Wohlfartia magnifica и Glossina palpalis, Glossina morsitans. Систематика, морфология, цикл развития, медицинское значение, меры борьбы и защиты.

§ МУХА ЦЕЦЕ

Мухи цеце относятся к роду Glossina, переносят возбудителей африканского трипаносомоза (сонной болезни). Распространены только в определенных районах африканского континента: Glossinapalpalis – в западных, Glossinamorsitans – в восточных регионах Африки (табл. 8).

Рис. 33. Ареал обитания мухи цеце – специфического переносчика возбудителей африканской сонной болезни.

Географическое распространение: тропические и субтропические районы Африки (рис. 33).

Морфология (рис. 34):

• размеры тела с хоботком 7-14 мм (крупные мухи);

• окраска – серая, с несколькими поперечными полосками и одной продольной на брюшке, между поперечными полосками расположено по два темных пятна;

• хитинизированный хоботок сильно выступает вперед;

• ротовой аппарат – сверляще-сосущего типа у ♀ и у ♂ (гемофаги);

• отличительным признаком служит характер складывания крыльев в покое.

личинка → куколка → имаго

Особенность в том, что муха цеце живородящая. Самка вынашивает в матке личинку в течение полутора недель. Та питается молочным веществом, которое выделяется маточной железой. Затем муха цеце рождает 1 личинку непосредственно на поверхность почвы, где личинка тут же вбуравливается и окукливается. Через 3-4 недели из куколки образуется имаго.

Средняя продолжительность жизни имаго – 6 месяцев, за всю жизнь самка откладывает 10-12 личинок.

Медицинское значение: специфические переносчики возбудителей африканских трипаносомозов:

♦ Glossinapalpalis (влажные леса субтропической Африки) → Trypanosomabruceigambiense;

♦ Glossinamorsitans (тропическая саванная Африка) → Trypanosomabruceirhodesiense.

Зараженность мух в природе составляет примерно 1%. После заражения муха сохраняет паразитов в течение 2-3 месяцев.

Меры борьбы. С целью уничтожения личинок в местах выплода вырубают кустарники и деревья (в прибрежной зоне, вокруг поселков, на переходах через реки, в местах забора воды и вдоль дорог). Для уничтожения взрослых мух применяют инсектициды и специальные ловушки. Они совсем простые и недорогие. Берётся обычная синяя ткань, так как этот цвет привлекает мух. Те, попав в ловушку, направляются в специальные сборные камеры, где на них воздействуют инсектицидами. В результате этого опасные существа погибают.

В целях профилактики проводят истребление диких животных, которые служат источником питания мух (антилопы, буйволы, носороги, гипопотамы); используют введение здоровым людям лекарственных препаратов против сонной болезни. Препарат, введенный в организм, циркулирует в крови и предохраняет человека от заражения. По данным ВОЗ, проведение массовых инъекций населению в некоторых странах Африки привело к значительному снижению заболеваемости.

Был разработан высокотехнологичный способ контроля рождаемости мухи цеце. Учёные выращивали миллионы мух, самцов отделяли от самок, стерилизовали их при помощи гамма-облучения и выпускали на свободу. Суть эксперимента заключалась в том, что самки спариваются всего 1 раз в жизни и только с целью рождения потомства. Процесс размножения продолжается с интервалом в 2 недели. Следовательно, вступив в половую связь со стерилизованным самцом, самка, оплодотворившись от облучённого самца, уже не подпускает к себе других самцов. Таким образом, потомство она не производит. Данную методику использовали на островах архипелага Занзибар. Находится он у юго-восточного побережья Африки. На сегодняшний день количество опасных насекомых в этом регионе сведено к минимуму.

Было замечено, что охотнее мухи цеце нападают на людей в темной одежде, значит, в очагах этой болезни надо находиться в светлой одежде – брюках, рубашке с длинными рукавами или спецодежде – для постоянно работающих в этом ареале.

§ Вольфартовамуха (Wohlfahrtiamagnifica)

ТипArthropoda

Подтип Tracheata

Класс Insecta

Отряд Diptera

Подотряд Brachycera

Семейство Sarcophagidae (серые мясные мухи)

Вольфартова муха – некровососущая, живородящая муха, относящаяся к семейству серых мясных мух, возбудитель миаза – заболевания человека, вызываемого паразитированием личинок мух в тканях и органах человека (в ранах, мацерированной коже или на слизистых оболочках естественных отверстий).

Географическое распространение:в регионах Земли с теплым климатом. Распространена на Кавказе, в Южной Европе, Египте, Монголии, Китае, Средней Азии, Казахстане, средней и южной зонах РФ.

Среда обитания имаго: на полях, среди растений.

Морфология имаго (рис. 35):

• размеры 5-15 мм (крупная муха);

• окраска – светло-серая, с черными круглыми пятнами на брюшке;

• ротовой аппарат – сосущего типа (питаются нектаром цветов).

Цикл развития: с полным метаморфозом.

Особенность в том, что вольфартова муха живородящая (паразитические личинки → куколки, развивающиеся в земле → свободноживущие имаго).

После спаривания мухи рождают живых личинок. Привлеченная запахом разлагающихся тканей (раны, гнойные выделения), муха налету выпрыскивает личинки, пристраивая их в ткани животного или человека, или при случае – в глаза, нос, уши спящих людей. Личинки углубляются в ткани, прокладывают в них ходы и выедают ткани, вплоть до костей. Перед окукливанием личинки покидают хозяина и уходят в почву. За одну кладку муха рождает от 120 до 160очень подвижных личинок длиной около 1 мм. Личинки имеют ротовой аппарат грызущего типа и выедают мягкие ткани (рис. 36). Результатом этого бывают нагноения, кровотечения, гангренозные процессы. Паразитический образ жизни личинки ведут до окукливания.

Медицинское значение.Вольфартиаз относится к группе так называемых злокачественных миазов. Мухи откладывают личинок, главным образом, на людях, спящих днем под открытым небом или находящихся в болезненном состоянии. Самки мух рождают личинок в открытые полости (нос, глаза, уши), в раны и язвы на теле животных, иногда – человека. Личинки заползают глубоко в слуховой проход, откуда пробираются в нос, в полость верхней челюсти и лобную пазуху. В процессе развития личинки мигрируют, разрушая ткани с помощью пищеварительных ферментов и грызущего ротового аппарата. Личинки выедают живые ткани, разрушают кровеносные сосуды. Ткани воспаляются; в них появляются нагноения, развивается гангрена.

В тяжелых случаях возможно полное уничтожение мягких тканей глазницы, мягких тканей головы (рис. 37) и т.д. Особенно тяжело миаз протекает у детей, он может стать причиной инвалидности (слепоты, глухоты) или летального исхода.

Экология как наука. Основные понятия экологии: среда обитания, экологические факторы - абиотические - их классификация, характеристика, понятие об анабиозе; биотические (внутривидовые и межвидовые взаимоотношения); антропогенный фактор.

Экология (от греч. oicos- «дом, убежище, жилище», logos- «наука») – наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и окружающей средой. Этот термин впервые применил в 1866 г. известный немецкий биолог-дарвинист Эрнст Геккель (1834-1919) в своей книге «Всеобщая морфология организмов».

Абиотические факторы – факторы неживой природы, которые подразделяются на климатические, эдафические, топографические и другие физические факторы. К ним относятся физические и химические характеристики среды, а также климатические и географические факторы, имеющие сложную природу: смена сезонов года, рельеф, направление и сила течения или ветра, лесные пожары.

Климатические факторы

Наиболее важными из них являются: свет, температура, влажность.

а) Световой фактор Свет — это первичный источник энергии, без которого невозможна жизнь на Земле, важнейшая его энергетическая функция — участие в фотосинтезе. Однако свет - не только энергетический ресурс для живых организмов, но и важнейший экологический фактор.

В спектре солнечного излучения выделяют три области, различные по биологическому действию: ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная.

1.Ультрафиолетовые лучи- длина волн менее 0,29мкм – это коротковолновые и макроэнергоемкие лучи, они губительны для всего живого. До поверхности Земли доходит лишь незначительная часть УФ лучей, большая их часть задерживается озоновым экраном. Они обладают высокой химической активностью, оказывают мощное бактерицидное действие, способствуют синтезу витамина Д, образованию пигментов, но в больших дозах вызывают повреждение живых клеток, т.к. УФ лучи – мощный мутагенный фактор.

2.Видимые лучи - длина волны 0,4-0,7мкм. Они несут основной запас энергии и необходимы для жизни организмов. Например, эти лучи используются зелеными растениями для синтеза органических веществ - пищи для всех гетеротрофных организмов.

3.Инфракрасные лучи - длина волны свыше 0,75 мкм, не воспринимаются глазом человека, являются источником тепла, тепловой энергии. Они повышают температуру природной среды и самих организмов.

С участием света в организмах протекают важнейшие процессы: у растений - фотосинтез, транспирация, у животных с помощью зрения обеспечивается ориентация в пространстве, перемещение в поисках пищи, регулируются многие физиологические процессы и тд. Холоднокровные животные используют свет для нагрева своего тела. Для некоторых животных и безхлорофильных растений свет не является обязательным условием существования, и многие почвенные, пещерные и глубоководные виды животных приспособлены к жизни в абсолютной темноте. Большинство же животных

хорошо различают спектральный состав света и обладают цветным зрением.

Следовательно, для растений свет является прямым и необходимым фактором жизни, для животных свет является косвенным фактором, т.к. от света зависит жизнь и фотосинтез зеленых растений, которые поедаются животными.

Важное значение для растений имеет интенсивность освещения. По отношению к освёщенности они подразделяются на: светолюбивые (не выносят тени), тенелюбивые (не выносят яркого солнечного света) и теневыносливые(имеют широкий диапазон толерантности к свету).

А все организмы по отношению к свету делятся на эфрифотные– с широким диапазоном истенофотные – с узким диапазоном восприятия света.

Свет имеет большое сигнальное значение и вызывает регуляторные адаптации организмов. Самый надежный сигнал — длина дня, т. е. фотопериод. Фотопериодизм— это реакции организма на сезонные изменения длины дня, всегда одинаковой в данном месте, в данное время, что позволяет, например, растениям определиться со временем цветения, созревания на данной широте.

Развитие природы благодаря фотопериодизму происходит в соответствии с биоклиматическим законом Хопкинса: сроки наступления различных природных явлений (фенодат) зависят от широты, долготы местности и ее высоты над уровнем моря.

Установлено, что организмы реагируют не на количество света, которое они получают, а на чередование в течение суток периодов света и темноты.

Световая реакция в природе имеет суточную и сезонную периодичность, которая обусловлена вращением Земли. Поэтому в ответ на изменение освещенности в течение дня или года у животных появились различные приспособления. У разных видов животных - активность только в определенные часы суток. Для многих организмов изменение длины дня служит сигналом смены сезонов. Реагируя на изменение длины дня, организмы подготавливаются к условиям наступающего сезона. У каждого вида растений выработался годичный цикл роста, размножения, подготовки к зимовке. У многих пресноводных животных укорочение дней осенью вызывает образование покоящихся яиц, переживающих зиму. Для перелетных птиц сокращение светлого времени суток служит сигналом к началу миграции. У многих млекопитающих и птиц от длины дня зависит созревание половых желез и сезонность размножения. Как показали недавние исследования, у многих людей, живущих в умеренном поясе, короткий фотопериод в зимнее время вызывает нервное расстройство - депрессию.

Таким образом, живые организмы способны измерять время, вести его учет, т.е. организмы обладают биологическими часами. Каждый живой организм имеет чувство времени. Животные питаются, охотятся, выводят

потомство в строго определенное время. У растений на ночь закрываются лепестки, опускаются листья и др. Фотопериодизм является важным приспособлением, регулирующим сезонные явления у самых различных организмов.

б) Температурный режим

Температура - один из важнейших абиотических факторов. Во-первых, она действует везде и постоянно. Во-вторых, температура влияет на скорость многих физических процессов и химических реакций, в том числе и на процессы, идущие в живых организмах и их клетках. Температура - важнейший из ограничивающих экологических факторов. Пределами толерантности для любого вида являются максимальная и минимальная температуры, за пределами которых вид смертельно поражают жара или холод. Все живые существа способны жить при температуре между 0 и 50°С, что обусловлено свойствами протоплазмы клеток, но различные приспособительные механизмы, выработанные эволюцией, значительно расширяют эти возможности в сторону как высоких, так и низких температур. Поэтому интервал выживания, особенно популяции в целом, может быть и значительнo шире указанного, между так называемыми нижней и верхней «границами стойкости». В этом интервале можно выделить «оптимальный интервал», в котором организмы чувствуют себя комфортно, и численность популяций растет, а за его пределами они оказываются сначала в условиях «пониженной жизнедеятельности», где организм чувствуют ceбя угнетенно, а затем погибают либо от холода (за нижней границей стойкости), либо от жары (за верхней границей стойкости).Этот пример влияния температуры на организмы иллюстрирует общий закон биологической стойкости (по М. Ламотту), применимый к любому из важнейших лимитирующих факторов: величина «оптимального интервала» характеризует величину «стойкости» организма, т. е. величину его толерантности к этому фактору, или «экологическую валентность».

Температура является важнейшим условием существования живых организмов, так как все физиологические процессы - обмен веществ, рост, развитие - возможны только при наличии определенных температурных условий. Температура изменяет скорость протекания физико-химических процессов в клетках, влияет на морфологические особенности организмов, на ход физиологических процессов, их рост, развитие, размножение, поведение и др.Верхний температурный предел жизни неодинаков для разных видов, но редко бывает выше 40-45°С. Только немногие виды приспособлены к жизни при более высокой температуре

По отношению к температуре все организмы подразделяются на две группы: холодолюбивые или криофилы (способные жить при низких температурах) и теплолюбивые или термофилы (живут при довольно высоких температурах).

Организмы с широким диапозоном толерантности к температурному фактору называются – эвритермными, с узким диапазоном – стенотермными.

Беспозвоночные животные, рыбы, амфибии и рептилии лишены способности поддерживать температуру тела, такие организмы называются пойкилотермнымиили эктотермными. Птицы, млекопитающие, в том числе и человек, способны поддерживать постоянную температуру тела независимо от температуры окружающей среды, их называют гомойотермнымиили эндотермными.

В животном мире резко преобладают пойкилотермные, значительно меньше гомойотермных животных. Что касается наземных растений, то температура в их жизни имеет не меньшее значение: они погибают уже при температуре, близкой к 50°С, а при температурах ниже 0°С часть растений выживает только благодаря специальным приспособлениям. Растения приспосабливаются таким образом, чтобы уберечь свои почки от мороза под снегом, в почве и т. п., а животные увеличивают маcсy тела, запасая на зиму питательные вещества, поэтому даже животные одного вида на севере крупнее, чем на юге.У животных большее значение имеют физиологические адаптации, простейшая из которых — акклиматизация — физиологическое приспособление к перенесению жары или холода. Более радикальным способом защиты от холода являются миграция в теплые края, зимовка - впадение зимой в спячку. Большинство животных зимой находится в неактивном состоянии, а насекомые вообще останавливаются в своем развитии, наступает период диапаузы.

в) Влажность

Вода выступает как важный абиотический фактор, влияет на другие экологические факторы при их совокупном воздействии на организм и является средой обитания для многих животных и растений. Все живые организмы испытывают потребность в воде. Биохимические реакции, идущие в клетках, протекают только в жидкой среде. Вода для живых организмов служит “универсальным растворителем”, в растворенном виде транспортируются питательные вещества, гормоны, выводятся вредные продукты обмена и др. Повышенная или пониженная увлажненность накладывает отпечаток на внешний облик и внутреннюю структуру организмов.

Вода является лимитирующим фактором как в наземных, так и в водных местах обитания организмов. В наземно-воздушной среде этот абиотический фактор характеризуется: количеством атмосферных осадков, но для организмов важнее равномерность их распределения по сезонам года, которое в умеренных широтах может привести к засухе или переувлажнению, в тропиках — к чередованию влажных и сухих сезонов; влажность воздушной среды способна изменять температуру: понижение влажности ниже некоторого предела при данной температуре ведет к иссушающему действию воздуха, что приводит к иссушению почвы, затрудняет всасывание воды корневой системой растений. Растения адаптируются к этому, увеличивая всасывающую силу и глубину корневой системы и транспирацией — испарением воды через листья, на что уходит 97-99% воды. По способу адаптации растений к влажности выделяют несколько экологических групп: 1) гигрофиты — наземные растения, произрастающие в повышенной влажности; 2) мезофиты — произрастают в умеренной влажности;3) ксерофиты — произрастают в местах низкой влажности - растения степей; 4) суккуленты – растения пустынь (например, кактусы).У животных по отношению к воде также выделяют свои экологические группы: гигрофильные(влаголюбивые), ксерофильные (сухолюбивые) и мезофильные(умеренной влажности).

Водный баланс животные регулируют поведенческими, морфологическими и физиологи­ческими способами. Большинство животных пустыни может обходиться без воды, источник влаги для них – пища (грызуны, пресмыкающиеся, насекомые). Жировые отложения служат своеобразным резервом воды для организмов (горб у верблюда, подкожные отложения жира у грызунов). Защитой от испарения воды служит у животных малая проницаемость наружных покровов (раковины моллюсков, хитиновый покров у членистоногих). В условиях периодической сухости у многих растений и животных возникает состояние покоя, характеризующееся остановкой роста и развития, резко сниженным обменом веществ. Некоторые грызуны и черепахи с наступлением жаркого и сухого периода в пустыне, когда выгорает растительность, впадают в летнюю спячку. Состояние летнего покоя у многолетних растений часто сопровождается сбрасыванием листьев или полным отмиранием наземных частей.

Эдафические или почвенно-грунтовые факторы

Эдафические факторы (от греч. edaphos — почва) — почвенные условия произрастания растений. Из них важнейшими экологическими факторами являются влажность, температура, структура и пористость, реакция почвенной среды, засоленность. Почва — геологическое тело, отличающееся от всех похожих на нее глинистых и песчаных образований тем, что обладает плодородием. Плодородие почвы – её способность удовлетворять, потребность растений в питательных веществах, воздухе, биотической и физико-химической среде, включая тепловой режим, обеспечивая биогенную продуктивность растительности. Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной компонент и содержит живые макро- и микроорганизмы.Твердая компонента преобладает в почве и представлена минеральной и органической частями. Органическая часть представлена гумусом - органическим веществом, образовавшимся в результате разложения отмершей органики. Он играет ключевую роль в плодородии почвы благодаря питательным веществам в его составе, в том числе и биогенным элементам. Содержание гумуса в почвах от десятых долей процента до 20-22%. Самые богатые гумусом — черноземы, они же и самые плодородные почвы.Почвенная биота представлена фауной (дождевыми червями, нематодами и др.) и флорой (грибами, бактериями, водорослями и др.), которые перераспределяют и перерабатывают органику, вплоть до исходных неорганических составляющих (деструкторы). Жидкая компонента почв — вода. Важнейшие экологические факторы почв разделяют на физические и химические. К физическим относятся влажность, температура, структура и пористость. Химические экологические факторы почв — реакция среды (нейтральная, слабощелочная) и засоленность.

При характеристике почв как эдафического фактора важно также учитывать физические и химические свойства почв: механический состав, плотность, теплоемкость, теплопроводность, влагопроницаемость, аэрацию.

Основная геосферная функция почвы – концентрационная.

Топография или орография

К орографическим факторам относятся: высота, экспозиция, крутизна склонов, рельеф и др. С высотой снижается температура, увеличивается суточный перепад температур, возрастают осадки, скорость ветра и интенсивность радиации, понижаются атмосферное давление и концентрация газов.

Биотические факторы среды – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Среди них обычно выделяют:

а) зоогенные факторы (влияние животных организмов);

б) фитогенные факторы (влияние растительных организмов);

в) антропогенные факторы (влияние человека и его деятельности).

Действие биотических факторов может рассматриваться как действие их на среду, на отдельные организмы, населяющие эту среду, или действие этих факторов на целые сообщества.

Многие живые организмы влияют друг на друга непосредственно. Хищники поедают жертв, насекомые пьют нектар и переносят пыльцу с цветка на цветок, болезнетворные бактерии образуют яды, разрушающие клетки животных. Кроме того, организмы косвенно воздействуют друг на друга, изменяя среду обитания. Например, отмершие листья деревьев образуют опад, который служит местом обитания и пищей для многих организмов.

а) Зоогенные факторы. Это связь между животными одного или разных видов, является, с одной стороны необходимым условием питания и размножения, возможности защиты, смягчения воздействия неблагоприятных условий среды. С другой стороны – это опасность ущерба, а нередко и непосредственная угроза жизни животного.

Взаимодействие между особями одного и того же вида (гомотипические реакции) проявляется в групповом и массовом эффектах, внутривидовой конкуренции.

Групповой эффект проявляется у многих видов, которые могут нормально размножаться и выживать, только в том случае, если представлены достаточно крупными популяциями. Например, для выживания африканских слонов стадо должно состоять не менее чем из 25 особей, а стадо северного оленя – 300-400 голов.

Массовый эффект обозначает эффект, вызванный перенаселением среды. При этом существует такое явление, как самоограничение.

Внутривидовая конкуренция может приводить к дифференциации вида и к его распаду на несколько популяций.

Межвидовой конкуренцией называется активный поиск несколькими видами одних и тех же пищевых ресурсов среды обитания. Конкурентные взаимоотношения могут быть различными – от прямой физической борьбы до мирного сосуществования. Взаимоотношения между хищниками и жертвами, паразитами и хозяином, а также такие явления, как комменсализм, мутуализм, амменсализм, и др.

Среда окружающая - среда обитания и производственной деятельности человека, окружающий человека природный и созданный им материальный мир. Окружающая среда включает природную и искусственную (техногенную) среду, т.е. совокупность элементов среды, созданных из природных веществ трудом и сознательной волей человека и не имеющих аналогов в девственной природе (здания, сооружения и.т.п.).

Основные виды антропогенного воздействия -загрязнение окружающей среды вредными отходами, шум, биологическое загрязнение, электромагнитные поля и излучение и некоторые другие.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Физическое (тепловое, шумовое, электромагнитное, световое, радиоактивное)	Химическое (тяжелые металлы, пестициды, пластмассы и другие химические вещества)	Биологическое (биогенное, микробиологическое, генетическое)	Информационное (информационный шум, ложная информация, факторы беспокойства)

Отходы подразделяют на бытовые (пластмасса, стекло, бумага, сточные воды) и промышленные (остатки сырья и материалов, производственные сточные воды, отработанные органические растворители и др.).

Опасные отходы – отходы, содержащие вещества, обладающие опасными свойствами (токсичностью, инфекционностью, взрывчатостью и т.д.) в опасных для здоровья людей и окружающей среды в дозах. Большую угрозу для всех животных и растительных организмов представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II класса токсичности – радиоактивные изотопы, пестициды и некоторые другие.

Радиоактивные отходыпредставляют собой жидкие, твердые и газообразные продукты ядерной энергетики, военной и других отраслей промышленности, содержащие радиоактивные изотопы в концентрациях, превышающих нормы.

Диоксинсодержащие отходыобразуются при сжигании городского и промышленного мусора, в химической и электротехнической промышленности, при производстве хлора и пестицидов.

Шумовое загрязнение окружающей среды образуется в результате превышения естественного уровня звуковых колебаний. Во всех городах мира от действия шума страдает огромное количество людей. Основными источниками антропогенного шума являются транспорт (автомобильной, рельсовой, воздушный) и промышленные предприятия. Отрицательно шумовое воздействие и для животных. Так шум приводит к снижению удоев у коров, потере ориентации у пчел и гибели их личинок, преждевременным родом у диких животных и т.п.

Биологическое загрязнение –внесение в природные экосистемы, нехарактерный для них видов организмов (бактерий и др.), негативно влияющих на существование естественных биотических сообществ или здоровье человека.

Источники биологического воздействия –сточные воды предприятий пищевой и кожевенной промышленности, бытовые свалки, канализация, кладбища и др. Из них патогенные микробы попадают в почву и грунтовые воды.

Человек вносит значительные изменения в естественное магнитное поле Земли.

Основные источники электромагнитных полей –линии электропередач, радиотелевизионные и радиолокационные станции. Электромагнитные поля негативно воздействуют на человека и на компоненты экосистем прямо пропорционально мощности поля и времени облучения.

В результате данного воздействия у человека отмечаются нарушения со стороны эндокринной системы, обмена веществ, центральной нервной системы и др.