تمت دراسة أسباب وعواقب فقدان التعايش بين النمل والنباتات. تكافل رائع: النمل والنباتات يوجد تكافل بين النملة

المهمة 1. اكتب أرقام الميزات المطلوبة.

علامات:

1. تتكون من مواد عضوية وغير عضوية معقدة.

2. تمتص الطاقة الشمسية وتشكل المواد العضوية.

3. تتغذى على المواد العضوية الجاهزة .

4. يتكاثر معظم الممثلين جنسياً فقط.

5. تحدث عملية التمثيل الغذائي والطاقة في الجسم.

6. العناصر الأساسية للخلايا هي: جدار الخلية، البلاستيدات الخضراء، الفجوات.

7. تتحرك الغالبية العظمى من الممثلين بنشاط.

8. تنمو طوال الحياة.

9. التكيف المستمر مع الظروف البيئية.

علامات جميع الكائنات الحية: 5, 9.

خصائص النبات: 2, 6, 8.

علامات الحيوانات: 3, 4, 7.

المهمة 2. املأ الجدول.

المهمة 3. ضع علامة على الإجابة الصحيحة.

1. التكافل موجود:

أ) بين النملة والمن.

2. الإيجار موجود:

ب) بين السمكة اللزجة وجسم القرش.

3. إذا زاد عدد الفرائس فإن عدد الحيوانات المفترسة:

ج) يزداد أولاً ثم يتناقص مع عدد الضحايا.

4. أكبر عددهناك:

أ) في فئة الحشرات.

5. تختلف الحيوانات عن النباتات:

ج) طريقة الأكل.

6. من بين الحيوانات المدرجة، تعيش الحيوانات التالية في بيئتين:

ب) فأرة الحقل؛

ج) الخنفساء.

7. مدمرات المواد العضوية هي:

ب) القوالب.

8. معظم على نحو فعالالحفاظ على الحياة البرية هو:

ج) اعتماد والامتثال الإلزامي للقوانين الفعالة المتعلقة بحماية الحياة البرية.

9. تكمن الأهمية الرئيسية للمنتجين في الطبيعة في أنهم:

ب) تكوين مواد عضوية من مواد غير عضوية وإطلاق الأكسجين.

10. يتم تصنيف الأرنب الأبيض والأرنب البني على أنهما نوعان مختلفان لأنهما:

ب) لديهم اختلافات كبيرة في المظهر.

11. يتم دمج أجناس الحيوانات ذات الصلة:

ب) في الأسر.

12. تتميز جميع الكائنات الحية بالخصائص التالية:

ب) التنفس والتغذية والنمو والتكاثر.

13. العلامة التي يقوم عليها بيان العلاقة بين الحيوان والنبات:

ب) تأكل، وتتنفس، وتنمو، وتتكاثر، ولها بنية خلوية.

ب) استخدام الحيوانات الأخرى كموطن ومصدر للغذاء.

المهمة 4. املأ الفجوات في النص.

بين الكائنات الحية في المجتمع البيولوجي هناك أنشئت الغذاء والتغذيةمجال الاتصالات. مرة أخرى السلسلة الغذائيةهي كائنات ذاتية التغذية. يستخدمون الطاقة الشمسية لتكوين مادة عضوية منها ثاني أكسيد الكربونو الماء. يتغذى المنتجون على الحيوانات العاشبة، والتي بدورها تأكلها الحيوانات المفترسة. تسمى الحيوانات كائنات غيرية التغذية. تقوم الكائنات المدمرة (البكتيريا والبكتيريا وما إلى ذلك) بتحليل المواد العضوية إلى مواد غير عضوية، والتي يستخدمها المنتجون مرة أخرى. المصدر الرئيسي للطاقة لتداول المواد هو الشمس والهواء والماء.

المهمة 5. اكتب الأرقام اللازمة لأسماء الكائنات الحية من القائمة.

أسماء الكائنات الحية:

1. دودة الأرض.

2. الأرنب الأبيض.

5. القمح.

6. البرسيم الأبيض.

7. حمامة.

8. البكتيريا.

9. الكلاميدوموناس.

منتجو المواد العضوية: 5, 6, 9.

المستهلكين العضوية: 2, 4, 7, 10.

المدمرات العضوية: 1, 3, 8.

درس علماء النبات من جامعة ميونيخ تطور التعايش بين النمل والنباتات المحبة للفطريات من مجموعة Hydnophytae، وتشكيل نمو خاص للأنسجة - دوماتيا، حيث تستقر هذه الحشرات، وتقدم في المقابل لمضيفيها العناصر الغذائية. هذا التعاون متبادل المنفعةكما تبين فيما بعد، هو الأصل لهذه المجموعة من النباتات، لكنه فُقد عدة مرات أثناء التطور. أكدت نتائج الدراسة العديد من التوقعات النظرية الموجودة. أولاً، تحدث العودة إلى الحياة غير التكافلية فقط في النباتات غير المتخصصة التي لم تطور ارتباطًا صارمًا بنوع معين من النمل. ثانيًا، يحدث فقدان التعايش في ظل ظروف قلة وفرة شركاء النمل، وليس بسبب فقدان الحاجة إليه. ثالثًا، بعد فقدان الاتصال بالنمل، يتسارع التطور المورفولوجي للدوماتيا، متحررًا من عمل الانتقاء المستقر الذي يحفظها في الأنواع التكافلية.

التعاون متبادل المنفعة - التبادلية - غالبًا ما يعتبره المتخصصون في التطور المشترك إحدى الآليات الرئيسية لزيادة التعقيد والحفاظ على استقرار النظم البيئية. من المناسب هنا أن نتذكر التعايش نباتات أعلىمع الفطريات (الفطريات) والبكتيريا المثبتة للنيتروجين، والتي حددت إلى حد كبير إمكانية الاستيطان الناجح للأرض، وعدد كبير من الحيوانات التي تهضم الطعام بمشاركة الأوليات والبكتيريا. على الرغم من أن التبادلية بين النباتات والملقحات، وكذلك بين النباتات والحيوانات التي تنشر البذور، ليست قريبة (وتسمى الآن تكافلية) كما في الأمثلة أعلاه، فهي أيضًا مهمة جدًا لعمل النظم البيئية. في النهاية، فإن الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء، الضرورية لتطور الكائنات المعقدة متعددة الخلايا، هي من نسل البكتيريا التي فقدت أخيرًا القدرة على العيش بحرية وتصبح عضيات.

قرر غيوم تشوميكي وسوزان س. رينر من جامعة ميونيخ التحقيق في أسباب فقدان التبادلية باستخدام مثال التعايش بين النمل والنبات (انظر Myrmecophytes). ركز المؤلفون على نباتات من فصيلة Hydnophytinae، ويستخدم بعضها كنباتات زينة من فصيلة Rubiaceae. توفر هذه النباتات النبتية، موطنها الأصلي في أستراليا، للنمل مكانًا لبناء أعشاشه من خلال تشكيل هياكل مجوفة خاصة على الجذع - دوماتيا، وتقوم الحشرات بتزويد النباتات بالمواد المغذية من فضلاتها و"القمامة" التي تجلبها. يمكن أن تكون هذه التبادلية إما متخصصة، حيث يسكن نوع نباتي واحد نوع واحد محدد من النمل (يتم ضبط مدخل الدوماتيا بدقة حسب حجم فرد من هذا النوع)، أو غير متخصصة (معممة)، عندما يكون نوع نباتي واحد يمكن استعمارها أنواع مختلفةالنمل. يوجد في مجموعة النباتات المذكورة أعلاه كلا النوعين، وبالإضافة إلى ذلك، فإن بعض الأنواع لا تتفاعل مع النمل على الإطلاق (الشكل 1). والعدد الإجمالي للأنواع (105) يوفر مادة كافية لاختبار التنبؤات النظرية.

1) هل يرتبط فقدان التبادلية بحالة سلفية أو أخرى (متخصصة أو معممة)؟

2) هل يرتبط فقدان التبادلية بظروف بيئية محددة (على سبيل المثال، ندرة النمل أو توفر المغذيات)؟

3) هل يؤثر فقدان التبادلية على معدل تطور الدخول إلى دوماتيا (بينما يتفاعل النبات مع النمل، يجب أن يعمل اختيار التثبيت على هذه السمة، مما يقلل من التباين، ولكن بعد الخسارة يجب أن يختفي).

قام الباحثون بتجميع شجرة النشوء والتطور بناءً على ستة جينات بلاستيدية ونووية (الشكل 2)، تم تسلسلها في 75% من 105 أنواع من القبيلة الفرعية، وباستخدام طريقتين إحصائيتين (تقدير الاحتمالية القصوى، راجع الاحتمالية القصوى والتحليل البايزي، انظر النظرية البايزية). الاستنتاج) وجدوا أنه، خلافًا لتوقعاتهم، كانت الحالة الأولية لهذه المجموعة من النباتات عبارة عن تكافل غير متخصص، والذي فُقد فيما بعد حوالي 12 مرة (هذه الشجرة ليست سوى إعادة بناء تقريبية للتاريخ التطوري الفعلي، لذا فإن القيمة الناتجة قد لا تكون كذلك) كن دقيقا). لمزيد من التأكيد على الوجود الأولي للتعايش، أجرى المؤلفون تحليلًا للتطور حيث حددوا بشكل مصطنع غياب التعايش في السلف المشترك لجميع النباتات المائية - وهذا النموذج أدى إلى بناء الشجرة بشكل أسوأ بكثير.

حدثت إحدى عشرة حالة من أصل اثنتي عشرة حالة انقراض تكافلي في سلالات غير متخصصة. الاستثناء الوحيد هو جنس Anthorrhiza، الذي لا يمكن تحديد حالة أسلافه بشكل مؤكد.

17 نوعًا من أصل 23 نوعًا لا تتعايش مع النمل تعيش في جبال غينيا الجديدة على ارتفاع يزيد عن 1.5 كيلومتر. ومن المعروف أن تنوع النمل ووفرته يتناقص مع صعود الجبال - ويلاحظ هذا الاتجاه أيضًا في هذه الجزيرة. علاوة على ذلك، في ثلاثة من هذه الأنواع، تتراكم مياه الأمطار في دوماتيا وتعيش الضفادع (الشكل 1، د)، ويمكن لستة أنواع الحصول على العناصر الغذائية من التربة، ولكن هذا ينطبق أيضًا على نوعين يحتفظان بعلاقة متخصصة مع النمل. كل هذه الحقائق تتحدث لصالح الفرضية القائلة بأن سبب فقدان التبادلية ليس فقدان الحاجة إليها، بل عدم وجود شركاء محتملين. وهذا ما يفسر أيضًا عدم وجود حالات فقدان الاتصال بالنمل في الأنواع المتخصصة: بعد أن فقدوا شريكًا، ينقرضون ببساطة.

نظرًا لأن محبات الفطريات المتخصصة بين Hydnophytinae تتفاعل مع النمل من جنسين من الفصيلة الفرعية Dolichoderinae، الموجودة على ارتفاعات مختلفة، بينما يتفاعل العموميون مع أكثر من 25 نوعًا غير ذي صلة يتناقص تنوعها مع الارتفاع، اقترح المؤلفون أنه إذا كانت فرضية ندرة الشريك صحيحة صحيح، وكلاهما السبب الرئيسي لفقدان التبادلية، فيجب العثور على العموميين بشكل رئيسي على ارتفاعات منخفضة، ويجب ألا يعتمد توزيع المتخصصين على الارتفاع، ويجب العثور على النباتات التي فقدت التبادلية بشكل رئيسي في الجبال. وأكدت عدة تحليلات إحصائية مستقلة هذه التوقعات (الشكل 3).

ماذا يحدث لدوماتيا بعد فقدان التبادلية؟ تقول التوقعات النظرية أنه طالما أن التعايش موجود، فإن حجم المدخل الذي يسمح للنبات "بتصفية" النمل المرغوب فيه، يخضع لاختيار التثبيت، والحفاظ على الحجم الأمثل. علاوة على ذلك، بين المتخصصين، يجب أن يكون هذا الاختيار أقوى، أي أن معدل التطور يجب أن يكون في حده الأدنى. وبعد توقف النبات عن التفاعل مع النمل يجب أن يضعف الانتخاب مما يؤدي إلى زيادة معدل التغير في هذه الصفة.

يختلف حجم فتحة المدخل في دوماتيا بشكل كبير بين النباتات المائية: من ملليمتر إلى أكثر من 5 سنتيمترات. أظهر تحليل توزيع هذه الأحجام بين الأنواع أن العديد من الأنواع غير المتبادلة لها فتحات كبيرة - من خلالها يمكن لللافقاريات الكبيرة (الصراصير والمئويات والبيريباتوس والعناكب والرخويات والعلق) وحتى الفقاريات الصغيرة (الضفادع والأبراص والسقنقور) أن تخترق في دوماتيا. يتوافق التقدير الناتج لمعدل تطور قطر الثقب أيضًا مع الفرضية: للمتخصصين - 0.01 ± 0.04، للعامين - 0.04 ± 0.02، لغير المتبادلين - 0.1 ± 0.02 (القيم بالوحدات التعسفية، سم دي إل رابوسكي، 2014. الكشف التلقائي عن الابتكارات الرئيسية، وتغيرات الأسعار، والاعتماد على التنوع على أشجار التطور).

ومع ذلك، يمكن أيضًا تفسير المعدل المرتفع لتطور حجم فتحة مدخل الدوماتيوم من خلال حقيقة أنه في غياب التواصل مع النمل، يحدث الانتقاء الذي يفضل تغلغل الحيوانات الأكبر حجمًا في الداخل. ومع ذلك، لا يوجد حاليًا أي دليل على أن هؤلاء المقيمين يفيدون النبات، على الرغم من أن هذا الاحتمال يتطلب مزيدًا من الدراسة.

وأخيرًا، أظهر المؤلفون أنه عندما ينتقل المرء إلى الجبال، متوسط ​​السرعةالتطور المورفولوجي للفتحات دوماتاسيان - للقيام بذلك، قاموا بتطوير طريقة تجمع بين البيانات حول السلالات وتوزيع الأنواع، مما سمح لهم بالحصول على "خريطة التطور المورفولوجي" (الشكل 4).

ولم يكشف هذا البحث عن أي شيء غير متوقع على الإطلاق، لكن هذا لا يجعله أقل قيمة. ففي نهاية المطاف، لا بد من اختبار التنبؤات النظرية على المواد "الحية". كان المؤلفون محظوظين في العثور على موضوع جيد للبحث. دعونا نأمل أن تتبع أعمال أخرى مماثلة، مما سيجعل من الممكن فهم عدد المرات التي تتحقق فيها سيناريوهات معينة لتطور التبادلية.

مصدر: جي تشوميكي، إس إس رينر. يتحكم الشريك في وفرة الاستقرار المتبادل ووتيرة التغير المورفولوجي عبر الزمن الجيولوجي // PNAS. 2017. خامسا 114. لا. 15. ص 3951-3956. دوى: 10.1073/pnas.1616837114.

سيرجي ليسينكوف

أي شخص مهتم بالبستنة وزراعة الخضروات والفواكه المختلفة والتوت والأعشاب والزهور بشكل عام - كل ما يمكن زراعته في قطعة أرض حديقة، يعرف أنه إذا ظهر النمل على النبات، فسوف يظهر المن قريبًا. وهذا ليس مفاجئا. هذه الحشرات "تعتني" ببعضها البعض وتساعدها على البقاء في مثل هذا العالم الصعب وغير الآمن. دعونا نلقي نظرة على كيفية تنظيم التعايش بين حشرات المن والنمل.

رحلة قصيرة في حياة النمل

النمل هو أحد تلك الحشرات القليلة التي تبحث باستمرار تقريبًا عن الطعام لملكة النمل ونسلها. ويوجد في الطبيعة ما يقارب 12000 نوع منها وتنتمي جميعها إلى عائلة الحشرات الاجتماعية. وهذا يعني أنهم يعيشون في عائلات مستعمرة فردية كبيرة، على سبيل المثال، مثل النمل الأبيض.

يتكون النظام الغذائي للنمل من الأطعمة الغنية بالكربوهيدرات والبروتينات. يمكن أن يطلق عليهم بأمان أسنان حلوة ، وإذا كنت لا تأخذ في الاعتبار طعام الإنسان ، الذي "يسرقونه" ويمتصونه بكل سرور ، فإن طعامهم المفضل الذي يمكنهم الحصول عليه في الطبيعة هو المن الذي ينتج عن حشرات المن ، والحشرات القشرية ، الحشرات واسعة النطاق.

تم تنظيم التسلسل الهرمي في مجتمع النمل بكل بساطة وبشكل صحيح. تعيش مستعمرة عائلة واحدة من النمل في عش النمل واحد. هذا هو نوع المجتمع الذي يكون فيه لكل فرد دوره الخاص. الملكة هي زعيمة هذا المجتمع. وظيفتها الوحيدة هي إنجاب ذرية. ويعتني النمل العامل بهذه "أم العديد من الأطفال" وأطفالها. إنهم لاجنسيون، وظيفتهم الرئيسية هي البحث عن الطعام. بحثًا عن الطعام، يمكنهم التغلب على جميع العقبات المحتملة (باستثناء المبيدات الحشرية) والذهاب بعيدًا عن عش النمل أو العش. هناك أيضًا نمل - جنود. إنهم يؤدون الوظيفة المقابلة - فهم يحرسون ويحميون عش النمل. انه سهل!

معلومات من حياة المن

بالإضافة إلى القدرة على إتلاف النباتات ميكانيكيا بحتة، يمكن أن ينتقل المن إلى النباتات امراض عديدة- الفيروسية والفطرية، على سبيل المثال - الفطريات السخامية. مع هذا المرض، تصبح الأوراق مغطاة بسائل لزج غير سارة، مما يعطل جميع المظاهر الفسيولوجية الحيوية في أنسجة النبات المصاب.

جوهر التعايش بين المن والنمل

العلاقة بين النمل والمن تشبه إلى حد كبير العلاقة بين البشر وحيوانات المزرعة المنتجة. "يعتني" النمل بحشرات المن، وفي المقابل يحصلون على المن الحلو الذي يعشقونه بكل بساطة.

إذا نظرنا من الخارج إلى تراكم مجموعة من حشرات المن في مكان واحد، محاطًا بالنمل، فإن الارتباط برعي قطيع من الأبقار يتبادر إلى الذهن حقًا. ولكن هذا ليس صحيحا تماما. في الواقع، فإن حشرات المن، مثل حيوانات القطيع، تتغذى دائمًا بصحبة "أقاربها"، وحيثما يكون هناك ما يكفي من الطعام، يمكن لعدد لا بأس به من هؤلاء "المنتجين الحلوين" أن "يحتفلوا". يأتي النمل دائمًا إلى مثل هذه "القطعان" ليتغذى على المن. لذلك يبدو أن النمل يرعى حشرات المن.

يحدث أحيانًا أن النملة لا تنفر من تناول الوجبات الخفيفة ليس فقط على المن، ولكن أيضًا على حشرات المن نفسها. يتم التعبير عن مظاهر هذا التعايش:

• في "الوصاية" الحقيقية على حشرات المن من قبل النمل. هذه أسوار مبنية حول حشرات المن من جزيئات صغيرة من النباتات مثبتة مع الرمل، تذكرنا جدًا بحظائر الأبقار. على الرغم من أن السبب الحقيقي لمثل هذا القلق بين النمل يكمن في الشعور المبتذل بملكية حشرة المن، مثل أي طعام آخر.
• "رعي" المن بواسطة النمل. في الواقع، تصرفات النمل التي تشبه "الرعي" هي تواصل طبيعي. "يتحدث" النمل مع نوعه من خلال قرون الاستشعار الخاصة به وتبادل السوائل.
• يعد نقل حشرة المن إلى مكان معين، حيث سيتم "الرعي" لاحقًا، بمثابة إجراء أمني. يفعل النمل نفس الشيء مع بيضه المخصب ويرقاته التي فقس بالفعل.
• الأنواع المختارةتعلم النمل تخزين المن لاستخدامه في المستقبل. ومع ذلك، ليس فقط لها. طريقة تخزين المن هي طريقة أصلية للغاية - داخل نفسها. نتيجة لسنوات عديدة من الجهد، قام هذا النمل الخزان بتطوير تضخم الغدة الدرقية بشكل كبير، مثل عضلات الرياضي - لاعب كمال الأجسام. كل نملة لديها تضخم الغدة الدرقية، كجزء تشريحي من الجسم، ولكن يتم تطويره فقط في أولئك الذين يحتفظون بإمدادات من السوائل. يتضخم بطن مثل هذه النملة لدرجة أن أي حركة تصبح شبه مستحيلة. ونتيجة لذلك، فإن حياة مثل هذه "الدبابة" الحية تجري داخل عش النمل فقط وهي مخصصة حصريًا لصالح جميع أعضاء المستعمرة الآخرين. هذه هي التضحية.
• نظرًا لأن النمل يحب أكل المن، فقد تعلموا "حلب" حشرة المن في أي وقت مناسب. لهذا تحتاج فقط إلى "دغدغة" المن!
• من هذا التعايش، يحصل المن على حماية ورعاية موثوقة تنتهكها الطبيعة. النمل يحمي تهمه بشكل موثوق من التعديات المختلفة الخنافس، الأربطة، العث، الطيور وغيرها من الحشرات التي ترغب في تناول حشرات المن. في بعض الأحيان يتعين عليك "القتال" مع غزاة النمل "الأجانب".

عند مهاجمة "القطيع" الموكل، يساعد النمل حشرات المن على إزالة خرطومها من النباتات، ويقودها إلى مكان آمن، وأحيانًا يحملها بين فكيه. المن الممتن، حتى لا يتدخل في حركة المنقذ في مثل هذه اللحظة الحاسمة، يطوي كفوفه ولا يتحرك.

• هكذا يعمل النمل طوال فصل الصيف، حاملاً "ممرضاته" من نبات إلى نبات، ومن ورقة إلى ورقة. في الخريف، يضعون حشرات المن في عش النمل حتى يقضوا الشتاء براحة ولا يتجمدوا. حتى بيض المن في النمل يخضع لرعاية دقيقة ودقيقة.
• لكن النمل ينظم أيضًا عدد حشرات المن. إذا كان عدد السكان كبيرًا جدًا، يقوم النمل بتدمير بعضهم.
• في بعض الأحيان، عند الانتقال إلى موطن جديد، يأخذ النمل معهم المن.

إليك مقطع فيديو رائع يمكنك من خلاله رؤية نملة "تستجدي" الندوة العسلية الحلوة من حشرة المن (إذا كانت اللغة غير واضحة، يمكنك إيقاف الصوت):

بناءً على كل ما كتب سابقًا، يصبح من الواضح أنه عند الدفاع ضد حشرة المن، ليست هناك حاجة للاندفاع نحو النمل. وتذكر أن حشرة المن هي مصدر الندوة العسلية الحلوة التي تجذب أكثر من مجرد النمل. إذا لم تكن موجودة في أراضي حديقتك، فإن خطر الحشرات الأخرى التي تصطاد الحلويات سيكون أقل بكثير. اليوم، هذا هو كل ما يحتاج البستانيون إلى معرفته حول التعايش بين حشرات المن والنمل.