Некоторые виды животных и растений в отдельные этапы своего жизненного цикла или в течение всей жизни, обитают внутри других живых организмов. Тела этих существ, служат для них полноценной средой обитания, со своими специфическими свойствами, которые значительно отличаются от особенностей внешней среды.
Использование одними организмами других в качестве среды обитания – весьма древнее и широко распространённое в природе явление. Внутриклеточные сожители обнаружены у значительного числа одноклеточных эукариотических (т.е. имеющих сформированное ядро в составе клетки) видов организмов, таких как зелёные, красные и диатомовые водоросли, инфузории, радиолярии и др. Среди многоклеточных организмов практически не встречаются виды, лишённые сожителей. Роль сожителя может быть двояка. С одной стороны, вселенец может стремиться к активному потреблению питательных ресурсов своего хозяина (донора) и его тканей, что через более или менее продолжительное время обычно приводит к гибели особи – донора. В таком случае поведение сожителя называют паразитизмом. С другой стороны, сожитель, адаптируясь к внутренней среде своего хозяина, может не направлять свою активность на его непрерывное угнетение, а наоборот, будет приносить ему некоторую выгоду, в качестве платы за возможность использовать некоторую часть ресурсов организма – хозяина.В результате формируется длительный взаимовыгодный союз, обеспечивающий успех существования обоих видов, как сожителя, так и его хозяина, который называют мутуализмом.
Чем выше организация хозяев, чем больше сложность строения их тканей и органов,
тем более разнообразные условия смогут найти в них сожители для своего обитания. Паразитические формы часто встречаются среди одноклеточных микроорганизмов и относительно примитивных многоклеточных. По мере возрастания уровня организации, число видов, способных использовать тела других организмов не только как источник пищи, но и как среду обитания, резко сокращается. Тем не менее, среди паразитов встречаются и относительно крупные животные, паразитирующие в организмах млекопитающих, например, черви-нематоды – аскариды (до 6 см в длину), плоские черви – солитёры, длина которых может превышать 1 м. Подверженность же заражению, наиболее значительна у самых высокоорганизованных позвоночных животных и цветковых растений.
Одно из главных экологических преимуществ паразитизма состоит в возможности получать обильное количество пищи за счёт содержимого клеток и тканей своего хозяина. Значительное количество лёгкодоступной пищи определяет быстрый рост паразита и его высокую плодовитость. Другим преимуществом, является значительная защищённость организмов-сожителей от негативного воздействия факторов внешней среды. Находясь внутри тела хозяина, его сожители практически не подвержены угрозе высыхания, резким колебаниям температур, значительным изменениям солёвого режима. Самые благоприятные условия, с точки зрения стабильности параметров, создаются для паразитов и мутуалистов в организмах тех животных, которые в состоянии поддерживать температуру своего тела, а значит и обмен веществ, на постоянном уровне, вне зависимости от изменений температуры в окружающей среде, т.е. проявлять свойство гомойотермии.
Защищённость от внешних врагов, обилие легкоусвояемой пищи, относительная стабильность условий обитания не требуют усложнения строения тел сожителей, поэтому многие виды внутренних паразитов и мутуалистов на протяжении своего эволюционного пути претерпели даже вторичное упрощение, вплоть до потери целых систем органов. Например, плоские черви, способны всасывать переваренную хозяином пищу прямо через кожные покровы, поэтому у них отсутствует развитая пищеварительная система, а также значительно упрощена нервная.
Основные экологические трудности, с которыми сталкиваются внутренние сожители живых организмов – это ограниченность жизненного пространства для паразитов тканей, и в особенности для внутриклеточных паразитов, затруднения со снабжением кислородом, проблематичность распространения от одной особи хозяина к другим, а также защитные реакции организма-хозяина направленные против своих паразитов.
Ограниченность жизненного пространства паразитов и мутуалистов, приводит к выработке адаптаций направленных на возможность распространения за счёт высокой плодовитости и выработке сложных жизненных циклов, иногда включающих несколько промежуточных хозяев. Аскариды продуцируют до 250 тыс. яиц в сутки, а за весь период жизни самка в состоянии произвести до 50 млн. яиц, масса которых в 1700 раз будет превышать массу ее собственного тела. Однако большинство яиц паразитов и их молодых особей погибает, не достигнув очередного хозяина или не выдержав негативного воздействия различных факторов внешней среды.
Низкая концентрация кислорода в организме-хозяине, и его выраженный дефицит в отдельных тканях, привели к тому, что у многих паразитов выработался анаэробный, т.е. бескислородный тип обмена веществ. При этом энергия, необходимая для жизнедеятельности клеток, вырабатывается не в процессе кислородного дыхания, а путём различных видов брожения. В результате, на некоторых паразитов кислород действует как сильный яд, что используется в медицинской практике. Однако целый ряд паразитов не утрачивает полностью способности к потреблению кислорода в процессе дыхания, и могут переключаться с анаэробного типа обмена на аэробный, например жгутиковые Trichomonas, эхинококк и др.
Сопротивление воздействию паразитов со стороны потенциальных организмов-хозяев, получило название активного иммунитета. Здоровые особи растений и животных, как правило, обладают эффективными защитными механизмами, препятствующими проникновению в их организмы паразитов. Например, устойчивость хвойных деревьев к нашествию вредителей, таких как жуки-короеды, обеспечивается выделением смолы, которая содержит токсичные вещества для этих насекомых. У животных, защитной реакцией является выработка в крови хозяина специфических белковых веществ, антител, подавляющих паразитов. Иммунный ответ стимулируется токсинами паразита и часто предохраняет хозяина от повторных заражений.
Для каждой ткани и органа организма-хозяина свойственны свои физико-химические особенности. Хозяин выступает для своих сожителей как многообразная среда обитания. Паразиты приспособлены к жизни в определённых тканях и органах, они приурочены к определённому физиологическому и возрастному состоянию организма. Например, в хвойном лесу с преобладанием сибирской лиственницы, тонкоусый еловый усач паразитирует в основном в нижней части стволов деревьев до высоты не более 1 м, лиственничная златка расселяется до высоты 5 м, а вершину дерева и его ветви заселяет короед-гравёр.
Таким образом, организменные сожители, так же как и свободноживущие виды, обладают сложной системой приспособлений к своей среде обитания. Их строение и поведение отражают особенности этой среды.
Литература:
Основная [1] – Глава 12; [5] – с. 132 – 137; Дополнительная [14].
Вопросы для самопроверки:
1. В чём отличие паразитизма от мутуализма ?
2. Каковы экологические преимущества паразитизма ?
3. Каковы экологические недостатки паразитизма ?
4. В чём состоят основные адаптации организмов-сожителей к особенностям внутренней
среды организмов-хозяев ?