4. Цепи питания. Формы биотических связей
Основой взаимоотношений организмов в биогеоценозах являются трофические связи, или цепи питания.
Взаимоотношения между организмами в природе проявляются в форме биотических связей. Их разновидности: конкуренция, хищничество, антибиоз, симбиоз.
Конкуренция – взаимоотношения организмов одного или разных видов, которым необходимы одинаковые условия существования. Например: густо посеянные растения одного вида; саранча, грызуны, травоядные животные (конкуренция за пищу).
Хищничество – взаимоотношения организмов разных видов, когда представитель одного вида (хищник) убивает другого (жертву) и использует его для одноразового питания. Например: кошка и мышь, лиса и заяц.
Антибиоз (anti – от греч. против; bios – жизнь) – взаимоотношения организмов разных видов, когда продукты жизнедеятельности одного вида угнетают развитие или организмы другого вида. Это вещества химической природы. Низшие грибы (плесени) продуцируют антибиотики (пенициллин, биомицин и другие). Высшие растения (сосна, кедр, лук, чеснок) выделяют летучие вещества – фитонциды (греч. phyton – растение, caedo – убивать). Антибиотики и фитонциды используют в медицине для лечения различных болезней.
Симбиоз – любая форма сожительства организмов разных видов.
Термин введен в биологию de Barry в 1879 году (греч. sym – рядом, bios – жизнь). Различают следующие формы симбиоза:
– синойкия, или квартирантство (греч. syn – вместе, oikos – дом) – сожительство места: представитель одного вида использует представителя другого вида в качестве жилья, не принося ему ни вреда, ни пользы (пример: ракообразные морские желуди на раковине моллюсков);
– комменсализм (франц. сommensal – сотрапезник), или нахлебничество – постоянное или временное сожительство особей разных видов, при котором один из партнеров питается остатками пищи или продуктами выделения другого, не причиняя ему вреда (пример: акула и рыба – прилипало);
– мутуализм (лат. mutuus – взаимовыгодный) – взаимовыгодное сожительство организмов разных видов (примеры: жгутиковые, расщепляющие клетчатку, в кишечнике термитов; лишайники – протисты и гифы гриба);
– паразитизм (para – около; sitos – питание) – антагонистический симбиоз. Наиболее распространенная форма симбиоза, представляет одну из разновидностей межвидовых отношений.
65. Паразитизм как биологический феномен. Возраст и происхождение паразитизма
Основоположники науки паразитологии – немецкий зоолог P. Leucart и российский академик Е. Н. Павловский. По определению Е. Н. Павловского «паразитами называют животных, которые живут за счет особей другого вида, будучи биологически или экологически тесно связанными с ними в своем жизненном цикле на большем или меньшем его протяжении. Паразиты питаются соками тела, тканями или переваренной пищей своих хозяев, причем такой образ жизни является специфическим видовым признаком данного организма, многократно пользующегося для питания своим хозяином. Кроме того, паразиты постоянно или временно используют организм хозяина как территорию своего обитания».
– пространственные отношения с хозяином;
– патогенное воздействие на хозяина (причиняемый вред).
Хозяином паразита является организм, который обеспечивает его жильем и пищей и терпит от него определенный вред.
Для паразита характерна своеобразная среда обитания. Среда обитания I -го порядка – это организм хозяина. Эта среда активно реагирует на присутствие паразита. Среда II-го порядка – внешняя среда. При переходе к паразитизму отношения организма с ней упрощаются. Хозяин является связующим звеном между паразитом и внешней средой.
Паразитизм – универсальное явление природы, наиболее распространенная форма симбиоза. Паразитами являются все вирусы, многие бактерии, некоторые виды грибов и высших растений. В животном мире к паразитам относятся 55 000 видов протистов, 7 000 видов членистоногих, 20 000 видов гельминтов. Некоторые классы полностью представлены паразитическими организмами. Это – споровики, сосальщики и ленточные черви. Не имеют паразитических представителей только типы Губки и Кишечнополостные.
Действие паразита на организм хозяина, как правило, приводит к развитию болезни различной степени тяжести. Болезни, вызываемые вирусами и бактериями, называются инфекции, или инфекционные болезни (грипп, гепатит, СПИД, туберкулез и др.). Протисты и представители животного мира – гельминты – вызывают инвазии, или инвазионные болезни (аскаридоз, тениоз, энтеробиоз, филяриатозы и др.). Болезни, возбудителями которых являются членистоногие (клещи и насекомые), называются инфестации (педикулез, миазы, скабиоз и др.).
Возраст паразитизма установить точно невозможно, так как после гибели паразиты быстро разрушаются и не сохраняются в геологических пластах. Академик Е. Н. Павловский считал, что «паразитизм чуть моложе жизни на Земле». Теоретически можно предположить, что паразиты появились одновременно с появлением протистов, поскольку в теле амебы обнаружены паразитирующие бактерии. В палеозое существовали уже многоклеточные паразиты, о чем свидетельствуют найденные отпечатки морских лилий (иглокожие), на «стебельках» которых были галообразные разрастания, вызываемые нематодами.
Морфофизиологические адаптации паразитов
увеличение размеров тела (до 20 метров у ленточных червей);
из всех систем органов наибольшего развития достигает половая система;
разнообразные органы фиксации (присасывательные диски лямблии, присоски сосальщиков, ботрии, крючья ленточных червей; коготки вшей, ротовой аппарат клещей);
наружные покровы (тегумент, кутикула защищают от действия ферментов хозяина);
«молекулярная мимикрия» (сходство структуры белков и ферментов паразита и хозяина);
выделение кишечными паразитами антиферментов, которые защищают от переваривания соками хозяина;
инкапсулирование личинок паразитов как защитная реакция от действия ферментов хозяина.
упрощение строения нервной системы и органов чувств; из органов чувств эндопаразиты имеют органы осязания и органы химического чувства, у личинок сосальщиков – светочувствительные глазки.
Биологические адаптации связаны с особенностями строения половой системы, размножением и циклами развития паразитов:
б) высокая плодовитость (свободноживущая турбеллярия выделяет 5-10 яиц, свиной цепень с каждым зрелым члеником – 100 тысяч яиц, аскарида – 250 тысяч яиц в сутки);
в) разнообразные формы бесполого размножения (шизогония и спорогония у малярийных плазмодиев; полиэмбриония у сосальщиков);
г) миграции по организму хозяина (личинки цепня и аскариды);
д) сложные циклы развития со сменой личиночных стадий и промежуточных хозяев.
К паразитическому образу жизни свободноживущие организмы в процессе эволюции могут приходить различными путями.
1. Хищник → сапрофаг → эктопаразит (пиявки, личинки мух).
Пиявка медицинская для человека является временным эктопаразитом (питается кровью), для мелких животных она может быть хищником – высасывает большое количество крови и животное погибает.
Личинки многих мух являются сапрофагами (питаются разлагающимися органическими остатками, трупами животных). Личинки вольфартовой мухи (обитают на волосистой части головы человека) и личинки оводов (подкожных, желудочных и полостных) являются облигатными паразитами.
2. Свободный образ жизни → прикрепленный образ жизни → эктопаразитизм. Свободноживущие усоногие раки могут переходить к прикрепленному образу жизни, когда фиксируются на подводных частях деревянных построек или днищах судов. Они переходят к эктопаразитизму, если прикрепляются к живым объектам – к раковинам моллюсков или к телу рыб.
3. Комменсализм →эндопаразитизм. Комменсализм → эктопаразитизм.
Если комменсал поселяется на покровах тела партнера, он может стать эктопаразитом. Эндопаразитом он становится в том случае, когда попадает внутрь организма в полости тела, связанные с внешней средой. Эндокомменсалом является кишечная амеба в организме человека.
4. Транзит через пищеварительный тракт (личинки комнатной мухи)
факультативный кишечный паразитизм
облигатный кишечный паразитизм (личинки оводов)
Источник
Личинка комнатной мухи цепь питания
Влияние температурного фактора на интенсивность размножения комнатной
На интенсивность размножения комнатной мухи влияет температурный фактор.
Цель: Выявить интенсивность размножения комнатной мухи в разных температурных условиях на основе биологических особенностей данного вида.
Раскрыть характерные признаки комнатной мухи.
Выяснить особенности размножения и развития комнатной мухи.
Доказать, что на размножения и интенсивность развития комнатной мухи влияет температурный фактор.
По вопросу о строения и размножения комнатной мухи нами рассмотрена литература отечественных и зарубежных ученых биологов. Которые описывают особенности строения, поведения и размножения комнатной мухи.
Приносим большую свою благодарность и признательность исследователям, трудами которых мы пользовались, работая над исследованиями. Прежде всего, члену – корреспонденту АНСССР М.С. Гилярову, профессору Ф.Н. Правдину книги о насекомых из шеститомного издания «Жизнь животных» том 3, Игорю Акимушкину из книги «Мир животных», Доктору биологических наук академику ВАСХНИЛ Е.Е. Сыроечковскому журнал «Юный натуралист» статья «Необыкновенная амуниция».
Особенности строения и поведения комнатной мухи.
Отряд двукрылых сравнительно молодой среди насекомых. Самые ранние находки ископаемых мух относятся к юрскому периоду, около 150 миллионов лет назад. Их расцвет начался с экспансией по планете цветковых растений и млекопитающих.
Комнатная муха является синантропом, т.е. более или менее тесно связана с человеком. Комнатная муха (Musca domestica) уже не встречается в дикой природе, вне населенных пунктов. Она великолепно себя чувствует в чуме, небоскребе и полинезийской хижине.
У нашей соседки крыльев мало – всего два! Но какие 330 взмахов в секунду, высший пилотаж, оптимальный в энергетическом отношении профиль крыла, легкость конструкции. Комнатные мухи дальше, чем на пятьсот метров, от человеческого жилья обычно не улетают. И ввысь не забираются: выше пятидесяти метров их не видели. Металлическая окраска снижает температуру ее тела, отражая солнечные лучи.
Тоненькое, прозрачное крыло комнатной мухи пронизывают трахеи и нервы. Оно несет на себе сложное навигационное оборудование: мельчайшие щетинки и колбочки, которые помогают
ориентироваться. Помогают мухе и три крошечных глазика, треугольником разместившиеся между двумя огромными фасеточными глазами, состоящими из 4000 омматидией.
Но, не смотря на обилие глаз, муха подслеповата и отчетливо видит лишь в пределах 40 – 70 сантиметров.
Грудь и брюшко, состоит у комнатной мухи из 5 – 9 видимых сегментов.
Три грудных сегмента плотно спаяны между собой, образуя прочный грудной отдел – вместилище мощной мускулатуры. Он служит надежной опорой для крыльев. Здесь же расположена жужжальца – короткие булавовидные придатки, представляющие собой видоизмененную вторую пару крыльев. Их считают органами равновесия.
Строение ног мухи тесно связано с их образом жизни. Подвижные, быстро бегающие мухи имеют короткие ноги. Лапки ног заканчиваются коготками, у основания которых прикрепляются 2-3особые подушечки – присоски. С их помощью комнатная муха может передвигаться по совершенно гладкой поверхности (прил. 1).
Лапки мухи покрыты густой щетинкой очень тоненьких волосиков – нервных нитей. Эти волосики и сообщают мухе о химическом составе предмета, на который она наступила.
[Е.Е. Сыроечковский Необыкновенная амуниция. «Юный натуралист» №3. 1991. с.32-33.]
При наблюдении за мухой, она исследует вещество быстро и экономично: в зависимости от его свойств меняются электрические сигналы волосков на лапках.
Когда ноги сообщают, что она села на съедобное вещество, муха пробует его на вкус неким подобием языка – пористой подушечкой – лабеллой на кончике хоботка. Вдавливая хоботок в пищу, муха втягивает в него мельчайшие частички. Муха ест, вернее, все время пьет, только хорошо растворимые вещества.
Если нам положить в чай сахар или сахарин, мы не сразу поймем разницу. Мы провели такой опыт, растворили в одной чашке сахар, а в другой сахарин капнули на чашку Петри две капли одну с растворенным сахаром, а другую с сахарином, муха стала слизывать с растворенным сахаром.
Хоботок мухи, образованный нижней губой и заканчивающийся сосательными лопастями.
У комнатной мухи свои температурные пределы. При плюсовой температуре она активна, а при понижении температуры впадает в оцепенение. Ей все равно, какая зима. Ведь зимует она не в поле и не в лесу, а в жилище человека – спит где-нибудь между рамами или в другом укромном местечке.
Размножение комнатной мухи.
Для эксперимента мы поймали в период оплодотворения три комнатные мухи, посадили их в три садка, по одной в каждый.
Муха за неделю может давать почти тысячу потомков. Но мы не стали ждать такого огромного количества мух.
И после того, как мухи отложили яйца, мы их уничтожили.
Каждая кучка составляла по 50 – 60 яиц (прил.2,3). А всего в кладках их количество составляла от 100 – 120 2015г. 2016г.100 – 130 штук. Самки их отложили быстро в течение 20 – 22 минут, через 12 часов в 3 пробе вывелись безголовые личинки, а в 1 и 2 через сутки (прил.3).
Личинки разжижают пищу, выпуская на нее пищеварительные соки, — такой способ пищеварения носит название внекишечного. В результате вся колония личинок мух оказывается плавающей в разжиженной полупереваренной среде, которая ими постоянно заглатывается. Пища используется с удивительной экономией. «Чтобы личинка развилась ей достаточно всего семи миллиграммов питательных веществ».
[А.Н.Гиляров. Жизнь животных том 3 стр.310.]
Через день – полтора личинки линяют первый раз, затем еще и еще
Личинка растет урывками лишь в определенные периоды своей жизни. Прочный наружный скелет членистоногих не позволяет им увеличивать размеры тела. Только во время линьки личинка может расти. Линек у личинок комнатной мухи обычно 5. После последней личинка готова перейти к следующей стадии развития. Перед окукливанием личинка старается зарыться туда, где по суше. Оболочка пупария образуется из последней личиночной шкурки, которая твердеет, темнеет и раздувается. Глядя на куколку снаружи, и не подумаешь, какие сложные процессы происходят под ее покровами. Почти все органы и ткани, за исключение сердца, нервной, половой системы, разрушаются, растворяются их, переваривают фагоциты. Мы разрезали после окукливания один из пупариев, под покровом обнаружили полужидкую беловатую «кашицу».
«Особенно сложные перестройки происходят у таких насекомых, как мухи, у которых в первые дни после окукливания основная масса внутренних органов куколки представляет жидкую кашицу».
[А. Н. Гиляров. Жизнь животных том 3. стр.311.]
Затем получившиеся после переваривания вещества поступают в кровь куколки. Они служат строительным материалом для особых клеток, из которых образуются органы, необходимые взрослому насекомому.
Через 8 дней в 3 пробе личинки окуклились, а в 1 и 2 через 9 дней. 3 пробу мы поставили в тепло, где искусственно поддерживали температуру, 2 пробу вынесли на улицу, где происходило колебание температуры в течение суток, 1 пробу на сутки поставили в холодильник с температурой – 0 0 С. Теперь осталось только ждать молодого поколения, через три дня в 3 пробе появились молодые мухи.
Маленькие с помятыми крыльями, беспомощно ползающие по стенкам садка, но менее чем через час из беспомощной, слабенькой мухи она превращается в полнее уверенную в себе молодую муху, подливаем охлажденный Куринный бульон, мухи облепляют его и начинают слизывать. Обильное питание приводит к скорому росту молодых мух. Вот они уже приступают к оплодотворению и размножению.
Если бы мы оставили мух живыми, то они могли бы приблизительно дать потомство 1500 за одну кладку яиц, ведь их вылупилось, 98 штук с силу каких-то обстоятельств небольшое количество погибло еще в стадии личинки.
Во второй пробе мухи появились через 7 дней. Молодое потомство составило 101 муху. Значит, из 120 яиц 19 погибло. А вот в первой пробе потомство появилось только через 19 дней, и оно составило 54 мухи. 2006г. 1 проба – 50 мух; 2 проба – 92 мухи; 3 проба – 110 мух.
Вывод: Выходит на развитие комнатной мухи влияет температура. Чем она выше, тем развитие мухи происходит быстрее. (прил.5)
Цель: Выяснить на какой глубине может происходить развитие комнатной мухи, и не погибнет ли она после того как вылупится из пупария.
Пупарий комнатной мухи помещаем на дно стеклянной пробирки, засыпаем сухим песком, через 4 дня на дне пробирки появилась молодая муха. Но муха не будет заживо погребено, у нее есть временный таран – лобный пузырь. Выпячиваясь, он раздвигает частицы песка, потом сжимается, и муха протискивается на освободившееся место. Так, мало помалу, раздвигая землю эластичным лбом, слабенькая, еще не разу неевшая новорожденная муха может преодолеть расстояние в 20см.
Нас заинтересовало, а сможет – ли новорожденная муха преодолеть гораздо большее расстояние, емкость вместимостью 35литров и высотой 1метр. Мы положили на дно 5 пупариев перед тем, как из него должны были появиться мухи, засыпали сухим песком. Емкость сверху накрыли марлей. Через 5 дней на песке под марлей мы обнаружили 3 молодых комнатных мухи. Если мухи вылупились через день, то выходит, что муха за 4 дня преодолела расстояние в 1метр.
Вывод: Таким образом я доказала, что комнатная муха может развиваться на глубине 1 метр и не погибнет за счет своего приспособления, лобного пузыря. Цыплят по осени считают, мух легче сосчитать весной.
Таким образом, проведенные нами опыты показали, что синантропное насекомое – комнатная муха необычно плодовита и скороспела. Самка откладывает через каждые 2 – 4 дня более 100 яиц, всего5 – 6 раз за жизнь. Полный цикл развития яйцо → личинка → куколка → взрослое насекомое проходит быстро, если создать для этого благоприятные условия. При наличии пищи и тепла весь процесс полного превращения проходит за 11 дней, а ведь через 3 дня после вылупления муха достигает половозрелости и способна откладывать яйца. Ее червеобразные личинки развиваются во всякого рода гниющих отбросах. Они разжижают пищу, выпуская на нее пищеварительные соки – такой способ пищеварения носит название внекишечного. Личинка несколько раз линяет, из последнего личиночного покрова образуется пупарий, а через 3 – 4 дня из пупария выходит муха.
Комнатная муха входит в цепь питания, поэтому на всех стадиях развития может быть съедена консументами.
В дальнейшем нужно провести подобные опыты и на других видах мух. Ведь на территории Аромашевского района обитает огромное количество двукрылых.
Использованная литература.
Игорь Акимушкин. Мир животных. – М «Просвещение»1989, 154с.
М.С. Гиляров, Ф.Н.Правдин. Жизнь животных том 3, Москва «Просвещение» 1984, с. 388 – 391, с. 411 – 412.
Е.Е. Сыроечковский. Необыкновенная амуниция. «Юный натуралист», 1991, №3, с. 32, 33.
Ж. Фабр. Жизнь насекомых. М. Издательство детской литературы, 1938, с.44.
5. В.Ф. Шалаев., Н.А. Рыков. Зоология. – М. «Просвещение» 1965,с. 77,78.
Приложение №1.
Комнатная муха
Приложение№2
Комнатная муха и ее превращения.
Приложение№3
Размножение и развитие комнатной мухи.
Источник