Mutualismus je biologická interakce reaktivita , která přináší výhody, zisk, zisky, pokud jde o selektivní hodnoty v evoluci . To se promítá do výhod, pokud jde o ochranu, rozptýlení, vstup živin nebo opylování.
Mutualismus odpovídá interakci zvané interakce s vzájemnými výhodami.
V interakci typu mutualismu se vytváří asociace mezi dvěma jednotlivci, aniž by byl vztah povinný, což znamená, že přežití jednotlivců nezávisí na této interakci.
Mutualismus lze zaměnit s dalšími dvěma biologickými interakcemi, konkrétně se symbiózou a komenzalismem .
Symbióza je zvláštní forma interakce vzájemnosti, kde je vztah pro organismy povinný nebo trvalý (v anglosaské literatuře se termín symbióza používá k označení jakékoli trvalé interakce mezi dvěma organismy bez rozlišení jejich ovlivnění) . Komenzalismus je mezidruhová biologická interakce s nerecipročními výhodami, kde je vztah prospěšný pro komenzální organismus a neutrální pro druhý organismus.
Mutualistická interakce se může vyvinout do symbiózy, když se jeden z organismů stane závislým na této asociaci, a tak interakce podmíní existenci jednotlivců.
Ještě výraznější než u komenzalismu v užším slova smyslu je koevoluce u dvou souvisejících druhů, protože modifikace jednoho může výrazněji ovlivnit přežití a / nebo reprodukci druhého.
Na evoluční úrovni mnoho vzájemných vztahů pravděpodobně pochází z interakcí predátor-kořist nebo hostitel-parazit . Každý živý organismus na Zemi je během svého života zapojen do alespoň jedné vzájemné interakce.
Belgický paleontolog a zoolog Pierre-Joseph van Beneden , tím syntézu na práci Albert Bernhard Frank a Anton de Bary v symbióze z lišejníků tak dobře jako dílo německých zoologů, navrhuje termín mutualismu tím, že se to sociální a ekonomická oblast ( sociální mutualismus ).
Existují dva hlavní typy vzájemnosti.
Tento typ vzájemnosti zahrnuje zavedení strategie, která je účinnější, když se spojí několik jedinců různých druhů. Příkladem této strategie je Mullerian mimikry u tropických motýlů Heliconius melpomene a Heliconius erato . Tyto dva druhy jsou jedovaté a nesou podobné barvy. Tato mimika je prospěšná pro oba druhy, protože dravec se rychleji naučí nekonzumovat kořist této barvy, a proto klesá frekvence útoků proti těmto dvěma druhům.
Každý jednotlivec poskytuje službu a získává z ní odměnu. Tento typ vzájemnosti je nastaven, když jsou výhody interakce větší než náklady na nastavení této interakce pro tyto dva druhy. Tato interakce může být dlouhodobá ( symbióza ) nebo přechodná. Ke střetu zájmů může dojít, když se „podvodník“ pokusí maximalizovat tyto výhody a minimalizovat náklady na úkor ostatních druhů.
Může to být ochranný vzájemnost, například:
Může to být také dopravní vzájemnost:
Existuje také vzájemnost, která přináší výhody z hlediska výživy, například:
Mutualismus se objevuje, když jedinci dvou nebo více druhů těží z přítomnosti a / nebo aktivity druhého. Sdružení umožňuje doplňovat jejich funkce a být tak schopen využívat nové zdroje nebo se stát konkurenceschopnějšími, než by byli samostatně.
Pro vytvoření vzájemného vztahu je nezbytné, aby výhoda získaná vztahem byla zajímavá ve srovnání s náklady na výrobu zboží nebo služby, které získal jiný jednotlivec.
Heterogenita prostředí usnadňuje vznik vzájemnosti, a to zvyšováním biologické rozmanitosti a následně možností sdružení. A také můžeme říci, že nastolení vzájemnosti v ekosystému zvyšuje jeho produktivitu , protože druhy využívají zdroje efektivněji.
Mutualistická interakce se vyvíjí v průběhu času a může se také rozpadat různými mechanismy:
Pokud se vztah stane nákladnějším než prospěšným, může jedna třetina interakce narušit vazby. K tomu může dojít, když je vazba vzácná nebo je obtížné ji najít, pokud má vazba slabý výkon nebo pokud je výhoda v prostředí snadněji dostupná. Například rostliny v symbióze s mykorhizními houbami se mohou z této interakce dostat, když je půda dostatečně bohatá na živiny .
Je také možné, že jedna ze třetích stran změní partnery na efektivnější nebo vhodnější pro danou situaci.
Vymírání druhů je jev, který může nastat z různých důvodů. Pokud jde o fakultativní vzájemnost, nezhasnutá třetí strana může navázat interakce s jiným partnerem nebo vytvořit sekundární asociace, které již existují. Ve skutečnosti má mnoho druhů redundantní interakce, aby zajistily své funkce. V případě rostlin často mají několik možných druhů opylovačů , takže pokud jeden vyhyne, může funkci opylování stále vykonávat jiný druh. Například havajský závod ‚ie'ie ( Freycinetia arborea ), kde byl dříve opylovány endemických ptáků, kteří vyhynuli, a japonský Zosterops pták (Zosterops japonicus) převzala k zajištění funkce opylení.
Dojde-li k interakci s náklady na vymáhání výhod, existuje možnost „podvádění“. Tento vztah se může stát parazitem u jedné z třetích stran, které těží z interakce, aniž by poskytovaly výhody svému partnerovi. Tyto jevy se však vyskytují jen zřídka. Existují případy vzájemnosti, kdy jsou náklady již velmi nízké, takže nemá smysl podvádět. V ostatních případech si může jedna ze třetích stran vybrat svého partnera nebo sankcionovat osobu, která neuplatňuje reciprocitu.
Nejjednodušší vyjádření vzájemných interakcí lze napsat z modelu Lotka-Volterra.Volterra ukazuje, že biologické asociace se obecně snižují na diferenciální rovnice. Zvýšení dN druhu 1 je tedy funkcí nárůstu tohoto druhu a jeho interakce s druhem 2.
S:
Známky těchto koeficientů umožňují zjistit, zda populace roste nebo klesá, zda existuje antagonismus nebo vzájemnost.
V případě vzájemnosti:
Pokud jsou však všechny parametry pozitivní, růst je neomezený. To je nepravděpodobné v případě přirozené populace, která závisí na dostupných zdrojích potravy, které nejsou nekonečné. Kromě toho tato rovnice předpokládá, že růst počtu těchto dvou populací je důsledkem optimální rovnováhy nákladů a přínosů na individuální úrovni a nebere v úvahu nezanedbatelné náklady na vzájemnost (obtížné určit) buď ...
K zohlednění těchto faktorů můžeme použít model vzájemnosti, který navrhl May (1981).
Dvě navrhované rovnice popisují interakci mezi dvěma druhy a jsou založeny na modelu logistického růstu, ke kterému byl přidán další termín představující vzájemný prospěch. Vzhledem k tomu, že vzájemná interakce je pro oba druhy přínosná, tento aditivní termín vždy přispívá k celkové rychlosti růstu jako pozitivní termín. Mayovy rovnice lze psát:
S:
Analýza stability modelu.
Za předpokladu, že jsou všechny parametry kladné, lze najít čtyři stacionární stavy:
Hlavní nevýhodou Mayova modelu je to, že pojem vzájemný je vždy pozitivní, může vést k nereálnému neomezenému růstu jako v jednoduchém modelu.
Wright (1989) navrhl strategie, jak se vyhnout neomezenému růstu. Jeho matematická teorie je založena na předpokladu jednoduchého modelu dvou druhů, který bere v úvahu nasycení v důsledku omezení doby manipulace, TH, což je čas potřebný ke zpracování (potravinových) zdrojů produkovaných vzájemnou interakcí. V této rovnici je tedy mutualistická interakce zahrnuta jako funkční odpověď typu II. Tento model lze napsat:
S:
Existují dva možné případy vzájemnosti v závislosti na znaménku vnitřní rychlosti růstu (r).
Analýza stability modelu
Tento model má jinou dynamiku v závislosti na hodnotách parametrů.
Model typu II ukazuje důležitost struktury interakční sítě pro minimalizaci konkurence mezi druhy a zvýšení biologické rozmanitosti.