М-19 Біологія

Виконані завдання надіслати на електронну пошту

nataliasuhina15@gmail.com до 18.04.2020

15.04.2020

Лекція (2 год.)

Тема 5.5. Симбіоз та його форми.

Опрацювати: Біологія 11 клас (за посиланням «Підручники»), с.42-51, §§ 12-14, лекційний матеріал

https://drive.google.com/file/d/1PiUPXT85fn7p4hKmixKD7f9tZUTvNrwE/view?usp=sharing

Виконати (письмово):

1. На конкретних прикладах поясніть, що таке кооперація, аменсалізм та конкуренція.

2. Що таке симбіоз? Які існують форми симбіозу? Наведіть власні приклади різних форм симбіозу.

3. До якого типу симбіозу можна віднести взаємовідносини людини й корови? Відповідь обґрунтуйте.

4. Чому взаємовідносини людини й міської ластівки можна вважати коменсалізмом? Який із цих видів отримує вигоду у взаємовідносинах і в чому полягає ця вигода?

5. Наведіть приклади мутуалістичних взаємовідносин між видами, які можна спостерігати у вашій місцевості.

6. Які особливості притаманні паразитизму як типу взаємодії організмів?

7. Які бувають форми паразитизму? Наведіть приклади.

8. До якої форми паразитизму можна віднести взаємини пасовищного кліща і людини? Відповідь обґрунтуйте.

9. Назвіть характерні ознаки організму як середовища існування.

10. Чи можна крадіжку у представників свого виду тварин вважати прикладом соціального паразитизму? Відповідь обґрунтуйте.

11. На прикладі одного з паразитів людини поясніть, які адаптації дозволяють йому ефективно співіснувати з людиною.

12. На яких рівнях взаємодіють паразити і хазяї?

13. Чому паразиту може бути вигідним впливати на поведінку хазяїна?

14. Чому тіло блохи сплющене з боків, а воші — зверху і знизу?

Взаємовідносини між організмами

Різні види живих організмів в одній екосистемі можуть взаємодіяти між собою. Така взаємодія може бути корисною для видів, шкідливою або не мати для них ніякого значення. Залежно від цього виокремлюють різні типи взаємодії.

Кооперація є взаємовигідним співіснуванням двох видів. Але для їх виживання воно не обов’язкове, тобто обидва види можуть нормально існувати без взаємодії між собою. Так, дельфіни й баклани інколи влаштовують спільне полювання на косяк риби, атакуючи його з повітря і з-під води одночасно.

У випадку аменсалізму один із видів завдає шкоди іншому, не маючи будь-якої вигоди для себе. Дерева, які формують перший ярус у лісі, затіняють усі рослини, які є нижчими за них, і роблять дуже проблемним виживання світлолюбних рослин.

Конкуренція є прикладом взаємодії, за якої різні види використовують один і той самий ресурс. Таким ресурсом може бути їжа (приміром, трава для коней і корів), місце проживання (наприклад, місце для гнізд на пташиних базарах, якщо їх утворюють різні види птахів), вода в умовах пустелі, укриття від сонця в жарких умовах, мінеральні речовини ґрунту для рослин тощо.

Якщо взаємодія приносить вигоду хоч одному з видів і є обов’язковою умовою для його існування, то такий тип взаємодії називають симбіозом. Залежно від особливостей взаємодії між організмами розрізняють кілька форм симбіозу: мутуалізм, коменсалізм, паразитизм та інші.

Мутуалізм

Мутуалізм є взаємовигідною формою співіснування двох видів у природі. За такої форми окреме існування одного з видів неможливе. Мутуалізм дає суттєві переваги для обох видів. Так, терміти не можуть виробляти ферменти, що розщеплювали б целюлозу. А живляться вони рослинами. Вирішення цієї проблеми забезпечують мутуалістичні мікроорганізми, що живуть у їхньому кишечнику. Терміти забезпечують їх їжею та місцем проживання, а мікроорганізми розщеплюють для них целюлозу.

Коменсалізм

Коменсалізм надає певні переваги одному з видів і ніяк не впливає на життєдіяльність іншого. Так, рослини епіфіти тропічних лісів використовують стовбури та гілки великих дерев для свого розміщення на них. Вони не завдають деревам шкоди, проте й не надають їм якихось переваг. А от для себе епіфіти отримують суттєві вигоди. Вони мають кращі умови освітлення, ніж ті рослини, що ростуть на поверхні ґрунту. І рослиноїдним тваринам до них також складніше діставатися.

Паразитизм

Паразитизм — певний вид взаємовідносин між організмами, за якого один з організмів (паразит) живе за рахунок іншого (хазяїна). Паразит отримує певну вигоду від взаємовідносин: поживні речовини, місце проживання та захист від умов навколишнього середовища. У той же час хазяїн від паразита отримує шкоду, і його життєдіяльність ускладнюється.

Прикладом паразитизму є взаємодія вошей і людини. Воші використовують людину як джерело харчування (висмоктують її кров) і місце проживання (живуть на її тілі). Крім того, на тілі людини вони захищені від хижаків і мають комфортну температуру для розвитку. А от людина страждає від самих укусів вошей, утрати крові та інфекцій, які передаються за допомогою вошей.

Паразитизм дещо схожий на хижацтво, коли жертва також є джерелом їжі для хижака. Але паразит не вбиває жертву миттєво. Його діяльність може стати причиною загибелі хазяїна, однак це відбудеться через досить тривалий час після початку взаємодії.

Ектопаразитизм та ендопаразитизм

Існує кілька форм паразитизму. Основними з них є ектопаразитизм і ендопаразитизм. Ці форми різняться між собою за характером взаємодії з хазяями. Ектопаразити живуть на поверхні тіла хазяїна або взагалі контактують із ним тільки в період свого харчування. Представниками ектопаразитів є блохи, воші, клопи, медичні п’явки, самки багатьох видів комарів та інших двокрилих. До цієї ж групи належать десмоди — представники рукокрилих із Південної Америки, які живляться кров’ю птахів і ссавців.

Ектопаразити мають багато різноманітних адаптацій, які дозволяють їм непомітно прикріплятися до хазяїна і живитися на ньому. Для багатьох дрібних ектопаразитів характерна сплощена форма тіла й вироблення спеціальних речовин, які запобігають зсіданню крові й знеболюють місця укусів.

Ендопаразити живуть усередині організму хазяїна. До них належать гельмінти (паразитичні черви), деякі личинки комах (наприклад, оводів), паразитичні гриби та бактерії. Ці паразити можуть розміщуватися тільки в певних органах, як аскариди або ціп’яки, що живуть у кишечнику, або можуть потрапляти в будь-який орган, як, приміром, личинки ехінокока в організмі людини. Зазвичай ендопаразити мають щільні зовнішні покриви, які вберігають їх від дії імунної системи хазяїна.

Інші форми паразитизму

Ще один вид паразитизму — гніздовий, за якого тварина використовує гніздо тварин іншого або свого виду для вирощування своїх нащадків, яких вигодовують ті тварини, котрі будували гнізда. Якщо використовуються гнізда тварин іншого виду, то це міжвидовий паразитизм, якщо свого — то внутрішньовидовий.

Традиційним представником паразитів такого типу є зозулі. Хоча і не всі представники зозуль паразити, але для 40 видів такий спосіб розмноження є звичайним.

Крім зозуль, гніздовий паразитизм властивий для деяких ткачиків, трупіалів та інших птахів. Він трапляється також у комах і риб. У комах це джмелі-зозулі, які паразитують у гніздах інших видів джмелів, деякі види мух, ос та мурах.

Існують також інші форми паразитизму. У разі соціального паразитизму паразит не завдає безпосередньої шкоди окремим особинам виду, але він споживає ресурси колонії, яку можна розглядати як надорганізм. Скажімо, певні види жуків живляться в колоніях мурах, імітуючи членів цієї колонії.

Серед мурах трапляється цікавий варіант соціального паразитизму. Мурахи-рабовласники крадуть лялечок робочих особин у мурах інших видів. Після народження вкрадені мурахи виконують функції робочих особин у гнізді мурах- рабовласників.

Цікавим випадком паразитизму є надпаразитизм, за якого хазяїном паразита стає інший паразит, що паразитує на якомусь виді непаразитичних організмів. Надпаразитизм поширений серед представників їздців з ряду Перетинчастокрилі.

Особливості організму як середовища існування

Організм, як середовище існування для паразитів, має свої характерні особливості. Він забезпечує для них сталі умови існування. Температура, вологість, рівень pH та інші параметри такого середовища існування змінюються в дуже вузьких межах. Це відбувається за рахунок підтримання організмом власного гомеостазу. Перебуваючи в організмі хазяїна, паразит не має хижаків, і він захищений від дії несприятливих неорганічних факторів середовища (вітру, опадів тощо).

Організм також забезпечує паразита великою кількістю поживних речовин без потреби їх пошуку і добування, що суттєво знижує витрати паразита на здійснення своїх процесів життєдіяльності.

Але проживання в організмі хазяїна має і свої проблеми. Імунна система організму-хазяїна постійно бореться з паразитами, і останні вимушені захищатися від її дії. Серйозною проблемою для них також є потрапляння в організми нових хазяїв. Різні види паразитів використовують для цього різні способи. Наприклад, аскариди продукують велику кількість яєць, які можуть потрапляти в організм хазяїна разом із частинами рослин, на які вони осідають. А такі плоскі черви, як свинячий ціп’як, використовують проміжних хазяїв, із м’ясом яких потрапляють в організм основного хазяїна.

Рівні взаємодії паразита й хазяїна

Взаємодія паразита й хазяїна відбувається відразу на кількох рівнях.

На молекулярному рівні і паразит, і хазяїн виділяють речовини, які полегшують їм захист (для хазяїна) або напад (для паразита).

На клітинному рівні види-хазяї можуть формувати спеціальні поверхневі структури, які запобігають проникненню паразита в клітини (наприклад, товста клітинна стінка). А паразити утворюють спеціальні рецептори, які здатні ідентифікувати потрібні клітини в організмі хазяїна.

На рівні організму у тварин захист від паразитів забезпечує імунна система. А рослини можуть створювати структури з мертвих клітин (як, скажімо, корок) або восковий шар на листках, що перешкоджає проникненню паразита в організм. У відповідь на це паразити формують спеціальні структури (такі як гаусторії у грибів), за допомогою яких вони проникають до організму хазяїна.

На рівні популяцій та екосистем взаємодія паразитів і хазяїв може відбуватися у формі чергування хазяїв у життєвих циклах паразита. Взаємодія паразитів і їхніх хазяїв є одним із найважливіших механізмів регуляції процесів в екосистемах.

Результати взаємодії паразита і хазяїна

Результатом взаємодії паразита з хазяїном на рівні організму є погіршення стану хазяїна. Зазвичай наслідком цього є зниження його життєздатності. В організмі хазяїна під впливом паразита можуть, наприклад, утворюватися специфічні структури, такі, як фіни паразитичних червів у тканинах хазяїна або гали на листках дерев навколо личинок паразитичних комах. Ці структури можуть бути дуже важливими для паразитів. Так, фіни є личинковою стадією розвитку цестод, яка перед тим, як потрапити в організм основного хазяїна, може тривалий час зберігатися у тканинах. А гали утворюються як результат розростання тканин рослин під впливом речовин, що виділяє личинка паразита. І такі тканини є дуже зручним запасом поживних речовин для личинок.

Взаємодія паразита і хазяїна може закінчуватися загибеллю хазяїна, але в багатьох випадках їх еволюція відбувається саме в напрямку зменшення шкоди паразита і збільшення можливостей для опору хазяїна. Причиною цього є те, що в такій ситуації паразит може тривалий час жити в організмі без серйозних наслідків для хазяїна.

Проте існують варіанти, коли взаємодія паразита з хазяїном закінчується загибеллю останнього. У такому випадку паразит теж може загинути разом із хазяїном, як, наприклад, чумні бактерії після загибелі людини, яка захворіла на чуму. А може і не загинути, якщо його життєвий цикл розрахований на загибель хазяїна. Прикладом цього є паразитичні комахи, личинки яких поїдають хазяїна, а потім перетворюються на імаго і шукають нові жертви для свого розмноження.

На рівні популяції та екосистеми результат взаємодії паразита й хазяїна не завжди є негативним для виду-хазяїна. Більш того, така взаємодія може бути корисною для всієї екосистеми. Якщо вид-хазяїн надмірно розмножиться, то ураження його представників паразитом може скорегувати чисельність популяції до оптимального рівня і зберегти рівновагу в екосистемі.

Управління поведінкою хазяїна

У сучасній біології проблемам взаємодії паразитів та їхніх хазяїв приділяють багато уваги. Численні дослідження дозволили встановити чимало деталей цих процесів. Як виявилося, паразити досить часто можуть впливати на поведінку своїх хазяїв і навіть повністю її контролювати в деяких випадках.

Такі здатності виявили у смарагдової оси, личинки якої паразитують у тарганах. Доросла комаха атакує таргана і вводить йому в голову отруту, яка блокує роботу певних структур мозку. Через деякий час тарган утрачає можливість самостійно контролювати свої рухи, але залишається живим. Після цього оса спрямовує таргана у свою нірку і відкладає на нього яйця. З яєць потім виходять личинки, які живляться тканинами таргана.

Ще одним прикладом впливу на поведінку хазяїна (хоч і не таким явним) є взаємодія токсоплазми, одноклітинного еукаріотичного паразита, з мишами. Основний хазяїн токсоплазми — кішка, а проміжний — мишоподібний гризун.

Цисти токсоплазми потрапляють в організм гризуна. Там паразит розмножується нестатевим способом і виробляє речовини, які діють на його мозок. Під дією цих речовин гризуни втрачають страх перед запахом кішок. Окрім того, цей запах починає їх приваблювати. Отже, різко збільшуються шанси на те, що кішка впіймає і з’їсть такого гризуна, і це, власне, дозволить токсоплазмі потрапити в організм основного хазяїна, де вона буде розмножуватися вже статевим шляхом.

Токсоплазма може уражати не тільки мишей, але й людину. В організмі здорової дорослої людини токсоплазми зазвичай переходять у форму цисти і не впливають на здоров'я. Але в разі зараження вагітної жінки цей паразит може впливати на ембріон. Зокрема, проникнення токсоплазми в мозок стає причиною імунної реакції і підвищеного вироблення дофаміну. Наслідком цього є певні зміни в поведінці людини.