ПАРАЗИТАРНЫЕ СИСТЕМЫ Структурно-функциональная основа организации паразитарных систем

ПАРАЗИТАРНЫЕ СИСТЕМЫ

Структурно-функциональная основа организации паразитарных систем Организацию паразитарной формы жизни можно рассматривать как упорядоченную целостную самовоспроизводящуюся динамическую систему, обладающую функциональной эффективностью и обеспечивающую активность и надежность существования паразитической формы жизни. Паразитарная система как категория биологической организованности в целом является особым качественным состоянием живой материи. Биологические и экологические системы типа паразитарных образуются на разных трофических уровнях экосистем и облигатно формируются видами животных и растений.

Фундаментальные структурные свойства систем присущи совокупностям организмов, ведущих паразитический образ жизни. Паразитарные системы любого уровня сложности представляют собой самодостаточные, незамкнутые, циклические биологические системы , структурно-функциональная организация которых направлена на обеспечение основных стратегических целей паразитизма в природе как фактора коэволюционного развития, источника биоразнообразия и интеграции организмов разных трофических уровней.

Паразитарные системы формируются и функционируют на разных уровнях организации экосистем и адаптированны к существованию в разных трофических сетях. При этом разные структурно-функциональные уровни могут находиться в биоценозе на различных трофических уровнях. Паразитарные системы являются обязательным структурным элементом биоценозов. Идеи системной организованности живых систем открыли широкий просмотр для внедрения методов системного анализа для решения различных задач паразитологии и в первую очередь теории паразитарных систем.

Особое значение приобретает сравнение паразитарных систем по степени сложности структуры их организации и функциональным различиям в зависимости от уровня организованности. Выделение уровней организации паразитарных систем обусловлено гносеологическими задачами исследования и объективными признаками анализируемой системы - способом воспроизводства, типом жизненного цикла, характером связей между элементами, свойствами биологических компонентов, например состав хозяев разных категорий. Паразит и хозяин выступают как элементы саморегулирующиеся открытой динамической биологической системы, объединенной информационными связями различной экологической природы. В силу регуляции эта система направлена на сохранение обоих партнеров.

Биологические системы, образованные паразитическими организмами, так же как и другие типы живых систем, находятся в состоянии динамического неравновесия и осуществляют непрерывный обмен веществом и энергией со средой обитания и сферами жизни. Обязательным свойством паразитарных систем является структурно- функциональная неоднозначность их организации и закономерная (от простого к сложному) иерархическая соподчиненность их уровней. В структурном плане паразитарные системы обладают разной степенью сложности, зависящей от числа смены фаз сфер жизни, морфо физиологических и физико-химических особенностей составляющих первичных элементов, а также степени колонизации системой компонентов экосистем.

Паразитарная система является микросистемой, компоненты которой связаны между собой трофическими или иными биологическими связями, обладает способностью к самовоспроизведению и саморегуляции численности партнеров и имеет пространственно-временные границы. В то же время совокупности организмов, ведущих паразитический образ жизни, образуют между собой и себе подобными других видов, свободноживущими представителями биома биоценозов и физикохимическими ингредиентами сфер жизни, целостные конструкции, обладающие свойствами самовоспроизводящихся, открытых живых систем.

Общие свойства паразитарных систем Паразитарные системы любого типа относятся к категории открытых биологических систем. Они конструируются и функционируют в различных сферах жизни органического мира: водной, наземной, воздушной и биологической и выходят в сложные комплексы биологических систем водных и наземных биоценозов (экосистем). Паразитарная система формируется и функционирует в двух масштабах времени – историческом и реальном. Паразитизм как природное явление возник и развился в биосфере на основе общих законов и процессов развития материального мира. Паразитическая форма существования проявляется в различных ветвях органического мира, распространена в разных сферах жизни. Историческая реальность и разнообразие паразитарных систем объективны и придают им свойства системной категории.

В структурном плане паразитарные системы состоят из n числа подсистем, составляющие элементы которых принадлежат к органическому миру или физико – химическим ингредиентам биосферы. Эти системы с разной степенью жесткости связаны между собой, имеют собственную структуру и особенности функционирования, относятся к разным уровням организации всей системы, имеют собственное информационное и энергетическое значение для поддержания целостности паразитарной системы в биоценозе или экосистеме.

Конструкция паразитарной системы Конструкция системы определяется набором взаимосвязанных элементов и модулей, физической или биологической природы, связанных между собой различными типами связей, обеспечивающих их сложность, целостность и функционирование в диапазоне условий окружающей среды. В качестве элементов следует рассматривать как отдельные параметры физической среды, так и целостные биологические объекты на разных уровнях организации. В водной среде наиболее характерными основными физическими элементами паразитарных систем являются: температура, содержание растворимого кислорода в воде, солевой состав воды, количество органического вещества, p. H, а также некоторые составляющие интегральных гидрологических характеристик водоема, как, например, площадь, глубина, скорость течения, прозрачность, химическое и радиационное загрязнение.

К категории биологических элементов относятся особи свободноживущих и паразитических организмов на разных стадиях развития, обладающие морфо – физиологическими и экологическими адаптациями. К ним относятся яйца, личиночные и имагинальные особи популяций паразитов, особи разного возраста из популяций промежуточных, дополнительных, резервуарных, дефинитивных и других категорий хозяев, свободноживущие представители биоты, прежде всего – элиминаторы паразитов, некоторые водоросли и высшие растения. Таким образом, элементы системы – неделимые, дискретные составляющие в пространственно – временном континууме - могут быть представлены физико – химическими факторами, объектами живой или неживой природы.

Системообразующие факторы, системологические закономерности, функциональные связи В сложных биологических системах, в том числе – паразитарных, не может быть единых, системообразующих факторов, за исключением, факторов типа «результат» . Они различны на разных иерархических уровнях и могут рассматриваться как отдельно, так и в единой иерархической последовательности. Первичными элементами паразитарных систем, могут быть: особь, вид паразита, хозяина, переносчика, различные элиминаторы, внешняя среда, среда хозяина, среда паразита и т. д. По модулям можно подразумевать конструкцию из N взаимосвязанных и взаимодействующих элементов физической и биологической природы, образующих единый вещественноэнергетический и информационный комплекс, обеспечивающий структурное разнообразие и целостность системы, динамику ее развития в пространстве и времени. Модуль, иными словами, это звено, связывающее в определенной закономерности первичные элементы системы.

Системообразующие факторы Иерархические уровни Системообразующие факторы Экосистемный (биоценотический) • Взаимосвязь хозяина и паразита с внешней средой; • Хозяин как среда обирания паразита; • Паразит как среда обитания гиперпаразитов; • Факторы внешнего воздействия на хозяина и самого паразита в его свободноживущих фазах развития; • Факторы характеризующие популяции паразитов и их хозяев. Органный Организменный • Факторы воздействия на паразитические стадии развития паразита в организме хозяина. Клеточный Молекулярный Генетический • Факторы, определяющие функционирование паразитарных систем на молекулярном уровне; • Факторы генетических трансформаций; • Факторы, характеризующие подвижные элементы ДНК.

Модулям могут даваться самые различные, «кодовые» названия. Дисперсный модуль, характеризовался 5 признаками: 3 температурных диапазона развития яиц, календарные сроки откладки яиц (весна, лето), размер и площадь яиц, движение яиц в воде, доминирующие элиминаторы. Аккумуляционный модуль Iпорядка, характеризовался 13 признаками: интенсивность инвазии, распределение численности личинок в хозяине, число экологических ниш, продолжительность жизни в хозяине, пространственное распределение хозяина, систематическое положение хозяина, принадлежность хозяина к типу сообщества, агломерация личинок хозяином, зона заражения хозяина, наличие приуроченности личинок к размерно-возрастным группировкам хозяев, число генераций хозяина, характер миграции хозяина, способ освоения личинками хозяина. Аккумуляционный модуль IIпорядка , характеризовался 11 признаками: систематическое положение хозяина, продолжительность жизни паразита в хозяине, физиологическое состояние личинки в хозяине, распределение численности личинок, локализация личинок, агломерация личинок хозяевами, влияние личинок на хозяина, встречаемость личинок в популяции хозяина, размеры тела хозяина, приуроченность личинок к размерновозрастным группам хозяев, основные элиминаторы хозяина.

Генеративный модуль охарактеризовался 7 признаками: форма и размер тела, тип откладки яиц, экологическая ниша адультивных форм, продолжительность жизни в дефинитивном хозяине, элиминация из хозяев, календарные сроки откладки яиц, сроки достижения зрелости. Под блоками могут подразумеваться группы модулей, например: особенности морфологии паразита, морфологии хозяина, физиологии паразита, физиологии хозяина, этологии паразита, этологии хозяина, взаимоотношения паразит-хозяин на биохимическом уровне, экологические связи свободноживущих стадий развития паразита. Функциональные блоки для конкретных видов паразитов, будут, таким образом, «величинами постоянными» .

Функциональные связи между сочленами систем будут определяться следующими системологическими понятиями: управляющим (и одновременно управляемым) объектом является подсистема популяций (для поликсенных паразитов – сумма гемипопуляций); регуляторами являются различные среды обитания паразита в подсистемах популяций его хозяев всех рангов, а также – абиотические факторы, имеющие большое значение в регуляции свободноживущих фаз развития паразита; входом в систему служит информация об исходной численности популяций паразита, а также об их гено – фенотипической, морфологической и этологической структурах по важнейшим жизненным параметрам (контактности, вирулентности, инвазионности, совместимости, антигенности);

сигналом на выходе является информация о качественно новом составе популяций паразита и его хозяев, а также о новом уровне инвазированности популяций хозяев всех категорий; управляющим сигналом является сигнал, образующийся от перестроек, происходящих в иммунологической, биохимической, физиологической структурах популяций хозяев, например, при «включении» механизмов иммунной и иных форм защиты хозяев от возбудителей;

«шумами» (помехами) являются сигналы от вмешательства в функционирование экосистем «социальных факторов» , возникающих при активизациях любых форм антропопрессии (урбанизации, строительстве и эксплуатации гидросооружений); колебаниями уровней являются колебания значений основных параметров (численности, рождаемости, смертности, зараженности хозяев) сочленов паразитарной системы, имеющие место в годичной, возрастной динамике, но не влияющие на жизнеобеспечение системы в целом; разбалансированностью паразитарной системы может оцениваться ситуация, когда в результате произошедших в окружающей среде деформаций будут нарушены основные параметры жизнеобеспечения сочленов системы.

Функционирование паразитарных систем можно рассматривать на уровнях модулей и блоков, которые логично оценивать в их функциональной привязке, например, блоки: паразит-хозяин; экологические связи свободноживущих стадий развития паразита. Под вариантами следует понимать участие в функционировании паразитарной системы такого-то вида паразитического организма, различных восприимчивых к заражению изоорганизмов хозяев всех категории в зависимости от сложности жизненного цикла паразита (дефинитивных, промежуточных, дополнительных и т. д. )

Причина медленно развивающейся, или даже просто невозможной адаптации такого паразита к какому-то одному виду хозяина, кроется в сложном жизненном цикле паразита и полигостальности на стадии промежуточного, дополнительного, окончательного хозяина. Это «выгодно» паразиту, т. к. в принципе затрудняет стабилизацию любых признаков, связанных с каким-либо одним хозяином, и расширяет генетическую комбинативность вида. Для узкоспециализированных паразитов при их строгой привязке к одному виду хозяев, катастрофические изменения его численности, в популяциях может означать гибель самого паразитического организма. Таким образом, вариантность паразитарных систем, представляет собой весьма важный для паразитического организма адаптивный фактор, чего нельзя сказать относительно понятия «блок» .