Общая характеристика феромонов

Классификация типов химических воздействий организма.

Эколого-биохимические взаимодействия между животными одного вида.

Внутривидовые взаимодействия между высшими растениями

Внутривидовые взаимодействия с участием грибов и водорослей.

Общая характеристика феромонов. Структурное и функциональное разнообразие феромонов, их типология.

Классификация типов химических воздействий организма.

Внутривидовые взаимоотношения, опосредованные сигнальными веществами.

Лекция 8-10.

Современное состояние окружающей природной среды характеризуют как экологический кризис, отличительными чертами которого является химическое загрязнение биосферы и критическое состояние природных ресурсов. В соответствии с концепцией устойчивого развития человечество должно не только стремиться к снижению антропогенной нагрузки на экосистемы, но и взять на себя функции восстановления природного равновесия.

Для понимания механизмов поддержания и нарушения устойчивости экосистем необходима информация о взаимодействиях типа «организм – организм» и «организм – среда», опосредованных различными типами веществ.

Эти взаимодействия можно разделить на два типа:

• широкий класс трофических взаимодействий, протекающих с участием веществ, служащих источником энергии или строительных компонентов для организмов, их получающих;
• взаимодействия с участием молекул, которые служат посредниками или регуляторами экологических процессов, и передают какую-то информацию.

Для нас представляет интерес второй тип веществ, которые обладают рядом особенностей:

• присутствуют в организмах или выделяются ими в значительно меньших количествах, чем вещества, используемые организмами как энергоносители или строительный материал;
• в большинстве относятся к вторичным метаболитам.

Данный класс соединений чрезвычайно многообразен по химической природе, по характеру действия, по видовой специфичности и т. д. Соответственно существуют разные подходы к классификации веществ, участвующих во взаимоотношениях организмов. Ниже приведена одна из классификаций различных типов химических воздействий организма на среду: классификация типов химических воздействий организма на среду по М. Барбье (1978).

Выделяют две группы веществ.

Первая группа - вещества, участвующие во внутривидовых взаимодействиях:

1. аутотоксины (отбросы, токсичные для организма-продуцента и не приносящие пользы другим видам);
2. аутоингибиторы адаптации (сдерживают численность популяции в таких пределах, чтобы она находилась в равновесии с окружающей средой);
3. феромоны (выполняют различные функции, например, половые феромоны, общественные феромоны, феромоны тревоги и обороны, феромоны-метчики).

Вторая группа - вещества, участвующие в межвидовых (аллелохимических) взаимодействиях:

1) алломоны (приносят пользу организму-продуценту) -

· отпугивающие вещества

· вещества, прикрывающие бегство (чернильная жидкость у головоногих моллюсков)

· супрессоры (антибиотики)

· яды

· индукторы (вызывают образование галлусов, узелков и т.п.)

· противоядия

· приманки (привлекают добычу к организму-хищнику).

2) кайромоны (приносят пользу организму-реципиенту) –

· вещества, привлекающие к пище

· индукторы, стимулирующие адаптацию (например, фактор, вызывающий образование шипов у коловраток)

· сигналы, предупреждающие реципиента об опасности или токсичности

· стимуляторы (факторы роста).

3) депрессоры (отбросы и подобные им продукты, отравляющие реципиента, не увеличивая приспособляемости производящего их организма к окружающей среде)

С экологической точки зрения, можно выделить ряд главных функций химических веществ, участвующих в нетрофических взаимодействиях.

1. Защита от потенциального хищника, паразита и вообще консумента: его отпугивание, устранение, сдерживание его пищевой или репродуктивной активности или запрет поедания данного вида – потенциального объекта потребления. Подобным образом действуют многие токсические или репеллентные вещества растений, вещества с гормональным действием, экскреты и токсины животных. Воздействие таких защитных веществ направлено вверх по потенциальным трофическим цепям.

2. Наступательное биохимическое оружие, характерное для организмов высшего трофического уровня при взаимодействиях с низшим трофическим уровнем. К ним относят токсины и экоферменты паразитических грибов, патогенных бактерий, а также токсины хищных животных. Взаимодействия подобных веществ направлены по трофической цепи вниз, на организм нижнего трофического уровня.

3. Сдерживание конкурентов того же самого трофического уровня. Эта функция может быть одновременно и оборонительной, и наступательной, присуща как низшим растениям (например, фитопланктону), так и высшим растениям. У животных подобная функция обнаруживается в случае мечения индивидуального участка пахнущими веществами. Такой функцией могут обладать и пестициды, вносимые человеком в агроэкосистемы, для борьбы с паразитами растений.

4. Сигнал, действующий как призывный фактор (аттрактанты). Подобные сигналы часто стимулируют пищевую, двигательную или репродуктивную активность. Эта функция проявляется во взаимодействии с организмами различных трофических уровней. К ним можно отнести экохемомедиаторы различного типа: половые феромоны и аттрактанты, обнаруженные у грибов, растений и животных; пищевые аттрактанты растений, воздействующих на животных(фитофагов); аттрактанты растений, привлекающие животных-опылителей; кайромоны, выделяемые животными(жертвами и используемые их хищниками и паразитами для обнаружения жертв и ориентировки при их поиске.

5. Регуляция взаимодействия внутри популяций, группы особей или семьи. Она свойственна многим веществам, обнаруженным у позвоночных и регулирующим их поведение и репродуктивную активность. Такие вещества играют ключевую роль в поддержании сложной структуры и ее функционирования в колониях общественных насекомых.

6. Снабжение организмов, воспринимающих данные вещества, необходимыми молекулами (полуфабрикатами, из которых создаются гормоны или феромоны, или молекулами, которые используются воспринимающим организмом в готовом виде.

7. Участие в формировании среды обитания. Такими функциями могут обладать выделяемые гидробионтами компоненты растворимого органического вещества.

8. Индикация подходящих для заселения, колонизации или размножения местообитаний, ориентация в пространстве и формировании предпочтений при поиске местообитаний.

Феромо́ны (греч. φέρω — «нести» + ορμόνη «побуждать, вызывать») — собирательное название веществ — продуктов внешней секреции, выделяемых некоторыми видами животных и обеспечивающих химическую коммуникацию между особями одного вида. Феромоны — биологические маркеры собственного вида, летучие хемосигналы, управляющие нейроэндокринными поведенческими реакциями, процессами развития, а также многими процессами, связанными с социальным поведением и размножением.

Феромоны модифицируют поведение, физиологическое и эмоциональное состояние или метаболизм других особей того же вида. Как правило, феромоны продуцируются специализированными железами.

Дата добавления: 2013-12-13