2020-04-12
415
Большой вред организму человека могут нанести паразитические виды животных, грибов, бактерий.Человек выступает в качестве «хозяина» паразита – единственного, основного (в таком «хозяине» происходит половое размножение паразитов) или промежуточного хозяина (в нём проходит только бесполое размножение). В человеке и на человеке могут обитать более ста видов паразитов. Они незаметно, но верно наносят ущерб его здоровью. Борьба с эктопаразитами и эндопаразитами, профилактика поражения ими, конечно, ведётся по-разному. Но есть и общие подходы. Рассмотрим подробнее некоторых паразитов человека и домашних, а также сельскохозяйственных животных, профилактику (т.е. предотвращение) заболеваний, ими вызываемых. И, хотя уберечься от них только профилактическими мерами удаётся не всегда, знать их необходимо.
К эктопаразитам человека относятся различные виды комаров, москиты, муха це-це, иксодовые и чесоточные клещи, вши, постельные клопы, тараканы и некоторые другие виды. Они могут не только высасывать нашу кровь, доставлять нам осязательные и прочие неприятности, но и переносить различные инфекции вирусной и бактериальной природы.
|
|
|
В средней полосе России большую опасность для людей представляют укусы принадлежащих к эктопаразитам так называемых иксодовых клещей (к ним относятся пастбищный, собачий, таёжный клещи ). Любой из их видов может переносить вирус таёжного энцефалита, возбудителей боррелиоза, а для домашних питомцев, например, собак, угрозу несёт возбудитель пироплазмоза. Паразитами-кровососами человека являются также представители семейства Аргасовые клещи.
Иксодовые клещи активизируются весной, иногда довольно рано, сразу после схода снега и установления более-менее постоянных положительных температур. Примерно в середине лета их активность понижается, но может возобновиться в августе – сентябре. Они могут прицепляться к нашей одежде, переходя на неё с травы, а также, как показывает мой личный опыт, с веток деревьев, особенно, плодовых, в различных садах, на дачах ( клещи заползают на них и сидят в ожидании потенциальной добычи). Попав на тело человека, место укуса клещ обычно ищет до полутора-двух часов, бывает и дольше. Поэтому, во время пребывания в таких местах необходимо периодически осматривать друг друга, отряхивать одежду, плавать и нырять в водоёме (клещ погибает в воде) и т.п. Необходимо проверять на наличие клещей маленьких детей и домашних животных. Но иногда клещ, будучи голодным, впивается в кожу человека быстро. В этом случае требуется принять срочные меры. Для извлечения только что присосавшегося клеща его высунутое из ранки брюшко следует неоднократно смазать растительным маслом, что перекрывает дыхальца (отверстия) его трахей и побуждает его выйти наружу. Вытаскивать клеща пинцетом сразу и быстро не стоит, это может лишь осложнить процедуру, привести к отрыву его головы с колюще-сосущими придатками (хелицерами, хоботком) и вызвать в дальнейшем аллергическую реакцию. После аккуратного извлечения клеща его надо поместить в какую-нибудь банку, чтобы затем принести в специальную лабораторию для исследования на содержание опасных инфекций. Живых, не присосавшихся клещей можно либо топить в воде, либо бросать в горящий костёр. В любом случае, нельзя их просто отпускать «на волю». Если укус клеща произошёл в местности, удалённой от медучреждений, в ней зарегистрированы случаи заболевания энцефалитом, а клеща удалось извлечь быстро, можно поступить жестоко, но таким путём спасти организм от страшного заболевания, вызывающего тяжёлые поражения центральной нервной системы. Надо взять спички или зажигалку и несколько секунд прижигать место укуса. Да, получите ожог, может быть 3-й степени, но вирус энцефалита разрушится, и заболевания не будет (большинство вирусов погибает при температуре выше +54-57 град. С). После этого следует смазать кожу противоожоговым средством. Если же поликлиника поблизости, то к таким драконовским мерам прибегать не стоит. Ещё лучше провести сезонную прививку против энцефалита, правда, она осуществляется в 2 этапа. Поражение бактериями, вызывающими боррелиоз, развивается медленно, но, в случае длительного промедления, могут поражаться многие внутренние органы человека. Признаком начинающегося боррелиоза является красная, расширяющаяся окружность вокруг места укуса, так называемая кольцевая эритема. К счастью, даже 5-дневный приём антибиотиков (ципролета, офлоксацина и ряда других) обычно полностью уничтожает возбудителей этого заболевания. Тем не менее, лучше всего в этом случае всё же проконсультироваться с врачом.
|
|
|
Для более надёжного предотвращения укусов клещей и других кровососущих членистоногих, при походах в дикую природу, например, в лес, необходимо применять современные отпугивающие и токсичные для паразитов средства (продаются в магазинах – от комаров, москитов, клещей и т.п.). Ими следует намазывать открытые части тела, причём, данную процедуру надо повторять каждые 2,5 – 3 часа ввиду быстрой потери использованным средством своей эффективности. Необходимо следить, чтобы средство не попадало в рот, нос и глаза. Одежда в таких мероприятиях должна быть достаточно плотной, чтобы кровососущие насекомые не могли её прокусить. Полезно и её опрыскать отпугивающим средством – этот приём эффективно работает, особенно против клещей.
Г. Эндопаразиты человека
К эндопаразитам можно отнести болезнетворные бактерии, вирусы, ряд видов паразитических простейших (амёб, инфузорий, ряд видов жгутиковых ), глистных червей (гельминтов). Эндопаразиты медленно и неуклонно истощают, отравляют организм человека, иногда даже вызывают внутренние кровотечения Паразитические заболевания, вызываемые эндопаразитами, бывают связаны с эктопаразитами, которые могут являться их переносчиками (например, тот же энцефалит или боррелиоз, переносимый клещами). Но во многих случаях они распространяются самостоятельно. Лечить их очень не просто, а порой – невозможно, поэтому важны меры профилактики.
Всегда актуальна для людей возможность заражения их различными формами глистных червей – гельминтов, представителями типов Плоские и Круглые черви.
Так, реальную опасность в настоящее время представляет трихинеллёз – паразитическое заболевание, вызываемое представителем Круглых червейтрихинеллой. Заразиться ею можно при употреблении в пищу недостаточно термически обработанной свинины (шашлыков на природе) и, особенно, мяса дикого кабана, а также медведя, в тканях, особенно, в мышцах которых могут находиться окружённые капсулами личинки этого паразита. Попадая в наш кишечник, капсулы разрушаются, выжившие личинки выходят из них и уже через 30 – 40 часов становятся половозрелыми. Самцы и самки скрещиваются, после чего представители мужского пола погибают, а женского – мигрируют в лимфатическую систему, в железы кишечника, где откладывают яйца. Вышедшие из них новые личинки проникают в поперечнополосатые мышцы различных органов человека (кроме сердца), которые выедают, затем окружаются капсулами, покрывающихся со временем известью. Лечить это заболевание крайне сложно, часто бывает летальный исход.
|
|
|
Опасно употреблять не только недожаренное, недоваренное мясо, но и рыбу. Широкое распространение в настоящее время получил описторхоз – тяжёлое заболевание, вызываемое личинками, попадающими в организм человека из сырой или полусырой рыбы. Заражены ими могут быть мышцы, ткани карповых рыб, к которым относятся карась, язь, елец, плотва и др.
Некоторые ленточные черви, имеющие сложные циклы развития со сменой поколений и хозяев, могут использовать человека в качестве промежуточного хозяина (в котором размножаются только бесполым путём), но именно эта стадия для человека особенно опасна. Личинки свиного цепня, попадая в организм человека при несоблюдении им правил гигиены, мигрируют в мышечные ткани и образуют крупные вздутия – финны. Каждая финна представляет собой постоянно растущий «пузырь» со множеством головок (сколексов) будущих взрослых форм паразита.. Заболевание промежуточной стадией развития свиного цепня называется цистицеркозом. Причиной этого заболевания становится употребление в пищу плохо термически обработанной свинины. Избавление от финн возможно только хирургическим путём.
Похожую опасность несёт в себе неосторожное, негигиеничное обращение с домашними животными, например, с собаками, от которых можно заразиться эхинококкозом или даже альвеококкозом. Эхинококки и альвеококки – небольшие плоские черви, поселяющиеся во взрослом состоянии в пищеварительной системе животных. Они продуцируют большое количество яиц, которые выходят с калом животного, остаются на их шерсти и могут, при определённых обстоятельствах, попасть в кишечник человека. Там они внедряются в его стенки и с током крови разносятся по организму, оседая в поперечнополосатых мышцах, где образуют свои финны. Размер финны у этих паразитов может достичь размера детской головы, что очень опасно, может также вызвать летальный исход и требует хирургического вмешательства. Финны альвеококка особенно опасны, поскольку крючья сколексов вывернуты в них наружу, что осложняет работу хирургов. От собак можно также заразиться возбудителями токсокароза, личинки которого мигрируют по всему организму человека, гибнут в лёгких, вызывая большие проблемы.
|
|
|
В человеке могут обитать и окончательные стадии ряда паразитов, имеющих сложные циклы развития, а также виды паразитов, развивающихся только в одном хозяине. К первым относятся различные ленточные черви: бычий цепень (вызывает тениаринхоз), уже упоминавшийся свинойцепень ( заболевание – тениоз), лентец широкий (вызывает заболевание дифиллоботриоз), достигающий гигантских размеров (до 8,5 и более м) и сменяющий порой двух- трёх промежуточных хозяев; печёночный сосальщик (вызывает заболевание фасциолёз).
Для предотвращения заражения промежуточными стадиями развития ленточных червей (как, впрочем, и другими формами гельминтов) необходимо, во-первых, хорошо проваривать или прожаривать мясо и рыбу, а если вы не уверены в их качестве, лучше вовсе не есть их (например, так называемые суши в ресторане). Во-вторых, важно соблюдать правила гигиены при обращении с домашними и, тем более, дикими животными; чаще мыть руки, не допускать попадания слюны животных в вашу ротовую полость. Профилактика заражения окончательными стадиями этих паразитов состоит в тех же правилах гигиены, мытье рук после посещения туалетов, особенно общественных, в аккуратности при обращении со свежим навозом животных и с фекалиями человека. Для предохранения от печёночного сосальщика важно не допускать при купании в пресных водоёмах попадания в рот воды и, особенно, нельзя облизывать водную растительность (это правило актуально больше для детей), где прикрепляются так называемые адолескарии – инвазионные, т.е. заражающие стадии развития этого паразита. Признаками их вероятного здесь присутствия может служить наличие в воде брюхоногих моллюсков – прудовиков (малый прудовик – промежуточный хозяин этого паразита) и возможность попадания в воду фекальных сточных вод. Частыми паразитами кишечника людей являются круглые черви – аскариды, острицы, власоглавы. С некоторыми из них вы могли ознакомиться в курсе биологии. Лучше предотвратить их занос в свой кишечник, для чего необходимо чаще мыть руки с мылом, не давать маленьким детям облизывать свои пальцы, особенно после расчёсывания ими заднего прохода. Нельзя использовать в качестве огородного удобрения свежие человеческие фекалии (например, из выгребных ям). Мытьё рук является хорошей профилактикой и против заражения паразитическими простейшими (мы упомянули их в начале темы), а также болезнетворными бактериями, вызывающими дизентерию, холеру, другие кишечные инфекции.
Следует осторожнее обращаться с дикими и домашними птицами (голубями,курами, попугаями и т.п.). Помимо того, что от них мы можем заразиться орнитозом (заболевание у человека похоже на тяжёлый грипп), а также новыми штаммами птичьего гриппа, мы можем их самих заразить инфекциями, которые способны их погубить, особенно не устойчивых к нашим инфекциям тропических птиц, например, амадин, канареек, попугаев и др.
Вирусы являются классическими и очень неприятными паразитами для многих животных и человека. В первую очередь, это – возбудители ежесезонных форм гриппа, ОРВИ, простуды. Тяжёлым испытанием для человечества стало появление нового, весьма опасного коронавируса (инфекция COVID-19 ). Во время вирусных эпидемий следует носить на лице марлевые повязки, не посещать без необходимости места скоплений людей, принимать с целью профилактики антивирусные препараты (например, эргоферон, арбидол, ингавирин, циклоферон, кагоцел, оциллококцинум, амиксин и ряд других), добавлять в пищу свежий репчатый лук и чеснок. И. конечно, важное профилактическое значение имеет закалка организма человека, его терпимость и устойчивость к холоду, повышающая иммунную защиту нашего организма.
Большую осторожность следует соблюдать при посещениях зарубежных, особенно тропических стран, где число опасных для человека паразитических видов намного больше.
Помимо проведения необходимых профилактических прививок (например, от малярии, холеры), не стоит подвергать себя риску и не купаться в пресных водоёмах этих регионов, так как есть виды паразитов, промежуточные формы которых внедряются через кожу человека в тёплых реках. К примеру, это - кровяная двуустка, родственница печёночного сосальщика, возбудитель шистозоматоза, вызывающего тяжёлые поражения почек, сосудов. Рекомендуется не контактировать там с непроверенными людьми, не есть немытые овощи и фрукты, ни в коем случае не пить сырую воду, даже из водопровода. Следует помнить, что сегодня в мире появились такие формы болезнетворных бактерий (например, в Индии), которые уже не поддаются лечению прежним поколением антибиотиков.
К сожалению, и у нас уже есть, например, лекарственно устойчивый туберкулёз, возникший в местах заключения как следствие неудовлетворительно проведённых курсов лечения. Устойчивую п алочку Коха может победить только новейшее поколение антибиотиков. Необходимо систематически проводить медицинский осмотр, чтобы принимать своевременные меры и не допускать развития у себя подобных заболеваний.
Новые понятия, названия, термины
Аменсализм, конкуренция. Антибиоз. Антагонизм. Аллелопатия. Фитонциды, колины. Территориальное поведение. Имаго. Паразитоиды. Нейтрализм.
Дополнительный материал. А. Мутуалистический симбиоз. Смешанный симбиоз. Гифы. Берберин. Гнездовой паразитизм. Антитела. Анаэробный способ дыхания (брожение). Ботрии.
Б. Фуранокумарины. Фотоожоги. Гербицид. Глифосат. Препараты «Граунд», «Ураган», «Раундап». Аманитин, фаллоидин, мускарин. Таёжный энцефалит, боррелиоз, пироплазмоз. Хелицеры. Кольцевая эритема. Трихинеллёз. Описторхоз. Финны. Сколекс. Цистицеркоз, тениоз. Эхинококкоз. Токсокароз. Альвеококкоз. Тениаринхоз. Дифиллоботриоз. Фасциолёз. Адолескарий. Инвазионная стадия. Дизентерия, холера. Птичий грипп. Коронавирус (инфекция COVID-19). Препараты: эргоферон, арбидол, циклоферон, кагоцел, оциллококцинум, ингавирин. Шистозоматоз. Лекарственно устойчивый туберкулёз.
Урок 5. Экологическая ниша организма и вида. Экологические ниши и видовое разнообразие. Роль биотических связей в сохранении видов. Стратегии выживания видов в сообществе.
Популяция каждого вида в составе сообщества и экосистемы играет в них свою важную, неповторимую роль, занимает своё место в экосистемном круговороте веществ. При этом она нуждается в определённых условиях и ресурсах для своей жизнедеятельности.
Так, любое зелёное растение является продуцентом, давая пищу определённым видам животных, грибов и бактерий, то есть консументам и редуцентам. Кроме того, растения дают укрытия и опору многим другим видам. Животные-консументы едят растения либо других животных, преобразуют, усложняют полученные органические вещества, занимая при этом своё последовательное место в круговороте веществ.
Виды-редуценты (например, дождевые черви, бактерии, грибы-актиномицеты) тоже, в свою очередь, питаясь и живя по-своему, разрушая, минерализуя основную долю мёртвых органических веществ, выполняют свою необходимую функцию, роль в этом непрерывно движущемся «колесе жизни».
Функциональное положение (роль) организма или популяции его вида в экосистеме, обеспечиваемое определённым набором условий и ресурсов среды в его местообитании (или стации – для популяции), называется экологической нишей организма (вида).
Понятие это было введено в науку Ф. Джонсоном в 1910 году и углублено Элтоном и Гринеллом в 1927-28 г. г. Как образно говорят современные экологи, если местообитание можно сравнить с «адресом» организма (или популяции его вида), то экологическая ниша – это его «профессия». Для сравнения можно на каком-нибудь промышленном предприятии выделить «рабочие ниши» представителей разных профессий: токаря, слесаря, фрезеровщика, плотника и др., работу которых обеспечивают их рабочие места, мастерские с набором соответствующих, для каждой профессии разных, инструментов.
Различают разные типы экологических ниш, в зависимости от того, какие условия и ресурсы, имеющиеся в экосистеме, включаются в это понятие. Ниша может быть фундаментальной, когда она включает в себя все возможные для использования организмами определённого вида ресурсы данного местообитания. Реализованная ниша – часть фундаментальной, которая реально используется организмом или популяцией его вида. Чаще всего она меньше фундаментальной по причине конкуренции вида с другими видами или из-за недостаточной численности, плотности популяции этого вида. Второе может возникнуть по причине хищничества или, например, из-за возникшей эпидемии болезни, приведшей к резкому снижению численности популяции. Нишу можно рассматривать как общую, включающую в себя все необходимые условия и ресурсы, и выделять из неё отдельные ниши по тем или иным условиям и ресурсам: например, пищевая ниша, температурная ниша и т. п. У представителей разных видов экологическая ниша любой разновидности может быть широкой (то есть включающей в себя разнообразные условия жизни) и узкой (включающей определённый, небольшой диапазон условий и ресурсов среды). Легко понять, что широкая ниша свойственна видам – эврибионтам, а узкая – стенобионтам (вспомните эти понятия).
| Рис. 6. Экологические ниши околоводных птиц в образном сравнении |
Соответствующий нише вид здесь по каким-либо причинам отсутствует, например, истреблён человеком либо (что гораздо реже) вымер из-за природных катаклизмов. В этом случае говорят о свободной экологической нише, а биоценозы в экосистемах с наличием таких ниш – ненасыщенными. Забегая вперёд, можно сказать, что дляприроды, экосистемы это очень плохо. Подумайте, почему? Полный, окончательный ответ на этот вопрос мы дадим позднее. А пока рассмотрим последствия появления и увеличения свободных ниш для других организмов, живущих в сообществе.
Можно сказать, что увеличение числа свободных ниш в экосистемах планеты, связанное чаще всего с уничтожением ряда видов человеком, ведёт к неполноте круговорота веществ и тяжёлым последствиям для других видов организмов. Это, опять-таки, можно сравнить с предприятием, выпускающим какую-то сложную продукцию, на котором некоторых специалистов - профессионалов своего дела вдруг не стало совсем. В результате, производство может резко затормозиться, пока отсутствующим не найдётся замена или же не изменится состав, профиль выпускаемой продукции. Примерами таких последствий отсутствия одного вида в сообществе для других видов могут служить следующие факты.
| Фото 22. Дерево дронта |
Сокращение и дальнейшее исчезновение на некоторых участках северных рек Европы двустворчатого моллюска речной жемчужницы (связанное с его бесконтрольной добычей людьми) привело к постепенному исчезновению в этих водах лосося сёмги. Связано это с тем, что, во-первых, лосось нуждается в чистой воде, а чистоту воды обеспечивают двустворчатые моллюски – её фильтраторы. Кроме того, в скоплениях раковин жемчужниц обычно успешно прячется от хищников молодь лосося. С другой стороны, сами жемчужницы нуждаются в лососе, поскольку в тканях этой рыбы происходит развитие их личинок, ведущих некоторое время паразитический образ жизни. Поэтому успешно выживать эти виды могут только совместно. Ещё один пример. На Больших Маскаренских островах Малаккского архипелага, находящегося в Индийском океане, до конца 16 века обитали крупные нелетающие птицы – дронты. Все 3 вида дронтов менее чем за столетие были уничтожены 
португальскими мореплавателями и другими европейцами – вследствие того, что птицы не боялись людей, медленно передвигались, имели низкую плодовитость и, главное, были, на их беду, съедобными и вкусными. К сожалению, исчезновение дронтов, само по себе печальное, «потянуло» за собой и другие виды, один из которых точно установлен. Это – так называемое «дерево дронта». Его чудом сохранившиеся единичные экземпляры (всего 13) не так давно (в 1973 году) были обнаружены одним учёным на острове Маврикий. Несколько очень старых деревьев этого вида цвели и плодоносили, однако их семена, попадавшие в почву, не давали всходов. Исследователь догадался, что семена этого вида нуждались в так называемой | Фото 21. Чучело вымершего дронта |
И действительно, когда плоды с семенами этого дерева скормили домашним индюкам, семена, выйдя наружу с птичьим помётом, взошли. Сегодня дерево дронта стараются разводить в ботанических садах, ведь в дикую природу не поселишь уже одомашненных птиц. Говоря научно, индейка не может занять свободную экологическую нишу, оставшуюся в экосистемах Маскаренских островов от уничтоженного дронта. Предполагается, что подобную участь могли разделить в разных экосистемах планеты и другие виды растений, тесно связанные подобным образом с исчезнувшими видами животных. Есть мнение, что не один десяток видов травянистых растений в биогеоценозах (лесах) Европы мог исчезнуть вслед за уничтожением охотниками в ХVII веке европейского тура – предка современной коровы. В свою очередь, вымирание этих растений могло иметь последствия для других видов животных, например, для питавшихся их нектаром или листьями насекомых. На основании этих данных можно сделать вывод, что чем больше видов сохраняется в природных сообществах, тем лучше для каждого из них. Однако, важно также, чтобы численность любого вида не претерпевала больших колебаний. Об этом мы ещё поговорим далее.
Учёные пришли к выводу, что каждый вид, его популяция в любой экосистеме стремится отстоять свою экологическую нишу от возможных конкурентов, защитить своё выживание в экосистеме от неблагоприятных абиотических факторов. Мы уже говорили (см. раздел 1), что, помимо известных форм адаптации, организмы разных видов имеют определённую стратегию выживания– совокупностьформ и способов жизнедеятельности, направленных на успешное выживание особей вида в природном сообществе, в соответствии с их биологическими, наследственными особенностями. Мы рассматривали основные пути приспособления организмов к условиям среды: активный путь, пассивный путь и избегание неблагоприятных условий. Выделяют также различные типы стратегии выживания. В наиболее простом варианте: это - так
называемые r –стратегия и К- стратегия (произносятся как «эр» и «ка» -стратегии):
1) r – стратегия проявляется у видов, имеющих высокую плодовитость, но низкую продолжительность жизни и, обычно, небольшой размер особей;
2)
| Рис. 7. Кривые выживания различных видов |
Выживание особей в популяциях наглядно отражается в графических моделях – кривых выживания (см. рис. 7). Кривые выживания отличаются у разных видов и зависят от их биологических особенностей, они могут также несколько отличаться у видов с разными типами стратегий выживания.
Контрольные вопросы и задания
1. Чем отличается понятие «экологическая ниша» от понятий «местообитание», «среда обитания»?
2. Какие типы экологических ниш вам известны?
3. Почему значительное количество свободных экологических ниш в экосистемах планеты тревожит учёных, имеет плохие последствия?
4. Почему исчезновение в экосистеме одного вида может повлечь за собой исчезновение других видов?
5. Какой тип стратегии выживания у современного человека? Ответ аргументируйте.
6. Предложите способы уменьшения либо устранения последствий наличия в экосистеме свободных экологических ниш.
Углубим познания
1. Ряд учёных (в частности, американский эколог Джордж Хатчинсон) предложили символически изображать экологическую нишу организма графически: в виде многомерной фигуры (это не очень легко представить), которая находится в пределах диапазонов экологических валентностей (см. Часть 1, урок 3) по всем факторам, действующим на этот организм. Надо сказать, что очень многие экологические закономерности хорошо выражаются с помощью математических методов.
2. Существует также деление стратегий выживания по категориям «львы», «верблюды» и «шакалы». «Львы» - сильные конкуренты, активно отстаивающие свою экологическую нишу, которая благоприятна для многих видов. Само название свидетельствует о принадлежности к этой группе таких мощных хищников как львы, тигры, акулы. Из растений это – дубы, кедры, ели и т. п. К «верблюдам» можно отнести виды, обитающие в сложных для других видов условиях среды, но способные их переносить и использовать. Это – тот же верблюд, а также саксаул, виды кактусов, солянка и т. п. «Шакалы» приспосабливаются выживать, используя другие виды, не вступая с ними в прямое противодействие. Кроме самих шакалов ( чепрачный шакал ), к этой группе можно отнести многих паразитов, а также многие сорные растения, полевых и домовых мышей, стервятников и других подобных видов. Общую экологическую нишу организма можно изобразить математически, с помощью графической, условно многомерной модели, где каждая её плоскость будет отражать те или иные требования, предпочтения к условиям и ресурсам среды. Безусловно, такая модель – абстрактна и предназначена для лучшего понимания разницы в адаптациях и возможностях выживания разных организмов, в первую очередь, разных видов.
3. Установлен целый ряд закономерностей, влияющих на видовое разнообразие сообществ. Например, французский учёный Дедю в 1990 году сформулировал, в соответствии с работами другого исследователя, правила разнообразия Жаккара:
1) «Видовое богатство на какой-либо территории прямо пропорционально разнообразию её экологических условий» (хорошо объясняет рассмотренный нами опушечный эффект);
2) «Видовое богатство сообщества растёт одновременно с расширением площади занимаемой им территории и уменьшается по мере увеличения её экологической однородности».
4. Известно также правило Де Кандоля – Уоллеса: «По мере продвижения с севера на юг (имеется в виду северное полушарие планеты), как правило, наблюдается увеличение видового разнообразия сообществ».
5. Правило обязательного заполнения экологических ниш, или экологического дублирования: «При освобождении экологической ниши (например, в результате исчезновения занимавшего её вида) всегда находится другой вид того же трофического уровня, который стремится её занять». Так, взамен хищника могут размножиться паразиты, питающиеся тканями, кровью тех же животных. Нишу исчезнувших травоядных копытных могут занять грызуны. Сокращение численности или даже полное уничтожение видов болезнетворных бактерий ведёт к появлению и размножению новых инфекций ( вирус СПИДа заместил других, сократившихся в численности возбудителей венерических заболеваний, появились новые формы пневмонии, вызываемые другими видами). К сожалению, это «замещение» часто бывает крайне неблагоприятно, и виновен в этом, чаще всего, человек.
Новые понятия, названия, термины
Экологическая ниша организма (вида). Ниша: фундаментальная, реализованная, свободная, общая, пищевая, температурная. Видовое, биологическое разнообразие. Опушечный эффект. Ненасыщенные биоценозы. Скарификация. Стратегия выживания: r-стратегия, К-стратегия. r – стратеги, К-стратеги. Кривые выживания. Категории «львы», «верблюды», «шакалы». Правила разнообразия Жаккара.
Урок 6. Правило конкурентного исключения и способы ухода от него. Интродукция видов и её последствия.
| Фото 23. Г. Ф. Гаузе |
Отстоять свою экологическую нишу в борьбе за выживание с другими видами организмов бывает очень непросто. Не редкость, когда разные виды организмов (растения и животные) обладают сходными, а порой и практически одинаковыми потребностями, то есть стремятся занять в экосистеме одну и ту же экологическую нишу. В этом случае между их популяциями возникает чрезвычайно жёсткая конкуренция. Как правило, такие виды не живут в одном сообществе, а если вдруг оказываются вместе, это заканчивается тем, что в чём-то более совершенный вид часто вытесняет менее совершенного, и популяция второго постепенно исчезает из сообщества. Явление это получило название «правило конкурентного исключения» (точнее говоря, «закон конкурентного исключения»). Открыл его отечественный учёный, профессор микробиологии Ленинградского (ныне Санкт-Петербургского) университета Георгий Францевич Гаузе (1910-1986) в 1934 году, экспериментируя с инфузориями (простейшими) нескольких разных видов. Оказалось, что, если пищи (добавляемых в экспериментальную ёмкость бактерий) недостаточно, то, например, вид парамеция аурелия полностью подавляет, вытесняет парамецию каудатум из жизненного пространства, способствуя его гибели. Были зафиксированы и другие похожие явления с другими видами. Известно, к примеру, что в одном сообществе обычно не уживаются жуки мучные хрущаки двух разных видов, бурундуки и белки, муравей рыжий и муравей чёрный, американский зубчатыйкаштан и азиатский каштан.
Однако, было установлено также, что этот закон, принцип проявляется не всегда. Существуют условия и адаптации, позволяющие совместно выживать таким близким по потребностям видам. Вот они.
1) Пищи, других ресурсов для популяций обоих конкурирующих видов достаточно, а численность каждого из них регулируется, её рост сдерживается хищниками (для растений - фитофагами), а также паразитами или болезнями;
2) Популяции этих видов в ходе эволюции приспособились использовать разное место в пространстве или время для своего питания, размножения, профиль, рацион потребляемых ресурсов, стремясь как бы уйти от прямой конкуренции, даже заочной борьбы со своим соперником. Данное явление называется разделением (дифференциацией) экологических ниш в пространстве или во времени. Например, африканские травоядные животные (различные антилопы, зебры, жирафы, слоны и др.) не выживают друг друга из биоценоза только потому, что или питаются на разных ярусах растительного покрова, либо едят растения разных видов (дифференциация ниш в пространстве). Цветение разных, но похожих видов луговых или лесных растений (мать-и-мачеха и одуванчик, ландыши и колокольчики, сурепка и горчица полевая) часто не совпадает во времени (разделение ниш во времени), что позволяет им уйти от жёсткой конкуренции за опылителей (пчёл, бабочек и др.). Представьте себе – что произошло бы, если бы такого разделения у них не было?
К сожалению, люди до сих пор, зачастую, не учитывают в своей практике многих экологических закономерностей, в том числе, и этого закона. Искусственно изменяя видовую структуру многих биоценозов, переселяя туда новые для них виды, они часто не предвидят возможных последствий такого вмешательства.
Переселение в сообщество нового для него вида организмов называется интродукцией вида.
| Рис. 8. Дифференциация экологических ниш в пространстве |
Впоследствии стало ясно, что неудачные попытки интродукции – скорее благо для сообществ и экосистем, поскольку удачная интродукция, которая происходила даже чаще, нередко приводила к серьёзному, иногда очень тяжёлому ущербу для экосистем и самого человека.
Некоторые виды успешно прижились в новых для них местообитаниях и захватили экологические ниши местных видов, нередко став для них сильнейшими конкурентами. Так, в Северной Америке было интродуцировано более 200 тысяч видов растений из различных регионов планеты. В нашей стране во многих областях до 1/3 местной флоры – интродуцированные виды. Как ни покажется удивительным, но даже такие известные и широко распространённые у нас виды растений как ромашки(р. поповник, р. аптечная, р. обыкновенная) до середины XIX века у нас отсутствовали. Они были завезены с американского континента примерно в 1856 году. Следовательно, А.С. Пушкин, погибший в 1837 году, ещё не мог их видеть. А во второй половине 20 веке ромашка была признана национальным цветком Советского Союза. К счастью, интродукция ромашек вроде бы не вызвала ощутимых негативных последствий, хотя утверждать это сегодня мы не можем.
Другие примеры – более печальны. К примеру, появление водного растения канадскойэлодеи в реках Британии, ввиду отсутствия в них видов рыб, которые хотели бы поедать это растение, привело к её бурному вегетативному размножению и захвату огромных территорий. В результате, возникли проблемы для судоходства, стали исчезать многие местные виды водных растений. Не зря канадскую элодею назвали «водяной чумой». Аналогичная история произошла с красивоцветущим водяным гиацинтом, вывезенным посетителями выставки хлопка в Новом Орлеане (США), где он использовался в качестве украшения, в другие штаты, в новые для него местообитания. Это, как и в случае с канадской элодеей, создало большие проблемы для судоходства, поскольку водяной гиацинт захватывал новую водную гладь со скоростью почти 5 тысяч м2 в год. При этом он рос очень плотно, препятствуя газообмену между водой и воздухом. Это привело к уменьшению содержания кислорода в захваченных гиацинтом водоёмах и, как следствие, к неоднократным заморам рыбы. Проблема водяного гиацинта до сих пор не решена. Дело в том, что местные виды рыб его не едят, а более южные – не переносят климата данных широт. Более того, растение это затем попало в Мексику, Юго-Восточную Азию, Центральную Африку, Австралию и там вызвало целую цепочку экологических проблем. Борьба с этим, как его называют, «миллионным сорняком», продолжается до сих пор.
| Фото 24. Иероглифовый питон |
Интродуцированные животные тоже принесли немало бедствий. Так, переселённый в Западную Европу из Америки грызун ондатра обыкновенная стал серьёзным вредителем сельхозкультур. Кроме того, ондатры, поселявшиеся вблизи пресных водоёмов, быстро размножившись, уничтожили много водной растительности, сильно подрыли берега некоторых рек (например, Дуная) и озёр, ухудшив условия обитания водоплавающих птиц и места нереста рыб, в нашей стране - устройства жилищ для выхухоли обыкновенной. Американская норка, переселённая в европейские леса, стала вытеснять оттуда местную, европейскую норку (конкурентное исключение), существенно сократив её численность. Попавшие различными путями (в основном, вследствие торговли животными и домашнего содержания) из Юго-восточной Азии и Африки в дикую природу штата Флорида (США) 9 видов удавов стали необычайно быстро размножаться и распространяться в разных направлениях, представляя серьёзную опасность для населения, местной флоры и фауны. Особенно большие опасения вызывает перспектива широкого распространения африканского, очень агрессивного и опасного для человека иероглифового питона, особенно попадания его в национальный парк Эверглейдс. Там, как предполагается, он может сильно подорвать численность многих обитающих там видов. Туда уже попал азиатский бирманский питон (иначе его называют тёмным тигровым питоном), что тоже несёт экологическую угрозу. Беспокоит учёных и реальная возможность скрещивания крупных змей разных видов, в результате чего могут появиться гибриды-монстры, которые будут представлять реальную угрозу для населения. По-видимому, полностью избежать таких событий в ближайшие годы американцам вряд ли удастся.
Одним из классических примеров наиболее негативных последствий интродукции видов является завоз в Австралию в 1840 году европейских диких кроликов. В дикую природу этого континента попали также и домашние кролики, сбежавшие от своего хозяина и нашедшие в окружающих лесах прекрасные для себя условия, богатые пищевые ресурсы. За считанные годы популяция отлично прижившихся в Австралии кроликов достигла невероятно высокой численности – нескольких миллионов особей. Поедая травянистые растения, кролики стали жёсткими конкурентами для местных травоядных (кенгуру) и завезённых из Европы овец. Численность ряда видов травоядных сумчатых резко сократилась, например, серого кенгуру – примерно в 3,5 раза. Участившиеся набеги кроликов на плантации фермеров усугубляли катастрофическую ситуацию в природе и сельском хозяйстве зелёного континента. Учёным вскоре стало ясно, что кроликам требуется свой регулятор численности, которого в лесах Австралии не было. Можно было бы, конечно, завезти сюда из Европы каких-нибудь лис, но, к счастью, тогда на это не решились, справедливо подозревая, что это вызовет новую цепь последствий (такую ошибку всё-таки совершили, но позднее). Решил проблему вирус миксоматоза, вызывавший периодические массовые эпидемии (эпизоотии) у кроликов в Европе. Группа заражённых этим вирусом кроликов была доставлена в Сидней на корабле и выпущена затем в ближайшие леса. Вскоре после этого численность популяций кроликов в Австралии резко сократилась, и данная проблема была на определённое время решена. В дальнейшем появились и другие регуляторы их численности. Сегодня численность австралийских кроликов составляет около 100 тысяч особей.
Факты интродукции видов, к сожалению, продолжают иметь место. Причём, нередко это происходит и в искусственных сообществах, например, в агроценозах, а также в городах. В агроценозах это могут быть новые культурные растения, хотя обычно такая интродукция не приносит бед и находится под контролем человека. Гораздо хуже, если в них попадают новые вредители и болезни, обладающие высокой устойчивостью к различным защитным средствам. Так, в начале и в середине ХХ века на европейские поля, плантации, приусадебные и дачные участки проникли вредоносный грибок фитофтора, колорадский жук, грибки – возбудители коккомикоза косточковых, сферотеки крыжовника и некоторые другие виды, наносящие большой ущерб сельскому хозяйству.
В городских сообществах появились новые виды тараканов. В них и в агроценозах сегодня пока не решена проблема распространения уже знакомого вам борщевикаСосновского – вида растений семейства Зонтичные. Он вызывает ожоги кожи у человека, завезён в центральные области России с Кавказа и распространяется с необычайной скоростью. Его не удалось с успехом использовать как кормовое сельскохозяйственное растение, но и устранить, вывести из фитоценозов многих экосистем, где он благополучно живёт, размножается и вытесняет другие виды растений, тоже пока не удаётся.
Вывод из всего этого – один: люди должны быть крайне осторожными, прежде чем решиться на сознательное переселение какого-либо вида на новые для него территории, в новые местообитания. В естественных биоценозах лучше вообще никогда этого не делать. Исключением могут быть культурные растения, культивируемые, например, на полях, в садах и огородах, не способные к одичанию, то есть к распространению в дикой природе, и находящиеся под контролем человека.
Контрольные вопросы и задания
1. В чём сущность закона конкурентного исключения? Как вы думаете, существование такого природного закона – это хорошо или плохо? Ответ аргументируйте.
2. В каких случаях закон конкурентного исключения не выполняется?
3. Как вы думаете, всегда ли возможна, при наличии конкурирующих видов, дифференциация их экологических ниш? Может ли человек что-нибудь сделать для её облегчения?
4. Почему интродукция видов приносит, как правило, отрицательные последствия? В чём они выражаются?
5. Подумайте, а может ли интродукция видов в природных экосистемах, пусть даже в редких случаях, быть полезной и оправданной?
Углубим познания
1.
| Фото 25. Кролики в Австралии |
Георгий Францевич Гаузе родился 27 декабря 1910 года в Москве, в многодетной семье. Его отец был учёным-архитектором, а мать – балериной Большого театра. Ещё в школе он увлекался зоологией, особенно беспозвоночных, под руководством зоолога В. В. Алпатова. С 15 лет Георгий начал изучать изменчивость у животных, с применением математических (биометрических) методов. В 1927 году он поступил на биологическое отделение физико-математического факультета МГУ, а по его окончании работал в нём до 1942 года. В 1934 году он написал важную работу по теории эволюции «Борьба за существование». В годы Великой отечественной войны он заведовал отделом Государственной санитарной инспекции Сталинского района Москвы. По совместительству он работал в Институте медицинской паразитологии и тропической медицины Наркомздрава. В 1942 году он, совместно со своей женой, М. Г. Бражниковой, синтезировал первый отечественный антибиотик грамицидин, успешно проверенный впоследствии на фронтах войны. За это в 1946 году он был удостоен Сталинской премии. С 1948 года Гаузе заведует лабораторией антибиотиков Академии медицинских наук СССР. С 1960 года и до конца жизни возглавлял созданный им московский Институт по созданию новых антибиотиков. На него неоднократно писались доносы в НКВД по подозрению в том, что он – морганист (приверженец взглядов великого американского учёного Томаса Моргана, открытия которого долго не признавались в нашей стране). При работах с простейшими Гаузе подтвердил графические модели динамики численности популяций Лотки - Вольтерры (см. тему 3, урок 2). И главное – сформулировал закон (правило) конкурентного исключения, сыгравший очень большую роль в развитии экологии. Г. Ф. Гаузе скончался 2 мая 1986 года в Москве. Похоронен на Кунцевском кладбище.
2. Большая вина за катастрофическое распространение кроликов в Австралии лежит на австралийском фермере Томасе Остине. Несмотря на то, что первых кроликов завезли на зелёный континент ещё в 1788 году на кораблях, их к середине 19 века почему-то было ещё мало. Остин, переехавший в Австралию из Англии, был охотником, который ещё на своей исторической родине привык охотиться на диких кроликов и куропаток. Не подумав о последствиях, он попросил своего племянника Уильямса прислать ему на одном из кораблей дюжину серых кроликов, пять зайцев, шесть дюжин куропаток и несколько воробьёв, с целью размножить их в Австралии.
3. Но катастрофические последствия интродукции видов имели место не только в Австралии. В конце Второй мировой войны на тихоокеанский остров Гуам каким-то образом попала с азиатского материка коричневая древесная змея. За 40 последующих лет эти змеи съели значительную часть фауны острова. Исчезло 10 из 12 видов обитавших на острове птиц, примерно половина видов ящериц и один из двух живших там видов летучих мышей. В настоящее время плотность коричневых древесных змей на острове достигает более 2000 особей на 1 км2.
4. Один из принятых в современной экологии постулатов видового разнообразия гласит: «Вновь внедрившийся в сообщество вид приводит к перераспределению пространства экологических ниш сообщества, сужает возможности менее конкурентоспособных видов и, тем самым, «подталкивает» их к исчезновению или сокращению численности». Таким образом, вмешательство человека в сложившиеся за тысячелетия изолированные экосистемы привело к тяжёлым для них последствиям, а также к сложным перестройкам в их функционировании. Большинство других случаев интродукции видов приносило похожие неприятности. Хочется верить, что в дальнейшем люди всё же поймут: подобное вмешательство в дикую природу опасно и недопустимо. Если, конечно, мы не хотим потерять её безвозвратно.
5. В некоторых случаях интродукция вида бывает вынужденной и даже необходимой. Например, после завоза в Австралию из Европы коров, овец вскоре стало ясно, что их навоз не используется местными жуками-навозниками; а прямое бактериальное разложение шло медленно. Навоз стал накапливаться на полях и пастбищах, угрожая их дальнейшему использованию. Только после завоза в Австралию одного из видов африканских навозников ситуация вскоре пришла в норму. Полезной оказалась также интродукция в реки Европы из Северной Америки в 20-х годах ХХ века пресноводной рыбки гамбузии обыкновенной, которая, активно питаясь личинками малярийных комаров, спасла от эпидемии малярии Италию и Испанию. Впоследствии она же подавила эпидемии энцефалита и жёлтой лихорадки в ряде других стран. В то же время отрицательный эффект у этой интродукции тоже имел место: была подорвана численность популяций некоторых местных видов рыб, имевших сходную пищевую нишу, но питавшихся не столь интенсивно, как гамбузия.
Новые понятия, названия, термины
Правило конкурентного исключения. Разделение (дифференциация) экологических ниш в пространстве или во времени. Интродукция вида. Интродуцированные виды. Национальный парк Эверглейдс. Миксоматоз. Коккомикоз косточковых. Сферотека крыжовника. Одичание. Бэрвон-парк. Постулаты видового разнообразия. Жёлтая лихорадка.
Краткие обобщения по теме
1. Первой (начальной) по сложности надорганизменной биосистемой является популяция. Это – территориальное понятие. Для удобства рассмотрения выделяют популяции географические и экологические. Законы выживания вида в природе реализуются в экологических популяциях, которые выделяют по характерным признакам. Понятие «популяция» применяется и для человеческого общества. Определённый вид может состоять из одной, нескольких и множества популяций.
2. Каждая экологическая популяция обладает свойствами обилия, плодовитости и самовоспроизводства. Степень их выраженности определяется взаимозависимыми показателями – характеристиками популяции: численностью, плотностью, рождаемостью и смертностью. Рождаемость и смертность могут быть абсолютными и удельными.
3. От соотношения рождаемости и смертности зависят численность и плотность популяции, их изменение во времени. Популяция может возрастать, сокращаться, либо оставаться стабильной (постоянной по численности и плотности). Каждый из этих вариантов может быть предпочтительным в той или иной ситуации. В долгосрочной перспективе наилучшим вариантом является стабильность популяции.
4. Каждая популяция имеет разнообразную структуру: половую, пространственную, поведенческую, возрастную. Их показатели также могут влиять на численность и плотность популяции.
5. Внутрипопуляционными формами объединения особей являются: семья, стая, стадо, колония.
6. Существуют различные способы подсчёта численности популяции: прямой подсчёт (например, с помощью аэрофотосъёмки), метод «пробных площадок», метод «случайных точек» (для растений).
7. Организмы одного и разных видов вступают между собой в различные стабильные взаимоотношения, которые называются биотическими связями. Участвует в них и человек.
8. Связи могут различаться по постоянству, природе (цели) взаимодействия и результату действия. По природе они могут быть пищевыми (трофическими), жилищно-пространственными (топическими и фабрическими) и направленными на распространение одного вида другим (форическими).
9. Выделяют 6 типов биотических связей по результату действия организмов друг на друга: взаимно полезные, полезно-нейтральные, полезно-вредные, нейтрально-вредные, взаимно вредные и взаимно нейтральные. Все эти типы связей возникают между организмами разных видов. Внутри вида (его популяций) выделяют 3 типа связи – без нейтрального знака. Человек вступает во все вышеназванные типы связей.
10. Организмы разных видов, состоящие в отношениях взаимно полезных, полезно-нейтральных или полезно-вредных, обычно встречаются в одних и тех же местообитаниях.
11. Среди взаимно полезных связей выделяют связь, обязательную хотя бы для одного из взаимодействующих партнёров – мутуализм, и необязательную – сотрудничество (протокооперацию). Мутуалистическая связь часто приводит к возникновению устойчивого, тесного сожительства организмов разных видов – симбиоза.
12. В полезно-нейтральных связях выделяют 3 формы: комменсализм, синойкию (квартиранство) и форезию.
13. Полезно-вредные связи организмов существуют в форме хищничества, эксплуатации, паразитизма в различных вариантах; при этом межвидовые связи более разнообразны. При этих связях между организмами складываются отношения по типам: «хищник – жертва», «паразит – хозяин», «жертва – эксплуататор». Обычно все участвующие в них организмы имеют различные адаптации или для достижения своей цели, или для предотвращения нежелательной связи, ухода от неё.
14. Пастбищное хищничество приносит реальный ущерб растениям лишь при превышении определённого предела численности пасущихся животных – пастбищной ёмкости.
15. Истинные хищники, в межвидовом хищничестве, для добывания жертв обычно проявляют охотничье поведение.
16. Среди паразитов по характеру питания и другим особенностям воздействия на хозяев выделяют эктопаразитов, эндопаразитов, гнездовых паразитов, а также паразитоидов. Особой формой паразитизма является так называемый многоступенчатый, или сверхпаразитизм.
17. Организм хозяина обычно предпринимает меры борьбы с внедряющимся в него паразитом (антитела, токсические вещества, предохранительное поведение).
18. Человек в ряде случаев тоже может быть хищником, паразитом и эксплуататором по отношению к другим видам. Степень своего воздействия на них он может регулировать только сам.
19. В дикой природе полезно-вредные связи часто бывают вредными для пострадавших особей только на организменном уровне, а на популяционно-видовом и биоценотическом они часто необходимы.
20. Среди биотических связей с преобладанием отрицательных воздействий есть 3 формы: аменсализм (нейтрально-вредная), антагонизм и конкуренция (взаимно вредные). Антагонизм иногда называют антибиозом, хотя логичнее под антибиозом подразумевать невозможность сожительства популяций разных видов, в противоположность тесному, устойчивому их сожительству – симбиозу.
21. Аменсализм и антагонизм часто проявляются в отношениях растений посредством аллелопатии – химических выделений корней и листьев. Это – межвидовые связи.
22. Конкуренция – борьба, соперничество за ресурсы и другие преимущества. Острота её зависит от степени близости потребностей конкурентов. В результате конкуренции один из конкурентов выигрывает, другой – проигрывает. Обычно более острой бывает внутривидовая конкуренция. Конкуренция способствует совершенствованию вида и его эволюции. Она может проявляться через открытые конфликты (брачные поединки, территориальное поведение у животных), либо скрытно, за счёт скорости и эффективности потребления ресурсов.
23. Человек вступает в отношения аменсализма и конкуренции с другими видами, как правило, подавляя их, нанося им ущерб. Многие виды не могут жить совместно с человеком и поблизости от него, за редкими исключениями (синантропные виды). Человек осознанно может и должен регулировать степень своего воздействия на другие виды, особенно, легкоуязвимые.
24. При нейтрализме между представителями разных видов, живущих в одном сообществе, не возникает прямых взаимодействий. Тем не менее, связь между ними существует. Она – опосредованная, реализуется через другие виды, связанные с данными более тесно.
25. Каждый организм, популяция его вида занимают в экосистеме определённое функциональное положение, обеспеченное необходимыми условиями и ресурсами, – экологическую нишу.
26. Любая ниша может быть использована лишь определёнными видами, способными выполнять связанную с ней роль в экосистеме, имеющими соответствующие адаптации и ведущими соответствующий образ жизни.
27. Экологические ниши могут быть фундаментальными, реализованными и свободными.
28. Наличие свободных ниш в экосистеме может отрицательно сказаться на других обитателях сообщества и даже привести к их вымиранию, то есть, как в цепной реакции, к дальнейшему увеличению числа таких ниш.
29. Каждый вид обладает определённой стратегией выживания, то есть способами и формами жизнедеятельности, направленными на выживание, сохранение и процветание его популяции в сообществе, максимальное использование своей экологической ниши.
30. Два вида, стремящиеся занять в экосистеме одну и ту же экологическую нишу, часто вместе, по крайней мере, надолго, не уживаются. В биоценозе остаётся только один, в чём-
