23.4: Екологія протистів

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1912

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Навички для розвитку

Опишіть роль, яку відіграють протисти в екосистемі
Опишіть важливі патогенні види протистів

Протісти функціонують в різних екологічних нішах. У той час як деякі види протистів є важливими компонентами харчового ланцюга та генераторами біомаси, інші функціонують у розкладанні органічних матеріалів. Ще інші протисти є небезпечними збудниками людини або збудниками руйнівних хвороб рослин.

Первинні виробники/Джерела харчових продуктів

Протисти є необхідними джерелами харчування для багатьох інших організмів. У деяких випадках, як і при планктоні, протисти споживаються безпосередньо. Як варіант, фотосинтезуючі протести служать виробниками харчування для інших організмів. Наприклад, фотосинтетичні динофлагелати, які називаються зооксантелами, використовують сонячне світло для фіксації неорганічного вуглецю. У цьому симбіотичному відношенні ці протисти забезпечують поживні речовини для коралових поліпів (Рисунок\(\PageIndex{1}\)), які розміщують їх, даючи коралам приріст енергії для виділення скелета карбонату кальцію. У свою чергу, корали забезпечують протисту захищене середовище та сполуки, необхідні для фотосинтезу. Цей тип симбіотичних відносин важливий у середовищах, бідних поживними речовинами. Без дінофлагелатних симбіонтів корали втрачають пігменти водоростей у процесі, який називається відбілюванням коралів, і вони врешті-решт гинуть. Це пояснює, чому корали, що будують рифи, не мешкають у водах глибше 20 метрів: недостатнє світло досягає тих глибин для фотосинтезу динофлагеллатів.

На цьому підводному фото зображені коралові поліпи. Поліпи чашоподібної форми і мають щупальця, що відходять від краю чашки. — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Коралові поліпи отримують харчування через симбіотичні відносини з динофлагелатами.

Самі протести та їх продукти фотосинтезу мають важливе значення - безпосередньо чи опосередковано - для виживання організмів, починаючи від бактерій і закінчуючи ссавцями (рис.\(\PageIndex{2}\)). Як первинні виробники, протисти годують велику частину світових водних видів. (На суші наземні рослини служать первинними виробниками.) Насправді приблизно чверть світового фотосинтезу проводять протести, зокрема динофлагеллати, діатомові водорості та багатоклітинні водорості.

На фотоколажі зображені молюски, краб, дельфін, пінгвін і школа риби. — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Практично всі водні організми прямо або опосередковано залежать від протистів для їжі. (Кредит «молюски»: модифікація роботи Крейга Стілера, USFWS; кредит «краб»: модифікація роботи Девіда Берковица; кредит «дельфін»: модифікація роботи Майка Бейрда; кредит «риба»: модифікація роботи Тіма Ширмана-Чейза; кредит «пінгвін»: модифікація роботи Аарона Логана)

Протисти не створюють джерела їжі лише для морських організмів. Наприклад, певні анаеробні види парабазалідів існують у травних трактах термітів та тарганів, що їдять деревину, де вони сприяють важливому етапу перетравлення целюлози, що потрапляє в організм цих комах, коли вони несуть через деревину.

Збудники людини

Збудник - це все, що викликає захворювання. Паразити живуть в організмі або на ньому і завдають шкоди організму. Значна кількість протистів - патогенні паразити, які повинні заразити інші організми, щоб вижити і розмножуватися. До протистських паразитів відносять збудників малярії, африканської сонної хвороби та гастроентериту, що переноситься водою у людини. Інші протистильні збудники полюють на рослини, здійснюючи масове знищення продовольчих культур.

види плазмодію

Члени роду Plasmodium повинні колонізувати як комара, так і хребетного, щоб завершити свій життєвий цикл. У хребетних паразит розвивається в клітині печінки і продовжує заражати еритроцити, розриваючи і руйнуючи клітини крові з кожним циклом безстатевої реплікації (рис.\(\PageIndex{3}\)). З чотирьох видів Plasmodium, відомих для зараження людини, P. falciparum становить 50 відсотків усіх випадків малярії і є основною причиною смертельних випадків, пов'язаних із захворюваннями, в тропічних регіонах світу. У 2010 році було підраховано, що малярія спричинила від півтора до одного мільйона смертей, переважно у африканських дітей. Під час перебігу малярії П. falciparum може інфікувати і знищувати більше половини циркулюючих клітин крові людини, що призводить до важкої анемії. У відповідь на відходи, що виділяються, коли паразити лопаються з інфікованих клітин крові, імунна система господаря встановлює масову запальну реакцію з епізодами лихоманки, що викликає делірій, оскільки паразити лізують еритроцити, проливаючи відходи паразитів у кров. П. falciparum передається людині африканським малярійним комаром Anopheles gambiae. Методи знищення, стерилізації або уникнення впливу цього високоагресивного виду комарів мають вирішальне значення для боротьби з малярією.

На мікрофотографії зображені круглі еритроцити, кожен приблизно 8 мікрон в поперечнику, інфіковані кільцеподібним P falciparum. — Малюнок\(\PageIndex{3}\): Показано, що еритроцити заражені *P. falciparum*, збудником малярії. У цьому світлому мікроскопічному зображенні, зробленому за допомогою об'єктива занурення масла 100 ×, кільцеподібний *P. falciparum* забарвлює фіолетовий колір. (кредит: модифікація роботи Майкла Занісера; дані шкали від Метта Рассела)

Трипаносоми

Trypanosoma brucei, паразит, який відповідає за африканську сонну хворобу, плутає імунну систему людини, змінюючи її товстий шар поверхневих глікопротеїнів з кожним інфекційним циклом (рис.

У Латинській Америці з'явився ще один вид, Т. Крузі, відповідає за хворобу Шагаса. Т. інфекції крузі в основному викликаються кровосисних клопом. Паразит населяє тканини серця і травної системи в хронічній фазі інфекції, що призводить до недоїдання і серцевої недостатності через порушення серцевого ритму. За оцінками, 10 мільйонів людей заражені хворобою Шагаса, і це спричинило 10 000 смертей у 2008 році.

Мікрофотографія показує круглі еритроцити, близько 8 мкм в поперечнику. Плаванням серед еритроцитів є стрічкоподібні трипаносоми. Трипаносоми приблизно в три рази довше, ніж еритроцити широкі. — Малюнок\(\PageIndex{4}\): Трипаносоми показані серед еритроцитів. (кредит: модифікація роботи доктора Майрона Шульца; дані шкали від Метта Рассела)

Рослинні паразити

До протистильних паразитів наземних рослин відносяться засоби, що знищують харчові культури. Ооміцет Plasmopara viticola паразитує на рослині винограду, викликаючи захворювання під назвою несправжня борошниста роса (рис.\(\PageIndex{5}\)). Виноградні рослини, заражені П. Вітікола виглядають низькорослими і мають знебарвлені, засохлі листя. Поширення несправжньої борошнистої роси мало не зруйнувало французьку виноробну промисловість в дев'ятнадцятому столітті.

На фото зображений лист, заражений несправжньою борошнистою росою (зліва) і борошнистою росою (праворуч). Там, де лист заражений несправжньою борошнистою росою, він жовтий замість зеленого. Борошниста роса з'являється у вигляді білого пуху на листі. — Малюнок\(\PageIndex{5}\): Як пухова, так і борошниста роса на цьому виноградному листі викликані інфекцією *P. viticola*. (кредит: модифікація роботи USDA)

Phytophthora infestans - ооміцет, відповідальний за фітофтороз картоплі, який призводить до гниття стебел і стебел картоплі в чорний слиз (рис.\(\PageIndex{6}\)). Широко поширений картопляний фітороз, викликаний П. infestans осадив відомий ірландський картопляний голод у дев'ятнадцятому столітті, який забрав життя приблизно 1 мільйона людей і призвів до еміграції щонайменше 1 мільйона більше з Ірландії. Фітофтороз продовжує мучити посіви картоплі в певних районах США та Росії, знищуючи до 70 відсотків сільськогосподарських культур, коли не застосовуються пестициди.

На фото зображений шматочок картоплі, який підрум'янився і здається гнилим. — Малюнок\(\PageIndex{6}\): Ці неапетитні залишки є наслідком *зараження P. infestans*, збудником фітофторозу картоплі. (Кредит: USDA)

Агенти розкладання

Грибоподібні протистські сапроби спеціалізуються на поглинанні поживних речовин з неживих органічних речовин, таких як мертві організми або їх відходи. Наприклад, багато видів ооміцетів ростуть на мертвих тварин або водоростях. Сапробические протести мають важливу функцію повернення неорганічних поживних речовин у ґрунт та воду. Цей процес дозволяє розвивати нові рослини, що, в свою чергу, генерує живлення для інших організмів уздовж харчового ланцюга. Дійсно, без видів сазондів, таких як протести, гриби та бактерії, життя перестало б існувати, оскільки весь органічний вуглець став «зав'язаним» у мертвих організмах.

Резюме

Протисти функціонують на декількох рівнях екологічної харчової павутини: як первинні виробники, як прямі джерела їжі та як розкладники. Крім того, багато протисти є паразитами рослин і тварин, які можуть викликати смертельні захворювання людини або знищити цінні культури.