Характерная особенность всех представителей – наличие одного или более жгутиков, которые служат для передвижения. Расположены они преимущественно на переднем конце клетки и представляют собой нитевидные выросты эктоплазмы.

Внутри каждого жгутика проходят микрофибриллы из сократительных белков. Основание жгутика всегда связано с кинетосомой, выполняющей энергетическую функцию.

Тело жгутикового простейшего, помимо цитоплазматической мембраны, покрыто снаружи пелликулой – специальной периферической пленкой (производной эктоплазмы). Она и обеспечивает постоянство формы клетки.

Ряд жгутиковых имеет опорную органеллу – аксостиль, который в виде плотного тяжа проходит через всю клетку.

Жгутиковые – гетеротрофы (питаются готовыми веществами). Некоторые способны также к автотрофному питанию. Для многих свободноживущих представителей характерно заглатывание комочков пищи (голозойное питание), которое происходит при помощи сокращений жгутика.

Размножение обычно бесполое, происходящее поперечным делением. Встречается и половой процесс в виде копуляции.

Переносчиками являются насекомые – муха цеце, триатомовые клопы, самки слепней Табанус и мухи-жигалки рода стомоксис. Трипаносомы разных видов вызывают разные заболевания - сонная болезнь, случная болезнь непарнокопытных, су-ауру или трипаносомоз парнокопытных.

Вызывают заболевание лейшманиоз. Заражение происходит через «посредника». Например, москит, укусивший больное животное, всасывает вместе с кровью промастиготы лейшманий. Когда зараженная самка москита кусает человека, ей приходится срыгивать часть содержимого, заполнившего пищевод. Таким образом, промастиготы попадают в кровь жертвы.

Лейшмания имеет несколько видов: минор, майор, доновани, бразильская разновидность.

Первый – это возбудитель сухой кожной формы лейшманиоза. Для болезни характерно хроническое течение. Майор провоцирует острую форму заболевания.

Заболевание, вызываемое лямблиями, называют лямблиоз. Человека считают носителем инфекции, если в нем есть лямблии, но никаких симптомов их присутствия не возникает.

Виды семейства опалинид

Жгутиконосцы обитают в заднем отделе кишечника земноводных. Особенно богато представлены разные виды семейства опалинид (Opalinidae). В заднем отделе кишечника лягушек в огромных количествах встречаются разные виды рода опалин (Opalina). Это очень крупные простейшие, достигающие 1 мм.

Это предцистные формы. Они инцистируются и выходят из лягушки, падая на дно водоема. Там они лежат до тех пор, пока не будут проглочены головастиками.

Половой процесс опалин совершается только на одном этапе цикла - в головастиках, в теле лягушек он никогда не происходит, и размножаются они бесполым путем.

Виды рода опалин

Представители класса Opalinatea встречаются у хлоднокровных животных, в основном у амфибий (лягушек). Опалины – гетеротрофные организмы. Питание происходит путем пиноцитоза диффузно. Выделительные органеллы отсутствуют.

Размножаются бесполым и половым путем. Бесполое размножение – деление или почкование.

В течение года опалины, живущие в прямой кишке лягушки, размножаются бесполым путем.

Весной, после откладки лягушкой яиц, опалины делятся и образуют мелкие малоядерные особи. Эти особи образуют цисту и выходят из прямой кишки лягушки в воду, когда головастики уже вывелись из яиц. Цисты опалин съедаются головастиками, в кишечнике которых их оболочки растворяются.

Жгутиконосцы, обитающие в кишечнике термитов и тараканов

В задней кишке низших термитов обитают разнообразные простейшие, среди которых наибольшее значение имеют жгутиконосцы. Количество простейших в кишечнике рабочих особей и псевдоэргат низших термитов обычно очень велико и может составлять от 16 до 50% веса термита.

Они сосредоточены в толстой кишке и заполняют весь ее объем. При этом разные виды занимают определенные участки кишки. Жизненный цикл многих жгутиконосцев хорошо приспособлен к развитию термита с периодическими линьками, во время которых его кишечник полностью освобождается.

Сейчас действует скидка. Препарат можно получить бесплатно.

Растительные жгутиконосцы могут жить поодиночке, а могут образовывать колонии. Из этих колоний наибольшей известно­стью пользуется вольвокс (что по-латыни означает «катящий­ся») - заполненный слизью шар, состоящий из тысячи или нескольких тысяч клеток, похожих на одиночную хламидомо­наду. Эти колонии наблюдал в свой микроскоп ещё Антони ван Левенгук. Голландский натуралист пришёл в восторг от того, как кружились и перемещались в воде эти зелёные шарики. Их

ЖГУТИКОНОСЦЫ И ТЕРМИТЫ

О термитах (их зовут ещё «белыми муравьями») рассказывают множе­ство самых невероятных историй. О том, как они превращали в пыль огром­ные, кропотливо собранные библиотеки. О том, как они незаметно сгрызали изнутри целые дома, не делая различия между хижинами бедняков и кня­жескими дворцами, лишь бы здания были построены из дерева. И эти дома рассыпались от единого прикосновения. Как они уничтожили целый город - Джеймстаун на острове Святой Елены.

Что же даёт «белым муравьям» удивительную способность поглощать и переваривать столь неудобоваримые ма­териалы, как бумага, древесина, - Одним словом, целлюлоза?

Учёные, решившие исследовать пище­варение термитов, установили поразительный факт. Переваривать цел­люлозу (т. е. древесину, бумагу) термиты не способны. Переваривают её простейшие - жгутиконосцы, обита­ющие в их кишечнике. Вес этих жгутиконосцев достигает 1/3 общего ве­са насекомого!

Термиты и жгутиконосцы настоль­ко сжились между собой, что уже не смогли бы друг без друга существовать. Жгутиконосцы могут обитать только в кишечнике своих друзей-термитов (хотя дружба здесь не идеальная: при не­достатке белковой пищи термит, не­долго думая, переваривает часть своих «квартирантов»). Но и термит,

движение напоминает вращающуюся Вселенную, состоя­щую из множества звёзд.

Вольвокс находится на границе между простейшими и многоклеточными организмами. Клетки вольвокса связаны друг с другом, их жгутики движутся синхронно, как вёсла умелых гребцов. На одной стороне вольвокса особенно хоро­шо развиты «глазки»: этой «зрячей» стороной вперёд он и плывёт.

Американский писатель Джон Апдайк утверждает, что вольвокс был первым существом на Земле, «изобретшим» смерть: «Амёбы никогда не умирают, но вольвокс, этот под­вижный, перекатывающийся шар водорослей, нечто среднее между растением и животным - под микроскопом он кру­жится, как танцор на рождественском балу, - впервые осу­ществив идею сотрудничества, ввёл жизнь в царство неизбеж­ной - в отличие от случайной - смерти».

Отдельные клетки вольвокса - половые - делятся и оставляют потомство. В колонии таких клеток всего с деся­ток. Большинству же клеток суждено бесследно погибнуть. Внутри шарика вольвокса «зреют» дочерние колонии (а внутри дочерних - иногда и «внучатые»). В конце концов родительская колония лопается и погибает. Дочерние ко­лонии выходят «на свободу».

ПАНЦИРНЫЕ ЖГУТИКОНОСЦЫ

Эти растительные жгутиконосцы (их называют ещё перидинеями) одеты в толстый «панцирь» из целлюлозы, часто причудливой формы, напоминающий то рогатый шлем древнего воина, то какой-то диковинный кубок. Необычная форма - не бесполезное излишество. Благодаря ей перидинеи, как и радиолярии, «парят» в толще воды.

Подавляющее большинство людей даже не подозревают о существовании перидиней. Между тем именно они (вместе с диатомовыми водорослями, о которых рассказано в статье «Водоросли») производят три четверти всех создаваемых на Земле органических веществ.

От обилия перидиней вода в морях и океанах иногда может приобретать красный или бурый цвет.

К перидинеям относится и знаменитая, способная све­титься, ночесветка . Светиться она начинает от любого раз­дражения, возможно отпугивая вспышкой предполагаемого врага. В темноте это хорошо заметно. Ю. И. Полянский пишет о ночесветке: «Всякий, кому приходилось в тёплую летнюю ночь плыть по Чёрному морю в лодке или на пароходе, вероятно, имел возможность наблюдать это эф­фектное явление. При ударе вёсел по воде, при падении капель воды с вёсел в море, при вращении пароходного винта и т. п. вода начинает светиться слабым фосфоричес­ким, но вполне отчётливым светом. При этом видны бывают отдельные вспышки, напоминающие искорки».

Русский писатель Иван Гончаров в своём произведении «Фрегат "Паллада"» так описывал свечение ночесветок, которых он называет «красной икрой»: «Множество крас­ной икры, точно толчёный кирпич, пятнами покрывает в разных местах море. Икра эта сияет по ночам нестерпимым фосфорическим блеском. Вчера свет был так силён, что из-под судна как будто вырывалось пламя; даже на парусах отражалось зарево, сзади кормы стелется широкая огненная улица; кругом темно... »

В отличие от большинства перидиней ночесветка питает­ся как животное: она заглатывает других простейших,

Вольвокс и одиночная хламидомонада.

лишённый жгутиконосцев, проживёт недолго. Он активно поглощает пищу... и недели через две гибнет, не в силах её переварить (термиты с жгутиконосцами в кишечнике живут более года). Единственный способ спасти такого «стерильного» термита - снова заразить его жгутиконосцами.

Лишь у «царицы» термитника нет жгутиконосцев в кишечнике. Это и понятно: она избавлена от необходимости есть такую грубую «плебейскую» пищу, как древесина, и кормят её «рабочие» термиты полупереварен­ной питательной кашицей.

Любопытно, что кусочки древесины эти жгутиконосцы не отправляют в рот (которо­го у них нет), а поглощают по способу амёбы - обволакивая ложноножками.

Различные перидинеи. Внизу слева - ночесветка.

водоросли. Как и у всех перидиней, у ночесветки два жгутика. Одним из них, очень толстым, она подгоняет ко рту пищу. В целом она напоминает шарик размером до 2 мм.

ЖИВОТНЫЕ ЖГУТИКОНОСЦЫ

Надо сказать, что жгутиконосцы, причисляе­мые к царству животных, часто уступают своим растительным собратьям по сложности организации. Большинство из них являются па­разитами.

Самый известный из жгутиконосцев - пара­зитов человека - трипаносома, возбудитель сон­ной болезни. Из рассказа очевидца о признаках этой болезни: «Вожди племён в жаркой Африке точно знают, что воспаление шейных желёз оз­начает первые признаки тяжёлой болезни. Они охотно дают разрешение здоровым ещё мужчи­нам, но с признаками этой болезни, вербоваться в носильщики караванов, чтобы те не стали бременем для деревни и ушли из неё. Для забо­левших людей наступает время страданий. На­чинается болезнь с перемежающейся лихорадки. В железах заболевших или в их крови можно обнаружить трипаносом. Во множестве проника­ют они и в мозг. Тут болезнь вступает в самую серьёзную свою стадию. Опухоли возникают то тут, то там на теле, человек быстро худеет... Вскоре он так ослабевает, что не может уже стоять на ногах, и после многих месяцев болезни умирает» (Е. Мартини).

Существует несколько видов трипаносом. Од­ни из них поселяются в крови копытных живот­ных, другие - в крови человека.. В одном на­пёрстке крови заражённой лошади поселяется свыше 200 тыс. трипаносом. Трипаносомы, по­ражающие человека, постоянно обитают в крови африканских антилоп, не причиняя этим живот­ным никакого вреда. От антилоп к человеку трипаносому переносит печально известная кро­вососущая муха цеце. Трипаносомы попадают в кишечник мухи с кровью антилопы и не погиба­ют там, а, наоборот, бурно размножаются. И если такая муха укусит человека, он может заболеть сонной болезнью.

КЛАСС СПОРОВИКИ

МАЛЯРИЯ. Самая известная из болезней, вызываемых споровиками, - малярия. Название болезни переводится с латинского как «дурной воздух». В прежние времена люди думали, что причина болезни - ядовитые болотные испа­рения. Отсюда и другое её название - болотная лихорадка. Как выяснилось в конце XIX в., ма­лярия и вправду отчасти связана с болотами, но не с их испарениями, а с живущими в болотистых местностях комарами из рода анофелес, разно­сящими болезнь.

Течение болезни довольно необычно. У забо­левшего возникает озноб, настолько сильный, что даже тепло укрытому больному не удаётся согреться. Затем озноб сменяется жаром, сильно повышается температура. На следующий день человек чувствует себя почти здоровым. Но каж­дый третий день (при трёхдневной лихорадке) или каждый четвёртый день (при четырёхднев­ной) приступ повторяется. Особенно опасна так называемая тропическая лихорадка - разно­видность малярии, когда приступы повторяются каждый день. Постепенно человек слабеет от приступов, у него развивается малокровие. В начале XX в. малярией ежегодно болело свыше 100 млн. людей. Каждый сотый заболевший уми­рал.

Трипаносомы в крови.

Внизу: больной сонной болезнью.

Но, чтобы завершить цикл своего развития, плазмодию необходимо вернуться в организм комара анофелеса, откуда он при укусе и попал в кровь человека. Для этого комар должен на­питься крови больного малярией человека.

Малярийный плазмодий довольно теплолю­бив и в холодном климате в организме комаров не развивается. Поэтому малярия особенно сви­репствует в странах с тёплым и влажным клима­том. В Азии и Африке от неё страдают десятки миллионов людей.

О лекарствах, помогающих при малярии, и истории их применения рассказано в статье «Хин­ное дерево». Но более перспективный способ лик­видации малярии - борьба с малярийными ко­марами.

Очень эффективным оказалось использование для этой цели небольших рыбок - гамбузий, завезённых из Америки. Рыбка в больших коли­чествах пожирает личинки малярийных кома­ров, снижая тем самым и количество взрослых насекомых.

ХИЩНЫЕ ИНФУЗОРИИ

Не обошлось в мире инфузорий без хищников. Инфузория туфелька может стать жерт­вой другой инфузории - дидиния.

Дидиний меньше туфельки примерно в 5 раз. Порой дидиний нападают на свою добычу целым «отрядом» из 4-5 инфузорий. Они протыкают оболочку своей жертвы твёрдыми хоботками, а затем, постепенно расширяя ротовые отверстия, заглатывают её целиком!

При этом дидиний страшно раздувается. В день один дидиний может съесть 10-12 туфелек.

Хищные инфузории дидинии атакуют туфельку.

Сосущая инфузория высасывает с помощью щупалец несколько инфузорий.

КЛАСС ИНФУЗОРИИ

Эти простейшие покрыты как будто тончайшей «шер­стью» - ресничками. У каждой инфузории их около 10-20 тыс. Реснички - это те же укороченные жгутики. Движение ресничек волнообразно, как колыхание пше­ничного поля. Синхронно взмахивая около 30 раз в секунду, ряды ресничек, как вёсла множества гребцов, движут инфузорию вперёд. Этот «скоростной» способ передвижения, конечно, не сравнить с неспешным пере­теканием амёбы. Помещённая в каплю воды под окуляр микроскопа, инфузория часто столь стремительно пере­секает поле зрения микроскопа, что напоминает малень­кую ракету. За секунду инфузория часто проплывает 10-20 длин своего тела.

Инфузории - самые совершенные создания природы среди простейших. Это процветающая группа животных, к которой принадлежит более 7 тыс. видов.

Можно сказать, что эволюция, начав «лепку» тела простейших с бесформия амёбы, постепенно пришла к строго определённым формам тела у инфузорий.

У большинства инфузорий есть хорошо оформленная глотка - довольно глубокая впадина или воронка на теле. Бактерии и прочая добыча инфузорий, если они попали в глотку, уже никуда не денутся - взмахи ресничек отправят их на дно глотки, где расположен рот.

Другое важное усовершенствование строения инфу­зории - наличие в клетке не менее двух ядер. Зачем это нужно?

Ядро, как известно, является хранилищем «инструк­ций и чертежей», определяющих работу клетки. Два ядра можно сравнить с двумя залами библиотеки. В первом - книги (чертежи и инструкции) находятся в постоянном обороте, на руках, их читают, они часто получают повреждения. Это большое ядро инфузории (макронуклеус). Оно руководит всей повседневной дея­тельностью клетки. Во втором же зале нашей библиотеки хранятся точно такие же книги (копии тех же инструк­ций и чертежей), но в неприкосновенном виде. Здесь они сберегаются для будущих поколений. Это малое ядро инфузории (микронуклеус). Оно необходимо только в самые важные моменты жизни инфузорий - при поло­вом процессе (о котором речь пойдёт ниже).

ПОЛОВОЙ ПРОЦЕСС У ИНФУЗОРИЙ

Каждая инфузория регулярно делится надвое, по­рождая две свои точные копии, похожие, как близ­нецы. На первый взгляд может показаться, что инфу­зории сумели для себя осуществить давнюю мечту человека о бессмертии и вечной молодости. Но это не так. Если бесконечно выращивать потомство одной-единственной инфузории, в конце концов через не­сколько сот поколений станут заметны признаки вы­рождения, старения.

Персонажи некоторых сказок (например, герои «Конь­ка-горбунка» Павла Ершова) пытались омолодиться, бросаясь в котёл с кипящей водой. Часто это приводило к самым печальным последствиям. Для инфузорий омоложение тоже удивительным образом переплетено

Различные инфузории, в том числе туфелька и трубач (вверху в центре и справа).

СОСУЩИЕ ИНФУЗОРИИ

Сосущие инфузории - одна из разновидно­стей хищников мира про­стейших. Они утратили почти все полезные «приобретения» инфу­зорий: реснички, глотку, рот, подвижность. Зато приобрели длинные, по­лые внутри щупальца, иногда разветвлённые.

Сосущие инфузории не гоняются за своей до­бычей, а, неподвижно сидя на месте и рас­ставив щупальца, поджидают её. Вот смер­тоносное щупальце заде­вает инфузория (или иное простейшее), плыву­щая мимо.

Жертва моментально прилипает к щупаль­цу. После чего она начинает, как по волшеб­ству, на глазах «та­ять», уменьшаться. Щупальце проткнуло обо­лочку пойманного про­стейшего, и его содержимое перекачива­ется по щупальцу внутрь тела сосущего хищника. От жертвы остаётся лишь опустевшая оболочка.

Молодые сосущие инфузории (бродяжки) имеют реснички и могут плавать, выбирая место своего будущего посе­ления. Особенно любо­пытно рождение бродяжки. Она развивает­ся вначале внутри тела материнской инфузории. Ю. И. Полянский пишет об этом: «Наружу бро­дяжка выходит через специальные отверстия, сквозь которые с извест­ным трудом «протискивается». Такое развитие зародыша внутри тела матери, а затем акт деторож­дения - интересная ана­логия простейшего с тем, что происходит у вышестоящих многокле­точных организмов».

со смертью. Особь умирает и в то же время - рождается заново. Каков же рецепт омоложения, «придуманный» инфузориями?

«Рождаются заново» инфузории в ходе полового процесса, именуемого конъюгацией.

При этом две особи прикладываются друг к другу брюшной стороной, где находится рот. Большие их ядра разрушаются, а малые начинают делиться. В конце концов у каждой особи образуется по два приблизительно одинако­вых ядра. И тут наступает самый важный момент: инфузории обмениваются ядрами. Одно из ядер (мужское) инфузория дарит партнёру, второе (женское) оставляет себе. Затем у каждой особи мужские ядра сливаются с женскими.

Расходятся после этого уже совсем не те существа, которые встретились. Теперь каждое из них - наполовину прежняя особь, а наполовину - копия партнёра. Пожалуй, инфузории могут в самом точном и буквальном смысле назвать своих «супругов» «половиной» друг друга!

ИНФУЗОРИИ ТУФЕЛЬКИ

Эти хорошо известные инфузории встречаются в воде, где стояли срезан­ные цветы, в настое обычного лугового сена. Они заметны невооружён­ным глазом, достигая в длину 0, 2 мм. По форме они и вправду напоминают туфельку.

Туфелька не беззащитна. При раздражении с поверхности её тела «вы­стреливают» длинные тонкие нити (трихоцисты), и вправду похожие на стрелы, к тому же, видимо, ядовитые, поражающие врага или добычу. Трихоцистов у инфузории столько же, сколько и ресничек.

В статье «Осмос» говорится о том, что пресная вода всегда стремится «растворить» любое обитающее в ней живое существо, наполняя его влагой, и приводится сравнение пресноводных простейших с «дырявыми лодками, из которых постоянно приходится отчерпывать воду».

В теле туфельки работают два «насоса» - две сократительные вакуоли, постоянно откачивающие из неё избыточную воду. Сокращаясь каждые 10 с, за полчаса они «выливают» из простейшего количество воды, по объёму равное ему самому.

ИНФУЗОРИИ ТРУБАЧИ

По форме эти красивые инфузории напоминают маленькие трубы, иногда

имеющие яркую окраску: голубую, зелёную. Один из видов морских трубачей стал первым простейшим, занесённым в Международную Красную книгу редких и исчезающих видов.

Инфузории туфельки, если их раздражать, например бросить в каплю воды рядом с ними кристаллик соли, стараются уплыть в другое место. Трубач, кроме того, умеет в случае опасности моментально сжиматься, превращаясь в шар. Эту способность он получил благодаря мышечным волоконцам - пример того, что они могут быть и у одноклеточных.

Внутри тела некоторых трубачей поселяются, к обоюдной выгоде, одно­клеточные зелёные водоросли. Они и придают трубачам необычный зелёный цвет. Такая совместная жизнь, приносящая пользу обоим живым сущест­вам, как известно, называется симбиозом.

СИДЯЧИЕ ИНФУЗОРИИ

Часть инфузорий предпочла беспокойному вечному поиску пропитания более размеренный оседлый образ жизни. Из числа сидячих инфузорий наиболее известны сувойки . Ю. И. Полянский сравнивает их с «изящными цветками вроде колокольчика или ландыша, сидящими на длинном стебельке».

Как правило, сидячие инфузории объединяются в колонии. Колонии инфузории зоотамния похожи на небольшие (до 3 мм) причудливые деревца. Стебелёк у такой колонии общий, выращенный совместными усилиями. При опасности вся колония, состоящая из 2-3 тыс. инфузорий, моментально собирается в комочек.

Всё-таки прикреплённость имеет некоторые недостатки. К примеру: как сидячим простей­шим расселяться по водо­ёму? Для этого инфузория может превращаться в сво­бодноплавающую форму - бродяжку. Несколько часов бродяжка разыскивает себе местожительство, а затем посе­ляется там, выпуская стебелёк.

У зоотамний на ветвях «деревца»-колонии висят постепенно растущие шары, напоминающие какие-то диковинные плоды. Каждый такой «плод» может быть в 100 раз больше отдельной инфузории. Это - будущие бродяжки. Сами они не добывают пищу, а получают её от других инфузорий колонии. «Созрев», они отрываются от колонии и уплы­вают на поиски подходящих мест, чтобы основать новые «поселения».

Достигнув в процессе роста 1 мм в диаметре, инфузория покидает рыбу и распадается на 1- 2 тыс. крошечных особей-бродяжек. Бродяжки заражают новых рыб.

Порой эта инфузория может полностью унич­тожить мальков в рыбоводческих хозяйствах.

Чтобы от неё избавиться, нужно создать ток воды, который будет вымы­вать бродяжек.

Впрочем, надо сказать, что эта болезнь у человека встречается несрав­ненно реже, чем амёбная дизентерия.

ИНФУЗОРИИ И КОПЫТНЫЕ ЖИВОТНЫЕ

Отдыхающие жвачные животные (рогатый скот, верблюды, овцы, ан­тилопы) постоянно пережёвывают «жвачку». Что они жуют и зачем? Оказывается, проглоченная на пастбище пища почти не разжёвывается, а только смачивается слюной и сразу попадает в специальный отдел желудка - рубец. Пищеварительный сок в рубце не выделяется. Зато здесь живёт огромное количество инфузорий и бактерий.

Ю. И. Полянский пишет: «Если взять каплю содержимого рубца и

Колония инфузории зоотамния.

Колония инфузории кампанелла.

рассмотреть её под микроскопом, то в поле зрения инфузории буквально кишат. Трудно даже в условиях куль­туры получить такую массу инфузорий. Количе­ство инфузорий в 1 куб. см содержимого рубца достигает миллиона, а нередко и более». Масса всех инфузорий в желудке коровы может дости­гать 3 кг.

Нечто похожее мы видели у термитов, кишеч­ник которых «набит» жгутиконосцами. Терми­ты, лишённые жгутиконосцев, не могут пере­варивать древесину и погибают от голода. Ко­пытные, лишённые инфузорий, от голода, судя по всему, всё-таки не погибают. Но инфузории тоже помогают им переваривать пищу.

Обработанная инфузориями пища скатывает­ся в шарики в другом отделе желудка - сетке - и оттуда возвращается в рот. Это и есть та «жвачка», которую усердно пережёвывает животное. Затем через третий отдел желудка - книжку (сетка и книжка названы так из-за формы складок на их внутренней поверхнос­ти) - пища попадает в сычуг. Сычуг соответст­вует желудку человека - здесь пища наконец обрабатывается пищеварительным соком.

У непарнокопытных (например, у лошади, осла) инфузориям «отведён» не желудок, а толс­тая и слепая кишки.

Любопытно, что в кишечнике некоторых дру­гих животных, совсем не родственных копыт­ным, тоже в изобилии живут инфузории. Напри­мер, содержимое кишечника морских ежей так же кишит инфузориями, как желудок копыт­ных. Пища морских ежей тоже растительная - водоросли, которые они соскабливают с подвод­ных предметов. Видимо, и у морских ежей инфу­зории помогают пищеварению.

Среди огромного разнообразия взаимосвязей живых существ выделяют определенные типы отношений, имеющие много общего у организмов разных систематических групп.

1.Симбиоз

- сожительство (от.греч.сим - вместе, биос - жизнь) - форма взаимоотношения, из которых оба партнера или хотя бы один извлекают пользу.

Симбиоз подразделяется на мутуализм, протокооперацию и комменсализм.

- форма симбиоза, при которой присутствие каждого из двух видов становится обязательным для обоих, каждый из сожителей получает относительно равную пользу, и партнеры (или один из них) не могут существовать друг без друга.

Типичный пример мутуализма - отношения термитов и жгутиковых простейших, обитающих в их кишечнике. Термиты питаются древесиной, однако у них нет ферментов для переваривания целлюлозы. Жгутиконосцы вырабатывают такие ферменты и переводят клетчатку в сахара. Без простейших - симбионтов - термиты погибают от голода. Сами же жгутиконосцы помимо благоприятного микроклимата получают в кишечнике пищу и условия для размножения.

- форма симбиоза, при которой совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них. В этих случаях отсутствует связь именно этой, конкретной пары партнеров.

- форма симбиоза, при которой один из сожительствующих видов получает какую-либо пользу, не принося другому виду ни вреда, ни пользы.

Комменсализм, в свою очередь, подразделяется на квартиранство, сотрапезничество, нахлебничество.

- форма комменсализма, при которой один вид использует другой (его тело или его жилище) в качестве убежища или своего жилья. Особую важность приобретает использование надежных убежищ для сохранения икры или молоди.

Пресноводный горчак откладывает икру в мантийную полость двухстворчатых моллюсков - беззубок. Отложенные икринки развиваются в идеальных условиях снабжения чистой водой.

- форма комменсализма, при которой несколько видов потребляют разные вещества или части одного и того же ресурса.

- форма комменсализма, при которой один вид потребляет остатки пищи другого.

Примером перехода нахлебничества в более тесные отношения между видами служат взаимоотношения рыбы-прилипалы, обитающей в тропических и субтропических морях, с акулами и китообразными. Передний спинной плавник прилипалы преобразовался в присоску, с помощью которой та прочно удерживается на поверхности тела крупной рыбы. Биологический смысл прикрепления прилипал заключается в облегчении их передвижения и расселения.

2.Нейтрализм

- тип биотической связи, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно.

Например, белки и лось в одном лесу не контактируют друг с другом.

3.Антибиоз

- тип биотической связи, когда обе взаимодействующие популяции(или одна из них) испытывают отрицательное влияние друг друга.

- форма антибиоза, при которой один из совместно обитающих видов угнетает другой, не получая от этого ни вреда, ни пользы.

Пример: светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от сильного затемнения, в то время как сами на дерево никак не влияют.

- тип антибиоза, при котором представители одного вида питаются представителями другого вида. Хищничество широко распространено в природе как среди животных, так и среди растений. Примеры: насекомоядные растения; лев, поедающий антилопу и т.д.

- тип биотических взаимоотношений, при котором организмы или виды соперничают друг с другом в потреблении одних и тех же обычно ограниченных ресурсов. Конкуренцию подразделяют на внутривидовую и межвидовую.

- соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями одного и того же вида. Это важный фактор саморегулирования популяции. Примеры: птицы одного вида конкурируют из-за места гнездования. Самцы многих видов млекопитающих (например, оленей) в период размножения вступают друг с другом в борьбу за возможность обзавестись семьей.

- соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями разных видов. Примеры межвидовой кокуренции многочисленны. И волки, и лисы охотятся на зайцев. Поэтому между этими хищниками возникает конкуренция за пищу. Это не значит, что они непосредственно вступают в борьбу друг с другом, но успех одного означает неуспех другого.

- форма антибиоза, когда представители одного вида используют питательные вещества или ткани особей другого вида, а также его самого в качестве временного или постоянного местообитания.

Например, миноги нападают на треску, лососей, корюшку, осетров и других крупных рыб и даже на китов. Присосавшись к жертве минога питается соками ее тела в течение нескольких дней, даже недель. Многие рыбы погибают от нанесенных ею многочисленных ран.

Все перечисленные формы биологических связей между видами служат регуляторами численности животных и растений в сообществе, определяя его

Бактерии-симбионты, разлагающие для термитов древесину, еще и связывают для них атмосферный азот.

До недавнего времени оставалось загадкой, каким образом термитам удается жить (и даже процветать), питаясь одной древесиной. Было известно, что разложение потребленной ими целлюлозы осуществляют бактерии– внутриклеточные симбионты простейших, которые в свою очередь обитают в кишечнике термита. Но целлюлоза– малопитательный субстрат; кроме того, она не может служить источником азота, который термитам нужен в гораздо большем количестве, чем он содержится в растительных тканях. Однако к поразительному заключению пришла недавно группа японских исследователей, взявшихся за изучение состава генома симбиотических бактерий жгутиконосцев. Наряду с генами, отвечающими за синтез целлюлазы– фермента, разрушающего молекулы целлюлозы, в геноме оказались гены, кодирующие ферменты, ответственные за азотфиксацию– связывание свободного азота атмосферы N 2 и превращение его в форму, пригодную для использования не только самими бактериями, но также жгутиконосцами и термитами.

Рис.1. Солдат термита Coptotermes formosanus

Солдаты защищают колонию. Они не добывают пищу и не способны сами питаться. Их кормят рабочие особи

Люди, далекие от биологии, порой путают термитов с муравьями, поскольку и те и другие ведут колониальный образ жизни, возводят крупные постройки (термитники и муравейники), а кроме того, характеризуются разделением труда между отдельными группами особей: у них есть рабочие, солдаты, а также производящие потомство самки (царицы) и самцы.

Однако сходство муравьев с термитами– чисто внешнее, объясняющееся возникшим в обеих группах общественным образом жизни. На самом деле эти насекомые относятся к разным, далеко не родственным, отрядам. Муравьи– перепончатокрылые, родственники ос и пчел. Термиты же образуют особый отряд, причем, в отличие от перепончатокрылых, они относятся к насекомым с неполным превращением (у них нет куколки, а личинка через ряд последовательных линек постепенно становится всё более похожей на взрослое насекомое).

Термиты не встречаются в умеренных, тем более– северных широтах, но они чрезвычайно многочисленны в тропиках, где являются основными потребителями растительных остатков. В отличие от многих других животных термиты могут питаться одной древесиной– точнее, клетчаткой (целлюлозой), с которой справляются чрезвычайно быстро. Любая деревянная постройка, возведенная в тропиках, подвержена разрушающей деятельности термитов. Дом, не имеющий специальной защиты, может быть может быть съеден термитами за несколько лет.

Исследователей давно занимал вопрос: как термиты справляются с разложением клетчатки (ведь это всегда считалось прерогативой бактерий и грибов!) и как они вообще могут обходиться столь малопитательным кормом? Долгое время считалось, что в переработке клетчатки термитам помогают простейшие– представители особой группы жгутиконосцев, которые обитают в кишечнике термитов. Но позднее выяснилось, что жгутиконосцы сами нуждаются в помощи эндосимбионтов– живущих в их клетках бактерий (эндосимбионт подразумевает «живущий в клетке»), которые и вырабатывают целлюлазу– фермент, разлагающий целлюлозу.

Рис.2. Взрослые крылатые особи термита Coptotermes formosanus

Таким образом, вся эта симбиотическая система устроена по принципу матрешки: в кишечнике термита живут жгутиконосцы, а внутри жгутиконосца– бактерии. Термиты находят пищу (растительные остатки или деревянные постройки), измельчают древесную массу и доводят ее до мелкодисперсного состояния, в котором ее могут поглощать жгутиконосцы. Затем задело берутся живущие внутри жгутиконосца бактерии, которые и проводят основные химические реакции по переработке исходно малосъедобного продукта во вполне усвояемую форму.

Однако многое в этой системе оставалось неясным. К примеру, неизвестно было, откуда термиты черпают необходимый им азот (а его относительное содержание в телах животных, в том числе– термитов, существенно выше, чем в растительных тканях). Однако недавние исследования японских ученых позволили ответить на этот вопрос.

Объектом исследования Юити Хонго (Yuichi Hongoh) и его коллег из Исследовательского института РИКЕН в Сайтаме (RIKEN Advanced Science Institute, Saitama) и других научных учреждений Японии стала симбиотическая система массового в Японии термита Coptotermes formosanus . Вид этот, ведущий подземный образ жизни, известен как злостный вредитель, наносящий огромный ущерб деревянным сооружениям, причем не только на своей родине, в Юго-Восточной Азии, но и в Америке, куда он случайно был завезен. На борьбу с Coptotermes formosanus в Японии ежегодно расходуется несколько сот миллионов долларов, а в США– около миллиарда.

Рис.3. Рабочие термиты, поедающие древесину

Обитающие в заднем отделе кишечника термита жгутиконосцы Pseudotrichonympha grassii относятся к роду, представители которого часто встречаются у разных термитов, ведущих подземный образ жизни. В каждом жгутиконосце постоянно обитают около 100 тысяч бактерий, относящихся к отряду Bacteroidales и имеющих условное название «phylotype CfPt1–2».

В ходе работы жгутиконосцев извлекали из кишечника термита, разрушали мембраны их клеток и высвобождали из каждого по 10 3 –10 4 клеток эндосимбиотических бактерий. Полученную массу бактерий подвергали амплификации (увеличению числа копий имеющихся там молекул ДНК), после чего проводили поиск определенных последовательностей генов. В кольцевой хромосоме, содержащей 1114206 пар оснований, были выявлены 758 последовательностей, предположительно кодирующих белки, 38 генов транспортной РНК и 4 гена рибосомальной РНК. Обнаруженная совокупность генов позволила реконструировать в общих чертах всю систему метаболизма эндосимбиотической бактерии.

Рис.4. Различные жгутиконосцы из кишечника термитов

А - Teratonympha mirabilis; Б - Spirotrichonympha flagellata; В - Coronympha octonaria; Г - Calonympha grassi; Д - Trichonympha turkestanica; Е - Rhynchonympha tarda. 1 - ядра, 2 - аксостили

Самым поразительным стало обнаружение генов, ответственных за синтез тех ферментов, которые необходимы для азотфиксации (nitrogen fixation)– процесса связывания атмосферногоN 2 и превращения его в форму, удобную для использования организмом. В частности, нашлись гены, отвечающие за синтез нитрогеназы– важнейшего фермента, осуществляющего расщепление прочной тройной связи вмолекулеN 2 , а также гены, кодирующие другие необходимые для азотфиксации белки.

Авторы обсуждаемой работы отмечают, что на самом деле способность термитов к азотфиксации уже обнаруживалась ранее, но было неясно, какие симбиотические организмы за нее отвечают. Выявление ответственных за азотфиксацию генов у исследованных эндосимбиотических бактерий стало неожиданностью, поскольку раньше у бактерий этой группы (Bacteriodales) азотфиксация никогда не отмечалась. Помимо связыванияN 2 и перевода его вNH 3 изученные бактерии по-видимому способны утилизировать и те продукты азотного обмена, которые образуются входе метаболизма самих простейших. Это важный момент, поскольку связываниеN 2 требует больших энергетических затрат, и если в пище термитов азота хватает, то интенсивность азотфиксации можно и снизить.



Бактерии-симбионты, разлагающие для термитов древесину, еще и связывают для них атмосферный азот

До недавнего времени оставалось загадкой, каким образом термитам удается жить (и даже процветать), питаясь одной древесиной. Было известно, что разложение потребленной ими целлюлозы осуществляют бактерии - внутриклеточные симбионты простейших, которые в свою очередь обитают в кишечнике термита. Но целлюлоза - малопитательный субстрат; кроме того, она не может служить источником азота, который термитам нужен в гораздо большем количестве, чем он содержится в растительных тканях. Однако к поразительному заключению пришла недавно группа японских исследователей, взявшихся за изучение состава генома симбиотических бактерий жгутиконосцев. Наряду с генами, отвечающими за синтез целлюлазы - фермента, разрушающего молекулы целлюлозы, в геноме оказались гены, кодирующие ферменты, ответственные за азотфиксацию - связывание свободного азота атмосферы N 2 и превращение его в форму, пригодную для использования не только самими бактериями, но также жгутиконосцами и термитами.

Люди, далекие от биологии, порой путают термитов с муравьями, поскольку и те и другие ведут колониальный образ жизни, возводят крупные постройки (термитники и муравейники), а кроме того, характеризуются разделением труда между отдельными группами особей: у них есть рабочие, солдаты, а также производящие потомство самки (царицы) и самцы.

Однако сходство муравьев с термитами - чисто внешнее, объясняющееся возникшим в обеих группах общественным образом жизни. На самом деле эти насекомые относятся к разным, далеко не родственным, отрядам. Муравьи - перепончатокрылые, родственники ос и пчел. Термиты же образуют особый отряд, причем, в отличие от перепончатокрылых, они относятся к насекомым с неполным превращением (у них нет куколки, а личинка через ряд последовательных линек постепенно становится всё более похожей на взрослое насекомое).

Термиты не встречаются в умеренных, тем более - северных широтах, но они чрезвычайно многочисленны в тропиках, где являются основными потребителями растительных остатков. В отличие от многих других животных термиты могут питаться одной древесиной - точнее, клетчаткой (целлюлозой), с которой справляются чрезвычайно быстро. Любая деревянная постройка, возведенная в тропиках, подвержена разрушающей деятельности термитов. Дом, не имеющий специальной защиты, может быть может быть съеден термитами за несколько лет.

Исследователей давно занимал вопрос: как термиты справляются с разложением клетчатки (ведь это всегда считалось прерогативой бактерий и грибов!) и как они вообще могут обходиться столь малопитательным кормом? Долгое время считалось, что в переработке клетчатки термитам помогают простейшие - представители особой группы жгутиконосцев, которые обитают в кишечнике термитов. Но позднее выяснилось, что жгутиконосцы сами нуждаются в помощи эндосимбионтов - живущих в их клетках бактерий (эндосимбионт подразумевает «живущий в клетке»), которые и вырабатывают целлюлазу - фермент, разлагающий целлюлозу.

Таким образом, вся эта симбиотическая система устроена по принципу матрешки: в кишечнике термита живут жгутиконосцы, а внутри жгутиконосца - бактерии. Термиты находят пищу (растительные остатки или деревянные постройки), измельчают древесную массу и доводят ее до мелкодисперсного состояния, в котором ее могут поглощать жгутиконосцы. Затем за дело берутся живущие внутри жгутиконосца бактерии, которые и проводят основные химические реакции по переработке исходно малосъедобного продукта во вполне усвояемую форму.

Однако многое в этой системе оставалось неясным. К примеру, неизвестно было, откуда термиты черпают необходимый им азот (а его относительное содержание в телах животных, в том числе - термитов, существенно выше, чем в растительных тканях). Однако недавние исследования японских ученых позволили ответить на этот вопрос.

Объектом исследования Юити Хонго (Yuichi Hongoh) и его коллег из Исследовательского института РИКЕН в Сайтаме (RIKEN Advanced Science Institute, Saitama) и других научных учреждений Японии стала симбиотическая система массового в Японии термита Coptotermes formosanus . Вид этот, ведущий подземный образ жизни, известен как злостный вредитель, наносящий огромный ущерб деревянным сооружениям, причем не только на своей родине, в Юго-Восточной Азии, но и в Америке, куда он случайно был завезен. На борьбу с Coptotermes formosanus в Японии ежегодно расходуется несколько сот миллионов долларов, а в США - около миллиарда.

Обитающие в заднем отделе кишечника термита жгутиконосцы Pseudotrichonympha grassii относятся к роду, представители которого часто встречаются у разных термитов, ведущих подземный образ жизни. В каждом жгутиконосце постоянно обитают около 100 тысяч бактерий, относящихся к отряду Bacteroidales и имеющих условное название «phylotype CfPt1-2».

В ходе работы жгутиконосцев извлекали из кишечника термита, разрушали мембраны их клеток и высвобождали из каждого по 10 3 -10 4 клеток эндосимбиотических бактерий. Полученную массу бактерий подвергали амплификации (увеличению числа копий имеющихся там молекул ДНК), после чего проводили поиск определенных последовательностей генов. В кольцевой хромосоме, содержащей 1 114 206 пар оснований, были выявлены 758 последовательностей, предположительно кодирующих белки, 38 генов транспортной РНК и 4 гена рибосомальной РНК. Обнаруженная совокупность генов позволила реконструировать в общих чертах всю систему метаболизма эндосимбиотической бактерии.

Самым поразительным стало обнаружение генов, ответственных за синтез тех ферментов, которые необходимы для азотфиксации (nitrogen fixation) - процесса связывания атмосферного N 2 и превращения его в форму, удобную для использования организмом. В частности, нашлись гены, отвечающие за синтез нитрогеназы - важнейшего фермента, осуществляющего расщепление прочной тройной связи в молекуле N 2 , а также гены, кодирующие другие необходимые для азотфиксации белки.

Авторы обсуждаемой работы отмечают, что на самом деле способность термитов к азотфиксации уже обнаруживалась ранее, но было неясно, какие симбиотические организмы за нее отвечают. Выявление ответственных за азотфиксацию генов у исследованных эндосимбиотических бактерий стало неожиданностью, поскольку раньше у бактерий этой группы (Bacteriodales) азотфиксация никогда не отмечалась. Помимо связывания N 2 и перевода его в NH 3 изученные бактерии по-видимому способны утилизировать и те продукты азотного обмена, которые образуются в ходе метаболизма самих простейших. Это важный момент, поскольку связывание N 2 требует больших энергетических затрат, и если в пище термитов азота хватает, то интенсивность азотфиксации можно и снизить.

Подобные документы

Характеристика муравьев как общественных насекомых. Характеристика рыжих лесных муравьев. Муравейник как очень сложное архитектурное сооружение. Значение муравьев в природе и жизни человека. Отряд перепончатокрылые - почвообразователи и санитары леса.

презентация , добавлен 23.05.2010


Развитие насекомых, приспособление их к различным источникам питания, распространение по планете и способность к полету. Строение нервной, кровеносной, пищеварительной и половой систем, органов дыхания. Положительная деятельность насекомых в природе.

реферат , добавлен 20.06.2009


Характерные черты, отличительные особенности представителей отряда перепончатокрылых. Особенности внутреннего и внешнего строения. Наземно-воздушная и водная среда обитания и многообразие насекомых. Значение перепончатокрылых в природе и в жизни человека.

презентация , добавлен 20.11.2012


Определение и общая характеристика жгутиконосцев и саркодовых как простейших организмов. Размеры простейших и их классификация по способу питания и дыхания. Размножение одноклеточных. Признаки и свойства подкласса растительные и животные жгутиконосцы.

курсовая работа , добавлен 18.02.2012


Общая характеристика и особенности класса Насекомые, предпосылки их распространенности, виды и подвиды. Наличие летательного аппарата как их отличительная черта, методы размножения и особенности внутреннего строения. Сезонные изменения у насекомых.

доклад , добавлен 06.07.2010


Понятие и общая характеристика бабочек, их разновидности и главные этапы жизненного цикла, распространенность по всему миру. Перевоплощение данных насекомых, его этапы: личинка-гусеница-бабочка. Отличительные особенности питания у различных типов.

презентация , добавлен 25.10.2015


Характеристика насекомых России, особенностей инвентаризации фауны дневных чешуекрылых Костромской области. Особенности жизнедеятельности насекомых. Исследование жужелицы, как биоиндикатора в агроценозах. Размерно-весовые показатели дождевых червей.

реферат , добавлен 12.04.2010


Виды карантинных вредителей приоритетного значения для территории Российской Федерации: ареал обитания, особенности размножения, питания. Классификация феромонов, их свойства. Половые феромоны и вещества агрегации насекомых. Вещества тревоги и пропаганды.

реферат , добавлен 04.06.2015


Насекомые как самый многочисленный класс животных, важный элемент пищевых пирамид, анализ видов: прямокрылые, равнокрылие. Характеристика насекомых, причиняющих ущерб человеку: комары, осы. Знакомство с насекомыми, повреждающими корневую систему растений.

реферат , добавлен 22.11.2014


Особенности фенологии развития отдельных видов насекомых-минеров. Минеры как экологическая группа растительноядных насекомых, вредителей деревьев. Видовой состав и частота встречаемости насекомых-минеров. Количество поврежденных листьев насекомыми.