2020年(生物科技行业)常见的生物互利共生现象和以往对此关系的认识
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生物的关系与互利共生在自然界中,生物之间的关系是错综复杂且相互影响的。
生物之间的相互作用既包括竞争与捕食,也包括合作与共生。
互利共生作为一种特殊的生物关系,是指两个或多个不同物种之间通过相互依赖而得到共同利益的关系。
本文将探讨互利共生的类型、例子以及其对生态系统的重要性。
一、互利共生的类型互利共生被广泛地分为三种类型:互利共生、互利寄生和互利共生寄生。
1. 互利共生:互利共生是指两个物种之间建立起相互依赖的关系,相互依赖的结果使双方都能够获得利益。
典型的例子是蜜蜂与花朵之间的关系。
蜜蜂通过采集花朵的花蜜作为食物,同时在采集过程中还会帮助花朵传粉,从而帮助花朵繁殖。
这种互利共生关系不仅使蜜蜂得到食物,也使花朵得到传播自己基因的机会。
2. 互利寄生:互利寄生是指一方从另一方身上获得利益,同时不会对宿主造成明显的伤害。
典型的例子是食蚁兽与蚁群之间的关系。
食蚁兽依赖于蚁群的存在来获取食物,并且它的存在不会对蚁群的数量和稳定造成影响。
而对于食蚁兽来说,它从蚁群中获取的食物是至关重要的。
3. 互利共生寄生:互利共生寄生是指寄生者从宿主身上获得利益,同时也对宿主造成一定的损害。
典型的例子是牛皮癣菌与人类之间的关系。
牛皮癣菌寄生在人类的皮肤上,获得了适宜的生存环境,而它的存在会导致宿主出现牛皮癣等症状。
尽管宿主受到了伤害,但牛皮癣菌在宿主上的存在也是必不可少的。
二、互利共生的例子除了上述提到的蜜蜂与花朵、食蚁兽与蚁群、牛皮癣菌与人类之间的互利共生关系,还有许多其他的例子。
1. 鲍鱼与铁矿石细菌:鲍鱼会将铁矿石细菌吞食到自己的消化道中,这些细菌能够帮助鲍鱼消化食物,并且鲍鱼通过释放废物提供给细菌生存所需的营养物质。
2. 昆虫与植物:许多昆虫依赖于植物的花蜜和花粉作为食物来源,同时它们在采食过程中也会帮助植物进行传粉,促进植物的繁殖。
三、互利共生对生态系统的重要性互利共生关系在自然界中起着重要的作用,对于维持生态系统的平衡是至关重要的。
生物的共生关系:互利共赢的合作
生物界中存在许多互利共赢的合作关系,这种关系被称为共生关系。
共生关系是指两个或多个物种之间相互依赖和互惠的关系,这种合作使得参与者能够从中获益,并且对彼此都起到积极的作用。
一个常见的例子是植物与蜜蜂之间的关系。
植物通过花朵吸引蜜蜂来传粉,而蜜蜂通过收集花蜜和花粉来提供给自己作为食物。
在这个过程中,蜜蜂会将花粉传播到其他花朵上,从而促进植物的繁殖。
植物从中获得了有效的传粉服务,而蜜蜂则得到了丰富的食物资源。
另一个例子是牛与反刍动物体内的共生关系。
牛类需要消化纤维素丰富的植物材料,但它们自身无法将纤维素有效地分解。
在牛的胃里,存在着一种被称为共生菌的微生物,这些菌负责分解纤维素并产生有营养的物质。
牛从这些菌中获得了能量和养分,而菌则得到了合适的生存环境和营养物质。
此外,还有许多其他形式的共生关系存在于自然界中。
例如,鱼类与清洁鱼之间的互动合作关系。
清洁鱼会去除其他鱼的寄生虫,从而为它们提供了清洁服务,而其他鱼则为清洁鱼提供了食物来源。
这些互利共赢的合作关系在生物界中非常常见,并且对物种的繁衍和生存具有重要意义。
它们展示了生物之间相互依赖和互助的重要性,使整个生态系统能够保持平衡和稳定。
通过共生关系,生物能够彼此合作,共同适应和利用环境,从而达到更好的生存和繁衍的效果。
共生关系与生物互惠生物互惠,也被称为共生关系,是生物界广泛存在的一种现象。
共生关系指的是不同物种之间相互依赖、互利共生的关系。
在共生关系中,两个或多个物种通过相互的作用与交流,实现彼此的需求与利益。
共生关系的出现,不仅对生物种群的繁衍和生态系统的平衡具有重要作用,也给我们人类提供了深刻的启示。
一、共生关系的类型和特点共生关系可以分为三种类型:互惠共生、捕食共生和寄生共生。
其中,互惠共生是最常见的一种形式。
互惠共生是指在共生关系中,两个物种通过相互合作,使得彼此都能够获得利益。
这种关系双方的互利互惠可以是互相提供食物、互相促进繁殖、互相保护等。
典型的例子是蜜蜂和花朵之间的关系,蜜蜂通过采集花粉和蜜蜂给花朵传粉,这样既满足了蜜蜂的食物需求,也使得花朵能够繁殖。
捕食共生是指两个物种之间,一个物种捕食另一个物种,而被捕食的物种也从中获得一些利益。
比如,鳄鱼和鸟类之间的关系,鳄鱼在休息时张开嘴巴,鸟类则在鳄鱼的嘴巴上筑巢,这样一方面鸟类能够避免掉落在地面上易受捕食的风险,另一方面鳄鱼则能够享受到被鸟类清理掉的寄生虫。
寄生共生是指寄生者依靠寄主体而存活,对寄主体产生一定的危害。
寄主体受到寄生者的危害,但寄生者又对自身动植物维持生存具有一定的利益。
例如,寄生虫依靠寄主体提供营养,但却给寄主体带来疾病和损害。
这类共生关系是一种消极受益的关系。
二、共生关系的意义和影响共生关系在自然界中发挥着重要的作用。
首先,共生关系能够增强生物物种的多样性。
通过相互合作与互利共生,物种之间形成一种相对平衡的关系,从而能够提高生物种群的繁衍成功率,促进物种的多元化。
其次,共生关系也对生态系统的平衡和稳定具有重要影响。
各个物种之间通过互惠共生的方式,形成稳定的生态链条,不同物种相互制衡,避免了过度竞争和物种灭绝的发生。
共生关系的存在能够维持生态系统的平衡,促进生物多样性的增加。
最后,共生关系也给我们人类提供了一些有益的借鉴。
在人类社会中,人们之间也存在着合作互助的关系,例如家庭、社会组织等。
生物间的共生关系生物间的共生关系是指不同物种之间相互依赖、相互利益的关系。
共生关系可以分为三种主要类型:互利共生、寄生共生和强制共生。
这些不同类型的共生关系在生物界中广泛存在,并对生态系统的平衡和稳定起着重要作用。
一、互利共生互利共生是指两个物种之间互相获益的关系。
这种共生关系中,每个物种都从共生伙伴中得到利益,同时也为其共生伙伴提供利益。
一个典型的例子是蜜蜂和花朵之间的共生关系。
蜜蜂通过采集花蜜和传粉来获取食物,而花朵则通过蜜蜂传粉来繁殖后代。
这种互利共生关系不仅帮助蜜蜂和花朵繁衍生息,同时也促进了植物的繁殖和生态系统的稳定。
二、寄生共生寄生共生是指一种物种从另一种物种中获益,而被寄生物种却遭受损害的关系。
在寄生共生中,寄生体依赖于宿主体获取生存所需,而宿主体则受到寄生体的损害。
一个典型的例子是寄生虫和宿主之间的关系。
寄生虫寄生在宿主体内,从宿主体中获取养分和生存条件。
宿主则遭受虫体的破坏和营养损失。
这种寄生共生关系在自然界中普遍存在,但对宿主体来说却是一种不利的关系。
三、强制共生强制共生是指一种物种对另一种物种的生活条件造成强制性的依赖关系。
这种共生关系中,一种物种是另一种物种的唯一生存条件。
一个典型的例子是共生藻和珊瑚之间的关系。
共生藻生活在珊瑚的组织中,并为珊瑚提供能量和养分。
珊瑚则为共生藻提供生存和繁殖的环境。
这种强制共生关系对于珊瑚礁的形成和发展至关重要。
总结:生物间的共生关系在自然界中十分普遍,并对生态系统的稳定和平衡起着重要作用。
互利共生促进了物种的繁衍和生态系统的发展,寄生共生对宿主体造成不利影响,而强制共生则是一种依赖性很强的关系。
了解和研究生物间的共生关系有助于我们更好地理解和保护生物多样性,维护生态系统的健康和稳定。
动物的互利共生认识动物之间的互相依赖关系动物的互利共生:认识动物之间的互相依赖关系动物界是一个复杂而庞大的生态系统,其中各种动物之间存在着密切的互相依赖关系。
这种依赖关系通常被称为互利共生,即各方通过相互合作获得利益。
在这篇文章中,我们将探讨几个不同的案例,以展示动物之间互利共生的重要性和多样性。
一、鸟类与花朵之间的共存关系鸟类与花朵之间的关系可以说是一个典型的互利共生关系。
花朵通过色彩鲜艳、芳香扑鼻的方式吸引鸟类,同时鸟类通过采食花蜜和花粉来满足自己的营养需求。
当鸟类在花朵上采食时,它们的身上会沾满花粉,而这些花粉又会被带到下一朵花朵上,从而实现花粉传播的目的。
这种相互依赖的关系使得花朵得以繁衍生息,而鸟类也能得到充足的食物供应。
二、蜜蜂与植物之间的密切关系蜜蜂与植物之间的关系是生物界中最有名的互利共生现象之一。
蜜蜂通过采集花蜜来制作蜂蜜,并将花粉传播到其他植物上,帮助其繁殖。
同时,蜜蜂也借助植物的花蜜来获取能量和营养。
蜜蜂与植物之间的这种密切关系不仅促进了植物的繁殖,也使蜜蜂得以生存和繁衍。
三、牛与黄金麻雀之间的共生关系在草原上,牛和黄金麻雀之间存在着一种特殊的共生关系。
牛在啃食草原时会弄出大量的昆虫,吸引了大量的黄金麻雀前来觅食。
而黄金麻雀则通过钳臂山步扒来帮助牛清除体表的蝇虫和寄生虫。
由于黄金麻雀的存在,牛的体表得以保持干净,免受昆虫的侵扰。
而黄金麻雀则能够从牛身上获得食物,并且在牛身上建巢繁衍后代。
四、鳗鱼与鳄鱼之间的互利共生关系在水域中,鳗鱼和鳄鱼之间也形成了一种互利共生的关系。
鳗鱼会钻入鳄鱼的嘴巴中,并在鳄鱼的体表上帮助其清除寄生虫和腐败组织。
这使得鳄鱼的口腔和体内保持清洁,有助于鳄鱼的健康。
而鳗鱼则能够从鳄鱼的食物残渣和寄生虫中获取营养,同时还能获得相对安全的栖息环境。
结论:以上仅是动物互利共生关系中的几个例子,实际上动物界中的互利共生关系是多种多样的。
这种关系不仅在保持生态平衡方面起到重要作用,也为动物们提供了更好的生存条件和繁衍后代的机会。
昆虫与植物的互利共生关系有哪些类型这种关系对双方的好处有哪些互利共生是指两个或多个不同种类的生物之间相互依赖、相互关系的一种生态现象。
在昆虫与植物的生态系统中,也存在着多种互利共生关系。
本文将探讨昆虫与植物的互利共生关系类型以及双方从中获得的好处。
一、传粉关系传粉关系是昆虫与植物之间最为普遍的互利共生关系。
昆虫作为传粉媒介,将植物花粉从雄性生殖器官移到雌性生殖器官,从而实现植物的繁殖。
同时,昆虫通过吸食植物提供的花蜜获得能量和营养。
例如,许多蜜蜂、蝴蝶、飞蛾等昆虫通过采集花蜜而传播植物花粉,使得植物能够成功繁衍后代,而昆虫则获得了能量和食物。
二、食叶关系食叶关系是指昆虫以植物的叶子为食物的关系。
很多昆虫以植物叶片为主要食物来源,它们通过摄食植物叶子,获取所需的营养物质。
而植物在这种关系中并不是完全吃亏,因为这些昆虫可以帮助植物剪掉某些植物组织,促进植物生长和繁殖。
此外,昆虫的排泄物也可以作为植物的肥料,提供养分供植物吸收。
三、防御关系有些昆虫与植物之间存在一种特殊的互利共生关系 - 防御关系。
这种关系中,昆虫通过对植物提供保护来换取食物和栖息地。
昆虫可以分泌某些特殊物质,例如化学物质或丝状物,用于保护自己以及它们所栖息的植物。
而植物则因此获得保护,免受其他捕食性昆虫或动物的侵害。
例如,红蚂蚁与某些防御性植物建立了共生关系,它们可以防御植物周围的有害昆虫,而植物则通过提供食物和栖息地来吸引红蚂蚁。
四、栖息关系昆虫与植物之间的栖息关系也是一种常见的互利共生关系。
一些昆虫会以植物为栖息地,例如在植物的茎、叶片、根部等处筑巢或寄生。
它们能够从植物中获取庇护和栖息所需的资源,而植物则通过这些昆虫在身上提供的栖息环境,吸引其他有益昆虫的到来,帮助植物排除害虫。
综上所述,昆虫与植物之间的互利共生关系具有多种类型,包括传粉关系、食叶关系、防御关系和栖息关系等。
在这些关系中,双方通过相互依赖,实现了资源的互补和优势的互利。
生物与生物之间的关系的学习及感悟自然界中的任何生物都不是独立存在的,总要于其他生物之间发生各种各样的关系。
例如,植食动物需要以吃植物为生,肉食动物需要以吃植食动物为生,而一些杂食动物则以吃植物、植食动物甚至还有一些肉食动物为生,植物、动物体内还分布着很的微生物。
在此,我主要谈谈自己对物种之间相互关系的认识。
物种之间的相互关系对整个生物界的生存和发展都有极为重要的意义,它不仅影响着每种物种的生死存亡,还与各个物种之间形成密切的联系,从而影响着群落和生态系统的稳定性。
物种之间的相互关系虽然是复杂、多样的,但是对于所有物种来说都只存在着三种可能性:受益(+),受害(-)和中性(0)。
由这三种可能性,可以总结、概括出11种具体的种间关系,分别是:互惠、共生、共栖、寄生、类寄生、植食、捕食、竞争、抗生、互抗和中性。
由于自己在高中时学习的是理科,所以在以上11种关系中,对互惠、共生、寄生、植食、捕食、竞争等几种关系已比较熟悉,但是在此次学习之前,对于余下几种关系还相对较陌生。
下面我将依次谈谈通过这段时间的学习和查阅相关资料后,自己对这些关系的了解和认识。
一.互惠关系。
互惠是指对双方都有利的一种种间关系,但这种关系还没有发展到“相依为命”的程度,所以如果物种间解除了这种关系,双方都还能够正常生存,所以这种关系又叫“兼性共生”,这一点其实也是互惠和共生的主要区别。
动物之间的互惠关系非常常见,例如:蚜虫和蚂蚁就是一对随处可见的互惠物种。
蚂蚁喜欢吃蚜虫分泌的蜜露,同时蚂蚁还会精心保卫蚜虫,为它驱赶和杀死天敌,有时遇到紧急情况甚至会把蚜虫衔到巢里加以保护。
常见的互惠关系还有:一些小鸟会飞入鳄鱼张开的大口中,剔食其口腔中的蚂蝗;海葵与寄居蟹之间的互惠等等。
这种关系对双方都有好处,所以它们总是彼此友好相处。
动物和植物之间也有互惠关系,比如开花植物和传粉昆虫之间的关系。
二.共生关系。
共生是物种之间相依为命的一种互利关系这种互利已经达到了如此密切的程度,以至于如果失去一方,另一方也就不能生存。
常见的生物互利共生现象和以往对此关系的认识生物的互利共生现象对于多数人来说还是十分陌生的,离我们最近的共生现象可能是菜地里的豆类植物了。
很早种植业者就知道豆类非常节省肥料,特别是氮肥。
现在我们知道豆科植物(L e g u m i n o s a e)有和根瘤菌科(R h i z o s r o m e a e)共生的习惯,90%的豆科植物在根部有一种瘤状的小突起,当中含有固氮的根瘤菌。
每一克干根瘤中含有一百亿个根瘤菌,可以通过生物固氮现象(b i o l o g i c a l f i x a t i o n o f n i t r o g e n)把空气中的N2转化为植物可以吸收利用的N H3(R e f.2p283)。
实际上生物的共生十分普遍,发菜,天麻,胶瓜等重要的经济作物都是共生的结果。
地衣是绿藻和真菌类的共生体,真菌帮助保持水分和提供营养素,藻类提供光合作用产生的碳水化合物,这使得地衣在奥陶纪(O r d o v i c i a n)成为最早的在陆地上生活的植物(R e f.4p384)。
动物中的一些蚂蚁会饲养特定的昆虫,如蚜虫:为他们提供保护并获取蚜虫的蜜汁。
(R e f.5p201)又如动物和植物的互利共生,渡渡鸟(R a p h u s c a l c u l l a t u s)和大头树(C a l v a r i a m a j o r),渡渡鸟为大头树提供可使种子萌发的强壮砂囊,大头树为渡渡鸟提供营养丰富的果实(R e f.6p309)。
以往认为互利共生这种紧密地的相互作用对于生物的作用还是较大的,大多数生态学教材中喜欢强调互利共生造成的协同进化效应,但不把互利共生关系做为最重要的种间关系。
有意思的是生态学教材中虽然不把他认为是最主要的关系,但也常常强调在生态系统发育过程中负相互作用倾向于减少的趋势(R e f.7p79)。
实际上这种趋势就是后来新证据提供的互利共生在物种形成,生态系统形成,及生物史的一系列重大事件中起的决定作用的主要成因。
动物进化的共同演化互利共生和合作进化动物进化的共同演化、互利共生和合作进化动物进化是指动物物种随着时间的推移逐渐改变其遗传特征和生物结构的过程。
在这个进化过程中,动物之间存在着共同演化、互利共生和合作进化的现象。
本文将探讨这些现象,并解释它们对动物以及整个生态系统的重要性。
一、共同演化共同演化是指两个或多个物种之间在长期的相互作用下,经过遗传和适应的变化而逐渐形成适应彼此的关系。
这种相互作用可以是竞争、捕食、共享资源或者其他形式。
共同演化通常以一种协同进化的方式进行,即互相适应和对抗。
有一个著名的共同演化案例是鹰与蛇之间的关系。
鹰是蛇的天敌,而蛇也是鹰主要的猎物之一。
在长期的相互作用中,鹰逐渐发展出更锋利的爪子和强壮的翅膀,以更好地捕食蛇。
而蛇则通过改变体型、行为和毒素来适应鹰的捕食方式,以避免成为鹰的食物。
这种共同演化使得鹰和蛇能够在竞争与适应中保持平衡。
二、互利共生互利共生是指两个或多个物种之间相互依赖、相互获益的关系。
在这种关系中,每个物种都从与其共生的物种中获得某种形式的利益,而且互不危害。
这种共生方式有助于维持生态平衡,并提高物种的适应能力。
一个经典的互利共生案例是蜜蜂与花朵之间的关系。
蜜蜂收集花朵的花粉和蜜,在蜜蜂的体内进行消化和代谢过程中,部分花粉会从蜜蜂体内掉落,从而为花朵提供营养物质。
而花朵则通过吸引蜜蜂来传播花粉,从而实现繁殖。
这种互利共生关系不仅使蜜蜂获得养分,同时也促进了花朵的繁衍与适应。
三、合作进化合作进化是指两个或多个个体通过相互合作为了共同的利益而演化的过程。
在这种进化中,动物个体之间通过合作实现了一种共同的生存策略,提高了自身的适应能力和生存概率。
一个典型的合作进化案例是蚂蚁和蚜虫之间的关系。
蚜虫通过吸食植物汁液获取营养,而蚜虫分泌的蜜露则为蚂蚁提供了额外的食物来源。
蚂蚁会保护蚜虫免受捕食者的袭击,并将蚜虫转移到更好的食物源附近。
这种相互合作的关系使得蚜虫能够获得更多的食物,而蚂蚁则从蚜虫体内获取营养和能量。
动植物互利共生动植物互利共生是生物界中一种普遍存在的现象。
动物和植物之间通过一种相互依存的关系,互相提供生活所需的条件,实现了互利共生的局面。
动植物互利共生的形式多样,不同的生物之间展现出了各自独特的互利共生关系。
首先,我们来看看动植物之间的互利共生。
植物提供给动物们生活所需的食物和栖息地,动物们则为植物传播花粉和帮助传播种子。
例如,鸟类、昆虫和蝙蝠是植物传粉的重要角色。
它们在觅食的过程中,会携带花粉粒沾在身上,并在飞行中将花粉传播到其他植物的花蕾上,促使花草繁殖。
同时,动物们也从植物身上取得食物,满足其能量需求。
这种互利共生的关系不仅促进了动物和植物的繁衍生息,也使得整个生态系统更加稳定和繁荣。
此外,动植物互利共生关系中还有一种特殊的合作方式,即植物提供庇护所,动物则为植物提供防御。
植物通常会产生一些有毒物质来抵御捕食者的袭击,但同时也会吸引一些有助于保护自己的益友。
例如,某些品种的蚂蚁就会与某些植物建立共生关系。
这些植物会分泌出一种甜美的物质来吸引蚂蚁,蚂蚁则会帮助它们抵御其他昆虫的攻击。
蚂蚁会保卫植物不受害虫侵害,并且还会将自身的卵与幼虫放在植物中,这使得蚂蚁与植物形成了一种共生的关系。
通过这种合作方式,植物得以在恶劣环境下生存,而蚂蚁也从植物获得了食物和庇护。
当然,互利共生并不仅限于动植物之间的关系,动物与动物之间、植物与植物之间也会形成互利共生的关系。
例如,一些鱼类和鸟类会与鳃钩蛙共生,利用鳃钩蛙的鳃来寄生或产卵,从而达到理疗和繁殖的目的。
另外,植物之间也可以通过根系形成网状结构,从而共享养分和水分。
这种互利共生关系既促进了物种之间的交流和进化,也充分利用了资源与能量,提高了生态系统的利用效率。
总结起来,动植物之间的互利共生关系是自然界中一种普遍存在的现象。
动植物通过相互提供食物、传播花粉和种子以及庇护和防御等方式,实现了互利共生的局面。
这种共生关系不仅促进了物种的繁衍生息,也使整个生态系统更加稳定和繁荣。
(生物科技行业)常见的生物互利共生现象和以往对此关系的认识常见的生物互利共生现象和以往对此关系的认识生物的互利共生现象对于多数人来说仍是十分陌生的,离我们最近的共生现象可能是菜地里的豆类植物了。
很早种植业者就知道豆类非常节省肥料,特别是氮肥。
当下我们知道豆科植物(L e g u m i n o s a e)有和根瘤菌科(R h i z o s r o m e a e)共生的习惯,90%的豆科植物在根部有壹种瘤状的小突起,当中含有固氮的根瘤菌。
每壹克干根瘤中含有壹百亿个根瘤菌,能够通过生物固氮现象(b i o l o g i c a l f i x a t i o n o f n i t r o g e n)把空气中的N2转化为植物能够吸收利用的N H3(R e f.2p283)。
实际上生物的共生十分普遍,发菜,天麻,胶瓜等重要的经济作物都是共生的结果。
地衣是绿藻和真菌类的共生体,真菌帮助保持水分和提供营养素,藻类提供光合作用产生的碳水化合物,这使得地衣在奥陶纪(O r d o v i c i a n)成为最早的在陆地上生活的植物(R e f.4p384)。
动物中的壹些蚂蚁会饲养特定的昆虫,如蚜虫:为他们提供保护且获取蚜虫的蜜汁。
(R e f.5p201)又如动物和植物的互利共生,渡渡鸟(R a p h u s c a l c u l l a t u s)和大头树(C a l v a r i a m a j o r),渡渡鸟为大头树提供可使种子萌发的强壮砂囊,大头树为渡渡鸟提供营养丰富的果实(R e f.6p309)。
以往认为互利共生这种紧密地的相互作用对于生物的作用仍是较大的,大多数生态学教材中喜欢强调互利共生造成的协同进化效应,但不把互利共生关系做为最重要的种间关系。
有意思的是生态学教材中虽然不把他认为是最主要的关系,但也常常强调在生态系统发育过程中负相互作用倾向于减少的趋势(R e f.7p79)。
实际上这种趋势就是后来新证据提供的互利共生在物种形成,生态系统形成,及生物史的壹系列重大事件中起的决定作用的主要成因。
但由于资料老旧(多数停留在50年代以前),多数教科书不可能让人认识到生物互利共生现象对生物所能起到的重要作用。
近几十年来,各种方面发现全面改变了人们对互利共生问题的认识,对于学生来说全面认识互利共生所起的作用,对于理解生物学的基本现象和基本理论是十分重要。
互利共生的惊人力量:到了世纪中期壹些惊人的有关互利共生的事实被各种科学探索揭示出来。
人们开始对互利共生的认识发生重大改变:!。
互利共生能够有很多途径形成(R e f.8p5):最好的例子是生活在加勒比海的壹种裸鳃类动物(n u d i b r a n c h)以海葵类(s e a a n e m o n e)作为食物,可是在这种软体动物吃下那些刺细胞动物(c n i d a r i a n)后,海葵的触手及致命的刺细胞从这种蛞蝓(A n c u l a p a c i f i c a)的背上长出,成为了蛞蝓的致命武器。
(R e f.9p37110p1俩种生物的组织联系十分紧密就像是壹种生物,最不可思议的是俩者都能够正常繁殖,活像是希腊神话中的蛇发女妖美度沙。
捕食关系居然能够被转化为生物间的互利共生,这是以往的生物学家没有想到的。
仍有在人类的历史上微生物,寄生虫壹直是人类的头号大敌,它和人类的恶性寄生关系(p a r a s i t i s m)产生了黑死病,伤寒等疾病且让人无比恐惧。
20世纪抗生素和消毒剂的发明成了人类的福音,死于传染病的人数大大减少。
人们动不动就服用抗生素,仍有品种多样的打虫药,到处喷洒消毒剂,恨不得把这些寄生魔鬼斩尽杀绝。
可是人类没有告别病痛的困扰。
关节炎,营养不良等壹连串的疾病开始折磨人类,人类比以前更易受到感染。
研究的结果让人震惊,主要原因是人们当下太“干净”了,没有了微生物,寄生虫,免疫系统失去了正常工作的机会。
同时,壹些微生物长期和人类生活,他们的寄生副作用极小,有的甚至成为了抵御治病菌的最有效屏障,有的仍为我们提供各种我们所需的营养素,和人形成了十分密切的互利共生关系。
人类的肠道就像是壹个生态系统,任何壹种正常生物的消失都会造成系统瓦解。
各种菌株,虫卵被开发成治疗疾病的有效药物。
这壹类的例子告诉生物学家,寄生关系,捕食关系这样的对立关系也常常能够转化为互利共生。
2.互利共生是生态系统中最重要的种间关系,生态系统无法离开互利共生关系存在:组成巨大的珊瑚礁的珊瑚纲动物(a n t h o z o a n s)和特殊的动物性绿藻(z o o c h l o r l l a e)动物性黄藻(Z o o x a n t h e l l a e),共生,珊瑚虫提供营养素(n u t r i e n t),藻类则提供各种复杂的光合作用产物,藻类分布在珊瑚虫的组织内很难分辨藻类个体。
这种共生的结果是在浅海处的珊瑚靠光合作用的帮助产生了巨大的珊瑚礁,礁体是珊瑚虫分泌的巨大碳酸钙岩石,石灰石,热带海边的白色沙石,甚至石灰质的山峰和岛屿都是他们的杰作。
可是分布在深海的珊瑚虫失去了藻类光合作用的帮助,也同时失去了地球上最伟大的生物创造力。
(R e f.2p289,9p435)。
共生关系是珊瑚礁,这种拥有惊人的多样性的生态系统的核心。
更让人惊讶的是就连我们最熟悉的热带雨林(t r o p i c r a i n f o r e s t)生态系统也是建立在生物共生的基础之上的。
昆虫,鸟类,哺乳类,很多生物为有花植物的授粉作用,种子传播服务。
植物为他们提供花蜜,果实作为回报。
如果没有生物的共生关系,大部分植物就无法生存。
而以木质素,纤维素(c e l l u l o s e)为食的各种动物其身体无法产生相应的酶(e n z y m e),可是他们肠道里的微生物却为他们提供了这种能力,各种昆虫,哺乳类的肠道中都有特别的微生物使他们不致饿死。
使全世界最大量的生物资源能够被动物利用。
(R e f.2p285)同时各种共生于肠道之中的大量细菌产生的甲烷气体进入到大气中,使得甲烷这种仍原性的气体成为地球大气的壹个重要组成成分改变了大气的化学性质。
这种成分和由叶绿素产生的远红外波(我们在之后的章节将见到这实际上也是生物共生的结果)成为了生命的标志,为探索外星生命提供了重要线索。
深海壹直被认为是生命的荒漠,可是1977年在加拉帕戈斯群岛320公里的太平洋中的壹处裂口的海脊附近,加尔文号上的地质学家发现水下2600米深处有壹个动物密集的绿洲。
有大量1米长的奇怪管虫(R i f t i a p a c h y p t i l a),身长30厘米的蛤(C a l y p t o g e n a m a g n i f i c a),仍有壹簇簇的贝类。
以及数量极大的蟹类,鱼类,在火山热水喷口(s u b m a r i n e h y d r o t h e r m a l v e n t)周围聚集成很大的群落。
那些管虫十分奇怪,完全没有消化系统(d i g e s t i v e s y s t e m),身体的前端有奇怪的羽毛状细丝,身体中间有奇怪的结缔组织团,被称为营养体。
壹开始科学家完全无法理解这种生物。
后来研究发现,那些细丝的作用是让氧气,二氧化碳进行交换,同时仍把剧毒的硫化氢送到营养体中,营养体中是高密度的内共生细菌,细菌是依靠硫化氢的化能自养者(c h e m o s y n t h e t i c)。
管虫成为了喷口生态系统的生产者,它为细菌提供活动和营养的方便,细菌为它提供生活必需的碳水化合物。
同样的互利共生现象也发生在同壹生态系统的其他生物上,如蛤,贝类,在腮上有这种共生的硫细菌,这些腹足类动物壹直把他们的腹足插入热水口,已获得硫化氢(R e f.11p5712p38)。
这种生态系统首次提示人们动物,植物,微生物之间的共生,能够开拓原来无法开拓的生境(n i c h e s),这样现象非常普遍,不只限于地衣等生物,互利共生常常是创造全新体制(b o d y p l a n)和新型生态系统的动力。
更进壹步的说,壹个生态系统中各个生物组成的食物链实际上也是壹个复杂的生物间的互利共生关系的集合。
(R e f.2p280)首先,捕食关系见起来是对壹方有害的,但实际上如果从基因选择的角度分析,它实际上常常是壹个互利共生的关系。
由于捕食者的存在反而使强者的基因比例提高。
和哺乳类普遍的杀婴现象壹样,捕食实际上是壹种基因自私性的极端表现,(R e f.13p83)北美有关鹿群和狼的生态研究很好的证明了这壹点。
其次我们能够想象从壹个最简单的生态系统出发:如果只有生产者和分解者,实际上他们是互利共生的关系,壹方的产物是另壹方的营养。
这恰恰是壹个自催化系统(a u t o c a t a l y t i c),是壹系列循环的互相连锁的化学反应或反应系统(壹个生物能够见作是壹个反应系统)。
按照艾根(E i g e n)的革命性观点,壹个自催化系统能够在对原反应中至少俩个组分有利的条件下,通过增加新的循环途径达到新的复杂水平。
换句话说,生态系统通过互利共生关系增加复杂性(R e f.14p465R e f.15p11)。
所以说互利共生开拓新生境,创造新的生态系统,且保持生态系统的运转,在生态系统中有着无和伦比的作用。
在国外全新的生态学教科书中,之上认识已经成为了共识,以较大篇幅来介绍互利共生的内容。
互利共生和生物进化:正如伟大的生物进化学家迈尔所说的:“进化论是生物学最大的统壹理论”(R e f.16p1)。
进化论的理论,思想和观点渗透到生物学的各个领域,且为各领域提供理论指导。
1859年达尔文的名作《物种起源》发表,带来了人们对于生物产生的观念的巨大变革,达尔文以自然选择为基础的进化论被恩格斯认为是19世纪最伟大的发现之壹。
142年来,自然选择理论经历无数严格认真的研究,吸收了大量的新证据,经过了改良和发展,仍然是强有力又异常简单的理论。
可是也受到了来自各种生物学分支学科的证据的挑战,最有力的证据包括:。
1.古生物方面:随着研究手段和研究范围的提高和扩大,古生物学在20世纪发展迅速。
达尔文在他的《物种起源》壹书中以物种通过渐进的对微小饰变的积累改变生物的形态结构和生理过程。
虽然书中没有太多的提到成种的问题,可是达尔文指出生物的隔离等效应,使得渐进的饰变过程得以想不同方向发展,从中间类型逐渐过渡出新种。
对于中间类型在地质历史中极少发现的问题,达尔文解释为地质纪录的不完整性。
可是,现代古生物学发现地质纪录常常仍是很完整的,可是中间类型仍然难觅踪迹。
更惊人的是,随着布尔基斯页岩(B u r g e s s s h a l e),澄江生物群(c h e n g j i a n g b i o t a)等重要生物群的发现和研究,发现由多细胞组成的,有分化的组织结构的生物壹直到由前寒武纪向寒武纪过渡的时期才开始繁荣,这壹过渡时期,标志着首次出现主要动物群。