростовые вещества, стимулирующие рост сожительствующих организмов (дрожжи выделяют витамины; азотобактер).

5. Мутуализм – 2 популяции не только взаимно ускоряют рост численности друг друга, но и друг без друга существовать не могут.

6. Симбиозы – различные формы существования разных организмов. Основой для их возникновения могут быть пищевые, пространственные и иные типы связей. Типы симбиоза классифицируют по нескольким признакам:

· По обязательности симбиотической связи

А. факультативный симбиоз – каждый из организмов при отсутствии партнера может жить самостоятельно.

Б. облигатный (обязательный) – один или оба не могут существовать самостоятельно.

· По расположению микросимбионта по отношению к макросимбионту

А. эктосимбиозы – более мелкие члены симбиотической системы (эпибионты) располагаются на поверхности макросимбионта.

Б. эндосимбиозы – эндобионты располагаются внутри тела хозяина, часто в специализированных полостях.

Симбиотические взаимоотношения, в которых хотя бы один из организмов получает выгоду, иногда называют кооперацией. При максимальной степени кооперации принято говорить о консорции – структурированная симбиотическая ассоциация из 2х или более видов различных микроорганизмов с высокой степенью интеграции обмена веществ этих видов (лишайник; кефирные белки; чайный гриб).

Синтрофический тип кооперативных отношений – характеризуется способностью микроорганизмов осуществлять такой процесс, который ни одним их них не может быть осуществлен в отдельности. Наблюдается усиление их физиологических функций при совместном проживании – синергизм. Например, при совместном культивировании азотобактера и грибовидной бациллы резко увеличивается выход гетероауксина.

Прокариоты способны вступать в симбиоз с различными организмами – насекомыми, растительноядными животными, растениями. Нормальная микрофлора ЖКТ обеспечивает переваривание пищи; стимулирует перистальтику кишечника; синтез витамина В12 , аминокислот способствует усвоению солей Са; улучшает работу иммунной системы.

Антибиоз – невозможность сосуществования 2х видов организмов, основанное на конкуренции за источники питания и другие факторы среды необходимых для роста популяции.

Конкуренция – тип взаимоотношений, когда при совместном сосуществовании скорость роста каждой из популяций оказывается меньше. Чем в отсутствии конкурента. Острая конкуренция – антагонизм – в его основе лежит конкуренция за пищевой субстрат; физико-химические изменения среды; выделение в окружающую среду протеолитических ферментов, токсинов, антибиотиков.

Аменсализм – разновидность антагонизма – один вид образует метаболиты, подавляющие развитие другого вида, не получая при этом ни пользы, ни вреда (безрассудство).

Хищничество и паразитизм – взаимодействие сводится к тому, что для паразита или хищника хозяин или жертва служит пищей. Например, 1-ое - почвенные бактерии и грибы; 2-ое – прокариоты и эукариоты, вирусы, трибы, бактерии. Бывают первичные и вторичные – паразиты первичных (гиперпаразиты и гиперпаразитизм).

Явление антагонизма находит применение в с/х для экологизации и биологизации защиты растений и животных от вредных объектов. В медицине для получения и применения антибиотиков и пробиотиков.