Основные среды жизни 2 страница

значение имеет огромная суммарная поверхность почвенных частиц,
потому что на них адсорбируется подавляющая часть микроорганизмов.
Сложность почвенной среды создает большое разнообразие условий для
самых разных функциональных групп: аэробов, анаэробов, потребителей
органических и минеральных соединений. Для распределения
микроорганизмов в почве характерна мелкая очаговость, поскольку на
протяжении нескольких миллиметров могут сменяться разные
экологические зоны.

По степени связи с почвой как средой обитания животных
объединяют в три экологические группы: геобионты, геофилы и геоксены.

Геобионты - животные, постоянно обитающие в почве. Весь цикл их
развития протекает в почвенной среде. Геобионтами являются дождевые
черви, многие первично-бескрылые насекомые.

Геофилы - животные, часть цикла развития которых (чаще одна из
(раз) обязательно проходит в почве. К этой группе принадлежит
большинство насекомых: саранчовые, ряд жуков, комары-долгоножки. Их
личинки развиваются в почве. Во взрослом же состоянии это типичные
наземные обитатели. К геофилам принадлежат и насекомые, которые в
почве находятся в фазе куколки.

Геоксены - животные, иногда посещающие почву для временною
укрытия или убежища. К геоксенам из насекомых относятся таракановые,
многие полужесткокрылые, некоторые развивающиеся вне почвы жуки.
Сюда же относятся грызуны и другие млекопитающие, живущие в норах.

Вместе с тем приведенная классификация не отражает роли
животных в почвообразовательных процессах, так как в каждой группе
есть организмы, активно передвигающиеся и питающиеся в почве и
пассивные, которые пребывают в почве в период отдельных фаз развития
(личинки, куколки или яйца насекомых).

Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, которое
определяется, в первую очередь, содержанием гумуса, макро- и
микроэлементов таких, как азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера,
железо, медь, бор, цинк, молибден и др. Каждый из этих элементов играет
свою роль в структуре и обмене веществ растения и не может быть
заменен полностью другим. Различают растения, распространенные
преимущественно на плодотворных почвах, - эутрофные, или эвтрофные, и
довольствующиеся небольшим количеством питательных веществ, -
олиготрофные. Между ними выделяют промежуточную группу
мезотрофных видов.

Разные виды растений неодинаково относятся к содержанию
доступного азота в почве, к кислотности почвы, к содержанию кальция.

Избыток солей в почвенном растворе оказывает отрицательное
воздействие на растения. Многочисленными экспериментами установлено

особенно сильное действие на растения хлоридного засоления почвы,

тогда как сульфатное менее вредно. Меньшая токсичность сульфатного
засоления почвы, в частности, связана с тем, что в отличие от иона хлора
ион сульфата в небольших количествах необходим для нормального
минерального питания растений, и вреден только его избыток. Растения,
приспособившиеся к произрастанию на почвах с высоким содержанием
солей, называют галофитами.

В отличие от галофитов растения, произрастающие не на засоленных
почвах, называют гликофитами. Галофиты имеют высокое осмотическое
давление, позволяющее им использовать почвенные растворы, так как
сосущая сила корней превосходит сосущую силу почвенного раствора.
Некоторые галофиты выделяют излишки солей через листья или
накапливают их в своем организме. Поэтому иногда их используют для
получения соды и поташа. Типичными галофитами являются солерос
европейский, сарсазан шишковатый и др.

По целому ряду экологических особенностей почва является средой,
промежуточной между наземной и водной. С воздушной средой почву
сближает наличие почвенного воздуха, угроза иссушения в верхних
горизонтах, довольно резкие изменения температурного режима
поверхностных слоев.

С водной средой почву сближают ее температурный режим,
пониженное содержание кислорода в почвенном воздухе, насыщенность
его водяными парами и наличие воды в других формах, присутствие в
почвенных растворах солей и органических веществ, возможность
двигаться в трех измерениях. Как и в воде, в почве сильно развиты
химические взаимозависимости и взаимовлияния организмов.

Промежуточные экологические свойства почвы как среды обитания
животных дают возможность сделать заключение, что почва играла
особую роль в эволюции животного мира. Например, для многих групп
членистоногих в процессе исторического развития почва явилась средой,
через которую типично водные организмы смогли перейти к наземному
образу жизни и заселить сушу.

4. 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, значительно отличающейся от внешней по
своим свойствам. Использование одними живыми организмами других в
качестве среды обитания - древнее и широко распространенное явление в
природе. Установлено, что прокариотические организмы (бактерии,
актиномицеты, сине-зеленые водоросли) имеют сожителей. У большого
числа одноклеточных эукариотических форм (красные, зеленые и
диатомовые водоросли, амебы, радиолярии и др.) обнаружены

внутриклеточные паразиты и симбионты. Практически нет ни одного вида
многоклеточных организмов, не имеющих внутренних обитателей. Чем
выше организация хозяев, чем больше степень дифференцированности их
тканей и органов, тем более разнообразные условия они могут
предоставить своим сожителям.

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

Несколько паразитирующих видов есть и среди высших цветковых
растений, например, омела, повилика и другие.

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
происходят в организме хозяев, например, малярийный плазмодий.

Между паразитами и хозяевами в процессе эволюции возникли
сложные взаимоотношения. Различные стороны этих взаимоотношений
отражают пути возникновения паразитизма.

Первый путь - "квартиранство". Нередко более мелкий организм
поселяется в жилище более крупного или вблизи него и со временем
переходит на тело хозяина, а затем и внутрь, переключаясь на питание за
счет его жизненных соков и, таким образом, причиняя ему вред.
Квартирант может превратиться в конечном итоге в паразита, а тело
хозяина становится для него средой обитания.

Второй путь перехода к паразитизму - через хищничество. Так,
хищник при нападении на крупную добычу, которую не может
уничтожить и съесть сразу, при определенных условиях проникнув внутрь
тела хозяина и найдя там благоприятную среду - обилие пищи, может
превратиться в паразита. Организм хозяина для паразита становится
средой обитания.

Третий путь - случайное проникновение будущего паразита в
организм хозяина. Например, крупные животные могут заглатывать с
пищей мелкие формы, некоторые из них не погибают, а, приспосабливаясь
к новым условиям, превращаются в паразитов.

В природе сохранилось немало примеров этих трех путей перехода
от квартиранства, хищничества и случайного паразитирования к

подлинному паразитизму. Вместе с тем сегодня трудно сказать, когда на
Земле появился первый паразит, от какой группы животных или растений
он произошел

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, паразитические
простейшие.

Различают стационарный и временный паразитизм. При
стационарном паразитизме паразит на длительное время, что на всю
жизнь, связывает себя с хозяином. Стационарные паразиты могут быть
приурочены к одному хозяину (постоянные): вши, пухоеды, чесоточные
зудни - или развитие их протекает со сменой хозяев (периодические):
многие ленточные черви, сосальщики. Так, малярийный плазмодий
определенную часть жизни проводит в малярийном комаре
(окончательный хозяин). Промежуточным хозяином является человек.

Окончательным хозяином служит тот организм, в котором обитает
половозрелая форма паразита, а промежуточным - в котором паразит
проходит личиночную, неполовозрелую стадию.

При временном паразитизме паразиты не всю свою жизнь связывают
с хозяином, а часть ее проводят свободно. К ним относят кровососущих
двукрылых и многих клопов.

Паразиты обитают в специфических условиях внутренней среды
хозяина. С одной стороны это дает им ряд экологических преимуществ, а с
другой - затрудняет осуществление их жизненного цикла по сравнению со
свободноживущими видами.

Одним из главных преимуществ паразитов является обильное
снабжение пищей за счет содержимого клеток, соков и тканей тела хозяина
или содержимого его кишечника. Обильная и легкодоступная пища служит
условием быстрого роста паразитов.

Практически неограниченные пищевые ресурсы служат для
паразитов также условием высокого потенциала их размножения, которое
обеспечивает им вероятность заражения других хозяев.

Вторым важным экологическим преимуществом для обитателей
живых организмов является их защищенность от непосредственного
воздействия факторов внешней среды.

Защищенность от внешних врагов, обилие легкоусвояемой пищи,
относительная стабильность условий делают ненужной сложную
дифференцировку тела, и поэтому многие внутренние паразиты и
симбионты характеризуются в эволюции вторичным упрощением
строения, включая потерю целых систем органов.

В связи с паразитическим образом жизни у растений редуцируется
ряд физиологических функций и соответствующих органов. Например,
отсутствуют или сильно редуцированы корни. Потери способности к
фотосинтезу привела к отсутствию хлорофилла.

Для паразитов выход во внешнюю среду как правило, чреват
многими опасностями, поэтому 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 др.). 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 плазмодии, 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 внутри организменной среды вырабатывается
преимущественно анаэробный тип обмена. Необходимая для работы
клеток энергия высвобождается за счет разных видов брожения, а не за
счет дыхания.

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
направление роста его присосок. Проростки некоторых паразитов
(повилик, заразих) производят винтообразные движения "в поисках" корня
или стебля растения-хозяина.

Важная адаптация паразитов - синхронизация их жизненных циклов
с сезонным развитием растений-хозяев - позволяет осуществить заражение

хозяина в нужный момент. Это явление широко известно для многих
паразитических грибов.

Существенными адаптациями паразитов являются повышенная
способность к размножению, выработка сложных жизненных циклов,
использование переносчиков и промежуточных хозяев.

Громадная плодовитость, свойственная паразитам, получила
название "закона большого числа яиц". Так, человеческая аскарида
продуцирует в среднем 250 тысяч яиц за сутки, а за всю жизнь - свыше 50
миллионов.

У ряда паразитов приспособления к умножению потомства
проявляются 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 партеногенетичеекого
или полового и бесполых.

Адаптации 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 известно более 20
видов вторичных паразитов из перепончатокрылых. Явления
сверхпаразитизма в растительном мире сравнительно редки. К ним
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. 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 действительными 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. Нередко такая изоляция приводит к
гибели паразита.

Отношения между паразитом и хозяином в растительном и
животном мирах 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 отражает специфику этой
среды. У представителей разных групп, ведущих паразитический образ
жизни, развиваются сходные типы приспособлений.

Таблица 3

Сравнительная характеристика сред обитания и адаптаций к ним живых

организмов

Среда	Характеристика	Адаптации организмов к среде
Водная	Самая древняя. Освещенность убы- вает с глубиной. При погружении на каждые 10 м давление возраста- ет на 1 атмосферу. Дефицит кисло- рода. Степень солености возраста- ет при переходе от пресных вод к морским и океаническим. Отно- сительно однородная (гомогенная) в пространстве и стабильная во времени	Обтекаемая форма тела, Плавучесть, слизистые Покровы, развитие возду- хоносных полостей, ос- морегуляции
Почвен- ная	Создана живыми организмами. Ос- ваивалась одновременно с назем- но-воздушной средой. Дефицит или полное отсутствие света. Вы- сокая плотность. Четырехфазная (фазы: твердая, жидкая, газообраз- ная, живые организмы). Неодно-	Форма тела вальковатая, слизистые покровы или гладкая поверхность, у некоторых имеется ко- пательный аппарат, раз- витая мускулатура. Для многих групп характер-

	родная (гетерогенная) в простран- стве. Во времени условия более постоянны, чем в наземно-воздуш- ной среде обитания, но более динамичны, чем в водной и орга- низменной	ны микроскопические или мелкие размеры как приспособление к жизни в пленочной воде В воз- духоносных порах
Наземно- воздуш- ная	Разреженная. Обилие света и кис- лорода. Гетерогенная в простран- стве. Очень динамичная во вре- мени	Выработка опорного ске- лета, механизмов регуля- ции гидротермического режима. Освобождение полового процесса от жидкой среды
Организ- менная	Очень древняя. Жидкая (кровь, лимфа) или твердая плотная (тка- ни). Наибольшее постоянство сре- ды во времени из всех сред оби- тания	Коадаптация паразита и хозяина, симбионтов друг к другу, выработка у паразита защиты от пе- реваривания хозяином и системы заякоривания в среде, усиление полово- го размножения, редук- ция зрения, пищевари- тельной системы, синх- ронизация биоритмов

Вопросы для обсуждения

1. Есть ли разница между понятиями окружающая среда И среда
обитания?

2. В каких сочетаниях используется термин «среда»? И чем
отличие этих сочетаний?

3. Какие факторы среды обитания являются наиболее трудными
для адаптации к ним организмов?

4. Перечислить общие закономерности действия факторов среды
на организмы. Раскрыть их сущность и значение.

5. Охарактеризуйте наиболее типичные свойства сред жизни.
Назовите присущие отдельным средам жизни лимитирующие факторы
адаптации организмов.

6. Рыбы являются наиболее процветающим классом позвоночных
животных. Какие экологические преимущества получили животные,
вышедшие на сушу и какие утратили?

7. По отношению к каким факторам среды могут считаться
эврибионтами или стенобионтами организмы: вирус иммунодефицита
человека, эдельвейс, угорь, дикая утка?

Темы докладов

1. Водная среда и адаптации животных.

2. Водный фактор на суше.

3. Экологическая пластичность организмов водной среды.

4. Пути возникновения паразитизма.

5. Адаптация животных наземно-воздушной среды.

СЕМИНАР 3

Дата добавления: 2014-11-06