Биотические факторы среды. Взаимоотношения организмов

Биотические факторы — взаимоотношения между организмами — делятся на нейтральные, положительные (комменсализм, мутуализм) и антагонистические (хищничество, конкуренция, антибиоз, паразитизм).

Нейтрализм

Совместное обитание популяций никак не сказывается ни на одной из них (примеры: белки и лоси в одном лесу, гидроидные полипы на раковине моллюска).

Примечание. Следует иметь в виду, что организмы хотя и не вступают в непосредственный контакт, но как члены одной экосистемы связаны потоками вещества и энергии.

Антагонистические отношения

Разновидности хищничества:

  • • обычное — один вид организмов питается особями другого вида, убивая их (ласточка — насекомые, сиговые рыбы — личинки комаров, песочная оса филант — пчелы);
  • • каннибализм — поедание особей своего вида (у рыб — поедание мальков, у пауков-самок — поедание самцов).

Для хищников характерно особое поведение. Хищные животные ловят, убивают и поедают других животных. В связи этим в процессе эволюции у них возникли определенные морфофизиологические особенности: хорошо развитые нервная система и система анализаторов, а также различные приспособления для обнаружения, овладения, умерщвления и переваривания добычи (стрекательные клетки, ядовитые железы, острые когти, активные протеолитические ферменты и др.). В зависимости от способа охоты хищники подразделяются на преследователей и засадчиков (подстерегают жертву).

Биологическое значение хищничества:

  • • регулятор численности организмов в биоценозах;
  • • мощный фактор прогрессивной эволюции обоих видов-парт- неров (ведет к выработке разнообразных экологических и физиологических адаптаций).

Конкуренция

Конкуренция может проиеходить между видами ео сходными экологическими требованиями или внутри вида.

Виды конкуренции:

  • • за непищевые факторы среды (два вида клевера в смешанных травостоях: один имеет более длинные черешки — перехватывает свет);
  • • за пищевые ресурсы (как было показано в опытах отечественного ученого Г. Ф. Гаузе, при выращивании совместно двух видов инфузорий один из видов довольно быстро исчезает из культуральной среды вследствие того, что другой вид обладает большей скоростью размножения и захватывает поэтому основную часть пищевых ресурсов; данная закономерность была обобщена автором в виде «правила конкурентного исключения»).

Биологическое значение конкуренции: один из механизмов формирования видового состава популяций и регуляции их численности.

Антибиоз

При такой форме отношений продукты метаболизма организмов одного вида подавляют развитие организмов другого вида (грибы выделяют антибиотики, подавляющие рост микробов, высшие растения вырабатывают фитонциды, угнетающие размножение бактерий, простейших, грибов).

Паразитизм

Паразитизм — такая форма взаимоотношений между организмами, при которой один организм (паразит) неоднократно использует другой организм (хозяина) в качестве места обитания, источника питания, а также посредника, через которого он устанавливает свои взаимоотношения с внешней средой (рис. 15.7).

Паразитический круглый червь покидает организм хозяина

Рис. 15.7. Паразитический круглый червь покидает организм хозяина

(муравья)

Биологическое значение паразитизма:

  • • регулятор численности популяции хозяев (ограничивает размножение);
  • • фактор естественного отбора (способствует гибели наименее приспособленных особей);
  • • повышает устойчивость биоценозов вследствие разветвления пищевых цепей (паразиты служат хозяевами для сверхпаразитов, источником питания для некоторых детритофагов), регулирует численность вида-хозяина.

Распространение в природе:

  • • около половины всех видов животных являются паразитами;
  • • более мелкие животные (главным образом, беспозвоночные) легче становятся паразитами, в то время как более крупные, чаще всего хордовые, — хозяевами.

Классификацию паразитов можно провести по различным факторам.

  • 1. Но характеру пространственных взаимоотношений с организмом хозяина:
    • • эктопаразиты: обитают на наружных покровах и слизистых оболочках (вши, блохи);
    • • эндопаразиты:
    • • полостные (гельминты);
    • • тканевые (чесоточный зудень, личинки овода);
    • • внутриклеточные: находятся в абсолютной зависимости от клетки-хозяина (утратили способность синтезировать АТФ, НАД и др.); в клетке сохраняют свою целостность (возбудители сыпного тифа);
    • • паразиты па молекулярном уровне — вирусы; при попадании внутрь клетки вирусы распадаются на составные компоненты (ДНК, белки); на матрице вирусной ДНК синтезируются новые копии ДНК, на их основе — соответствующие иР1 IK, а затем белки; из ДНК и белков собираются новые вирусные частицы (вирусы гриппа, ВИЧ).
  • 2. По продолжительности контакта паразита с хозяином:
    • • временные (блохи, кровососущие клопы);
    • • постоянные, при этом часто происходит смена хозяев (сосальщики, ленточные черви).
  • 3. По принадлежности паразита к определенному царству организмов:
    • • вирусы (вирусы гепатита В, С, вирус гриппа);
    • • бактерии (возбудители брюшного тифа, туберкулеза, холеры);
    • • грибы (возбудители грибковых заболеваний кожи);
    • • растения (заразиха);
    • • животные (малярийный плазмодий, аскарида, чесоточный зудень).

Паразиты часто вызывают у своих хозяев различные заболевания. Классификация паразитарных заболеваний также возможна по разным факторам.

  • 1. По специфичности паразитов к организму хозяина:
    • • антропонозные заболевания: вызываются паразитами, строго специфичными для человека; источником заражения всегда является человек (примеры: аскаридоз, малярия, острицы);
    • • аитропозоонозные заболевания: вызываются паразитами, которые могут циркулировать в природе без участия человека, но при определенных обстоятельствах могут вызывать заболевания и у человека (примеры: печеночный сосальщик, широкий лентец, воль- фартова муха);
    • • зоонозные заболевания: возбудители циркулируют в природе без участия человека; при попадании в (на) организм человека заболевания не вызывают (в ряде случаев личинки паразита, например кровяного сосальщика водоплавающих птиц, могут внедряться в кожу человека, где и погибают; местная ответная реакция проявляется в виде зуда, сыпи, аллергии);
    • • паразитарные заболевания растений: вызываются такими паразитами, как круглые черви, насекомые, наукообразные, грибы.
  • 2. По принадлежности возбудителя к определенному царству организмов:
    • • инфекционные заболевания (вызываются вирусами и бактериями);
    • • инвазионные заболевания (вызываются животными-паразитами).
Мелкие вирусы (вирусы-спутники) внутри крупного вируса (мимивируса) — пример сверхпаразитизма

Рис. 15.8. Мелкие вирусы (вирусы-спутники) внутри крупного вируса (мимивируса) — пример сверхпаразитизма

Особая форма паразитизма — сверхпаразитизм — явление, когда определенный вид организмов одновременно является паразитом по отношению к одному виду организмов и хозяином по отношению к другому виду организмов. Примером могут служить некоторые представители типа микросноридий, паразитирующие у гельминтов и блох. Открытое недавно явление вирофагии также можно квалифицировать как сверхпаразитизм. Наглядной иллюстрацией являются вирусы-спутники — мелкие вирусы, поражающие крупных сложнооргаиизованных вирусов (мимивирусов) — возбудителей определенного заболевания у амеб (рис. 15.8).

Развитие паразитов характеризуется определенным циклом.

Под циклом развития понимают биологические процессы в организме паразита, охватывающие период от определенной стадии его жизненного пути до той же стадии жизненного пути потомства (как правило, за точку отсчета берут стадию яиц).

Варианты цикла развития:

  • • вес стадии жизненного цикла паразита проходят в (на) одном хозяине (острица, карликовый цепень);
  • • стадия яиц, личинки и промежуточные стадии протекают в организме хозяина, в то время как взрослая форма ведет свободный образ жизни (овод);
  • • стадия яиц, личинки и промежуточные стадии протекают во внешней среде, а взрослая форма обитает в организме хозяина (кривоголовка — возбудитель одного из тропических заболеваний, локализуется в двенадцатиперстной кишке);
  • • стадия яиц, личинки и промежуточные стадии протекают в организме промежуточного хозяина (хозяев), а взрослая форма — в организме окончательного хозяина (бычий цепень).

Способы проникновения паразита в организм хозяина:

  • • при поедании одного хозяина другим;
  • • через кровь (укус, ужаление, укол нестерильным медицинским инструментом);
  • • непосредственный контакт двух хозяев;
  • • через дыхательные пути;
  • • с пищей, содержащей яйца (личинки).

Адаптации к паразитическому образу жизни происходят с помощью следующих факторов:

  • • высокая плодовитость; достигается широким распространением гермафродитизма среди паразитов, возможностью размножения на личиночных стадиях, выработкой большого количества половых продуктов;
  • • приспособления для прикрепления к телу хозяина (присоски, крючья — рис. 15.9);
  • • плотные покровы, обеспечивающие устойчивость к ферментам хозяина;
  • • приспособления для проникновения через покровы хозяина (колющие стилеты у паразитических клещей и др.);
Крючья на головке гороховидного цепня — паразита собак, волков и лисиц

Рис. 15.9. Крючья на головке гороховидного цепня — паразита собак, волков и лисиц

  • • способность пребывать в бескислородной среде (анаэробный тип биоэнергетики — гликолиз);
  • • способность эффективно усваивать питательные вещества хозяина (всасывание всей поверхностью тела, сильно разветвленный кишечник и др.);
  • • подавление (частичное) некоторых защитных механизмов организма хозяина; например, родо- кокки (бактерии, родственные возбудителям туберкулеза и пора-

жающие легкие жеребят, значительно реже людей, причем больных СПИДом), попадая внутрь макрофагов, избегают растворения под действием их лизосомальных ферментов, активно размножаются и через несколько дней разрушают клетку-хозяина изнутри; в итоге объем популяции макрофагов — важных участников иммунных реакций — уменьшается;

• способность переживать неблагоприятные условия вне организма хозяина (плотные оболочки обеспечивают значительную устойчивость яиц во внешней среде; способность паразитов переходить из вегетативной формы в форму цисты при наступлении неблагоприятных условий).

Варианты взаимоотношений паразита и хозяина следующие:

  • • состояние равновесия; встречается наиболее часто; характерно для эволюционно зрелых паразитозов; заключается в том, что, с одной стороны, проникновение паразита в организм хозяина не вызывает бурной ответной реакции в форме острого заболевания (болезнь течет вяло, почти бессимптомно), с другой — в этих условиях паразит приобретает относительную устойчивость к действию защитных механизмов организма хозяина;
  • • сдвиг равновесия в пользу хозяина (приводит к гибели паразита);
  • • сдвиг равновесия в пользу паразита (приводит к гибели хозяина).

Очевидно, что два последних варианта биологически невыгодны, так как уменьшают видовое разнообразие биоценозов и снижают их устойчивость.

Заражение паразитом может влиять на поведение хозяина.

Пример. Споры сумчатого гриба Cordiceps поселяются в голове мура- вья-древоточца и, развиваясь там, существенно изменяют поведение насекомого. Муравей покидает колонию, влезает на достаточно высокую травинку (20—30 см), находит лист с определенной температурой и влажностью и челюстями вцепляется в его центральную жилку. Затем с помощью токсичных метаболитов гриб умерщвляет муравья, на его останках прорастает мицелий и плодовое тело. Последнее, содержащее большое количество спор, выходит из головы насекомого. Таким образом, споры распространяются на площади около 1 м2.

Влияние паразита на организм хозяина может проявляться следующим образом:

• механическое воздействие (пузыри ленточного червя эхинококка, для которого человек является промежуточным хозяином, могут сдавливать внутренние органы, что вызывает в них различные патологические изменения — рис. 15.10; множество аскарид, собираясь в клубок, вызывают кишечную непроходимость — рис. 15.11; гельминты, раздражая ткань головного мозга, могут приводить к тяжелым нервно-психическим расстройствам — рис. 15.12);

Пузырь эхинококка в почке человека

Рис. 15.10. Пузырь эхинококка в почке человека

Клубок аскарид в кишке человека

Рис. 15.11. Клубок аскарид в кишке человека

  • • отрицательный трофический эффект, т.е. паразиты перехватывают часть питательных веществ, потребляемых хозяином (круглые и ленточные черви, паразитирующие в полости кишечника, используют для питания частично переваренную пищу хозяина);
  • • токсический эффект, при котором продукты жизнедеятельности паразитов отравляют организм хозяина (токсины аскарид вызывают частичное растворение эритроцитов, оказывают неблагоприятное влияние на нервную систему; токсины малярийного плазмодия вызывают лихорадку);
  • • нарушение целостности тканей (дизентерийная амеба с помощью лизосомальных ферментов растворяет эпителиальную выстилку толстой кишки и внедряется в ее стенку, что приводит к образованию кровоточащих язв).
Множественные паразитические черви в головном мозге человека

Рис. 15.12. Множественные паразитические черви в головном мозге человека

За последние годы накопились факты, свидетельствующие о том, что некоторые стороны влияния паразитов на организм хозяина могут носить положительный характер. Так, эпидемиологические наблюдения показали, что в регионах с высоким уровнем заражения гельминтами существенно снижена частота заболеваемости бронхиальной астмой. Также установлено, что у проживающих в этих областях детей — носителей гельминтов иммунный ответ на аллергены был менее выраженным. В модельных экспериментах на животных (мыши) показано, что механизм данного явления заключается в усилении выработки особой разновидности регуляторных Т-лимфоцитов под влиянием определенных продуктов жизнедеятельности червей-паразитов. Эти регуляторные Т-лимфоциты блокируют биосинтез иммуноглобулинов Е — ключевых участников противо- гельминтного иммунитета и аллергических реакций. Другим примером благоприятного действия паразитов на организм хозяина может служить замедленное и протекающее в более легкой форме развитие рассеянного склероза у пациентов, зараженных аскаридами и острицами. Предполагают, что гельминты выделяют вещества, которые посредством определенных регуляторных звеньев иммунной системы избирательно подавляют активность тех разновидностей Т-лимфоцитов, которые разрушают миелиновую оболочку нервных волокон. Заслуживают внимания также результаты недавно выполненных исследований, в которых показано, что вирус герпеса (в латентном состоянии) защищает макроорганизм от бактериальной инфекции. На ранних стадиях развития сифилиса заражение больного малярийным плазмодием может подавлять инфекционный процесс. Объясняется это тем, что во время приступа малярии температура тела больного повышается до 42 и даже 43°С. При такой высокой температуре возбудитель сифилиса — бледная спирохета — погибает.

Внутриклеточный паразит вольбахия

Рис. 15.13. Внутриклеточный паразит вольбахия

Примечание. В том случае, когда передача паразитов от родителей потомству происходит через половые клетки (как правило, с яйцеклетками), паразиты могут влиять на процесс размножения организмов-хозяев, изменяя его в своих интересах. В качестве примера рассмотрим широко распространенного среди беспозвоночных (круглых червей, ракообразных, насекомых, паукообразных и др.) строгого внутриклеточного паразита бактерию вольбахию (рис. 15.13). Эта бактерия способна изменять нормальный ход партеногенеза у перепончатокрылых таким образом, что из iоплодотворенных (гаплоидных) яиц развиваются не самцы (которые не могут служить средством передачи паразита следующему поколению, так как вольбахии со сперматозоидами не переносятся), а самки. Это достигается путем остановки первого дробления яйца в анафазе (бактерии с помощью специальных белков вмешиваются в деятельность цитоскелета, клеточного центра и митотического веретена), в результате чего образуется диплоидная клетка, из которой развивается самка.

Влияние хозяина на паразита (механизмы биологической защиты):

  • • физическая непроницаемость покровов (кожи, слизистых оболочек);
  • • создание на поверхности покровов микросреды, губительной для паразитов (выделение на поверхность эпителия секретов, содержащих вещества, угнетающие или убивающие паразитов, например лизоцим в составе слизи, покрывающей поверхность воздухоносных путей и кишечника);
  • • при проникновении паразитов во внутреннюю среду организма (ткани, кровь) последовательно включаются защитные механизмы — фагоцитоз и иммунные реакции (при многих паразитозах иммунитет частичный и временный; не уничтожает паразитов, а сдерживает их чрезмерно бурное развитие);
  • • в некоторых случаях вокруг паразита (паразитов) формируется соединительнотканная капсула (трихинелла, эхинококк).
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >