33 Організм як середовище мешкання.Симбіоз та його форми. Поширення паразитизму серед різних груп організмів.
1.Симбіоз і його форми.
Організми як середовище життя за своїми властивостями істотно відрізняються
від усіх інших. На організми, які живуть на поверхні інших, чинники довкілля
впливають безпосередньо, а на тих, що мешкають у середині організму іншого
виду, - лише опосередковано, через організм хазяїна.
Усі форми
співіснування організмів різних видів, називають симбіозом (від грец.
симбіозіс – спільне проживання), а самі організми – симбіонтами. Відносини, які виникають між симбіонтами, можуть бути
нейтральними або шкідливими для одного та корисними для іншого, або є корисними
для обох видів.
Симбіоз може базуватись
на трофічних (кормових) або просторових зв’язках (наприклад, один вид
оселяється на поверхні іншого), часто – на тих і тих водночас. Відносини між
симбіонтами формуються в процесі тривалої коеволюції, під час якої обидва види
мають адаптуватись один до одного.
Симбіоз може бути:
обов’язковим
– існування обох симбіонтів чи одного з них неможливе без іншого (наприклад,
гриби, що входять до складу лишайників, стьожкових червів - паразити хребетних
тварин і людини тощо).
і
необов’язковим- організми можуть існувати як разом, так і окремо один від
одного.
Залежно від характеру взаємозв’язків
між партнерами розрізняють такі основні типи симбіозу: паразитизм, коменсалізм
і мутуалізм.
1. Мутуалізм
– обопільно вигідне і взаємозалежне співіснування двох організмів різних видів, від якого вони отримують взаємну користь. У деяких випадках жоден з таких
симбіонтів не може існувати без іншого, як наприклад, оселення
багатоджгутикових одноклітинних тварин у кишечнику комах(тарганів, термітів тощо),
які живляться деревиною. Джгутикові
виробляють ферменти, які розщеплюють целюлозу до простих вуглеводів, що легко
засвоюються організмом комахи. Отже, вони «готують» хазяїну поживні речовини, а
самі знаходять у його кишечнику їжу та захист від несприятливих умов довкілля.
Якщо комах штучно позбавити симбіотичних джгутикових, вони загинуть від голоду
навіть за достатньої кількості їжі, оскільки самі розщеплювати целюлозу не
здатні.
Інші приклади – співіснування водорості та гриба в лишайнику, з яких лише водорість може
існувати окремо; рака – самітника та актинії, які обидва здатні до самостійного
життя; бульбочкових бактерій на корінні бобових рослин.
Значення
мутуалістичних відносин полягає в тому, що вони знижують гостроту конкуренції,
зокрема, за місця оселення або джерела їжі.
2.Коменсалізм
(від лат. кoм – разом та менса – стіл, трапеза) – це такий тип взаємозв’язків різних видів, за якого
один з них (коменсал) використовує залишки їжі, продукти життєдіяльності чи
житло іншого хазяїна, не завдаючи йому помітної шкоди. Проте і користі від
коменсалів організмам хазяїв ніякої.
Коменсалізм може проявлятись у формах квартиранства або нахлібництва.
Квартиранство – використання коменсалом для оселення організму
хазяїна або частини його середовища життя.
Нахлібництво – споживання залишків їжі або продуктів
життєдіяльності хазяїна.
Співіснуючи з
організмом хазяїна, коменсал отримує від цього однобічну користь. Присутність
коменсалу для хазяїна залишається зазвичай байдужою.
Цікавий приклад коменсалізму – взаємовідносини
рептилії гатерії та птахів буревісників. Гатерії вдень, коли птахи
вилітають у пошуках їжі, відпочивають в їхніх норах. А ввечері, коли птахи
повертаються до своїх нір, гатерії їх залишають і вирушають на пошуки їжі.
Серед рослин
прикладом коменсалізму є орхідеї, які оселяються на поверхні тропічних
дерев. Такі рослини називають епіфітами(від
грец. епі – на та фітон – рослина). Розташування на рослині-хазяїні надає
епіфітам певні переваги: розташування ближче до джерела світла підвищує ефективність
фотосинтезу. Але за дуже рясного оселення орхідеї
можуть завдавати дереву певної шкоди.
Так само шкодити хазяїну можуть й тварини-коменсали, які оселяються на його
поверхні.
Отже, за
коменсалізму симбіотичні відносини між коменсалом та його хазяїном не такі
тісні, як за мутуалістичних взаємозв’язків. Зокрема, присутність коменсала не
надає хазяїну кращої адаптованості до середовища мешкання. Коменсалізм часто
формується на основі нейтралізму – такої форми відносин між видами, за якої
вони жодним чином не впливають один на одного.
До коменсалізму
належать такі явища, як форезія та зоохорія. У разі форезії (від грец.
форео – носити) дрібніші види тварин використовують більших за розмірами для
свого поширення . Зоохорія (від грец. зоон – тварина та хорео –поширююсь) –
явище розповсюдження певних частин рослин (пилкових зерен, насіння, плодів
тощо) за допомогою тварин .
3. Паразитизм - тип
симбіозу, за якого один вид (паразит) більш-менш тривалий час використовують
іншого хазяїна як джерело живлення та середовище життя, частково чи повністю
покладаючи на нього регуляцію своїх взаємозв’язків з довкіллям.. Паразитизм дуже поширений серед різних груп організмів. Він трапляється
серед різних груп тварин (від одноклітинних еукаріотів до хордових), бактерій,
грибів і навіть квіткових рослин (наприклад, повитиця, Петрів хрест). Усі
віруси – внутрішньоклітинні паразити. Головною рисою паразитизму є те, що
паразит обов’язково завдає шкоди організму хазяїна.
Різні форми симбіозу
є категоріями динамічними, які в процесі коеволюції видів можуть
трансформуватись з однієї категорії в іншу.
2.
Паразитизм і його характеристика. Адаптації організмів до паразитичного способу
життя.
З того часу, як один
організм став паразитом іншого,
й починається їхній
взаємний вплив один на одного.
З
підручника «Основи екологічної паразитології»
Паразит –
це організм, який живе на поверхні або в органах і тканинах інших видів
організмів і використовує їх як джерело поживних речовин та місце проживання.
Одні паразити
оселяються на поверхні тіла хазяїна (ектопаразити-
(людська воша головна, пір’яні кліщі,
блохи), інші – усередині нього (ендопаразити - стьожкові
та круглі черви, сисуни, личинки
шлункових оводів, людська аскарида та ін).
Розрізняють облігатний та факультативний,
тимчасовий та стаціонарний паразитизм.
Адаптації паразитів
роблять їх однією з найуспішніших екологічних груп живих організмів.
Паразитам та їхнім
хазяям притаманна тривала коеволюція, у ході якої паразити набувають вузької
спеціалізації, наприклад, паразитування в організмі одного чи невеликого числа
хазяїв або лише в певному органі. Наприклад, статевозрілі особини бичачого та
свинячого ціп’яків паразитують лише у кишечнику людини, личинки трихінели, які
можуть паразитувати в досить широкого кола хазяїв (дикі та свійські свині,
гризуни, дикі хижі тварини, людина), оселяються лише в посмугованих м’язах.
Одним з основних
напрямів коеволюції паразитів та їхніх хазяїв є поступове зниження гостроти
взаємозв’язків. Часто паразити, насамперед ендопаразити, у своєму існуванні дуже
залежать від свого хазяїна: смерть хазяїна загрожує смертю самого паразита.
Тому, що триваліша коеволюція паразита та його хазяїна, то краще вони
адаптуються один до одного і меншої шкоди паразит завдає хазяїну. Ці
закономірності називають законом спряженої еволюції паразита і хазяїна.
Адаптації до паразитичного способу життя:
-Паразит потрапляє в
організм хазяїна різними шляхами:
А) під час
проковтування паразитів, їхніх цист або яєць з їжею чи водою (як-от,
дизентерійна амеба);
Б) проникають в
організм хазяїна самостійно або за допомогою переносників (наприклад,
трипаносома –збудник сонної хвороби – під час укусу кровосисної мухи цеце).
-В організм хазяїна,
паразити здійснюють складні міграції, під час яких більшість з них гине.
Захисні реакції хазяїна, щоб позбутися паразитів.
-Насамперед бар’єром
на шляху проникнення паразитів в організм хазяїна слугують його покриви: шкіра
та слизові оболонки.
-Проникнення
паразита всередину організму спричиняє низку захисних реакцій: зокрема,
активізується клітинний і гуморальний імунітет.
-Паразитів одразу
атакують фагоцити, на них впливають також деякі біологічно активні
сполуки: слиз, який виділяють залозисті клітини слизових оболонок, гормони
(наприклад, на гельмінтів – естрогени), ферменти, що мають бактерицидну дію.
Типи
адаптацій паразитів.
Морфологічні адаптації паразитів: удосконалення органів прикріплення( присоски, хоботки
з гачками, кігтики на лапках ніг).
Адаптивні зміни
стосуються також фізіологічних і біохімічних процесів, обміну речовин. Так,
стьожкові черви, до яких належить ціп’як свинячий, мешкають у кишечнику
хазяїна, де багато поживних речовин, перетравлених під дією ферментів хазяїна.
Але й самі стьожкові черви здатні виділяти травні ферменти, забезпечуючи
перетравлення потрібних паразитам сполук.
Морфофізіологічні адаптації паразитів бувають прогресивні та регресивні.
Прогресивні: посилений
розвиток органів прикріплення та статевої системи (у кожному членику
стьожкових червів закладається свій набір чоловічих і жіночих статевих
органів); ускладнена будова покривів, які протидіють захисним реакціям
хазяїна (наприклад, кутикула аскарид має до десяти різних за будовою шарів); молекулярна
мімікрія не дає змоги розпізнавати паразитів як чужорідних; виділення
кишковими паразитами антиферментів (сполук, які захищають покривні
тканини від перетравлення ферментами хазяїна) тощо.
До регресивних (від лат. регресус –
зворотний рух) морфо фізіологічних адаптацій належать редукція органів
опорно-рухової системи, спрощення будови нервової системи та органів чуття
тощо.
Адаптації
до паразитизму:
Ймовірність
зараження нових особин хазяїна низька, і більшість особин паразитів гине
ще до проникнення в організм хазяїна.
Масову загибель
паразитів під час здійснення складних життєвих циклів компенсує вражаюча
плодючість. Так, самка аскариди людської
протягом доби може відкладати до 250 000 яєць, а в одному членику
свинячого ціп’яка міститься до 175 000 яєць, а бичачий ціп’як протягом свого життя (до 18 років) –
понад 10 000 000 000.
Паразитичний спосіб
життя значно ускладнює зустріч між особинами різної статі. Тому багато
паразитів (наприклад, більшість плоских червів, багато видів паразитичних
ракоподібних) є гермафродитами, здатними до самозапліднення.
У роздільностатевих
видів формуються адаптації для забезпечення надійності зустрічі партнерів.
Зокрема, у нематод сингамусів – паразитів дихальних шляхів птахів – самець і
самка надійно з’єднуються одне з одним на все життя: самці приростають до
самок у ділянці їхнього статевого отвору.
Деякі паразити
(наприклад, личинки трихінели) вкриваються капсулою для уникнення дії
імунної системи хазяїна.
Часом увесь життєвий
цикл паразитів демонструє приклад коеволюції: чітку адаптацію до життєвого
циклу хазяїна та його добових ритмів. Так, один з представників плоских
червів –жаб’ячий багатовуст – паразитує в сечовому міхурі жаб. Він набуває
статевої зрілості лише на третьому році життя, тоді, коли статевозрілим стає і
сам хазяїн. Цікаву синхронізацію паразитів з добовими ритмами проміжних хазяїв
спостерігають у деяких нематод. Наприклад, личинки вухерерії (збудника слонової
хвороби людини), що передаються кровосисними комарами, з’являються в
периферичній крові людини лише надвечір або вночі. Натомість личинки іншого
виду нематод – лоа, мігрують у периферичну кров удень, оскільки їхні проміжні
хазяї – ґедзі – активні саме в цей час.
Життєві
цикли паразитичних видів є адаптаціями до їхнього поширення та інвазування
нових особин хазяїв. Зокрема, таку функцію здійснюють
личинки, здатні до активного розселення, або проміжні чи остаточні хазяї, що
беруть на себе функцію поширення паразитів. Наприклад, один зі способів
зараження людини нематодою анкілостомою. Личинки цього паразита виходять з яєць
ще у ґрунті й часто проникають в організм людини через шкіру.
Адаптацією до
паразитизму є вплив паразитів на поведінку своїх хазяїв, зокрема з метою
забезпечити зустріч проміжних хазяїв з остаточними. Прикладом є ланцетоподібний
сисун, який зазвичай паразитує у печінці травоїдних тварин (зрідка – і в
людини). Другим проміжним хазяїном для нього є мурашка. Більшість личинок
ланцетоподібного сисуна інцистується в порожнині тіла мурашки, а одна з них
проникає у головний мозок комахи й змінює її поведінку: вдень така мурашка
виконує звичайні функції робочої особини, а надвечір не повертається в
мурашник, а заповзає на рослину та прикріплюється до неї щелепами. Таку
мурашку, заражену ланцетоподібним сисуном, легше разом з рослиною проковтнути
остаточному хазяїну – рослиноїдній тварині.
Адаптації до
паразитичного способу життя формуються на різних рівнях організації живого –
від молекулярного до популяційно-видового.
Загальними
адаптаціями бактерій-паразитів
є здатність утворювати токсини для пригнічення життєдіяльності
хазяїна, швидке розмноження, наявність плазмід з генами стійкості до
антибіотиків, утворення цист для існування за несприятливих умов. Ще однією
цікавою особливістю бактерій-паразитів є здатність деяких видів маніпулювати
собі на користь. Наприклад, шігела (Shigellaflexneri), яка є збудником
дизентерії, здатна впливати на гени епітеліальних клітин слизової оболонки
кишечнику й стимулювати утворення актинових ниток-філоподій та спрощувати
процес проникнення в ці клітини.
Гриби-паразити
пристосовані жити на поверхні або в тілі свого хазяїна. Ці істоти утворюють величезну
кількість спор і мають різні способи їхнього поширення. Є гриби-паразити,
які вистрілюють свої спори на мух (наприклад, пілоболуси, які випускають
спори зі швидкістю 25 м/с). А зооспори водних паразитичних грибів
(наприклад, сапролегній) мають джгутики й можуть плавати. Гриби можуть
виділяти отруйні речовини і вбивати клітини, а потім вже живитися їхнім вмістом
(наприклад, опеньок темний). Для живлення у багатьох паразитичних грибів
(фітофтори, борошнисторосяних грибів) утворюються гаусторії - це видозмінені нитки міцелію, що проникають у
клітини й поглинають поживні речовини. Для існування за несприятливих умов і
поширення гриби утворюють склероції (наприклад, ріжкові гриби) у вигляді
сплетення ниток міцелію.
