Амеба автотроф или гетеротроф?

Грибоподобные организмы

В эту группу, называемую еще грибоподобными протистами, микоидами, «низшими грибами», ранее входили слизевики, оомицеты и хитридиомицеты. Сейчас эти таксоны распределены по разным царствам.

Ранее основными признаками, согласно которым различались собственно грибы и грибоподобные протисты, являлось наличие хитина в клеточной стенке у настоящих грибов и жгутиковой стадии в онтогенезе у грибоподобных протистов.

Хитридиомицеты сейчас считают самыми примитивными представителями царства настоящих грибов, но во многих руководствах их традиционно продолжают причислять к грибоподобным организмам. Оомицеты вынесены в отдельное царство и соседствуют с особой группой водорослей.

Особенно сильно изменилась систематика слизевиков – миксомицетов ( в широком смысле). Эти бесхлорофилльные, и, чаще, сапротрофные организмы ранее объединялись в один отдел царства протисты на основании сходства строения вегетативного таллома – плазмодия, не покрытого оболочкой. Сейчас слизевики оказались разбиты на 5 отделов 4 царств живой природы. С них и начнем изучение грибоподобных организмов на примерах наиболее характерных порядков и семейств.

Царство эвгленобионты – Euglenobiontes

Отдел акразиевые — Acrasiomycota

Таллом акразиевых представлен амебами цилиндрической формы, питающимися фаготрофно. Размножаются они спорами, у некоторых видов отмечены жгутиковые стадии – зооспоры-миксофлагелляты с парой апикальных жгутиков. Половой процесс неизвестен.

У акразиса розового споры прорастают в амебы, которые могут неоднократно делиться, давая целую популяцию. Питаются микроорганизмами, способны инцистироваться. Для спороношения амебы группируются в псевдоплазмодий, из которого формируется разветвленный спорокарп. Спорокарп затем распадается на отдельные споры. Встречаются повсеместно как сапротрофы на органике, часто на экскрементах.

Царство миксобионты – Myxobionta (Amoebozoa)

Отдел настоящие слизевики — Myxomycota

Вегетативное тело настоящих слизевиков – плазмодий (часто ярко окрашенный), представляющий собой цитополазменную массу с большим количеством диплоидных ядер, размером от долей мм до десятков см. Жесткая оболочка отсутствует. Мейоз происходит перед образованием спор или перед их прорастанием. В благоприятных условиях спора прорастает с образованием гаплоидной миксамебы (одноядерный амебоид), если спора попадает на твердую влажную поверхность, или зооспоры (планоцит) – если споры попадают в капельно-жидкую воду. Миксамебы и зооспоры способны взаимопревращаться, питаться и размножаться делением. Затем они попарно копулируют, образуя диплоидную миксамебу. Она многократно митотически делится, формируя новый плазмодий.

Сапротрофы, обитают в основном в лесах в трухлявой древесине, под корой валежа, в лесной подстилке – во влажных и темных местах, богатых органикой. В неблагоприятных условиях плазмодий преобразуется в склероций и в таком состоянии может сохранять жизнеспособность десятилетиями. Так же долго могут сохраняться споры, а миксамебы и зооспоры в неблагоприятных условиях способны инцистироваться.

Класс Миксогастровые – Myxogasteromycetes

Этот класс наиболее богат видами. Вегетативное тело – многоядерный плазмодий различной величины, он медленно перемещается по субстрату и поглощает растворенные органические вещества, активно захватывает амеб, бактерий, мелких беспозвоночных и небольшие кусочки органики. На этой стадии жизненного цикла плазмодий проявляет положительные трофо- и гидротаксисы – перемещается в направлении пищи и воды и отрицательные фототаксисы – избегает освещенных участков. Перед образованием спороношений направленность таксисов меняется – и слизевики выползают на сухие освещенные участки. Образует следующие типы спороношений (спорокарпов):

1. Плазмодиокарп – плазмодий, не меняя формы, покрывается перидием (часто содержит известь), а ядра цитоплазмы обособляются и одеваются оболочкой, формируя отдельные споры.

2. Спорангий – плазмодий приобретает видоспецифичную форму, сидячий или на ножке.

3. Псевдоэталий – группа спорангиев срастаются боковыми стенками, но не теряют своей индивидуальности и не образуют общего перидия.

4. Эталий – группа спорангиев сливаются на ранней стадии, одеваясь общим перидием (кортексом).

Споры высвобождаются при разрушении перидия, их рассеиванию способствует капиллиций – особые нити с утолщениями или выростами по всей длине, отличающиеся гигроскопичностью.

Слизевики обитают как сапротрофы на разнообразных субстратах: на почве, лесной подстилке, валеже, навозе, гниющих грибах и пр.

Порядок физаровые. Самый большой по числу видов порядок. Спороношения – спорангии, эталии; в перидии и капиллиции содержится известь в виде кристаллов. Споры темные. Широко распространен род Fuligo, образующий крупные яркие эталии до 20 см в диаметре.

Порядок стемонитовые. Плазмодий очень нежный, прозрачный. Спороношения – эталии или спорангии, часто на ножке, которая продолжаетя внутри спорангия колонкой. Капиллиций сетчатый. Споры темные. Перидий часто рано исчезает. Характерный представитель – Stemonitis fusca в виде группы нежных шоколадно-коричневых перышек.

Порядок лицеевые. Спороношения самые разнообразные, споры светлые. Отсутствует настоящий капиллиций, вместо него – псевдокапиллиций в виде уплощенных ветвящихся нитей. Типичный представитель: Lycogala epidendrum, имеет шаровидные розовые, затем буреющие эталии.

Отдел диктиостелиевые – Dictyosteliomycota

Вегетативное тело – в виде независимо живущих амеб, которые при истощении субстрата сползаютя в псевдоплазмодий, в котором, тем не менее, амебы не теряют своей индивидуальности. При образовании спороношения плазмодий становится более компактным, амебы, перераспределяясь, формируют сначала ножку, затем на ней образуется головка из спор – амеб, покрытых оболочкой. Каждая спора прорастает одной амебой. Жгутиковые стадии у диктиостелиевых отсутствуют. Половое размножение известно лишь у немногих представителей. Типичные сапротрофы на растительном опаде и экскрементах.

Царство церкозоа – Cercozoa

Отдел плазмодиофоровые — Plasmodiophoromycota

Класс плазмодиофоровые – Plasmodiophoromycetes

Многоядерный голый протопласт паразитирует внутри клеток растений или гиф грибов. К амебоидному движению и активному захвату пищи не способен.

Типичный представитель – Plasmodiophora brassicae, вобудитель килы капусты. На корнях капусты образуются крупные чернеющие опухоли, что приводит к гибели растения и потерям урожая.

Попавшие в почву споры прорастают двужгутиковыми зооспорами, они прикрепляются к корневым волоскам, инцистируются, затем внедряются в них и образуют сначала миксамебу, а затем гаплоидный многоядерный плазмодий. Он способен делиться и распространяться из клетки в клетку. Позже плазмодий распадается на споры, они прорастают зооспорами, которые или сразу поражают новые клетки растения-хозяина, или сначала копулируют, что обеспечивает чередование гапло- и диплофазы в жизненном цикле.

Царство страминопилы – Straminopila

Отдел лабиринтуловые — Labyrinthulomycota

Класс сетчатые слизевики – Labyrinthulomycetes

Вегетативное тело в основном в виде своеобразного «сетчатого плазмодия» – отдельные овальные клетки с тонкой однослойной клеточной стенкой перемещаются в слизистых трубках. Их формируют особые органеллы – ботросомы, они образуют поверх клеточной стенки тонкую эктоплазматическую сеть из прозрачных эластичных ветвящихся трубочек. Получается своеобразная колония клеток, которая паразитирует в основном на водных растениях и водорослях. При образовании спор клетка инцистируется, затем прорастает амебоидными клетками, или, реже, зооспорами, давая начало новому плазмодию. Половой процесс неизвестен. В клеточной стенке есть редкий сахар фукоза, свидетельствующий об эволюционной древности лабиринтуловых.

Отдел Оомикота — Oomycota

Класс Оомицеты — Oomycetes

В основном водные, реже почвенные и сухопутные формы. Водные — сапротрофы и паразиты, наземные – в основном паразиты. Вегетативный таллом – хорошо развитый диплоидный несептированный мицелий. В состав клеточной стенки входят целлюлоза и гликаны, хитин отсутствует. Эта особенность строения изначально и позволяла предполагать, что оомицеты являются потомками древних утративших хлорофилл разножгутиковых водорослей.

Бесполое размножение – зооспорами, имеющими жгутики: гладкий и перистый. Половой процесс – своеобразная оогамия. В оогонии образуется от одной до нескольких яйцеклеток. Антеридий не дифференцирован на гаметы. Оплодотворение происходит путем переливания цитоплазмы и ядер из антеридия в оогоний через оплодотворяющие отроги, прорастающие в оогоний. В результате образуется покрывающаяся оболочками ооспора.

Порядок сапролегниевые.

Типичный представитель – Saprolegnia. Таллом сапролегниевых состоит из ветвящихся толстых свободных гиф и более тонких ризоидов, внедряющихся в субстрат. На окончаниях гиф образуются зооспорангии, оогонии и антеридии. Образовавшаяся в результате оогамии ооспора прорастает зооспорангием или короткой гифой с зооспорангием на конце. В нем образуются зооспоры, которые и служат распространению гриба. При образовании зооспор наблюдается явление дипланетизма – две стадии зооспор, морфологически различных, последовательно сменяют друг друга. Сначала образуется грушевидная спора с двумя жгутиками на переднем конце. Проплавав некоторое время, она одевается оболочкой и переходит в состояние покоя, а затем прорастает почковидной зооспорой со жгутиками, прикрепленными сбоку. Эти вторичные зооспоры могут свободно плавать гораздо дольше. Затем они прикрепляются к подходящему субстрату, втягивают жгутики и прорастаю мицелием, напоминающим вату или меховую оторочку на субстрате.

Большинство сапролегниевых – водные сапротрофы на остатках животных или растений, реже паразиты. Могут причинять ущерб рыбному хозяйству, паразитируя как на самих рыбах, так и на их корме – водорослях и ракообразных.

Порядок пероноспоровые. Почти все облигатные паразиты в основном наземных растений, но есть и факультативные паразиты, длительно живущие сапротрофно и лишь при благоприятных условиях начинающие паразитировать на растении.

Наблюдается эволюция бесполых спороношений от типично спорангиальных (образующих зооспоры) к конидиальным (прорастающим гифой), что связано с переходом от водного к наземному образу жизни. С этим же связан переход от сапрофитизма к облигатному паразитизму.

Вегетативное тело — хорошо развитый неклеточный мицелий в межклетниках растения.

Семейство фитофторовые. Phytophtora infestans — фитофтора, картофельный гриб. Была завезена в Европу из Южной Америки в 30 годах 19 века. Вызвала сильные эпифитотии, особенно в Ирландии, спровоцировав массовую эмиграцию населения.

Пораженные фитофторой участки листьев отмирают, и на них образуются бурые пятна, на клубнях – свинцово-серые. По краям пятен с нижней стороны листа появляются симподиально ветвящиеся спорангиеносцы, несущие лимоновидные зооспорангии. При попадании их в каплю воды на лист или клубень они прорастают зооспорами, которые некоторое время двигаются, а затем развивают гифы, проникающие в ткани растения. В сухую погоду зооспорангии могут прорастать гифами – т.е. ведут себя как конидии. Массовое заражение вегетативных органов растений происходит во влажную погоду (дожди, туманы).

Гриб гетероталличен, поэтому половое размножение и образование ооспор наблюдается редко. Способ борьбы – медный купорос – нашли совершенно случайно – заметили, что рядом с медеплавильным заводом картофель фитофторой не поражается.

Семейство альбуговые. У Albugo candid a, паразитирующем на крестоцветных, особый способ бесполого размножения: под эпидермисом растения-хозяина на расположенных тесным слоем булавовидных спорангиеносцах образуются цепочки зооспорангиев. Эпидермис от давления разрывается, зооспорангии высобождаются и ветром переносятся на новые растения. Прорастают зооспорангии или зооспорами, или гифой, поэтому в некоторых руководтвах обозначаются как конидии. Ооспоры образуются в межклетниках растения-хозяина. Они зимуют, а весной прорастают зооспорами или гифой с зооспорангием на конце.

Положение хитридиомицетов в системе органического мира до сих пор остается спорным. Признанные изначально грибами, они затем были переведены в царство протистов. Сегодня некоторые данные геносистематики указывают на их родство с настоящими грибами. Поэтому хитридиомицеты вернули в царство грибов, в котором они считаются самой примитивной, наиболее близкой к предковым формам группой. Но, однако, подробное изучение ультраструктуры клеток и молекулярной бологии хитридиомицетов указывает на их достаточно обособленное положение и по отношению к типичным грибам. Видимо, в будущем систематическое положение этой группы организмов еще будет пересматриваться.

В данном курсе за хитридиомицетами признается положение в царстве настоящих грибов, но рассматриваться они будут в комплексе с грибоподобными протистами, более близкими им по некоторым особенносям строения и экологии.

Царство настоящие грибы – Fungi (Mycota)

Отдел Хитридиомицеты – Chytridiomycota

Класс хитридиомицеты – Chytridiomycetes

Самые примитивно устроенные хитридиомитцеты мицелия не имеют, их таллом представлен одиночной клеткой, часто не имеющей оболочки. Прогрессивные хитридиомицеты имеют ризомицелий или даже настоящий, хотя и несептированный, обычно гаплоидный мицелий. Клеточная стенка чаще всего содержит хитин и глюканы. Бесполое размножение – зооспорами со жгутиками. Половое размножение представлено разными типами, от гаметогамии разных типов до соматогамии, для некоторых видов неизвестно вовсе. В основном сапротрофы и паразиты водных животных и водорослей, реже наземных растений.

Порядок спизелломицетовые. Вегетативный таллом в виде одной клетки-протопласта располагается в клетке растения-хозяина, со временем превращается в зооспорангий. Зооспоры выходят наружу, поражают новое растение или инцистируются. Типичный представитель: Olpidium brassicae, поражает корневую шейку капустной рассады.

Порядок бластокладиевые. Таллом, как правило, мицелиальный, ветвящийся. Характернообразование толстостенных покоящихся спорангиев. Подвижные стадии – жгутиковые зооспоры и гаметы. Обитают бластокладиевые сапротрофно в водоемах. У рода Allomyces наблюдается изоморфная смена поколений.

Царство протисты — группа эукариотических организмов. Члены этого очень разнообразного царства, как правило, одноклеточные и менее сложные по строению, чем другие эукариоты. В поверхностном смысле эти организмы часто описываются на основе их сходства с другими группами эукариот: животными, растениями и грибами. Протисты не имеют много общих характеристик, но группируются вместе, потому что не вписываются ни в одно из других царств живой природы.

Некоторые протисты способны к фотосинтезу, некоторые живут во взаимных отношениях с другими протистами, некоторые являются одноклеточными, а другие многоклеточными или образуют колонии, некоторые из них микроскопические, а другие огромны (гигантские водоросли), некоторые являются биолюминесцентными, а другие ответственны за различные заболевания у растений, животных и людей. Протисты живут в водных средах, влажных местах обитания и даже внутри других эукариот, включая человека.

Характеристики протистов

Протисты относятся к домену эукариоты и поэтому классифицируются как эукариотические организмы. Эукариоты отличаются от прокариот тем, что имеют ядро, окруженное ядерной мембраной. В дополнение к ядру у протистов в цитоплазме есть дополнительные органеллы. Эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи важны для синтеза белков и экзоцитоза клеточных молекул. Многие протисты также имеют лизосомы, которые помогают в переваривании поступающих в организм органических веществ.

Некоторые органеллы могут быть обнаружены в клетках одних протистов, но отсутствовать у других. Протисты, имеющие схожие характеристики с клетками животных, также имеют митохондрии, которые обеспечивают энергию для клетки. Протисты, похожие на растительные клетки, имеют клеточную стенку и хлоропласты. Хлоропласты делают возможным процесс фотосинтеза в этих клетках.

Питания

Протисты демонстрируют различные способы получения питательных веществ. Некоторые из них являются фотосинтезирующими автотрофами, использующие солнечный свет для выработки собственных продуктов (углеводов) для питания. Другие относятся к гетеротрофам, которые путем фагоцитоза питаются другими организмами. Тем не менее, многие протисты питаются преимущественно поглощая питательные вещества из окружающей среды. Также есть протисты, проявляющие как фотосинтетические, так и гетеротрофные формы получения питательных веществ.

Передвижение

В то время как некоторые протисты не подвижны, другие демонстрируют локомоцию с помощью разных методов. У одних протистов есть жгутики или реснички. Эти органеллы представляют собой выросты, образованные из специализированных групп микротрубочек, которые движутся, чтобы продвигать протистов через их влажную среду. Другие протисты движутся с использованием временных выростов цитоплазмы, известных как псевдоподии (ложноножки). Эти выросты также позволяют им захватывать другие организмы для питания.

Размножение

Наиболее распространенным методом репродукции, встречающимся у протистов, является бесполое размножение. Половое размножение возможно, но обычно происходит только в периоды воздействия стресса. Некоторые протисты размножаются путем бинарного или множественного делением. Другие размножаются с помощью почкования или образования спор. При половом размножении гаметы (половые клетки) продуцируются мейозом и объединяются при оплодотворении для производства новых особей. Протисты, такие как водоросли, проявляют чередование поколений, при котором они чередуются между гаплоидной и диплоидной фазами (поколениями) жизненного цикла.

Типы протистов

Протисты могут быть сгруппированы в разные категории в соответствии со схожими характеристиками, включая способы питания, передвижения и размножения. Примерами протистов являются водоросли, амебы, эвглена, плазмодий и слизевики.

Фотосинтетические протисты

Протисты, способные к фотосинтезу, включают различные виды водорослей, диатомовые водоросли, динофлагелляты и эуглена. Эти организмы зачастую одноклеточные, но могут образовывать колонии. Они также содержат хлорофилл, пигмент, поглощающий световую энергию для фотосинтеза.

Динофлагелляты являются планктоном, который обитает в морской и пресноводной среде. Иногда они могут быстро размножаться, производя вредные токсины. Некоторые динофлагелляты также являются биолюминесцентными. Диатомовые водоросли относятся к числу наиболее распространенных видов одноклеточных водорослей, известных как фитопланктон. Они заключены в оболочку из кремнезёма и обильны в морских или пресноводных средах обитания. Фотосинтетическая эуглена похожа на растительные клетки, поскольку содержит хлоропласты. Считается, что хлоропласты были получены в результате эндосимбиотических отношений с зелеными водорослями.

Гетеротрофные протисты

Гетеротрофные протисты получают питательные вещества, поглощая органические соединения. Они питаются бактериями, разлагающимися органическими веществами и другими протистами. Гетеротрофные протисты могут быть классифицированы в зависимости от их типа передвижения или отсутствия локомоции. Примерами гетеротрофных протистов являются амебы, парамеции, апикомплексы, оомицеты и слизевики.

Передвижение при помощи псевдоподий

Амебы — примеры протистов, которые движутся с использованием псевдоподий. Эти выросты цитоплазмы позволяют им двигаться, а также захватывать и поглощать органический материал посредством фагоцитоза. Амебы аморфны и движутся путем изменения своей формы. Они обитают в водной и влажной среде, а некоторые виды паразитируют.

Передвижение при помощи ресничек и жгутиков

Трипаносомы являются примерами гетеротрофных протистов, которые движутся с помощью жгутиками. Эти длинные хлыстоподобные придатки обеспечивают движение вперед. Трипаносомы — это паразиты, заражающие животных и людей. Некоторые виды вызывают африканскую сонную болезнь, передающуюся человеку, через укусы мух.

Парамеции — пример протистов, передвигающихся ресничками. Эти короткие, тонкие выросты позволяет не только двигаться, но и захватывать и поглощать питательные вещества. Некоторые парамеции живут в взаимных симбиотических отношениях с зелеными водорослями или бактериями.

Гетеротрофные протисты с ограниченным движением

Слизевики и оомицеты являются примерами протистов, которые проявляют ограниченное движение. Они похожи на грибы, поскольку разлагают органическое вещество и возвращают питательные вещества обратно в окружающую среду. Эти организмы встречаются во влажных почвах среди гниющих листьев или деревьев.

Существует два типа слизевиков: плазмодиальные и клеточные. Плазмодиальная слизевики выглядят как огромная клетка, образованная слиянием нескольких отдельных клеток. В суровых условиях плазмодиальные слизевики формируют репродуктивные стебли, называемые спорангиями, которые содержат споры. Когда споры попадают в окружающую среду, они могут прорастать, образуя новых плазмодиальных слизевиков.

Слизевики проводят большую часть своего жизненного цикла как одноклеточные организмы. Они также способны к амеба-подобному передвижению. В стрессовых условиях эти клетки объединяются в группу отдельных клеток, напоминающую слизь. Они образуют репродуктивный стебель или плодовое тело, которое вырабатывает споры.

Оомицеты обитают в водных и влажных наземных средах. Они питаются разлагающимся веществом, а некоторые паразитируют на растениях, животных, водорослях и грибах. Оомицеты демонстрируют рост похожий на грибы. Однако, в отличие от грибов, оомицеты имеют клеточную стенку, состоящую из целлюлозы, а не хитина. Они также могут размножатся как половым, так и бесполым способами.

Неподвижные гетеротрофные протисты

Апикомплексы относятся к протистам не обладающим структурами для передвижения. Они являются паразитами, питающимися за счет хозяина и размножаются путем образования спор. Распространенное заболевание токсоплазмоз вызывает апикомплексы вида — Toxoplasma gondii, которые передаются людям от животных. Другие апикомплексы, известныее как плазмодии, вызывает малярию у людей. Апикомплексы демонстрируют чередование поколений в своем жизненном цикле, при которых они чередуются между половой и бесполой фазами.

Основные типы организмов

Жизнь на Земле многообразна (более 350 000 видов растений и 1,5 миллиона видов животных). Исходя из способа питания, выделяют два главных типа организмов:

· автотрофы (autotrophes от греч. autos — сам + trophe — пища);

· гетеротрофы (heterotrophes от греч. heyeros — другой + trophe — пища).

Автотрофы

Автотрофы — синтезируют из неорганических соединений органическое вещество с использованием энергии Солнца или энергии, освобождающейся при химических реакциях. Автотрофы использую для этого хемосинтез или фотосинтез.

Хемосинтетики образуют органическое вещество из двуокиси углерода, окисляя неорганических соединения: аммиак, водород, соединений серы, закисного железа и др. (Хемосинтез открыт С. Н. Виноградским в 1887 г.). Примером являются водородные бактерии, которые синтезируют глюкозу из углекислого газа и водорода:

12H2 + 6CO2 = C6H12O6 + 6H2O

или железобактерии, использующие закисное железо

2FeO + H2O = Fe2O3 + H2; 6СО2 + 12Н2 = C6H12O6 + Н2О.

Хемосинтез на первых порах преобладал. Со временем необходимые ресурсы уменьшились, и сейчас хемосинтез играет второстепенную роль. Его роль заметна вблизи горячих источников на дне океана и других экстремальных обстановках.

Фотосинтез – это превращение лучистой энергии Солнца в энергию химических связей органических веществ. Различают две формы синтеза:

· бактериальный

12H2S + 6CO2 + энергия Солнца = C6H12O6 + 12S + 6H2O,

· растений

12H2O + 6CO2 + энергия Солнца = C6H12O6 + 6H2O + 6O2.

Заметим, что фотосинтез растений не совсем точное название. Дело в том, что первыми его освоили цианобактерии, т.е. не растения, а прокариоты.

Гетеротрофы

Гетеротрофы используют для питания исключительно или преимущественно органические вещества и неспособны к фото или хемосинтезу. Это все животные, грибы и многие микроорганизмы. Различают разные типы гетеротрофного питания: сапрофитное (остатками отмерших организмов или выделениями живых), галозойное (частями тела других организмов) и паразитное (использует «хозяина» в качестве среды обитания и источника пищи). Гетеротрофы минерализуют органическое вещество, созданное автотрофами.

Другая классификация организмов основана на их потребности в кислороде, т.е. исходит из процесса, в ходе которого освобождается энергия химической связи. Выделяют две типа организмов:

· анаэробные;

· аэробные.

Анаэробы

Анаэробы (от греч. an − отрицательная частица, aer − воздух и bios − жизнь) способны жить и развиваться без свободного кислорода. Термин был введен Л. Пастером, открывшим в 1861г бактерии масляно-кислого брожения, которые получают энергию, необходимую в жизненных процессах, так:

.

Анаэробные организмы представлены, главным образом, прокариотами (одноклеточные без ядра). Известны лишь немногие формы эукариот (клетки, имеющие ядро), вторично приспособившиеся к отсутствию кислорода (анаэробиоз) – дрожжи. Среди многоклеточных организмов анаэробиоз свойствен некоторым кишечным паразитам, например, лентецам, аскаридам. Анаэробы плохо приспособлены для жизни в среде, содержащей свободный кислород, который является сильным окислителем и губителен для простейших.

Аэробы

Аэробы (от греч. aer — воздух и bios — жизнь) нуждаются для нормальной жизни в свободном кислороде. Это все растения, почти все животные, грибы и многие бактерии.

Аэробное дыхания имеет принципиальное значение для развития современной биосферы, так как является обязательным условием для существования многоклеточных организмов, нуждающихся в большом количестве энергии.

Аэробный метаболизм (дыхание) схематично можно записать так:

.

При этом высвобождается почти в 14 раз больше энергии, чем при брожении. Это объясняет способность аэробов строить многоклеточные организмы.

В настоящее время лицо биосферы определяют аэробные формы. Анаэробы вытеснены в ниши с неблагоприятными для аэробов условиями. Тем не менее роль анаэробов и сейчас огромна. Примером являются азотфиксирующие бактерии, от деятельности которых зависит плодородие почв.

Фенотип вида

Фенотип вида определяет окружающая их среда. По определению В. И. Вернадского

«… жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов».

Водная среда отличается от атмосферы высокой плотностью, большой скоростью распространения механических колебаний и хорошей электропроводностью. Поэтому водные животные отличаются от сухопутных обтекаемой формой тела и специфическими органами чувств.

Для суши характерно большая амплитуда изменения температуры, высокое содержание кислорода и т.д. Все это приводит к развитию таких органов чувств как зрение, слух.

Промежуточное положение почв между водной и наземно-воздушной средами способствует тому, что для некоторых почвенных организмов характерен как водный, так и воздушный тип дыхания.

Паразиты и симбионты, как правило, получают питательные вещества в доступной форме. Поэтому у них наблюдается упрощение органов пищеварения. Стратегия их выживания направлена на формирование защитных механизмов, обеспечивающих существование в агрессивной среде организма.

Популяция

Популяция имеет сложную структуру и неоднородна. Внутри нее можно выделить более или менее устойчивые небольшие группировки по родственному или возрастному признаку. Члены сообщества конкурируют друг с другом за ресурсы, право продолжения рода, таким образом, формируя определенную структуру популяции (численность, возрастной состав и т.п.). Вместе с тем, объединение в популяцию дает членам сообщества определенные преимущества при выращивании потомства, поисках пищи, защите от врагов и т.д.

Особенно важно, что внутри популяции происходит постепенная эволюция вида. В свою очередь популяция воздействует на окружающую среду и, в частности, влияет на другие виды.

Устойчивость популяций. В экологии понятие «устойчивость» означает способность адаптироваться к окружающей среде. Принципиальное отличие понятий устойчивость и стабильность в том, что стабильность предполагает способность сохранить свои свойства, несмотря на внешние воздействия, а устойчивость подразумевает способность адаптироваться к условиям среды, в том числе, путем эволюции популяции.

Важнейшим условием устойчивости популяции является ее оптимальная численность или плотность, возрастная структура и способность быстро восстановиться после катастрофических событий. Малочисленный вид с продолжительным циклом размножения может исчезнуть после катастрофических событий, таких как засуха, эпидемия и многое другое.

Прогрессия размножения позволяет поддерживать численность на высоком уровне. При неограниченных ресурсах численность популяции растет по экспоненте (рис. 6, кривая 1). В естественных условиях ее рост ограничен внутрипопуляционными и межвидовыми механизмами, а также природными ресурсами (рис. 6. кривая 2).

Рис. 6. Динамика изменения числа особей в популяции (N) во времени (t)

1 – факторы, ограничивающих рост отсутствуют; 2 – в естественных условиях.

Факторы, ограничивающие рост численности разнообразны. Это может быть недостаток пищи, рост заболеваемости, обострение межвидовых отношений (паразит – хозяин и хищник – жертва) и многое другое. В результате увеличивается смертность, меняется возрастная структура и популяция сокращается.

Оптимальная плотность и структура популяции не гарантируют ее устойчивость при изменении условий обитания. Для этого вид должен меняться, адаптируясь к новым условиям. Как это происходит?

Популяция и эволюция вида. Ч. Дарвин объяснил эволюцию видов действием трех великих законов Природы:

– наследственность – необходимое условие для воспроизведения организмов;

– изменчивость – обязательное условие для развития форм жизни, лучше приспособленных к новым условиям;

– прогрессия размножения – быстрое увеличение численности вида в благоприятных условиях. Следствиями являются обострение конкуренции и естественный отбор наиболее жизнеспособных форм, а также быстрое возрождение популяции в случае эпидемий и других катастрофических событий.

Изменение вида происходит следующим образом. Лучше приспособившиеся к условиям обитания особи имеют преимущество при передаче генетического кода последующим поколениям. Если условия обитания изменятся, доминанты могут утратить преимущество, а поэтому их доля в популяции уменьшиться. В новых условиях начинают доминировать другие особи, и произойдет эволюция популяции.

Теория Ч.Дарвина не могла объяснить ни высокой скорости изменений популяции, ни возникновение качественно новых признаков. Ответ на эти вопросы был дан генетиками.

Любой популяции присуще:

· генетическое единство особей – необходимое условие для продолжения вида;

· генетическая неоднородность – необходимое условие для эволюции вида при изменении условий обитания.

В последовательном ряду потомков неизбежно накапливаются случайные изменения наследственной программы (мутации). Большая их часть ведет к деградации особи, а потому передача негативных признаков потомкам мала. Часть может оказаться полезной и закрепиться у последующих поколений. Накапливающиеся со временем генетические изменения обеспечивают эволюцию вида и его адаптацию к новой обстановке.

Экосистема

Основополагающим понятием и главной таксономической единицей биосферы является экосистема. Она складывается не случайно, а представляет взаимообусловленную систему, образованную организмами и средой их обитания, характеризующуюся многочисленными внутренними связями и относительно постоянной структурой. Большую роль играют не только трофические связи – использование в пищу одних видов другими. Многообразны и важны непищевые взаимоотношения. Так, для размножения многих растений необходимы опыляющие насекомые.

Дата добавления: 2016-01-09; просмотров: 1878;

П Протисты — это одноклеточные эукариотические представители органического мира, изучением которых занимается наука протистология. В отличие от прокариот клетка эукариот имеет оформлсниое ядро и мембранные органоиды.

Общая характеристика протистов

Генетический аппарат представлен ДНК в соединении с белками-гистонами (ДНП). Среда обитания: влажная почва, лужи, пресные и морские водоемы, организм животных и человека. Тело, как правило, представлено одной клеткой, выполняющей функции целого организма. Размеры тела составляют от нескольких мкм до 0,2 — 0,6 мм. Наружные покровы — плазматическая мембрана, пелликула, раковина (морские формы), целлюлозная оболочка. Цитоплазма имеет два слоя: наружный гомогенный — эктоплазма и внутренний зернистый — эндоплазма. Органоиды движения — псевдоподии (ложноножки), жгутики и реснички. Встречаются и полностью неподвижные формы.

По типу питания подразделяются на:

  • автотрофные — имеют зеленый пигмент и способны к фотосинтезу;
  • гетеротрофные — питаются бактериями, гниющими органическими остатками, соками или кровью хозяина, в организме которого они обитают;
  • автогетеротрофные — имеют смешанный (миксотрофный) тип питания.

Переваривание пищи происходит в пищеварительных вакуолях, непереваренные остатки выбрасываются из клетки. Жидкие продукты обмена выделяют сократительные вакуоли. Они поддерживают осмотическое давление и участвуют в дыхании. Дыхание осуществляется всей поверхностью тела. Размножаются протисты,как правило, бесполым способом — делением клетки. У некоторых видов имеет место половой процесс, который называется конъюгация. Раздражимость — это реакция на воздействия внешней среды. Она обычно проявляется в форме таксисов — это двигательные реакции к раздражителю или от него. Неблагоприятные условия протисты переносят в состоянии цисты — покоящейся стадии: клетка сжимается, отбрасывает или втягивает органоиды движения и покрывается плотной оболочкой. Инцистирование — это образование цисты, эксцистирование — сбрасывание оболочки и восстановление активного образа жизни.

Многообразие протистов: свободноживущие (амеба обыкновенная, эвглена зеленая, хлорелла, раковинные амебы и др.), обитатели придонного ила, компоненты планктона, живущие в пресных или соленых водоемах, с чистой или загрязненной водой, паразиты (амеба дизентерийная, малярийный плазмодий).

Амеба обыкновенная как обитатель пресных водоемов

Амеба обыкновенная и инфузория-туфелька являются представителями гетеротрофных протистов.

Среда обитания амебы обыкновенной — придонный ил небольших пресных водоемов. Амеба является свободноживущим организмом. Размеры 0,2 — 0‚5 мм. Тело покрыто плазматической мембраной и не имеет постоянной формы.

Схема строения амебы: 1-эктоплазма; 2-эндоплазма; 3-заглатываемые пищевые частицы; 4-сократительная вакуоль; 5-ядро; 6-пищеварительная вакуоль; 7-ложноножки; 8-плазматическая мембрана.

Органоиды движения — ложноножки (псевдоподии). Наружный слой цитоплазмы — эктоплазма — однородный, внутренний эндоплазма — зернистый. Клетка имеет одно пузыревидное ядро. Амеба питается бактериями и мелкими водорослями. Ложноножки захватывают пищевые частицы (по типу фагоцитоза). Переваривание происходит в пищеварительных вакуолях. Непереваренные остатки выбрасываются через оболочку в любой части тела. Дыхание происходит диффузно всей поверхностью тела. В газообмене участвует сократительная вакуоль, которая также обеспечивает выделение жидких продуктов обмена и осморегуляцию. Размножение амебы бесполое — делением клетки надвое с митотическим делением ядра. Такое деление может происходить несколько раз в сутки. Неблагоприятные условия амеба переносит в состоянии цисты. При высыхании водоема цисты разносятся ветром, способствуя распространению одноклеточных.

Читайте: Иксодовый клещ как переносчик опасных заболеваний.

Инфузория-туфелька обитатель загрязненных водоемов

Инфузория-туфелька обитает в загрязненных водоемах со стоячей водой. Длина тела 0,1-0‚3 мм. Форма тела постоянная в виде отпечатка стопы человека. Клетка имеет плотную эластичную оболочку — пелликулу, которая является наружным слоем эктоплазмы. Короткие плазматические выросты — реснички обеспечивают движение инфузории. Между ресничками располагаются трихоцисты — специальные образования для защиты и нападения. Любое их раздражение вызывает выброс длинной тонкой нити, которая внедряется в тело врага или жертвы и вводит в него яд с парализующим действием.

В цитоплазме содержатся органоиды общего и специального назначения. Органоиды пищеварения — клеточный рот и клеточная глотка выполняют функцию захвата и проведения пищевых частиц (бактерии, водоросли или одноклеточные животные), переваривание которых происходит в пищеварительных вакуолях. Непереваренные остатки выводятся через порошицу — специальное отверстие на заднем конце тела. Органоиды выделения жидких продуктов обмена и поддержания осмотического давления — две сократительных вакуоли, расположенные на концах клетки. Дыхание осуществляется всей поверхностью тела. Сложный ядерный аппарат представлен макронуклеусом (большое, вегетативное ядро), регулирующим обмен веществ, и микронуклеусом (малое, генеративное ядро), участвующим в половом процессе.

Схема строения инфузории: 1-реснички; 2-пищеварительные вакуоли; 3-микронуклеус; 4-клеточный рот; 5-клеточная глотка; 6-порошица; 7- сократительная вакуоль; 8-макронуклеус.

Половой процесс конъюгация: две инфузории временно соединяются и обмениваются частями микронуклеусов. Увеличение числа особей не происходит. Размножение инфузории происходит бесполым способом, которое подразумевает поперечное деление клетки надвое.

Эвглена зеленая как автогетеротрофный протист

Автогетеротрофные протисты — это организмы со смешанным, или как его еще называют миксотрофным типом питания. На свету они способны к фотосинтезу, а в темноте питаются готовыми органическими веществами. Типичный представитель автогетеротрофных протистов является эвглена зеленая. Места обитания — пресные вопоемы со стоячей загрязненной водой. Длина тела 0,5-0‚6 мм. Наружный покров — пелликула. Форма тела овальная, передний конец тупой, а задний – заостренный. Органоид движения — жгутик (вырост цитоплазмы) — находится на переднем конце. Округлое ядро расположено ближе к заднему концу тела. В хроматофорах‚ содержащих хлорифилл, на свету протекает фотосинтез. Продукт ассимиляции — парамил(углевод близкий к крахмалу). Дыхание происходит всей поверхностью тела. Функции осморегуляции и выделения жидких продуктов обмена выполняет сократительная вакуоль. На переднем конце тела эвглены располагается стигма — светочувствительный глазок ярко-красного цвета, благодаря которому у эвглены проявляется положительный фототаксис.

Схема строения эвглены: 1-жгутик; 2-резервуар сократительной вакуоли; 3-стигма; 4 — сократительная вакуоль; 5-хроматофоры; 6-ядро;7-зерна запасного питательного вещества; 8-пелликула.

Размножение бесполое — продольное деление клетки надвое. Неблагоприятные условия эвглена переносит в состоянии цисты.

Хламидомонада — обитатель стоячих водоемов

Хламидомонада встречается в лужах и мелких стоячих водоемах с органическими отбросами. Форма тела шаровидная или овальная. Передвигается с помощью двух жгутиков на переднем конце тела. Оболочка клетки пектиновая, прозрачная. Клетка содержит одно ядро, две пульсирующие вакуоли, глазок – стигму. У хламидомонады положительный фото- и аэротаксис. Хлорофилл находится в хроматофоре, который имеет форму чаши. В нем на свету происходит фотосинтез.

Схема строения хламидомонады: 1-оболочка; 2-жгутики; 3-ядро; 4-цитоплазма; 5-хроматофор; 6-стигма.

Хламидомонада способна поглощать растворенные в воде органические вещества и используется для очистки водоема. «Цветение» воды — это массовое размножение хламидомонады. Бесполое размножение: материнская клетка образует 4 — 8 спор со жгутиками (зооспоры), каждая из которых дает начало новой особи. При неблагоприятных условиях протекает половое размножение: образовавшиеся в материнской клетке гаметы (32-64) выходят из нее и попарно сливаются с гаметами от других особей, образуя зиготу. Зигота зимует на дне водоема, а весной дает начало 4 новым особям.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *