Лекция №18

Лекция №18. Общая экология
1
Лекция №18
Тема: Биоразнообразие (царство Животные)
В соответствии с наиболее распространенной классификацией царство
Животных подразделяют на подцарство Одноклеточные или Простейшие и
подцарство Многоклеточные. Многоклеточные подразделяют на животных,
не имеющих настоящих органов и тканей, и на настоящих многоклеточных
животных. Примером первых являются губки, примером вторых – все
остальные многоклеточные животные, которых подразделяют на позвоночных и беспозвоночных. К беспозвоночным относят животных, не имеющих
типичного скелета, к позвоночным – животных, имеющих скелет.
Все животные, за исключением простейших, являются многоклеточными
гетеротрофными организмами, способными к движению. Для них характерна
координация частей тела с помощью нервной системы.
Подцарство Простейшие
Простейшие – это одноклеточные организмы животной природы. В пределах этого подцарства известно свыше 25 тыс. видов, большинство из которых
обитает в пресных и соленых водах и почве. Около 3,5 тыс. видов являются
паразитами растений, животных и человека, заселяя их ткани и полости тела.
Строение простейших в принципе сходно со строением клеток многоклеточных организмов. Однако для них характерны специфические отличия,
определяемые тем, что любой представитель простейших не только является
клеткой, но и представляет собой самостоятельный организм.
Форма тела простейших является овальной или вытянутой, а размеры в
большинстве случаев микроскопические. Типичные простейшие покрыты
трехслойной мембраной, некоторые имеют наружный цитоскелет в виде раковины. Цитоплазма дифференцирована на экто- и эндоплазму.
Для простейших организмов характерно наличие органелл двух типов –
общего назначения и специальных. Органеллами общего назначения являются ядро, митохондрии, рибосомы, центриоли, комплекс Гольджи, лизосомы и
др. Органеллами специального назначения являются органеллы движения, а
также сократительные и пищеварительные вакуоли. Органеллы движения
представлены псевдоподиями (ложноножки), жгутиками или ресничками.
Питание простейших характеризуется значительным разнообразием в способах поглощения пищи. Одни из них воспринимают пищу из растворов всем
телом посредством пиноцитоза, другие поглощают твердую пищу через цитостом (клеточный рот), третьи заглатывают пищу псевдоподиями. Пища,
поступающая в эндоплазму, переваривается в специализированных вакуолях,
содержащих пищеварительные ферменты. Частицы пищи, остающиеся непереваренными, выбрасываются в среду вместе с пищеварительной вакуолью.
Лекция №18. Общая экология
2
Многие водные простейшие обладают одной или более сократительной
вакуолью, которые у них обеспечивают постоянство осмотического давления, а также снабжение кислородом с помощью поступающей, и затем выбрасываемой воды.
Энергию большинство простейших получают в результате окисления органических веществ. Размножение простейших происходит как бесполым,
так и половым путем.
Принципиальной особенностью простейших является прохождение ими
циклов развития. Различают простые и сложные циклы развития. Простым
циклом развития является такой цикл развития, в котором имеется лишь одна
стадия. Напротив, сложные циклы развития связаны с развитием простейших
в разных тканях и органах, причем принадлежащих разным организмамхозяевам.
Простейшие способны к раздражимости, то есть к ответным реакциям на
воздействие различных факторов. Одной из важнейших черт простейших является их способность превращаться в неблагоприятных условиях в цисты,
что называют инцистированием. Благодаря инцистированию простейшие
способны выживать в самых неблагоприятных условиях (высыхание среды,
появление в ней вредных веществ, изменение температуры и др.). при попадании в благоприятные условия цисты развиваются в активные формы. Таким образом, инцистирование способствует распространению простейших,
попаданию их в новые экологические ниши.
Большинство простейших является свободноживущими. Известны также
простейшие, которые могут обитать в организме другого вида, не принося
ему ущерба, а даже помогая ему. Например, некоторые жгутиконосцы, обитающие в кишечнике термитов, могут переваривать там целлюлозу и этим
обеспечивают пищевые потребности термитов, поскольку последние самостоятельно не утилизируют это соединение. Однако значительная часть простейших ведет паразитический образ жизни, причем отдельные паразиты
очень опасны для человека и животных. Человек является потенциальным
хозяином около 25 видов простейших.
Рассмотрим основные типы простейших.
Тип Саркомастигофоры. Этот тип представлен наиболее примитивными
организмами среди всех простейших. Общими свойствами организмов этого
типа являются наличие у них одного ядра и наличие псевдоподий (ложноножек, или жгутиков). Саркомастигофоры являются обитателями в основном
соленых (морских) вод, однако, живут также и в пресной воде, во влажной
почве. Многие паразитируют в организме животных и человека. В составе
типа саркомастигофоры классифицируют два подтипа – Саркодовые и Жгутиконосцы.
Подтип Саркодовые. Типичными представителями саркодовых являются
пресноводная амеба и дизентерийная амеба, которая является паразитом че-
Лекция №18. Общая экология
3
ловека. К саркодовым относятся также свободноживущие пресноводные раковинные корненожки и фораминиферы, обитающие в морях.
Подтип Жгутиконосцы. Эти организмы обитают в морских и пресных
водах или ведут паразитический образ жизни в организмах растений, животных и человека. Для них характерно наличие одного или более жгутиков.
Среди жгутиконосцев наиболее известными паразитами человека являются трипаносомы, которые вызывают трипаносомоз (африканскую сонную болезнь), лейшмании, которые вызывают лейшманиоз, трихомонады, вызывающие трихомоноз, и лямблии, вызывающие лямблиоз.
Споровики. Организмы этого типа характеризуются простотой организации. Они не имеют органелл пищеварения и выделения. Питание, дыхание и
выделение обеспечиваются всей поверхностью их тела, все споровики являются внутриклеточными паразитами животных и человек. Среди них наиболее известными паразитами являются возбудители малярии и токсоплазмоза.
Особенностью споровиков является то, что для них характерны сложные
циклы развития, прохождение которых связано с образованием спор и сменой хозяев. Например, малярийный плазмодий часть жизненного цикла проводит в организме человека, часть – в организме комара.
Возбудитель токсоплазмоза, которым болеют человек и животные, также
характеризуется сложным циклом развития. Часть цикла токсоплазм проходит в организме кошки, часть – в организме другого млекопитающего, а
часть – в организме человека.
Тип Инфузории. В составе этого типа насчитывают около 6тыс видов.
Являются обитателями очень многих экологических ниш.
Различают свободноживущих и паразитических инфузорий. Наиболее известным свободноживущим организмом является парамеция или туфелька.
Форма тела вытянутая, постоянная. Имеется два ядра, реснички покрывают
тело. Для парамеций характерно цитологическая специализация (например,
наличие цитостома – клеточного рта).
Патогенным представителем этого типа является балантидий, вызывающий у человека балантидиоз.
Инфузории – наиболее высокоорганизованные организмы среди простейших. Они являются также процветающей группой среди животных этого
подцарства.
Значение и экологическая роль простейших
Простейшие, обитающие в океанах, пресных водах, почве и в высших организмах, занимают важнейшее место в круговороте веществ в биосфере. В
водной среде простейшие – основа планктона, используемая в пищу другими
более крупными животными. Из скелетов простейших: фораминифер, радиолярий и д.р. образуются мощные пласты осадочных пород. Многие водные
Лекция №18. Общая экология
4
простейшие, питающиеся взвешенными органическими частицами и бактериями, играют существенную роль в биологической очистке вод. Почвенные
амебы, инфузории и жгутиконосцы – важное звено почвенной фауны: они
принимают участие в почвообразовании. Ряд видов простейших составляет
полезную группу симбионтов высших животных, улучшающих пищеварение
и обменные процессы в организме. Например, малоресничные инфузории в
рубце у жвачных, а жгутиковые в кишечнике термитов помогают хозяину
переваривать клетчатку. Паразитические простейшие в природе представляют важный фактор естественного отбора, регулирующей численность других
видов животных и растений.
Однако простейшие могут приносить не только пользу, но и большой
вред, вызывая опасные протозойные заболевания, о которых уже было упомянуто.
Подцарство Многоклеточные (Metazoa)
Подцарство Многоклеточные в настоящее время подразделяют на три
надраздела с разным уровнем организации: низшие многоклеточные – надраздел Фагоцителлообразные, надраздел Паразои и высшие многоклеточные
надраздел Эуметазои.
Надраздел Фагоцителлообразные включает самых примитивных многоклеточных животных. К ним относится только один тип – пластинчатые. Как
самостоятельный тип животных описан только в 1971 году. К этому типу относятся лишь два типа одного рода морских животных – трихоплакс. Трихоплаксы – пластинкообразные морские животные, размером около трех миллиметров. Обитают на водорослях, внешне напоминают крупную амебу, так
как не имеют постоянной формы тела. И при движении их контуры меняются. У трихоплакса имеются два основных типа клеток: наружные жгутиковые, при помощи которых они движутся, и внутренние фагоцитарные, в которых переваривается пища. У них нет рта, пищеварительной полости, отсутствуют ткани и органы. Особенности строения и физиология трихоплакса
свидетельствует о том, что это самые примитивные современные многоклеточные.
Русский ученый И.И.Мечников еще в позапрошлом веке предположил,
что должен существовать такой организм, который останавливается в своем
развитии на стадии морулы, и дал ему условное название фагоцителла. Таким
организмом и является трихоплакс, поэтому его и отнесли в надраздел с соответствующим наименованием - Phagocytellozoa.
Надраздел Паразои – примитивные многоклеточные, у которых клетки
функционально дифференцированы и имеют тенденцию к образованию тканей. Специализированных органов нет. К этому надразделу относится лишь
один тип современных животных – губки. В отличие от фагоцителлообразных у них множество типов клеток, выполняющих разные функции, что свидетельствует об их эволюционной продвинутости. Вместе с тем паразои со-
Лекция №18. Общая экология
5
всем неподвижны. Название Parazoa в переводе с латинского означает «как
бы животные».
Тип Губки. Этот тип представлен примитивными многоклеточными организмами, клетки которых дифференцированы. Известно около 3тыс видов
губок. Будучи обитателями морей, ведут неподвижный образ жизни на дне
или на различных подводных предметах.
Губки – колониальные организмы. Для них характерны разнообразные
формы, мягкое и эластичное тело, пронизанное порами, в которые поступает
вода, различная окраска. Имеют внутренний скелет (известковый, кремниевый, или роговой). Имеют так же центральную (гастральную полость).
Для дыхания используют растворенный в воде кислород. Питаются органическими веществами, а также простейшими и бактериями, отфильтровывая
их из воды.
Интересно, что в процессе онтогенеза после стадии гаструлы губки перестраиваются таким образом, что из энтодермы у них образуется наружный
слой клеток, а из эктодермы – внутренний. Т.е. губки являются животными
,как бы вывернутыми наизнанку. Такой путь развития нигде больше не
встречается.
Губки – активные биофильтраторы, освобождающие воды от взвешенных
органических и минеральных частиц. В связи с этим они имеют важное значение в биологической отчистке морских и пресных вод. Известны губки,
используемые в хозяйственной деятельности человека (туалетные губки, бодяги, стеклянные губки).
Надраздел Эуметазои – высшие многоклеточные, составляющие основу
животного мира земли. Всем им свойственны такие общие черты, как дифференциация тканей и органов, присутствие нервных клеток. У эуметазоев выражена радиальная или билатеральная симметрия тела, в связи с этим их
подразделяют на два раздела: раздел Лучистые (Radiata) и раздел Билатеральные (Bilateria). Первые обладают радиальной симметрией во внешнем и
внутреннем строении, а последние – двусторонней или билатеральной симметрией.
Раздел Лучистые. Характеризуется следующими основными особенностями организации: лучевой симметрией, двуслойностью строения, наличием
кишечной (гастральной) полости и нервной системы диффузного типа.
Радиальная симметрия, как правило, свойственна малоподвижным или неподвижным животным. Биологическое значение радиальной симметрии в
том, что организм с такой симметрией имеет сходные пространственные
возможности в захвате пищи и обороне от врагов. Лучистых называют еще и
двуслойными (Diploblastica). Это означает, что в процессе онтогенеза их тело
формируется из двух зародышевых листков: эктодермы и энтодермы. Эктодерма образует покров животных, а энтодерма выстилает кишечную полость.
Лекция №18. Общая экология
6
Лучистые – морские, реже пресноводные животные. Среди них выделяют
два типа: тип Кишечнополостные и тип Гребневики.
Гребневики – исключительно плавающие морские животные с рядами
особых гребневидных пластинок, у них отсутствуют стрекательные клетки.
Кишечнополостные – главным образом морские животные, реже пресноводные. Ведут сидячий или плавающий образ жизни. Типичными представителями, обитающими в морских водах, являются коралловые полипы, ведущие неподвижный образ жизни, образуя часто колонии и медузы, одиночные
организмы, ведущие подвижный образ жизни (плавающие). Наиболее известным пресноводным представителем кишечнополостных является гидра.
Специфическим признаком типа является наличие стрекательных клеток,
имеющих значение органов защиты и нападения. Все кишечнополостные
имеют гастральный тип строения, т.е. их развитие по сути остановилось на
стадии гаструлы.
Тип Кишечнополостных подразделяют на три класса: гидроидные (пресноводная гидра), сцифоидные (морские медузы) и коралловые полипы (актинии, кораллы).
Кишечнополостные склонны к образованию симбиотических отношений в
форме комменсализма, мутуализма, а так же паразитизма с другими морскими организмами.
Кишечнополостные имеют важное значение в природе. Они являются
участниками многих морских экологических систем, велико их значение в
цепях питания в Мировом океане. Особенно большое значение они имеют в
поглощении взвешенной органики и очищении морской воды. Велика роль
коралловых полипов в круговороте кальция в биосфере и образовании осадочных пород. Образуя колонии, коралловые полипы формируют рифы, коралловые острова. Кишечнополостные являются объектами промысла. В пищу используют медуз в засоленном виде. Их промысел имеет местное значение в основном в Японии и Китае. Основной промысловый интерес представляют кораллы, из которых изготавливают украшения, предметы искусства. Кораллы коллекционируют и продают в качестве сувениров. Особенно
ценятся красный и черный кораллы. Из них изготавливают ювелирные изделия. Коралловые известняки – прекрасный строительный материал. Кроме
того, из них получают известь. Некоторых гидроидных полипов добывают с
целью получения биологически активных веществ для медицины.
Кишечнополостные – самые древние многоклеточные животные, процветающие в современную эпоху.
Раздел Билатеральные. Билатеральные животные обладают двусторонней симметрией тела и трехслойностью строения, т.е. их тело развивается не
из двух, а из трех зародышевых листков: эктодермы, энтодермы и мезодермы. Отсюда второе название раздела – Трехслойные.
Лекция №18. Общая экология
7
Двусторонняя симметрия появилась тогда, когда помимо переднего и заднего концов тела у животных стали различаться спинная и брюшная стороны.
Билатеральные животные образуют два крупных подраздела: подраздел
Бесполостные (Acoelomata) и подраздел Полостные (Coelomata).
Бесполостные низшие черви характеризуются отсутствием вторичной полости тела (целома), выстланной мезодермальным эпителием. Промежутки
между органами бесполостных заняты рыхлыми соединительнотканными
клетками – паренхимой. К вторичнополостным животным относится множество типов животных, в том числе высшие черви – кольчатые, для них характерно наличие вторичной полости тела – целома.
Подраздел Бесполостные.
Тип Плоские черви – животные, характеризующиеся вытянутой, уплощенной формой тела и обитающие в воде, почве, организмах растений, животных и человека. Они составляют один из наиболее больших по численности типов животных.
Среди гельминтов, принадлежащих к этому типу, широко распространен
паразитизм. Это приводит к тому, что у них редуцируются некоторые системы органов (например, пищеварительная), и наоборот, репродуктивная система получила гигантское развитие).
Тип делят на три класса: Ресничные (турбеллярии), сосальщики (трематоды) и Ленточные черви.
Ресничные – наиболее примитивные, обитают в пресной и соленой воде,
в основном ведут свободный образ жизни, наиболее известный представитель этого класса – планария. Выраженного хозяйственного значения не
имеют.
Трематоды являются паразитами человека и животных, для них характерен сложный жизненный цикл, связанный со сменой хозяев. Патогенные виды этого класса: печеночный, кошачий и др. сосальщики.
Ленточные черви являются паразитами млекопитающих и человека.
Наиболее известными видами являются цепень вооруженный, цепень невооруженный, эхинококк, лентец широкий.
Тип Круглые черви. Характеризуются удлиненным цилиндрическим телом, не имеющим сегментации. Они адаптированы к жизни почти во всех
экологических нишах, свободноживущие виды заселяют моря, пресные воды
и почву; паразитические встречаются почти у всех многоклеточных животных, а также у многих растений.
Обладают очень важной особенностью – наличием первичной полости тела, что в эволюции беспозвоночных является прогрессивным явлением, так
как по полоти тела значительно быстрее осуществляется транспорт питательных веществ и продуктов обмена, что ускоряет обмен веществ.
Лекция №18. Общая экология
8
Классификация типа недостаточно устоявшаяся, их классифицируют на
несколько классов, из которых наибольшее распространение и значение имеет класс Нематоды. Среди паразитических нематод наиболее известными
являются аскарида человеческая, власоглав, детская острица, трихинелла
спиральная. Нематоды характеризуются огромным биологическим разнообразием, занимают разнообразные экологические ниши в водной среде, на суше, и в организмах животных и растений. Все домашние животные – птицы и
млекопитающие страдают от гельминтозов. Глистные заболевая приводят к
высокой смертности птенцов домашних птиц, к снижению эффективности
животноводства.
Многие нематоды живут в почве и паразитируют на растениях. Очень
вредит овощеводству галловая нематода. Свекловичная нематода, стеблевая
нематода картофеля, пшеничная угрица поражают соответствующие растения, наносят большой вред растениеводству.
Нематоды приносят не только вред, огромное число видов нематод обитают на дне водоемов и участвуют в переработке органических остатков, т.е.
представляют важный комплекс сапрофагов в морских и пресноводных биоценозах. Почвенные нематоды играют существенную роль в почвообразовании. Среди свободноживущих нематод имеются виды, питающиеся бактериальной флорой, грибами.
Широкий трофический спектр нематод свидетельствует о существенном
значении их как консументов и редуцентов в биоценозах.
Нематоды – паразиты растений и животных в природных ценозах представляют мощный фактор регуляции численности поражаемых ими видов и
фактор естественного отбора в природе.