Автохтонный организм


Клюворыл (Ornithorhynchus anatinus), Скоттсдейл

Автохто́нный органи́зм (аутохтонный организм, абориген, местный организм, автохтон) (др.-греч. αὐτός, «сам» + χθών «земля») — это таксономическая единица (виды и надвидовые группировки), возникшая и эволюционировавшая на конкретной территории. Она связана с термином «аборигены», но имеет более узкую специализацию и применяется для анализа экологических и эволюционных процессов[1]. Примеры автохтонных видов: утконос и эвкалипт в Австралии, дикий картофель в Южной Америке, шпроты и тюльки в Средиземноморье. Автохтоны составляют ядро тропической флоры и фауны, но в умеренных и холодных регионах их доля меньше. Понятие автохтонов важно для изучения биотических сообществ и эволюционных процессов. В экстремальных экосистемах автохтонные микроорганизмы часто сохраняют черты реликтовых форм, а в умеренных сообществах они участвуют в круговоротах биогенных элементов[2].

Противоположное по своему семантическому содержанию понятие — аллохтоны (аллохтонные организмы). Под этим термином подразумеваются организмы, происхождение которых связано с процессом расселения, что подразумевает их адаптацию к новым экологическим нишам и условиям обитания[3].

Понятие автохтонности

Сергей Николаевич Виноградский (1856–1953)

В 1925 году советский микробиолог Сергей Николаевич Виноградский предложил концептуальную классификацию микроорганизмов экосистемы на автохтонные и аллохтонные компоненты. Автохтонные микроорганизмы представляют собой константные элементы экосистемы, присутствующие в ней постоянно, независимо от изменения внешних условий. Это обусловлено тем, что стандартные источники питательных веществ для данной экосистемы всегда доступны, хотя их концентрация может варьироваться. Как правило, это высокоорганизованные микроорганизмы, такие как нитрифицирующие бактерии[4].

Аллохтонные микроорганизмы, напротив, зависят от экзогенного поступления или увеличения концентрации существующих питательных веществ. Их присутствие в экосистеме не является перманентным: они могут временно обитать в экосистеме или находиться в состоянии метаболического покоя. К этой категории относятся многие водные и почвенные бактерии. Временные микробы, наоборот, появляются в экосистеме, когда появляется много еды или её становится больше обычного. Они могут жить там какое-то время или «засыпать», пока питание снова не появится[4].

В экосистемах, где условия оптимальны для существования, наблюдается значительное разнообразие микробных видов. Однако при изменении этих условий, например, при увеличении сухости, понижении или повышении температуры, наблюдается снижение общего разнообразия микробиоты. При этом возможно увеличение численности представителей одного конкретного вида. Эти закономерности проявляются в различных биотопах: в засушливых почвах, в кишечнике, в гидротермальных источниках и других экстремальных средах. В каждом из этих мест обитают микроорганизмы, адаптированные к специфическим условиям окружающей среды[4].

При изменении ключевых параметров среды, таких как солёность, температура или pH, рост микроорганизмов может существенно замедляться или прекращаться. Например, галофильные микроорганизмы предпочитают среды с высокой концентрацией солей, психрофильные — низкие температуры, а алкалифильные — щелочные условия[4].

В дальнейшем концепция автохтонности претерпела значительное расширение, охватывая не только микроорганизмы, но и более широкий спектр биологических объектов. Примечательно, что данное понятие также нашло своё отражение в социологических исследованиях, где оно приобрело новые измерения и интерпретации, углубляя междисциплинарные связи и способствуя комплексному пониманию феномена автохтонности в различных научных контекстах[4].

Основные характеристики

Автохтонные организмы — это биологические таксоны, которые возникли и эволюционировали в пределах определённого географического региона. Они характеризуются эндемичностью происхождения, глубокой эволюционной историей и адаптивной устойчивостью к экологическим[5] условиям. Эндемичность происхождения означает, что автохтонные организмы не подвергались значительным миграционным процессам из внешних экосистем. Это свидетельствует о длительной изоляции и адаптивной радиации, которая привела к формированию уникальных морфологических и генетических характеристик[2].

Глубокая эволюционная история позволяет автохтонным видам развиваться в рамках стабильного ареала. Этот процесс часто сопровождается высокой степенью морфологической и экологической специализации, которая помогает организмам эффективно занимать специфические экологические ниши. Адаптивная устойчивость к экологическим условиям означает, что эти организмы демонстрируют высокую степень адаптации к локальным климатическим, почвенным и биотическим условиям. Их физиологические и поведенческие характеристики оптимизированы для выживания и размножения в конкретной экосистеме, что обеспечивает им конкурентное преимущество в данной среде[2].

Примеры автохтонных организмов

Eucalyptus salubris — дерево эвкалипта (Австралия)
Вода с железобактериями, перерабатывающими оксиды железа. Тропа художников в Йеллоустонском национальном парке

Австралия известна своим уникальным биоразнообразием, включающим утконоса (Ornithorhynchus anatinus), эвкалипт (Eucalyptus spp.) и мимозу (Acacia spp.), которые являются характерными представителями своей флоры и фауны и хорошо адаптированы к местным условиям. Южная Америка также богата эндемичными видами. Например, дикий картофель (Solanum brevicaule) является автохтонным растением этого континента и имеет большое значение для исследований генетического разнообразия культурных видов. Средиземноморский бассейн славится своими уникальными морскими экосистемами. Здесь обитают шпроты (Sprattus sprattus) и тюльки (Clupea harengus), которые играют важную роль в поддержании экосистемной стабильности и биопродуктивности региона[2].

В системах водоснабжения обитают железобактерии, нитрифицирующие бактерии, грибы, простейшие, мшанки и моллюски. Железобактерии, такие как Gallionella, Leptothrix и Crenothrix, окисляют двухвалентное железо до трёхвалентного состояния, что приводит к образованию красновато-коричневых осадков. Нитрифицирующие бактерии, включая Nitrospira, Nitrococcus и Nitrospina, превращают аммиак и нитрит в нитрат и могут образовывать биоплёнки на поверхностях труб. Грибы присутствуют в системах технического водоснабжения, получающего воду из загрязнённых источников, и для их роста необходимы высокие концентрации органических веществ. Простейшие включаются в состав наростов, формируемых другими организмами, и питаются мелкими микроорганизмами, поддерживая стабильность биоплёнок. Мшанки, или Bryozoa, формируют колонии из хитиновых трубочек. Моллюски, такие как Dreissena polymorphica, могут встречаться в системах водоснабжения и иногда приводят к закупорке водоводов[5].

Экологический аспект

Конкуренция автохтонных и аллохтонных организмов

Конкурентные отношения автохтонных и аллохтонных организмов — это взаимодействие между местными (автохтонными) и пришлыми (аллохтонными) видами микроорганизмов, растений или животных в экосистеме. Автохтонные организмы — это виды, которые изначально обитают в определённой среде и адаптированы к местным условиям. Они имеют преимущество в конкуренции за ресурсы благодаря своей приспособленности к окружающей среде. Аллохтонные организмы — это виды, которые попадают в новую среду извне. Они могут конкурировать с автохтонными организмами за пищевые ресурсы, территорию и другие необходимые условия для выживания[6].

В результате конкурентных отношений аллохтонные организмы могут вытеснять автохтонные виды из их экологической ниши, особенно если они более приспособлены к новым условиям или имеют преимущества в виде более высокой скорости размножения. Однако автохтонные организмы обычно имеют более сложные и эффективные механизмы взаимодействия с другими элементами экосистемы, что позволяет им сохранять свои позиции. В долгосрочной перспективе взаимодействие между автохтонными и аллохтонными организмами может привести к изменению структуры и функций экосистемы, особенно при значительном и длительном воздействии аллохтонных видов. Это может включать адаптацию автохтонных видов к новым условиям или формирование новых сообществ с участием аллохтонных элементов[6].

Озеленение территорий

Автохтонные растения играют важную роль в озеленении, поскольку они хорошо адаптированы к местным климатическим условиям и особенностям экосистем. Их использование помогает сохранять биоразнообразие и поддерживать устойчивость природных сообществ. При озеленении территорий применение местных видов растений способствует поддержанию экологического равновесия. Это ключевой фактор для сохранения целостности экосистем. Кроме того, такие растения создают оптимальную среду для местной флоры и фауны, что обеспечивает биологическое разнообразие и функциональную стабильность[7].

Использование автохтонных растений минимизирует негативные последствия от внедрения экзотических видов. Последние могут нарушить экологический баланс и вытеснить местные виды. Также применение местных растений способствует сохранению природных ресурсов и предотвращению эрозии почв, что особенно важно при деградации земельных угодий. Автохтонные растения помогают формировать гармоничные и устойчивые ландшафтные композиции. Они интегрируются в природный ландшафт и не нарушают его эстетическую и экологическую целостность. Поэтому принцип использования не менее 80 % местных видов растений при реализации проектов озеленения имеет большое значение для сохранения природных экосистем. Этот подход позволяет минимизировать антропогенное воздействие и способствует восстановлению и поддержанию биоразнообразия на локальном уровне[7].

Сельскохозяйственные аспект

Мониторинг автохтонных микроорганизмов является одним из методов оценки эколого-биологического состояния почв. Автохтонные микроорганизмы — это трофическая группа почвенных микроорганизмов, способная разлагать гумусовые соединения почвы. Для мониторинга автохтонных микроорганизмов берут образцы почвы и определяют численность автохтонных микроорганизмов путём посева разведений почвенных взвесей на специальную питательную среду, например, нитритный агар[8].

Полученные данные о численности автохтонных микроорганизмов сравнивают с нормативными значениями или значениями для контрольных (фоновых) участков. Это позволяет оценить уровень антропогенной нагрузки на почву и её эколого-биологическое состояние. В случае органического земледелия мониторинг автохтонных микроорганизмов может помочь отследить улучшение эколого-биологического состояния почв при переходе от традиционного земледелия к органическому[8].

Технический аспект

Автохтонные микроорганизмы — серьёзная проблема для систем водоснабжения. Они проникают в систему с водой, быстро размножаются и колонизируют внутренние поверхности, образуя стойкие биообрастания. Это ухудшает эксплуатационные характеристики, снижает гидравлическую эффективность и может привести к поломкам оборудования[9].

Автохтонные микроорганизмы образуют биоплёнки, защищающие их от дезинфектантов. Массовое отмирание биообрастаний вызывает вторичное загрязнение воды токсичными соединениями. Борьба с ними сложнее из-за устойчивости и способности к размножению. Для контроля необходимы комплексные меры, включая постоянное дозирование биоцидов и регулярные дезинфекционные мероприятия. Аллохтонные организмы не могут размножаться в системе и обычно задерживаются фильтрами, а затем удаляются из неё[9].

Медицинский аспект

Использование пробиотиков

Взаимодействие пробиотиков и микрофлоры организма — важная медицинская проблема. Пробиотики и особые бактерии Lactobacillus могут влиять друг на друга по-разному. Одни штаммы усиливают активность Lactobacillus, другие — подавляют их рост. Некоторые бактерии, живущие в нашем организме, могут мешать росту пробиотиков, но это не касается всех штаммов. Например, Bacillus subtilis, Lactobacillus plantarum и Lactobacillus acidophilus «Экофемин» могут угнетать рост Lactobacillus. При выборе пробиотиков важно учитывать, насколько они могут подавлять вредные бактерии, совместимы ли с полезными бактериями в нашем организме и усиливают ли они их защитные свойства. Если полная совместимость невозможна, можно выбрать пробиотики, которые хотя бы подавляют вредные бактерии или способствуют росту полезных[10].

Патогенные микроорганизмы в водоёмах

Патогенные микроорганизмы, проникая в водоём, создают угрозу для водных экосистем, здоровья человека и животных. Эти микроорганизмы могут быть аллохтонного происхождения, то есть поступать извне, например, с канализационными стоками или в результате эрозии почвы. Однако большинство аллохтонных патогенов не способны длительное время выживать в водной среде и постепенно замещаются автохтонными микроорганизмами, что обуславливает временную эпидемиологическую обстановку[11].

Некоторые патогенные бактерии могут являться частью естественного микробиома водоёма, то есть быть автохтонными. В таких случаях они могут существовать как нормальная микрофлора, но при определённых условиях, таких как снижение иммунной резистентности хозяина или изменение параметров среды, они могут вызывать заболевания[11][12].

Для предотвращения распространения патогенных микроорганизмов в водоёмах необходимо осуществлять систематический мониторинг и контроль качества воды, особенно в зонах с высокой антропогенной нагрузкой. Это включает в себя регулярные лабораторные исследования воды на наличие патогенных агентов, а также разработку и внедрение комплексных мер по снижению уровня загрязнения водоёмов сточными водами и другими потенциальными источниками патогенов[12][11][13].

Примечания

  1. ↑ Автохтонные организмы. Agrovoc. Дата обращения: 3 июля 2024.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Наймарк Е. Б., Горленко В. М. Автохтоны. БРЭ. Дата обращения: 21 августа 2025.
  3. ↑ Наймарк Е. Б., Горленко В. М. Аллохтоны. БРЭ. Дата обращения: 21 августа 2025.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 Светлана Васильевна. Экология микроорганизмов. Микроорганизмы и микробиология (22 июня 2010). Дата обращения: 2025-22-08.
  5. ↑ 5,0 5,1 Тихонов Владимир. Микрофлора питьевой воды. Мгулаб (26 июня 2018). Дата обращения: 22 августа 2025.
  6. ↑ 6,0 6,1 Таубе П. Р., Баранова А. Г. Химия по микробиология воды: Учебник для студентов вузов. — М.: Высшая школа, 1983. — С. 230. — 280 с.
  7. ↑ 7,0 7,1 Какую главную роль играют растения в жизни других организмов. Geo Glass. Дата обращения: 22 августа 2025.
  8. ↑ 8,0 8,1 Кулагина В.И. [и др.] Автохтонные микроорганизмы в мониторинге состояния почв при органическом земледелии // Проблемы и мониторинг природных экосистем : статья в сборнике трудов конференции. — 2021. — С. 90—92. — ISSN 978-5-00196-027-0.
  9. ↑ 9,0 9,1 Черкасов С. В. Проблемы микробиологических загрязнений систем водоснабжения.. Мировые водные технологии. Дата обращения: 22 августа 2025.
  10. ↑ Семёнов А. В. Характеристика отношений между пробиотическими и автохтонными микроорганизмами и алгоритм индивидуального подбора пробиотиков // Казанский медицинский журнал : журнал. — 2011. — Т. 92, № 6. — С. 792—795.. — ISSN 0368-4814.
  11. ↑ 11,0 11,1 11,2 Шеховцова Н. В. Экология водных микроорганизмов: учебное пособие. — Ярославль: Яросл. гос. ун-т., 2008. — С. 17. — 132 с. — ISBN 978-5-8397-0604-0.
  12. ↑ 12,0 12,1 Significance of Autochthonous microorganisms (англ.). Wisdom library. Дата обращения: 22 августа 2025.
  13. ↑ Юдина Д. О., Митрофанова Н. Н., Мельников В. Л. Особенности состава аллохтонной и аутохтонной микрофлоры вод Пензенской области // Вестник ПензГУ : журнал. — Т. 17, № 3. — С. 33—38. — ISSN 2410-2083.
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Автохтонный_организм&oldid=2151144