Mutualistic interactions 2600-MK-MIBIOL-1-S2

Wzajemne interakcje mają miejsce, gdy dwa organizmy różnych gatunków „współpracują”, czerpiąc korzyści z tej relacji. Znane przykłady to koralowce (współżycie między parzydełkowcami [zwierzętami] a bruzdnicami [jednokomórkowymi glonami]), porosty (grzyby i zielone glony lub sinice) oraz malaria (z udziałem apikompleksów, Plasmodium i komarów). Relacje te miały głęboki wpływ na ewolucję poszczególnych linii rodowych i całych ekosystemów. Uważa się na przykład, że ewolucja symbiozy mikoryzowej była kluczową innowacją, która umożliwiła roślinom kolonizację lądu i utworzenie ekosystemów lądowych. Zrozumienie mechanizmów, które tworzą, utrzymują i zakłócają mutualizm, jest zatem niezbędne do docenienia ich znaczenia ekologicznego i ewolucyjnego.

Wykład poświęcony jest różnorodności, ewolucji i historii naturalnej interakcji mutualistycznych w różnych środowiskach – w tym w ekosystemach lądowych, morskich i leśnych – oraz między różnymi organizmami, takimi jak rośliny, zwierzęta i mikroorganizmy. Dzięki analizie podstawowej literatury naukowej studenci uzyskają wgląd w złożoność i bogactwo relacji mutualistycznych. Studenci zapoznają się z popularnymi i ważnymi ekologicznie interakcjami mutualistycznymi występującymi w naszym środowisku, np. zapylaniem, rozsiewaniem nasion, związkiem mrówek i roślin, ćmą jukową i rośliną jukową oraz interakcjami obejmującymi wiele gatunków i poziomy troficzne. Studenci zapoznają się również z kluczowymi grupami mikroorganizmów (np. mikoryzami, endofitami, porostami), które tworzą symbiotyczne związki z roślinami i odgrywają kluczową rolę w funkcjonowaniu ekosystemu.

Zajęcia praktyczne koncentrują się na eksperymentach i technikach stosowanych w badaniach symbiozy mutualistycznej, zwłaszcza tej między mikroorganizmami a roślinami. Studenci będą:
1. Przeprowadzać identyfikację molekularną symbiontów mikoryzowych (zarówno ektomikoryzowych, jak i endomikoryzowych).
2. Wykazują wpływ różnych czynników środowiskowych (np. gleba, temperatura, zasolenie) na tworzenie się symbiozy mikrobiologicznej w roślinach przy użyciu inokulum bakteryjnego i grzybowego.
3. Oceniają wpływ wzrostu i rozwoju roślin z udziałem mikroorganizmów mutualistycznych oraz bez nich poprzez eksperymenty w doniczkach.
4. Poznają techniki izolacji i charakteryzacji symbiontów bakteryjnych i grzybowych związanych z roślinami (np. endofitów, ryzobii w brodawkach korzeniowych).
5. Badają rolę symbiontów mikrobiologicznych w zdrowiu gleby i obiegu składników odżywczych.
6. Poznają metody izolacji i identyfikacji mikrobiomu mutualistycznego ludzkiej skóry i śliny.

W cyklu 2023/24L:

Mutualistic interactions are when two organisms of different species "work together," each benefiting from the relationship. Familiar examples include corals (associations between cnidarians [animals] and dinoflagellates [unicellular algae]), lichens (fungi and green algae or cyanobacteria), and malaria (involving the apicomplexan, Plasmodium, and its mosquito). These relationships have profoundly influenced the evolution of individual lineages and entire ecosystems. For instance, the evolution of mycorrhizal symbioses is believed to have been a key innovation that enabled plants to colonize land and establish terrestrial ecosystems. Understanding the mechanisms that establish, maintain, and disrupt mutualisms is therefore essential for appreciating their ecological and evolutionary significance.

The lecture explores the diversity, evolution, and natural history of mutualistic interactions across different environments—including terrestrial, marine, and forest ecosystems—and among various organisms such as plants, animals, and microorganisms.Through the analysis of primary scientific literature, students will gain insight into the complexity and richness of mutualistic relationships. Students will be acquainted with the popular and ecologically important mutualistic interactions existing in our environment eg pollination, seed dispersal, ant-plant associations, yucca moth and yucca plant, and interactions involving multiple species and across trophic levels. Students will also become familiar with key groups of microorganisms (e.g., mycorrhizae, endophytes, lichens) that form symbiotic associations with plants and play critical roles in ecosystem functioning.

The practical sessions focus on hands-on experiments and techniques used to study mutualistic symbioses, particularly those involving microorganisms and plants. Students will:
1. Perform molecular identification of mycorrhizal symbionts (both ectomycorrhizal and endomycorrhizal).
2. Demonstrate the effect of different environmental stresses (e.g. soil, temperature, salinity) on the microbial symbiosis formation in plants using bacterial and fungal inocula.
3. Evaluate the effect of plant growth and development with and without micorbial mutualists through pot experiments
4. Learn isolation and characterization techniques for bacterial and fungal symbionts associated with plants (e.g. endophytes, rhizobia in root nodules).
5. Investigate the role of microbial symbionts in soil health and nutrient cycling.
6. Explore methods for isolation and identification of the human skin and saliva mutualistic microbiom

W cyklu 2025/26L:

Całkowity nakład pracy studenta

Liczba godzin zajęć prowadzonych z udziałem nauczycieli (45 godzin, 1,8 ECTS): - udział w wykładach - 15 - udział w zajęciach laboratoryjnych - 30 Czas poświęcony na indywidualną pracę studenta (80 godzin, 3,2 ECTS): - przygotowanie do zaliczenia - 40 - przygotowanie do zajęć - 30 - własna praca nad studiami - 10 Razem: 125 godzin (5 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1- Wyjaśnia podstawową wiedzę na temat pojęć biologicznych oraz złożonych zjawisk i procesów naturalnych, a także relacji i zależności między strukturą a funkcją - K_W02 W2- Posiada rozległą wiedzę i rozumie zjawiska zachodzące w organizmach i ich społecznościach - K_W04 W3- Jest zaznajomiony ze zjawiskami zachodzącymi w organizmach i ich społecznościach, interakcjami między środowiskiem a organizmami w nim żyjącymi - K_W06 W4- Jest zaznajomiony z aktualnym stanem wiedzy w zakresie szczegółowych nauk biologicznych (biochemia, genetyka, mikrobiologia i fizjologia) wykorzystywanych w badaniach naukowych - K_W11

Efekty uczenia się - umiejętności

U1- Wykorzystuje wiedzę z zakresu biochemii, mikrobiologii, biologii molekularnej i fizjologii w analizie procesów naturalnych. - K_U02 U2- Posiada podstawowe umiejętności w zakresie zaawansowanych technik pomiarowych i analitycznych stosowanych w badaniach biologicznych - K_U03 U3- Analizuje pomiary, interpretuje obserwacje i na ich podstawie opracowuje i opisuje wyniki oraz wyciąga prawidłowe wnioski - K_U08

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1- Rozumie potrzebę ciągłego poszerzania wiedzy poprzez korzystanie z czasopism naukowych i popularnonaukowych. - K_K01 K2- Jest świadomy odpowiedzialności za rzetelność analiz i ekspertyz. - K_K04 K3- Jest odpowiedzialny za bezpieczeństwo swojej pracy i pracy innych osób, ocenę ryzyka oraz tworzenie bezpiecznych warunków pracy. - K_K09

Metody dydaktyczne

Metody nauczania ekspozycyjne: Wykład: 1. wykład informacyjny z prezentacją multimedialną 2. prezentacja materiałów wizualnych (filmy, zdjęcia) Laboratorium: ćwiczenia ilustracyjne i badawcze oparte na pisemnych instrukcjach; studenci wykonują zadania indywidualnie lub w parach; zajęcia prowadzone są w grupach 8-12 osób, ponieważ wymaga tego metodologia eksperymentów: dostęp do sprzętu i urządzeń laboratoryjnych oraz praca z odczynnikami chemicznymi.

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny
- opis

Metody dydaktyczne poszukujące

- projektu
- doświadczeń
- ćwiczeniowa
- laboratoryjna
- pomiaru w terenie
- biograficzna
- obserwacji

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Podstawowa wiedza z pierwszego stopnia studiów.

Koordynatorzy przedmiotu

Bliss Furtado

Kryteria oceniania

Wykłady: – ocena sumatywna wiedzy
K_W 2, 4, 5, 7, 9, 11, 15, 16, 18

Ćwiczenia – ocena sumatywna wiedzy
K_W 2, 4, 5, 7, 9, 11, 15, 16, 18

Wykłady: warunkiem zaliczenia jest zaliczenie zajęć składających się na przedmiot oraz uczestnictwo w wykładach; dopuszczalne formy oceny: test jednokrotnego wyboru; test wielokrotnego wyboru; pytania opisowe, czas trwania egzaminu: 120 min. Wymagany próg dla oceny dostatecznej – 55-60%, dostatecznej plus – 61-70%, dobrej – 71-80%, dobrej plus – 81-90%, bardzo dobrej – 91-100%.

Laboratorium: warunkiem uzyskania zaliczenia jest obecność na wszystkich zajęciach; pisemne sprawozdanie obejmujące temat zajęć (70%), ocena bieżąca (bieżące przygotowanie studentów do zajęć i nauki (20%), aktywny udział (10%). Wymagany próg dla oceny dostatecznej – 55-60%, dostatecznej plus – 61-70%, dobrej – 71-80%, dobrej plus – 81-90%, bardzo dobrej – 91-100%.

Praktyki zawodowe

„nie dotyczy”

Literatura

-Bronstein, Judith L., (2015) ed. Mutualism. Oxford University Press, USA.
-Brundrett, M., Bougher, N., Dell, B., Grove, T. and Malajczuk, N. (1996). Working with mycorrhizas in forestry and agriculture (Vol. 32, p. 374). Canberra: Australian Center for International Agricultural Research.
-Smith, S.E. and Read, D.J., (2010). Mycorrhizal symbiosis. 3rd edition Academic press.
-do Rosario Nogueira, R., 2025. Mutualistic interactions between plants with extrafloral nectaries and ants: ecological impacts, ant sharing among neighboring plants, and the effects of environmental conditions. Community Ecology, pp.1-11. https://doi.org/10.1007/s42974-025-00233-w
-Lebreton, A. and Keller, J., (2024). At the root of plant symbioses: Untangling the genetic mechanisms behind mutualistic associations. Current Opinion in Plant Biology, 77, p.102448. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2023.102448

Additional literature:
-van der Heijden MG, Streitwolf-Engel R, Riedl R, Siegrist S, Neudecker A, Ineichen K, et al. (2006). The mycorrhizal contribution to plant productivity, plant nutrition and soil structure in experimental grassland. The New Phytologist. 172(4):739–52. doi:10.1111/j.1469-8137.2006.01862.x
-Dejean, A., Azémar, F., Naskrecki, P., Tindo, M., Rossi, V., Faucher, C. and Gryta, H., (2023). Mutualistic interactions between ants and fungi: A review. Ecology and Evolution, 13(8), p.e10386. https://doi.org/10.1002/ece3.10386
-CaraDonna, P.J., Burkle, L.A., Schwarz, B., Resasco, J., Knight, T.M., Benadi, G., Blüthgen, N., Dormann, C.F., Fang, Q., Fründ, J. and Gauzens, B., (2021). Seeing through the static: the temporal dimension of plant–animal mutualistic interactions. Ecology Letters, 24(1), pp.149-161. https://doi.org/10.1111/ele.13623

-Latest scientific publications on the topic.

W cyklu 2023/24L:

Listed in Part A

W cyklu 2025/26L:

Listed in Part A

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 2600-MK-MIBIOL-1-S2 w USOSweb