Живые организмы как среда жизни

В течение всей жизни или части жизненного цикла многие виды гетеротрофных организмов обитают в других живых организмах, тела которых служат для них средой обитания. Использование одними живыми организмами других в качестве среды обитания – древнее и широко распространенное явление в природе. Любое сожительство организмов, относящихся к различным видам, следует считать симбиозом. Все случаи симбиоза можно разделить на три категории: мутуализм – обоюдополезный, положительный симбиоз; комменсализм – симбиоз с односторонней пользой, без ущерба для второго партнера; паразитизм – антагонистический, отрицательный для одного из партнеров симбиоз.

Мутуализм – широко распространен среди животных и растений. Например, у комаров, вшей и других насекомых в различных органах имеются специальные образования, заселенные бактериями или одноклеточными грибами. В клетках насекомых эти сожители находят благоприятные условия для существования и, в свою очередь, выделяют вещества, способствующие перевариванию пищи их хозяевами. В кишечнике человека постоянно обитает кишечная палочка, питающаяся его содержимым. Вместе с тем, ее присутствие сдерживает развитие болезнетворных бактерий (брюшного тифа, дизентерии) и способствует синтезу витаминов группы В.

Комменсализм – такой вид симбиоза, при котором один партнер использует организм другого как жилище и в качестве источника питания, но не причиняет ему вреда (вегетативные формы дизентерийной амебы).

Паразитизм – форма сожительства, при котором один организм использует другой в качестве среды обитания и наносит ему ущерб, но, как правило, не настолько значительный, чтобы вызвать гибель хозяина (глистные инвазии, вирусные инфекции и др.).

Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющих внутренних обитателей. Чем выше организация хозяев, тем более разнообразные условия могут они предоставить своим сожителям. Так, английский ученый А.Е. Шитли писал, что каждая птица – это, по сути, настоящий летающий зоопарк. Разнообразие мельчайших существ, живущих на птицах, поистине ошеломляюще (рис.6). Перья служат пищей вшам и клещам; кожей питаются некоторые мухи; блохи, вши, москиты сосут кровь птиц, находясь на поверхности тела, в то время как представители простейших разрушают красные кровяные тельца внутри организма. Практически в любых органах птицы можно обнаружить разнообразных паразитических червей.

Рис.6. Живые организмы как среда жизни.

Паразитизм – это явление столь всеобщее, что единственные живые существа, не подвергающиеся нападению, это те паразиты, которые представляют собой последнее звено длинной цепи питания. Чем ниже на эволюционной лестнице находится та или иная группа живых организмов, тем больше она включает видов паразитов. Так, некоторые группы плоских червей и нематод состоят исключительно из паразитических форм. У позвоночных паразитизм как способ существования встречается крайне редко. В царстве растений паразиты широко распространены среди грибов.

Для животных и растений, ведущих паразитический образ жизни, организм, на котором или в котором они поселяются (хозяин), является специфической средой обитания. Большая часть паразитов практически полностью утратила связь с внешним миром и все стадии их развития проходят в организме хозяев (например, малярийный плазмодий).

Паразитов обычно делят на две группы: эктопаразитов и эндопаразитов. Эктопаразиты – это наружные паразиты, обитающие на поверхности тела хозяина (клещи, пиявки, блохи). Эндопаразиты – внутренние паразиты, живущие внутри тела хозяина. Это большинство гельминтов, бактерии, вирусы. Одним из важных преимуществ паразитов является обильное их снабжение пищей за счет содержимого клеток, соков и тканей хозяина или содержимого кишечника. Обильная и легкодоступная пища служит условием быстрого роста паразитов. Так, в кишечном тракте позвоночных паразиты достигают больших размеров по сравнению с их свободноживущими родственниками: бычий и свиной солитеры достигают в длину 8-12 м, тогда как самые крупные тропические турбеллярии не превышают 60 см.

Вторым важным преимуществом для обитателей живых организмов является их защищенность от непосредственного воздействия факторов внешней среды. Внутри хозяина они не встречаются с опасностью высыхания, резким колебанием температур и т.п. Защищенность от внешних врагов, обилие легкоусвояемой пищи делают ненужной дифференцировку тела, в результате чего многие паразиты и симбионты характеризуются упрощением строения. Например, ленточные черви, всасывающие переваренную хозяином пищу через покровы, отличаются отсутствием пищеварительной системы.

Одним из наиболее известных эктопаразитов является повилика европейская, паразитирующая на многих травянистых видах и невысоких кустарниках (рис.7).

Рис. 7. Повилика и заразиха:

1 – клеверная, 2 – заразиха подсолнечниковая

Тело растения представлено тонкими стеблями, напоминающими нити, которые обвиваются вокруг стеблей растения-хозяина. 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. Из других бесхлорофилльных паразитов следует назвать виды рода заразихи, которые поражают многие сельскохозяйственные культуры (конопля, подсолнечник, табак). Стебель заразихи имеет бесцветные листья, а утолщенный нижний конец прикреплен к корню растения-хозяина.

Основные экологические трудности, с которыми сталкиваются сожители живых организмов – это ограниченность жизненного пространства, сложности снабжения кислородом, трудность распространения от одной особи хозяев к другим, а также защитные реакции организма хозяина против паразитов. Недостаток кислорода в тканях организмов-хозяев приводит к тому, что у многоклеточных обитателей внутриорганизменной среды вырабатывается преимущественно анаэробный тип обмена.

Важная адаптация паразитов – синхронизация их жизненных циклов с сезонным развитием растений-хозяев, позволяющая осуществить заражение хозяина в нужный 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.

Существенной адаптацией паразитов является повышенная способность к размножению. Так, человеческая аскарида продуцирует в среднем 250 тыс. яиц за сутки. Подавляющее число яиц гибнет, не выдержав воздействия различных факторов внешней среды, не попав в очередного хозяина, и только чрезвычайная плодовитость увеличивает шансы на выживание хотя бы немногих потомков, поддерживая существование вида. У ряда паразитов приспособления к умножению потомства проявляются в виде полиэмбрионии – клетки одного делящегося яйца дают начало множеству зародышей.

В ряде случаев паразиты сами становятся средой обитания других видов – возникает явление сверхпаразитизма. К нему относятся случаи поселения одного вида омелы на другом в тропических лесах Индии.

Живые организмы не только испытывают воздействия со стороны паразитов, но и энергично реагируют на них. Это сопротивление паразитам носит название активного иммунитета. У животных защитной реакцией от вторжения посторонних организмов является выработка гуморального иммунитета, т.е. выработка специфических белковых тел – антител, которые подавляют паразитов. Устойчивость хвойных деревьев к нападению стволовых вредителей (жуков-короедов) обеспечивается прежде всего выделением смолы, содержащей соединения, токсичные для этих насекомых. Ослабленные деревья теряют сопротивляемость и подвергаются заселению насекомыми-вредителями.

К защитным приспособлениям относятся особенности покровных тканей, которые затрудняют проникновение паразита (толстая кутикула, опушение), особенности химического состава клеток. Например, доказано, что к грибным паразитам устойчивы растения, содержащие много эфирных масел, сапонинов, алкалоидов.

Отношения между паразитом и хозяином в растительном и животном мире определенным образом уравновешены. Очевидно, что паразит не может размножаться до такой степени, чтобы привести к вымиранию популяции хозяина и лишить себя "кормовой базы". Следовательно, паразиты, так же, как и свободноживущие виды, имеют сложную систему приспособлений к своей среде обитания. Их строение и организация отражают специфику этой среды.

Самостоятельная работа

1. Заполните таблицу.

ВИДЫ АДАПТАЦИЙ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ К СРЕДАМ ЖИЗНИ

СРЕДА ЖИЗНИ	Виды и характеристика адаптаций
Водная
Наземно-воздушная
Почва
Организмы как среда обитания

2. Заполните таблицу «Виды симбиоза».

ВИДЫ СИМБИОЗА	ХАРАКТЕРИСТИКА, ПРИМЕРЫ
1. МУТУАЛИЗМ
2. КОММЕНСАЛИЗМ
3. ПАРАЗИТИЗМ