Основные среды жизни

Защищенность от внешних врагов, обилие легкоусвояемой пищи, относительная стабильность условий делают ненужной сложную дифференцировку тела, отсюда многие внутренние паразиты и симбионты характеризуются в эволюции вторичным упрощением строения, включая потерю целых систем органов. Например, ленточные черви, всасывающие переваренную хозяином пищу через покровы, отличаются отсутствием пищеварительной системы и редукцией нервной. Галловые клещи, живущие в тканях растений, проводят всю свою жизнь и даже размножаются на стадии эмбриона всего с одной парой конечностей вместо четырех пар, как свойственно всем паукообразным.

В связи с паразитическим образом жизни у растений редуцируется ряд физиологических функций и соответствующих органов. Например, отсутствуют или сильно редуцированы корни. Потеря способности к фотосинтезу привела к отсутствию хлорофилла. Так, у некоторых заразих удается обнаружить лишь его следы. По мере усиления паразитических свойств в эволюционном ряду растений-паразитов сокращается ферментный аппарат. Остаются лишь специализированные ферменты, позволяющие паразитировать на узком круге хозяев. Эта биохимическая специализация послужила основой строгой избирательности многих паразитов по отношению к растениям-хозяевам.

Одним из наиболее известных эктопаразитов, как уже было отмечено выше, является повилика европейская (Cuscuta europaea), паразитирующая на многих травянистых видах и невысоких кустарниках (рис. 50).

Рис. 50. Повилика и заразиха: 1 -- повилика клеверная; 2 -- заразиха подсолнечниковая

Тело растения представлено тонкими желтоватыми стеблями, напоминающими нити, которые обвиваются вокруг стеблей растения-хозяина, нередко переплетаясь друг с другом. Внедрение в ткани хозяина происходит с помощью гаусторий. Листья у повилик полностью отсутствуют, а после прикрепления к хозяину отмирает и слабо развитый корень, поэтому стебли повилики не имеют связи с почвой. В середине лета на них появляются шаровидные клубочки мелких бледно-розовых цветков. Из других бесхлорофилльных паразитов следует назвать виды рода заразихи (Orobanche), которые поражают многие сельскохозяйственные культуры (конопля, подсолнечник, табак и др.) и виды дикой флоры. Толстый мясистый стебель заразихи, покрытый чешуйчатыми бесцветными листьями, несет на конце колосовидное соцветие. Нижний его конец, обычно вздутый и утолщенный, прикреплен к корню растения-хозяина.

Существует ряд переходов от настоящих паразитов к автотрофным растениям. Промежуточное звено в нем представляют полупаразиты, которых нередко называют «зелеными паразитами». Это растения, частично или полностью утратившие способность поглощать из почвы воду и питательные вещества, но сохранившие хлорофилл и возможность самостоятельного фотосинтеза. Широко известны луговые травянистые полупаразиты. Среди них погремки большой и малый -- Alectorolophus major и A. minor, мытник -- Pedicularis, очанки -- Euphrosia и др. К корням травянистых растений они прикрепляются с помощью гаусториев. Полупаразитный образ жизни ведут омела белая (Viscum album) и ремнецветник европейский (Loranthus europaeum), поселяющиеся на ветвях древесных пород, таких, как липа, тополь и др. Всего насчитывают 1964 вида полупаразитов.

Для паразитов выход во внешнюю среду, как правило, чреват многими опасностями, отсюда на той стадии жизненного цикла, которую паразиты проводят вне хозяина, у них развиваются различные защитные приспособления, позволяющие пережить этот критический период (толстые и многослойные оболочки яиц гельминтов, цисты кишечных амеб, ооцисты со спорами кокцидий, способность к анабиозу у ряда личинок нематод и т. д.). При отсутствии же в жизненном цикле паразитов стадии выхода во внешнюю среду, как у малярийного плазмодия, таких защитных приспособлений не обнаруживается.

Основные экологические трудности, с которыми сталкиваются внутренние сожители живых организмов, -- это ограниченность жизненного пространства для внутриклеточных и тканевых обитателей, сложности снабжения кислородом, трудность распространения от одной особи хозяев к другим, а также защитные реакции организма хозяина против паразитов. Ограниченность жизненного пространства особенно сказывается на размерах и форме внутриклеточных паразитов. Так, грегарины, живущие в полости кишечника, -- крупные споровики со сложно расчлененной клеткой, тогда как малярийные плазмоиды, являющиеся внутриклеточными паразитами, отличаются мелкими размерами и упрощенным внешним строением.

Недостаток кислорода в тканях и особенно в желудочно-кишечном тракте организмов-хозяев приводит к тому, что у многоклеточных обитателей внутриорганизменной среды вырабатывается преимущественно анаэробный тип обмена. Необходимая для работы клеток энергия высвобождается за счет разных видов брожения, а не за счет дыхания. Так, у человеческой аскариды утрачены все ферменты дыхательного цикла, кислород действует на них как яд, что и используется в медицинской практике. Однако целый ряд паразитов не утрачивает полностью способности к дыханию и может переключаться с анаэробного типа обмена на аэробный, таковы жгутиковые Trichomonas, эхинококк и др.

Среда обитания паразитов ограничена как во времени (жизнью хозяина), так и в пространстве. Поэтому основные адаптации направлены на возможность распространения в этой среде, передачи от одного хозяина к другому. Так, для паразита растений очень важно обеспечить контакт с хозяином, начиная с прорастания семян. Семена многих паразитических видов не прорастают в почве до тех пор, пока не окажутся вблизи корней растений-хозяев, от которых в почву поступают выделения, стимулирующие прорастание семян паразита и определяющие направления роста его гаусторий. Проростки некоторых паразитов (повилик, заразих) производят винтообразные движения «в поисках» корня или стебля растения-хозяина.

С помощью электронно-микроскопических исследований установлено, что вблизи проникновения гаустории омелы в ткани тополя направление роста сосудов растения-хозяина отклоняется в сторону присоски под влиянием выделений паразита, облегчающих установление контактов с хозяином.

Важная адаптация паразитов -- синхронизация их жизненных циклов с сезонным развитием растений-хозяев, позволяющая осуществить заражение хозяина в нужный момент. Это явление широко известно для многих паразитических грибов. Некоторые паразиты способны к временной приостановке развития, начинающегося в «неподходящий» момент. Например, слишком рано появившиеся проростки повилики прекращают рост, иногда на несколько недель, до тех пор, пока рядом не разовьются проростки травянистых растений -- возможных хозяев. Существенными адаптациями паразитов являются повышенная способность к размножению, выработка сложных жизненных циклов, использование переносчиков и промежуточных хозяев. Например, полупаразит Striga (колдунья трава) широко распространен в Африке, Южной Азии, Австралии на зерновых культурах, сорго, сахарном тростнике, образует на одном растении до 0,5 млн очень мелких семян. Семена паразитов весьма долговечны, что дает им возможность длительного «выжидания» контакта с растением-хозяином (семена Striga могут сохранять всхожесть в почве до 20 лет).

Громадная плодовитость, свойственная паразитам, получила название «закона большого числа яиц». Так, человеческая аскарида продуцирует в среднем 250 тыс. яиц за сутки, а за всю жизнь -- свыше 60 млн. Подавляющее большинство яиц и зародышей паразитов гибнет, не выдержав воздействия различных факторов внешней среды, не попав в очередного хозяина, и только чрезвычайная плодовитость увеличивает шансы на выживание и завершение жизненного цикла хотя бы немногих потомков, поддерживая существование вида.

У ряда паразитов приспособления к умножению потомства проявляются и в виде партеногенеза, полиэмбрионии (клетки одного делящегося яйца дают начало множеству зародышей), бесполого размножения (почкование у пузырчатых стадий ленточных червей). Это приводит к чередованию поколений -- полового и партеногенетического или полового и бесполых.

У многих паразитов чередование поколений сочетается со сменой двух или более хозяев, следовательно, одно поколение существует в одном хозяине, а другое -- в другом. К примеру, ленточный червь, обитающий в кишечнике лисицы, откладывает там крошечные яички. Эти яички вместе с экскрементами лисицы попадают на землю. Как им теперь вернуться в кишечник какой-нибудь другой лисицы? Процесс возвращения включает в себя стадию промежуточного хозяина или несколько хозяев. Траву, на которую попали яйца ленточного червя, съедает заяц. В его организме яйца превращаются в личинки. Личинки вбуравливаются в ткани зайца и там переходят в покоящуюся стадию -- цисты. В дальнейшем, если лисица поймает этого зайца, то цисты попадут в ее кишечник, там превратятся в молодого ленточного червя, и жизненный цикл начнется сначала. Многообразие и сложность жизненных циклов паразитов выработались как приспособление для передачи от одной особи хозяина к другой, для распространения.

Адаптация паразита к существованию на определенном хозяине включает также весьма тонкую биохимическую специализацию -- выработку определенного набора ферментов, облегчающих проникновение в тело хозяина и использование поступающих от него веществ.

В ряде случаев паразиты сами становятся средой обитания других видов -- возникает явление сверхпаразитизма, или гиперпаразитизма. Например, для паразита капустной белянки наездника (Apanteles glomeratus) известно более 20 видов вторичных паразитов из перепончатокрылых. Явления сверхпаразитизма в растительном мире сравнительно редки. К ним относятся случаи поселения одного вида омелы (Viscum meniliforme) на другом (V. orientale) в тропических лесах Индии.

В разных частях тела многоклеточного организма условия неоднородны. Для своих обитателей хозяин выступает как многообразная среда. Его паразиты специализируются к жизни в определенных органах и тканях. Они приурочены к определенному возрастному и физиологическому состоянию хозяина. Так, в волосах человека обитают одни разновидности вшей, тогда как в волосяном покрове других частей тела -- совсем иные. В пищеварительном тракте кролика одновременно могут паразитировать несколько видов кокцидий, каждый из которых локализуется в определенных частях кишечника: Eimeria media -- в начальном отделе тонкой кишки, Е. irresidua -- в средней, а Е. magna -- в последней ее петле, Е. piriformis -- преимущественно в слепой кишке и т. д.

В Сибири, в лиственницах, тонкоусый еловый усач заселяет преимущественно прикомлевую часть до высоты примерно 1 м, лиственничная златка осваивает ствол выше, до 4--5 м, продолговатый короед распространяется по всей его средней части, а вершину и ветви заселяют короед-гравер и заболотник Моравица.

Большое число паразитов обитает не внутри, а на поверхности тела хозяина, выступающего в этом случае как часть внешней среды паразита, снабжая его пищей, предоставляя убежище, трансформируя микроклимат. Связь с хозяином эктопаразита может быть постоянной или временной. Одна из основных жизненно важных экологических задач для постоянных или длительно связанных эктопаразитов с хозяином -- удержаться на теле хозяина. Типичные эктопаразиты в связи с этим обычно характеризуются наличием мощных органов прикрепления -- присосок, крючьев, коготков и т. д., которые независимыми путями развиваются у самых разных по происхождению видов.

Живые организмы не только испытывают воздействия со стороны паразитов, но и энергично реагируют на них. Паразиты как обитатели живой среды должны преодолевать сопротивление организма хозяина, его защитные реакции. Это сопротивление паразитам носит название активного иммунитета. Здоровые, полноценные особи животных и растений обладают действенными защитными приспособлениями, которые не позволяют проникать в них патогенным организмам. Так, у животных защитной реакцией от вторжения посторонних организмов является выработка гуморального иммунитета, т. е. образование в крови хозяина специфических белковых веществ, антител, которые подавляют паразитов. Выработка иммунитета стимулируется токсинами паразита и часто предохраняет от повторных заражений. Устойчивость хвойных деревьев к нападению стволовых вредителей (жуков-короедов, усачей и др.) обеспечивается прежде всего выделением смолы, содержащей соединения, токсичные для этих насекомых. Ослабленные же деревья теряют сопротивляемость, подвергаются заселению насекомыми-вредителями, поражаются грибами и т.д.

В ряде случаев организм хозяина отвечает на вторжение паразита разрастанием окружающих его тканей, образованием своеобразной капсулы, которая изолирует паразита. Такие образования у растений называют галлами, а у животных -- зооцецидиями. Нередко подобная изоляция приводит к гибели паразита. Чаще же, например, защитная роль зооцецидиев ограничивается локализацией причиняемого вреда в определенном участке тела хозяина, а сами паразиты используют их как дополнительные защитные образования. Особенно наглядно это выражено в возникновении галлов у растений (рис. 51).

Рис. 51. Галлы на листьях (по Е. Страсбургу, 1962) А -- шиповник (Rosa conina); Б -- бук (Fagus sytuatica)

Вызывающие их насекомые, клещи, нематоды и другие паразиты выделяют специфические вещества, которые стимулируют преобразование тканей или целых органов растений в галлы с камерой внутри, где их обитатель надежно защищен от высыхания, врагов и обеспечен пищей.

Как уже было отмечено, защитные реакции растения-хозяина состоят прежде всего в выработке иммунитета -- невосприимчивости к заражению паразитами. Известны устойчивые к паразитным грибам сорта картофеля, зерновых и других сельскохозяйственных культур. К защитным приспособлениям относятся и особенности покровных тканей, которые затрудняют проникновение паразита (толстая кутикула, опушение и т. д.), особенности химического состава клеток и тканей. Например, доказано, что к грибным паразитам устойчивы растения, содержащие много эфирных масел, сапонинов, алкалоидов, многие галофиты с повышенным содержанием солей.

Отношения между паразитом и хозяином в растительном и животном мире на популяционном и видовом уровнях определенным образом уравновешены. Очевидно, паразит не может размножаться до такой степени, чтобы привести к вымиранию популяции хозяина и лишить себя «кормовой базы». Регулятором равновесия служит относительно медленное воздействие на хозяина некоторых паразитов, таких, как грибы, вызывающие ржавчину, головню, мучнистую росу на зерновых культурах, а иногда даже наблюдается некоторая биохимическая стимуляция роста хозяина со стороны паразита. Следовательно, паразиты, так же как и свободноживущие виды, имеют сложную систему приспособлений к своей среде обитания. Их строение и организация отражают специфику этой среды. Развиваются сходные типы приспособлений у представителей разных групп, ведущих паразитический образ жизни.

Литература

1. Акимова, Т. А. Экология [Текст] : учебник для вузов / Т. А. Акимова, В. В. Хаскин. - М.: ЮНИТИ, 1999. - 455 с.

2. Артамонов В. И. Растения и чистота природной среды [Текст] / В. И. Артамонов. - Москва: Наука, 1986. -172 с. - (Человек и окружающая среда).

3. Арустамов Э. А. Экологические основы природопользования: учеб. пособие/ Э. А. Арустамов. -- М.: Дашков и К, 2001. -- 236 с.

4. Астапенко М. П. Природа и история родного края [Текст]: учеб. пособие для начальной школы / М. П. Астапенко, Е. Ю. Сухаревская. - Ростов н/Д: БАРО-ПРЕСС, 2004. 170 с.: ил. - ISBN 5-94004-198-1.

5. Бобров Р. Все о национальных парках [Текст] / Р. Бобров. - Москва: Молодая гвардия, 1987. - 222 с. - (Эврика).

6. Бондаренко И. Природа в бассейне Дона: проблемы природопользования и охраны окружающей среды [Текст] / И. Бондаренко. - Ростов н/Д: Ростиздат, 1982. -128 с. - (Потомкам - цветущую землю).

7. В судьбе природы - наша судьба [Текст]: писатели об экологических проблемах. - Москва: Художественная литература, 1990. - 462 с.

8. Вальков В. Ф. Главное богатство нашей природы [Текст]: рассказ о земле и ее плодородии / В. Ф. Вальков, Г. Г. Клименко. - Ростов н/Д: Кн. изд-во, 1984. - 128 с.: ил. -- (Потомкам - цветущую землю).

9. Васинский А. Пейзаж будущего: человек в мире природы [Текст] / А. Васинский. - Москва: Политиздат, 1985. - 206 с.

10. Владимиров В. А. Катастрофы и экология / В. А. Владимиров, В. И. Измалков. -- М.: Контакт-культура, 2000. -- 380 с.

11. Вронский В. А. Экология: словарь-справочник / В. А. Вронский. -- Ростов н/Д: Феникс, 1997. -- 576 с.

12. Горелов А. А. Экология: [Текст]: учеб. пособие для вузов] / А. А. Горелов. -- М.: Юрайт-М, 2002. -- 312 с. -- (в пер.). -- ISBN 5-94227-066-Х.

13. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 1995 г.» [Текст]. -- Ростов н/Д, 1996. -- 164 с.

14. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 1996 г.» [Текст]. -- Ростов н/Д, 1997. -- 243 с.: ил.

15. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 2000 г.»/ под общ. ред. В. П. Володацкого -- Ростов н/Д, 2001. -- 136 с.

16. Дедю И. И. Экологический энциклопедический словарь: [Текст] свыше 8000 терминов / И. И. Дедю. - Кишинев: МСЭ, 1990. - 408 с.

17. Дроздов, Николай Николаевич Мир животных с Николаем Дроздовым: [Текст] / Дроздов, Николай Николаевич, А. К. Макевв. -- М.: АСТ: Астрель, 2007. -- 384 с.: ил. -- (в пер.). -- ISBN 978-5-17-046028-1; 978-5-271-17685-2.

18. Естествознание и основы экологии: учебное пособие для средних педагогических учебных заведений / Р. А. Петросова, В. П. Голов, В. И. Сивоглазов, Е. К. Страут. - 6-е изд., испр. и доп. -- Москва: Дрофа, 2007. -- 302, [1] с.: ил.; 22 см. -- (Среднее профессиональное образование). -- Авторы указаны на обороте тит. листа. - 3000 экз. - ISBN 978-5-358-01593-7 (в пер.).

Размещено на Allbest.ru