Как паразиты помогают некоторым видам выживать: нет худа без добра
Это может показаться странным, но не все паразиты так уж плохи. Многие организмы извлекают выгоду из видов, которые выживают, высасывая саму жизнь из других. Даже их хозяева могут получить пару-другую бонусов. Новое исследование предполагает, что некоторые виды могут выжить в определенных средах обитания только при наличии там паразитов.
Паразиты бывают разных форм и размеров, от вирусов и амеб до растений, таких как омела, и животных, таких как нематоды или комары. Все они используют хост для ресурсов, которым обычно вредят, но не убивают. По словам покойного энтомолога Е.О. Уилсона, паразиты — это «хищники, которые поедают добычу группами меньше одного».
Подобно тому, как хищники могут помочь регулировать свою экосистему в целом, паразиты часто оказывают упускаемые из виду экологические услуги, которые очевидны только в их отсутствие. По словам зоолога Сигала Орлански из Тель-Авивского университета, ужасы отдельных паразитарных инфекций опровергают удивительную ценность этих существ для более широкого сообщества.
«Паразиты и патогены — неотъемлемая часть любой экосистемы, — говорит она. — Несмотря на свою плохую репутацию, паразиты играют ключевую роль в формировании динамики популяций, структуры сообщества и биоразнообразия благодаря своему влиянию на баланс между видами в этой экосистеме».
В новом исследовании Орлански и его соавтор Фрида Бен-Ами сосредоточились на том, как паразиты влияют на популяции крошечных ракообразных, обычно называемых «водяными блохами», из рода Daphnia.
Дафнии вырастают до 5 миллиметров в длину, населяя различные пресноводные среды обитания, где они питаются одноклеточными водорослями, бактериями и простейшими. В свою очередь, они служат источником пищи для других более крупных водных видов, таких как рыба, головастики и насекомые.
Используя два вида дафний с разным уровнем устойчивости к паразитам, исследователи проверили, как присутствие паразитов влияет на экологическое явление, известное как принцип конкурентного исключения, или закон Гаузе, среди водяных блох.
Орлански и Бен-Ами отмечают, что биоразнообразие является ключевой характеристикой здоровых экосистем, и родственные виды могут делить пространство, если их отношения с хищниками и природными ресурсами достаточно различны.
Однако по закону Гаузе два вида с одинаковыми нишами в одной и той же среде обитания не могут бесконечно сосуществовать на постоянном уровне. Если они слишком похожи, даже небольшое преимущество может помочь одному виду доминировать, в результате чего другие в конечном итоге вымрут или займут другую нишу.
Виды Daphnia в этом исследовании адаптированы к небольшим каменистым прудам — относительно закрытым местам обитания, где многие водные формы жизни не могут мигрировать или приходить и уходить самостоятельно.
Исследователи объясняют, что это ужесточает конкуренцию среди обитающих там существ, делая соперничество важным фактором, определяющим биоразнообразие водоемов. С таким небольшим количеством других ниш, на которые можно было бы опереться, любой вид, который не может конкурировать, будет бороться за выживание.
Большинство животных служат хозяевами или переносчиками тех или иных паразитов, и водяные блохи не являются исключением. Редко можно найти виды с почти полной устойчивостью к паразитам, однако в исследование был включен один вид дафний с почти сверхъестественной способностью противостоять паразитам.
«В популяции водяных блох в Израиле мы обнаружили один вид под названием Daphnia similis, получивший в лаборатории прозвище "супердафния" из-за его почти полной устойчивости к паразитам», — говорит Бен-Ами.
«Тем не менее, эта "супердафния" не становится доминирующим видом дафний в прудах, — добавила она. — Наиболее распространенным видом на самом деле является Daphnia magna, которая очень уязвима для самых разных паразитов».
Чтобы выяснить, почему это происходит, ученые смоделировали экосистему в лаборатории, поместив два вида дафний вместе в среду обитания с паразитами или без них. Исследование показало, что в среде, свободной от паразитов, чувствительная к паразитам D. magna не только превзошла своих устойчивых к паразитам родственников, но и осталась единственной дафнией.
Однако в местах обитания с паразитами дела обстояли по-другому. В этом случае D. magna оказалась менее доминирующей, а Super Daphnia удалось создать популяцию и сосуществовать с D. magna – благодаря небольшой помощи паразитов.
«Результаты этих экспериментов подчеркивают важную роль паразитов в формировании биоразнообразия, поскольку паразиты могут выступать посредниками в конкуренции между видами дафний», — отмечает Орлански.
Хотя Super Daphnia превосходно сопротивляется паразитам, ее общая конкурентоспособность по-прежнему не соответствует таковой у D. magna, добавляет Орлански, и без паразитов она «вероятно вымерла бы, если бы жила в той же среде обитания». «Наше исследование показывает, что сосуществование этих двух видов дафний возможно только при посредничестве паразита», — говорит она.