23.4: 原生生物的生态学

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培养技能

描述原生生物在生态系统中扮演的角色
描述原生生物的重要致病物种

原生生物在各种生态壁垒中发挥作用。有些原生物种是食物链的重要组成部分和生物质的产生者，而其他物种则起着有机物质的分解作用。还有其他原生生物是危险的人类病原体或毁灭性植物病害的病原体。

主要生产者/食物来源

原生生物是许多其他生物的重要营养来源。在某些情况下，例如浮游生物，原生生物是直接食用的。或者，光合原生生物可以为其他生物提供营养。例如，被称为 zooxanthellae 的光合作用 dinoflagellates 利用阳光来固定无机碳。在这种共生关系中，这些原生生物为栖息它们的珊瑚息肉（图\(\PageIndex{1}\)）提供营养，从而增强珊瑚分泌碳酸钙骨架的能量。反过来，珊瑚为原生生物提供了受保护的环境和光合作用所需的化合物。这种共生关系在营养匮乏的环境中很重要。如果没有 dinoflagellate 共生体，珊瑚会在一种称为珊瑚漂白的过程中失去藻类色素，最终会死亡。这就解释了为什么造礁珊瑚不生活在深度超过20米的水域中：到达这些深度的光线不足，dinoflagellates无法进行光合作用。

这张水下照片显示的是珊瑚息肉。息肉呈杯状，触角从杯子的边缘延伸。 — 图\(\PageIndex{1}\)：珊瑚息肉通过与 dinoflagellates 的共生关系获得营养。

原生生物本身及其光合作用产物对于从细菌到哺乳动物等生物的生存至关重要，无论是直接还是间接地（图\(\PageIndex{2}\)）。作为初级生产者，原生生物为世界上很大一部分的水生物种提供食物。（在陆地上，陆地植物是初级生产者。）事实上，世界上大约四分之一的光合作用是由原生生物进行的，尤其是 dinoflagellates、硅藻和多细胞藻类。

照片拼贴画显示了软体动物、螃蟹、海豚、企鹅和鱼群。 — 图\(\PageIndex{2}\)：几乎所有水生生物都直接或间接依赖原生生物作为食物。（来源 “软体动物”：USFWS Craig Stihler 对作品的修改；来源 “螃蟹”：大卫·伯科维茨的作品修改；来源 “海豚”：修改迈克·贝尔德的作品；来源 “鱼”：修改蒂姆·希尔曼·切斯的作品；来源 “企鹅”：修改亚伦·洛根的作品）

原生生物不会只为海栖生物创造食物来源。例如，某些厌氧 parabasalid 物种存在于白蚁和食木蟑螂的消化道中，它们是消化这些昆虫在穿过木材时摄入的纤维素的重要一步。

人类病原体

病原体是任何导致疾病的东西。寄生虫生活在生物体内或生物体上，对生物体造成伤害。大量的原生生物是致病性寄生虫，它们必须感染其他生物才能存活和繁殖。 Protist 寄生虫包括人类疟疾、非洲昏睡病和水传播胃肠炎的病原体。其他抗议者病原体捕食植物，对粮食作物造成大规模破坏。

疟原虫种类

疟原虫属的成员必须同时定植蚊子和脊椎动物才能完成其生命周期。在脊椎动物中，寄生虫在肝细胞中发育并继续感染红细胞，在每个无性复制周期中从血细胞中爆裂并破坏血细胞（图\(\PageIndex{3}\)）。在已知会感染人类的四种疟原虫物种中，P. 恶性疟原虫占所有疟疾病例的50％，是世界热带地区与疾病相关的死亡的主要原因。 2010年，据估计，疟疾造成50万至100万人死亡，其中大多数是非洲儿童。在疟疾过程中，P. 恶性疟原虫可以感染和破坏人类一半以上的循环血细胞，从而导致严重的贫血。为了应对寄生虫从受感染血细胞中爆发时释放的废物，宿主免疫系统产生了巨大的炎症反应，寄生虫会出现诱发谵妄的发热，因为寄生虫会裂解红细胞，将寄生虫废物泄漏到血液中。 P。 恶性疟原虫由非洲疟蚊冈比亚按蚊传播给人类。杀死、消毒或避免接触这种极具侵略性的蚊子的技术，对于控制疟疾至关重要。

显微照片显示圆形红细胞，每个红细胞的宽度约为8微米，感染了环状恶性疟原虫。 — 图\(\PageIndex{3}\)：显示红细胞感染了*恶性疟原虫，这是疟*疾的病原体。在这张使用 100 倍油浸透镜拍摄的微光图像中，环形恶性*疟原虫*染成紫色。（来源：迈克尔·扎尼瑟对作品的修改；来自马特·罗素的比例尺数据）

锥虫

Trypanosoma brucei 是造成非洲昏睡病的寄生虫，它在每个传染周期中都会改变其厚厚的表面糖蛋白层，从而混淆人体免疫系统（图

在拉丁美洲，另一种物种 T. 克鲁兹，是恰加斯病的原因。 T。 cruzi 感染主要由吸血虫引起。这种寄生虫在慢性感染阶段栖息在心脏和消化系统组织中，由于心律异常，导致营养不良和心力衰竭。据估计，有1000万人感染了恰加斯病，该病在2008年造成1万人死亡。

显微照片显示圆形红细胞，宽度约为8微米。在红细胞中游泳的是丝带状锥虫。锥虫的长度大约是红细胞宽度的三倍。 — 图\(\PageIndex{4}\)：锥虫显示在红细胞中。（来源：Myron G. Shultz 博士对作品的修改；来自 Matt Russell 的比例尺数据）

植物寄生虫

陆生植物的Protist 寄生虫包括破坏粮食作物的病原体。 oomycete Plasmopara viticola 寄生葡萄植物，导致一种叫做霜霉病的疾病（图\(\PageIndex{5}\)）。感染了磷的葡萄植物 viticola 显得发育迟缓，叶子变色，枯萎。霜霉病的蔓延在十九世纪几乎摧毁了法国葡萄酒业。

照片显示了一片感染霜霉病（左）和白粉病（右）的叶子。叶子感染霜霉病的地方，它是黄色而不是绿色。白粉病以白色绒毛的形式出现在叶子上。 — 图\(\PageIndex{5}\)：这种葡萄叶上的绒毛病和粉状霉病都是由白斑*杆菌感染引起的*。（来源：美国农业部对作品的修改）

P@@ hytophthora infestans 是一种导致马铃薯晚疫病的 oomycete，它会导致马铃薯茎和茎腐烂成黑粘液（图\(\PageIndex{6}\)）。由 P 引起的广泛马铃薯疫病在十九世纪，侵扰者引发了众所周知的爱尔兰马铃薯饥荒，这场饥荒夺走了大约100万人的生命，并导致至少100万人从爱尔兰移民。在美国和俄罗斯的某些地区，晚疫病继续困扰着马铃薯作物，在不使用杀虫剂的情况下，多达70％的农作物被消灭。

照片显示了一片马铃薯变成了褐色，看上去很烂。 — 图\(\PageIndex{6}\)：这些令人讨厌的残留物是由感染马铃薯晚疫病的病原体 *P. infestans* 引起的。（来源：美国农业部）

分解剂

类真菌的 protist saprobes 专门用于从非生物有机物（例如死亡生物或其废物）中吸收营养。例如，许多类型的 oomycetes 生长在死亡的动物或藻类身上。 Saprobic protists 具有将无机养分返回土壤和水中的基本功能。这个过程允许新的植物生长，这反过来又为食物链中的其他生物提供生计。事实上，如果没有原生物、真菌和细菌等腐烂物种，生命将不复存在，因为所有有机碳都被 “捆绑在一起” 在死亡生物体中。

摘要

原生生物在生态食物网的多个层面上发挥作用：作为初级生产者、直接食物来源和分解者。此外，许多原生生物是动植物的寄生虫，可能导致致命的人类疾病或破坏宝贵的农作物。