свойства организма как среды жизни

Биология. 10 класс

§ 13. Живой организм как среда обитания. Адаптации к жизни в другом организме — паразитизм

Характерные особенности организма как среды обитания

Относительное постоянство внутренней среды одного организма — хозяина — дает возможность использовать его тело другим организмом — сожителем — в качестве среды жизни. Хозяин — организм, являющийся средой жизни для других организмов. Сожитель — организм, поселяющийся на поверхности или внутри тела другого организма. Сожитель может быть для хозяина нейтральным (мальки рыб в кишечной полости морских кишечнополостных животных). Он может приносить ему пользу, снабжая питательными веществами (азотфиксирующие клубеньковые бактерии и бобовые растения). Но он может причинять хозяину вред, используя его питательные вещества (аскарида человеческая и человек).

Сожителей больше всего среди микроорганизмов (все вирусы, некоторые представители бактерий и грибов), протистов (амеба дизентерийная, трихомонада) и многоклеточных организмов, имеющих упрощенное строение (плоские и круглые черви, некоторые насекомые).

Наиболее часто в природе встречаются взаимоотношения, когда сожитель живет за счет хозяина и угнетает его жизнедеятельность. Эти взаимоотношения называются паразитизмом (от греч. parásitos — нахлебник), а сожители — паразитами. Е. Н. Павловский дал им следующее определение: «Паразитами называют животных, которые живут за счет особей другого вида, будучи тесно связаны с ними в своем жизненном цикле на большем или меньшем его протяжении».

Попав во внутреннюю среду хозяина, паразит получает ряд преимуществ:

1) обилие легкодоступной для усвоения пищи, не требующей перестройки процессов пищеварения. Например, клеточный сок растений, кровь животных, содержимое их пищеварительного тракта, уже подвергнутое ферментативной обработке;

2) защищенность от непосредственного воздействия абиотических и биотических факторов внешней среды. Все взаимодействия со сложными и изменяющимися окружающими условиями и врагами берет на себя организм хозяина;

3) относительная стабильность условий существования. Внутренняя среда организма по ряду физико-химических факторов имеет высокую степень постоянства.

В то же время организм как среда жизни создает для паразитов некоторые экологические трудности:

1) ограниченность среды во времени и пространстве;

2) трудность распространения от одной особи хозяина к другой;

3) сложности в обеспечении кислородом;

4) защитные реакции организма хозяина.

Как преимущества, так и экологические трудности жизни в другом организме явились причиной формирования у паразитов разнообразных адаптаций. Они позволяют им эффективно размножаться и процветать, живя в другом организме.

Источник

§ 13. Живой организм как среда обитания. Адаптации к жизни в другом организме — паразитизм

Оглавление

Характерные особенности организма как среды обитания

Относительное постоянство внутренней среды одного организма — хозяина — дает возможность использовать его тело другим организмом — сожителем — в качестве среды жизни. Хозяин — организм, являющийся средой жизни для других организмов. Сожитель — организм, поселяющийся на поверхности или внутри тела другого организма. Сожитель может быть для хозяина нейтральным (мальки рыб в кишечной полости морских кишечнополостных животных). Он может приносить ему пользу, снабжая питательными веществами (азотфиксирующие клубеньковые бактерии и бобовые растения). Но он может причинять хозяину вред, используя его питательные вещества (аскарида человеческая и человек).

Сожителей больше всего среди микроорганизмов (все вирусы, некоторые представители бактерий и грибов), протистов (амеба дизентерийная, трихомонада) и многоклеточных организмов, имеющих упрощенное строение (плоские и круглые черви, некоторые насекомые).

Наиболее часто в природе встречаются взаимоотношения, когда сожитель живет за счет хозяина и угнетает его жизнедеятельность. Эти взаимоотношения называются паразитизмом (от греч. parásitos — нахлебник), а сожители — паразитами. Е. Н. Павловский дал им следующее определение: «Паразитами называют животных, которые живут за счет особей другого вида, будучи тесно связаны с ними в своем жизненном цикле на большем или меньшем его протяжении».

Попав во внутреннюю среду хозяина, паразит получает ряд преимуществ:

1) обилие легкодоступной для усвоения пищи, не требующей перестройки процессов пищеварения. Например, клеточный сок растений, кровь животных, содержимое их пищеварительного тракта, уже подвергнутое ферментативной обработке;

2) защищенность от непосредственного воздействия абиотических и биотических факторов внешней среды. Все взаимодействия со сложными и изменяющимися окружающими условиями и врагами берет на себя организм хозяина;

3) относительная стабильность условий существования. Внутренняя среда организма по ряду физико-химических факторов имеет высокую степень постоянства.

В то же время организм как среда жизни создает для паразитов некоторые экологические трудности:

1) ограниченность среды во времени и пространстве;

2) трудность распространения от одной особи хозяина к другой;

3) сложности в обеспечении кислородом;

4) защитные реакции организма хозяина.

Как преимущества, так и экологические трудности жизни в другом организме явились причиной формирования у паразитов разнообразных адаптаций. Они позволяют им эффективно размножаться и процветать, живя в другом организме.

Адаптации к жизни в другом организме — паразитизм

Паразиты могут поселяться на поверхности тела хозяина (эктопаразиты — вши, блохи, клещи, клопы) или внутри него (эндопаразиты — плазмодий малярийный, аскарида, власоглав, цепень бычий). У эктопаразитов большая часть тела находится вне хозяина (в контакте с окружающей средой) и лишь органы питания внедряются в его живые ткани. У эндопаразитов в процессе эволюции выработался ряд приспособлений к жизни в теле другого организма.

1. Малые размеры тела. Ограниченность размеров среды обитания паразитов компенсируется малыми размерами их тела. Паразит всегда меньше хозяина (аскарида и человек, сосальщик печеночный и корова, трихомонада и человек). Исключение составляет цепень бычий, длина которого составляет от 4 до 10 м, а основным хозяином является человек. Малые размеры тела паразита позволяют ему поселиться в организме хозяина и питаться за его счет, не вызывая быстрой гибели.

2. Упрощение внешнего и внутреннего строения. Так как условия обитания паразитов постоянны и оптимальны, у них нет необходимости иметь сложное строение и вырабатывать сложные механизмы адаптации. В связи с этим происходит упрощение или редукция отдельных систем органов.

Ограниченность размеров среды обитания паразитов явилась причиной упрощения их внешнего строения. Например, на теле паразитических червей отсутствуют органы передвижения. Они малоподвижны. У отдельных представителей имеются лишь органы фиксации, позволяющие им закрепиться в организме хозяина (кутикулярные крючки, присоски).

Обилие легкодоступной пищи привело к упрощению системы пищеварения. Например, у сосальщика печеночного пищеварительная система упрощена, а у ленточных червей и вовсе утрачена. Всасывание питательных веществ у последних происходит всей поверхностью тела.

У паразитических растений питание соками хозяина привело к редукции системы фотосинтеза и утрате хлорофилла. Среди растений встречаются полные паразиты и полупаразиты. Паразиты не содержат хлорофилла, например повилика, заразиха, раффлезия, Петров крест. Полупаразиты (омела) имеют хлоропласты и берут от растения-хозяина только минеральные вещества и воду.

Сложности в обеспечении кислородом привели у паразитов к редукции дыхательной системы и переходу к анаэробному дыханию. Так как их энергетические затраты невелики, а запасы пищи неиссякаемы, то такой способ дыхания оправдан.

В отличие от свободноживущих организмов, взаимодействующих с окружающей средой, паразиты «переложили» тяжесть регуляции отношений со средой на хозяина. Это привело к упрощению строения их нервной системы и редукции органов чувств. Отпала и необходимость выработки приспособлений для активной и пассивной защиты от врагов.

3. Защитные покровы тела. Большинство паразитов обитает в пищеварительном тракте и подвержено воздействию ферментов пищеварительных соков. Для защиты от переваривания у них сформировались специфические покровы тела. Например, у сосальщиков тело покрыто слоем слизи, а у аскариды человеческой на поверхности тела имеется многослойная кутикула.

4. Высокая плодовитость. Трудности в распространении у паразитов компенсируются повышением способности к размножению. Высокая плодовитость у паразитов получила название «закона большого числа яиц».

Прогрессивное развитие половой системы обеспечивает высокие репродуктивные возможности вида. Этому также способствуют партеногенез (размножение без оплодотворения) и чередование полового и бесполого поколений. Возникновение гермафродитизма (совмещение в одном организме мужской и женской половых систем) является своего рода двойной гарантией успешного оплодотворения и получения потомства.

Защита оплодотворенных яиц многослойными оболочками и обеспечение зародыша питанием повышают выживаемость потомства. Развитие приспособлений для выхода личинок из яйца и тела хозяина во внешнюю среду и их проникновение в организм нового хозяина способствуют расселению.

5. Смена хозяев в жизненном цикле. У паразитов, как правило, в жизненном цикле наблюдается смена хозяев. В основном хозяине живет половозрелая особь, а в промежуточном — личиночная стадия. Например, личинки бычьего цепня развиваются в теле коровы, а взрослые особи паразитируют в теле человека. Благодаря этому не допускается скопление в одном организме-хозяине большого количества паразитов, что могло бы привести к быстрой гибели хозяина, а также отсутствует конкуренция между личинками паразита и взрослой особью, что повышает их жизнеспособность.

Повторим главное. Взаимоотношения, когда один организм (паразит) живет за счет другого (хозяина), называются паразитизмом. Паразит, использующий хозяина как среду жизни, получает ряд преимуществ, но при этом испытывает определенные экологические трудности. Основные адаптации к паразитизму: малые размеры тела, упрощение внешнего и внутреннего строения, защитные покровы тела, высокая плодовитость, смена хозяев в жизненном цикле.

Проверим знания

1. Какие взаимоотношения между организмами называются паразитизмом?
2. Перечислите преимущества организма как среды жизни по сравнению с другими средами жизни.
3. Какие экологические трудности для обитателей создает организм как среда жизни? Приведите примеры и дайте аргументированный ответ.

1. Для каждой группы паразитов укажите их представителей.
Группы паразитов: 1 — паразиты растений; 2 — паразиты животных.
Представители: повилика, власоглав, цепень бычий, заразиха, раффлезия, аскарида, Петров крест, плазмодий малярийный.
2. Всегда ли организм, живущий в другом организме, негативно влияет на его жизнедеятельность? Дайте аргументированный ответ.
* 3. Установите соответствие между средами жизни и их характеристиками.
Среды жизни: 1) организм как среда обитания; 2) наземно-воздушная среда.
Характеристики: а) постоянство температурного, солевого и осмотического режимов; б) нехватка кислорода и света; в) является самой сложной по экологическим условиям средой; г) ограниченность жизненного пространства; д) резкие колебания температуры, влажности и освещения.

*Индивидуальное домашнее задание. В последнее время в кронах тополей, берез и других древесных растений наблюдается ежегодное увеличение количества сильно ветвящихся кустистых образований. Они становятся зелеными до распускания листьев на деревьях. Как вы можете объяснить это явление? Сравните состояние деревьев одного вида, имеющих разное количество кустистых образований. Сделайте вывод, влияют ли эти образования на жизнедеятельность деревьев. Составьте прогноз на будущее и предложите пути решения данной проблемы.

Источник

Основные среды жизни

Жизнь зародилась на Земле приблизительно 3,7 миллиарда лет назад, по другому источнику около 4,1 млрд лет назад. Развитие продолжается и по сегодняшний день. По всем предположениям, и в дальнейшем жизнь будет продолжаться, приспосабливаясь к окружающей среде, и наличие или отсутствие человека не сможет ее прервать.

Ученые Австралии обнаружили признаки жизни на суше, и им 3,5 млрд лет. Их находки дали подтверждение, что жизнь образовалась в пресных водоемах, а не в соленых источниках. Ученые обратили внимание на эти факты и ищут подтверждение им и на других континентах.

Основные виды жизни

К основным средам жизни относятся:

Каждая из сред обладает своими особенностями и содержит различные организмы, которые проживают, размножаются и эволюционируют.

Наземно-воздушная среда

Эту среду представляет все разнообразие растительной и животной жизни на Земле. Развитие органической жизни на суше позволило возникнуть почве. Дальше пошло развитие растений, лесов, степей, тундры и различных животных, адаптирующихся к разным средам обитания. В результате дальнейшей эволюции органического мира, жизнь распространялась на все верхние оболочки Земли – гидросферу, литосферу, атмосферу. Все живое развивалось и приспосабливалось к резким колебаниям температур и различным средам обитания. Возникли теплокровные и хладнокровные представители животной фауны, разнообразные птицы и насекомые. В наземно-воздушной среде растения приспособились к различным условиям произрастания. Одни любят светлые теплые участки, другие произрастают в тени и влажности, а третьи выживают при низких температурах. Разнообразие этой среды представлено разнообразием жизни в ней.

Водная среда

Параллельно развитию наземно-воздушной среды шло развитие и водного мира.

Водная среда представлена всеми водоемами, которые есть на нашей планете, начиная от океанов и морей, заканчивая озерами и ручейками. 95% поверхности Земли относится к водной среде.

Различные гигантские обитатели водной среды менялись и приспосабливались под волнами эволюции, адаптировались к среде обитания и принимали вид, наиболее увеличивающий выживаемость популяций. Уменьшились размеры, поделились ареалы распространения разных видов их сосуществования. Многообразие жизни в воде удивляет и восхищает. Температура в водной среде не подвержена таким резким колебаниям как в наземно-воздушной среде и даже в самых холодных водоемах не понижается ниже +4 градусов по Цельсию. В воде живут не только рыбы и животные, также вода изобилует различными водорослями. Только на больших глубинах они отсутствуют, там, где царит вечная ночь, идет совсем другое развитие организмов.

Почвенная среда обитания

К почве относится верхний слой земли. Смешение различных пород почвы с горными породами, останками живых организмов, образует плодородную почву. В этой среде нет света, в ней живут, а вернее произрастают: семена и споры растений, корни деревьев, кустарников, трав. В ней также есть мелкие водоросли. Земля представляет собой дом для бактерий, животных и грибов. Это основные ее обитатели.

Организм как среда обитания

На Земле нет ни одного человека, вида животных или растений, в котором не поселился какой-либо организм или паразит. К паразитам растений относится всем известная повилика. Из маленьких спор-семечек вырастает организм, который живет за счет поглощения питательных сил растения хозяина.

Паразиты (от греческого – «нахлебник») – это организм, живущий за счет своего хозяина. Многие организмы паразитируют в телах людей и животных. Они разделяются на временных, которые живут на хозяине определенный цикл, и постоянных, которые паразитируют на теле хозяина цикл за циклом. Это приводит часто к гибели хозяина-носителя. Паразитам подвержено все живое, начиная от бактерий, и завершает этот список высшие растения и животные. К паразитам относятся и вирусы.

К организмам можно прибавить и симбиоз (совместная жизнь).

Симбиоз растений и животных не угнетает хозяина, а выступает партнером в жизни. Симбиотические отношения позволяют выживать определенным видам растений и животных. Симбиоз – промежуток между союзом и слиянием организмов.

Источник

Глава 4. Основные среды жизни и адаптации к ним организмов

4.4. Живые организмы как среда обитания

Многие виды гетеротрофных организмов в течение всей жизни или части жизненного цикла обитают в других живых существах, тела которых служат для них средой, существенно отличающейся по свойствам от внешней.

Использование одними живыми организмами других в качестве среды обитания – очень древнее и широко распространенное в природе явление. Даже прокариотические организмы (бактерии, актиномицеты и сине-зеленые водоросли) имеют сожителей. Среди бактерий описан род Bdellovibrio, представители которого являются специализированными внутриклеточными паразитами многих других бактерий. Внутриклеточные паразиты и симбионты обнаружены у большого числа одноклеточных эукариотических форм (красных, зеленых и диатомовых водорослей, амеб, радиолярий, инфузорий и др.). Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющих внутренних обитателей (рис. 56). Чем выше организация хозяев, чем больше степень дифференцированности их тканей и органов, тем более разнообразные условия они могут предоставить своим сожителям. С другой стороны, способность использовать другие организмы как среду обитания хотя и характерна для представителей большинства крупных таксономических групп, но в целом уменьшается с усложнением их организации. Таким образом, паразитов больше всего среди микроорганизмов и относительно примитивных многоклеточных, а подверженность заражению паразитами наиболее высока у позвоночных животных и цветковых растений.

Рис. 56. Наездник, заражающий тлю

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

Одно из главных преимуществ паразитов – 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. Там, где позволяет пространство, например в кишечном тракте позвоночных, паразиты могут достигать очень больших размеров по сравнению с их свободноживущими родственниками. Так, человеческая и свиная аскариды – одни из наиболее крупных представителей класса нематод, а лентец широкий, бычий и свиной солитеры – гиганты среди плоских червей, достигающие в длину 8-12 м, тогда как самые крупные тропические турбеллярии не превышают 60 см. Размеры большинства свободноживущих инфузорий составляют 50-100 мкм, тогда как сожители жвачных Entodinomorpha достигают 200–500 мкм, а в некоторых случаях – 2–3 мм, например Pycnothrix из кишечника даманов.

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. Внутри хозяина его сожители практически не встречаются с угрозой высыхания, резкими колебаниями температур, значительными изменениями солевого и осмотического режимов и т. п. В особенно стабильных условиях существуют внутренние обитатели гомойотермных животных. Колебания условий внешней среды сказываются на внутренних паразитах и симбионтах лишь опосредованно, через организм хозяев.

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, вплоть до потери целых систем органов. Так, 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 двумя парами конечностей вместо свойственных всем паукообразным четырех пар.

Выход во внешнюю среду чаще всего чреват для паразитов 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 т. п.). Если в жизненном цикле паразитов нет стадии выхода во внешнюю среду, как, например, у малярийного плазмодия, то таких защитных приспособлений не обнаруживается.

Основные экологические трудности, с которыми сталкиваются внутренние сожители живых организмов, – это ограниченность жизненного пространства для тканевых и особенно внутриклеточных обитателей, сложности снабжения кислородом, трудность распространения от одной особи хозяев к другим, а также защитные реакции организма хозяина против паразитов.

В ряде случаев организм хозяина отвечает на вторжение паразита разрастанием окружающих его тканей, образованием своеобразной капсулы, изолирующей паразита. Такие образования у животных называют зооцецидиями, а у растений – галлами. Иногда такая изоляция приводит к гибели паразита. Например, личинки глист, проникающие под наружный слой мантии ряда пластинчатожаберных моллюсков, окружаются и замуровы_{ваются отложениями перламутра –} возникает жемчужина. Чаще, однако, защитная роль зооцецидиев ограничивается локализацией причиняемого Mikiola fagi 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. 57). Вызывающие их насекомые, клещи, нематоды и другие паразиты выделяют специальные вещества, стимулирующие преобразование тканей или целых органов растения в галлы с камерой внутри, в которой их обитатель надежно защищен от высыхания и врагов и обеспечен пищей.

Рис. 57. Разрезанный галл на листе бука с личинкой мушки-галлицы Mikiola fagi

Ограниченность жизненного пространства особенно сказывается на размерах и форме внутриклеточных паразитов и симбионтов. Так, грегарины, живущие в полости кишечника, – это крупные споровики со сложно расчлененной клеткой, тогда как кокцидии или малярийные плазмодии, являющиеся внутриклеточными паразитами, отличаются очень мелкими размерами и упрощенным внешним строением.

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. Главнейшие приспособления к этому – повышенная способность к размножению, выработка сложных жизненных циклов, использование переносчиков и промежуточных хозяев.

Громадная плодовитость, свойственная паразитам, получила название «закон большого числа яиц». Естественный отбор привел к развитию у паразитов гигантской яйцепродукции по сравнению со свободноживущими формами. Человеческая аскарида продуцирует в среднем 250 тыс. яиц за сутки, а за всю жизнь – свыше 50 млн. Масса яиц, отложенных одной самкой аскариды за год, в 1700 раз превышает ее собственную массу.

Подавляющее большинство яиц и зародышей паразитов гибнет, не попав в очередного хозяина или не выдержав воздействия различных факторов внешней среды. Только чрезвычайная плодовитость увеличивает шансы на выживание и завершение жизненного цикла хотя бы немногих потомков, поддерживая существование вида.

Приспособления к умножению потомства проявляются у ряда паразитов также 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, так что одно поколение существует в одном хозяине, а другое – в другом. Партеногенетическое или бесполое размножение в промежуточном хозяине увеличивает шансы паразита на попадание в окончательного хозяина и завершение жизненного цикла. Многообразие и сложность жизненных циклов паразитов выработались как приспособление для передачи от одной особи хозяина к другой для распространения.

В ряде случаев паразиты сами становятся средой обитания других видов – возникает явление гиперпаразитизма. Двух– или даже трех– и четырехступенчатый паразитизм не так редок в природе. Например, многоядерные опалины, живущие в амфибиях, сами бывают иногда на 100 % заражены амебами, размножающимися внутри их клеток. В свою очередь, амебы, паразитирующие на опалинах, могут быть поражены грибком из рода Sphaerita. Много сверхпаразитов в классе насекомых. Например, для паразита капустной белянки наездника Apanteles glomeratus известно более 20 видов вторичных паразитов из перепончатокрылых.

Фауна паразитов изменяется с возрастом хозяина. Увеличение его размеров, исчезновение личиночных органов и появление новых, смена сред обитания, метаморфоз, линьки – все это отражается на заселенности хозяина паразитами и симбионтами.

Большой круг паразитов обитает не внутри, а на поверхности тела хозяина. Последний в этом случае выступает лишь как часть внешней среды паразита, снабжая его пищей, предоставляя убежище, трансформируя микроклимат. Связь эктопаразита с хозяином может быть постоянной или временной. Для постоянных или длительно связанных с хозяином эктопаразитов одна из основных жизненно важных экологических задач – удержаться на теле хозяина. В связи с этим типичные эктопаразиты обычно характеризуются наличием мощных органов прикрепления – присосок, крючьев, коготков и т. п., которые независимыми путями развиваются у самых разных по происхождению видов.

Таким образом, паразиты, как и свободноживущие виды, обладают сложной системой приспособлений к своей среде обитания. Их строение и организация отражают специфику этой среды. У представителей разных групп, ведущих паразитический образ жизни, часто развиваются сходные типы приспособлений.

Источник