Живые организмы как среда жизни

Использование одними живыми организмами других в качестве среды обитания широко распространённое явление в природе. Внутриклеточные паразиты и симбионты обнаружены как у прокариотных (бактерии, цианобактерии), так и у большинства эукариотных организмов. Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющих внутренних обитателей. Больше всего паразитов среди микроорганизмов и относительно примитивных многоклеточных, а подверженность заражению паразитами наиболее высока у позвоночных животных и покрытосеменных растений.

В зависимости от форм взаимодействия паразита с организмом хозяина различают эктопаразитов и эндопаразитов. Эктопаразиты обитают на поверхности тела хозяина (клещи, пиявки, блохи и др.), который снабжает их пищей и представляет убежище. Связь эктопаразита с хозяином может быть постоянной или временной. Для постоянных или длительно связанных с хозяином эктопаразитов характерно наличие органов прикрепления – присосок, коготков, крючьев и др. У растений-эктопаразитов большая часть тела находится вне организма хозяина, а в него внедряются только специальные органы – присоски или гаустории (виды родов повилика, заразиха).

Эндопаразиты обитают внутри тела хозяина. Это большинство гельминтов, паразитические простейшие, бактерии, вирусы. У растений-эндопаразитов почти всё тело помещается внутри тканей хозяина, а наружу выставляются лишь органы размножения, как, например, у растений рода раффлезия (рис.7).

 

Рис. 7. Растения из семейства Rafflesiaceae – эндопаразиты древесных видов. Тело паразита находится внутри ветви или ствола хозяина, снаружи видны лишь цветки и плоды (по Т.К. Горышиной, 1979)

 

Многие паразиты полностью утратили способность к самостоятельному существованию в окружающей среде. Их называют облигатными. Примером являются малярийный плазмодий, вши, многие ленточные черви, сосальщики, микоплазмы, риккетсии, вирусы и др. В то же время многие являются факультативными паразитами, которые часть своей жизни проводят свободно в окружающей среде. К ним относятся многие клопы, сальмонеллы, шигеллы, возбудители дизентерии, туберкулеза, бруцеллёза и др.

Эндопаразиты обитают в специфических условиях внутренней среды организма хозяина. Это, с одной стороны, даёт им ряд экологических преимуществ, а с другой – затрудняет осуществление их жизненного цикла по сравнению со свободноживущими видами.

Одним из важных преимуществ паразитов является обильное снабжение пищей за счёт организма хозяина, что служит условием их быстрого роста и высокого потенциала размножения. Внутри хозяина паразиты защищены от непосредственного воздействия факторов внешней среды: угрозы высыхания, колебаний температуры, солевого режима, от внешних врагов. Всё это делает ненужным сложную дифференцировку тела, поэтому для многих эндопаразитов и симбионтов характерно упрощённое строение, вплоть до потери целых систем органов (ленточные черви, галловые клещи и др.). У растений, ведущих паразитический образ жизни, отсутствуют или сильно редуцированы корни, утрачена способность к фотосинтезу, сокращается ферментативный аппарат.

У паразитов, которые часть жизненного цикла проводят вне хозяина, развиваются различные защитные приспособления, позволяющие переживать этот критический период – цисты, толстые и многослойные оболочки яиц и спор, способность к анабиозу у некоторых личинок нематод и др.

Основные экологические трудности, с которыми сталкиваются внутренние обитатели живых организмов – это ограниченность жизненного пространства для внутриклеточных и тканевых сожителей, сложности снабжения кислородом, трудность распространения от одной особи хозяина к другим, а также защитные реакции организма против паразитов. Ограниченность жизненного пространства сказывается на размерах и форме внутриклеточных паразитов и симбионтов. Они, как правило, отличаются значительно более мелкими размерами по сравнению с живущими в полости кишечника. Недостаток кислорода в тканях и желудочно-кишечном тракте организмов-хозяев приводит к вырабатыванию у многих паразитов и симбионтов анаэробного типа обмена.

Поскольку среда обитания паразитов ограничена как во времени, так и в пространстве, у них выработались адаптации, направленные на возможность распространения в этой среде, передаче от одного хозяина к другому. Основные приспособления к этому – высокая плодовитость, выработка сложных жизненных циклов, использование переносчиков и промежуточных хозяев. Большинство яиц и зародышей паразитов гибнет, не попав в очередного хозяина или не выдержав воздействия факторов внешней среды. Поэтому высокая плодовитость увеличивает шансы на выживание и завершение жизненного цикла хотя бы немногих потомков. У некоторых паразитов приспособлением к умножению потомства являются такие формы размножения, как партеногенез, множественное деление (полиэмбриония), чередование полового и бесполого поколений. У многих паразитов чередование поколений сочетается со сменой двух и более хозяев. Партеногенетическое и бесполое размножение в промежуточном хозяине увеличивает шансы паразита на попадание в окончательного хозяина и завершение жизненного цикла.

Живые организмы не только испытывают воздействие со стороны своих сожителей, но и активно реагируют на них. Здоровые особи животных и растений обладают действенными защитными приспособлениями, которые препятствуют проникновению в них патогенных организмов. У животных защитной реакцией от вторжения посторонних организмов является выработка гуморального иммунитета, т.е. образование в крови хозяина антител, которые подавляют паразитов. Устойчивость хвойных деревьев к нападению насекомых-вредителей обеспечивается выделением смолы, содержащей вещества, токсичные для этих насекомых.

В некоторых случаях организм хозяина отвечает на вторжение паразита разрастанием окружающих его тканей, образованием своеобразной капсулы, изолирущей паразита. Такие образования у растений называют галлами, а у животных – зооцецидиями. Нередко такая изоляция приводит к гибели паразита. Чаще же паразиты используют их как дополнительные защитные образования. Особенно наглядно это выражено в возникновении галлов у растений. Вызывающие их образование насекомые, клещи, нематоды выделяют специфические вещества, которые стимулируют преобразование тканей или целых органов в галлы с камерой внутри, где их обитатель надёжно защищён от высыхания, врагов и обеспечен пищей.

Таким образом, внутриорганизменные обитатели, как и свободноживущие виды, обладают множеством приспособлений к своей среде, и их строение и организация отражают специфику этой среды.

 

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое среда обитания, и какие среды заселены организмами?

2. Охарактеризуйте экологические свойства водной среды жизни. Назовите свойственные ей лимитирующие факторы, особенности плотности, температурного, светового, газового и солевого режимов.

3. В тропических районах океана, где много тепла и света, жизнь очень бедна. Эти районы называют океаническими пустынями. Как Вы думаете, что ограничивает здесь размножение одноклеточных водорослей, от которых, в свою очередь, зависит жизнь животных?

4. Почему в морозные зимы нередко случается массовая гибель рыб в реках средней полосы России? Какой лимитирующий фактор может быть причиной этого?

5. Каковы особенности адаптаций растений и животных к жизни в водной среде?

6. Назовите основные особенности обитания организмов наземно-воздушной среды.

7. Какова роль светового, газового, температурного, водного режимов и плотности воздуха для организмов наземно-воздушной среды?

8. Как приспосабливаются наземные растения к избытку и недостатку света? Назовите анатомо-морфологические особенности светолюбивых и тенелюбивых растений.

9. Какую роль играет видимый свет в жизни животных? Укажите, как адаптируются различные группы животных к условиям освещённости.

10. Охарактеризуйте основные пути адаптации растений и животных к температурному фактору. Укажите отличительные особенности пойкилотермных и гомойотермных организмов.

11. Какие экологические группы растений и животных выделяют в зависимости от способов адаптации их к водному режиму местообитаний? Укажите их анатомо-морфологические особенности.

12. Как регулируют водный баланс своего тела растения и животные? Назовите пути адаптации животных к водному режиму наземно-воздушной среды.

13. Охарактеризуйте роль почвенно-грунтовых условий в жизни наземных растений и животных.

14. Какова роль различных форм рельефа местности в жизни растений и животных?

15. Назовите экологические особенности почвенной среды жизни. Почему почву сравнивают с живым организмом?

16. Охарактеризуйте группы почвенных организмов в зависимости от их размеров и степени подвижности. Укажите их роль в образовании почвы.

17. Что понимается под определением «живые организмы как среда обитания»? Какие формы взаимоотношений могут возникать между организмом хозяина и его сожителями?

18. Как приспосабливаются организмы к паразитическому образу жизни? В чём отличия эндопаразитов и эктопаразитов, аблигатных и факультативных паразитов?

19. Какова роль симбионтов в жизни организма хозяина? Приведите примеры симбиоза.

20. Какова реакция животных и растительных организмов на вторжение паразита?