VL 10: Parasitismus Flashcards
Parasitismus
- einsetig
- -
Höhere Pflanzen - Wurzel-/und Sprossparasiten
Hemiparasiten (Halbschmarotzer)
- Photosyntheseaktivität
- entziehen dem Wirt Wasser und Nährtstoffe
- Mistel (Sprossparasit)
- Wachtelweizen, Klappertopf (Wurzelparasiten)
Holoparasiten (Vollschmarotzer)
- nicht zur Photosynthese befähigt
- ernähren sich vollständig vom Wirt
- Sommerwurzgewächse (Wurzelparasiten)
- Teufelszwirn (Sprossparasit)
Tierische Parasiten: Funktionelle Gruppen
- Mikroparasiten: Einzeller, Bakterien und Viren
- Makroparasiten: selbst Tiere (Vielzeller)
- Parasitoide
Mikroparasiten
- häufig direkter Zyklus
- hohe Reproduktion, kurze Generationszeit
- hohe Pathogenität, Immunisierung möglich
Makroparasiten
- Helminthen, Arthropoden
- Häufig indirekter Zyklus, lange Generationszeit
- chronische Effekte
Parasitoide
- Insekten, besonders Wespen
- Töten ihren Wirt (fließender Übergang zum Mikro-Räuber)
- Viele Hyperparasiten (Parasiten von Parasiten)
Alternative funktionelle Gruppen
- Eukaryotische Parasiten (Mikro-/Makro-)
- Bakterien
- Viren
Eukaryotische Parasiten (MikroMakro-)
- häufig indirekter Zyklus (obligatorisch)
- niedrige Reproduktion, lange Generationszeit
- niedrige Pathogenität, Immunisierung schwer möglich
- chronische Effekte
Bakterien
- Manchmal indirekter Zyklus (fakultativ)
- Kurze Generationszeit
- Manchmal Ausbrüche ls Epidemien
- Als Kommensalen und Mutualisten: Mikrobiom
Viren
- keine obligatorisch indirekten Zyklen
- Häufig Ausbrüche als Epidemien (Zoonosen; von Tieren übertragene Erreger)
- Riesige Anzahl von für Tieren nicht infiziösen Viren (e.g. Phagen, die Bakterien infizieren
Größe und Komplexität von Parasiten
Wirte von eukaryotischen Parasiten
- Endwirte
- sexuelle Reproduktion der Parasiten
- Oft: relativ spezifisch, wenig Pathogenität, hohe Prävalenz
- Zwischenwirte
- Asexuelle Replikation
- Oft: relativ wenig spezifisch, höhere Pathogenität, niedrige Prävalenz
- Vektoren
- Übertragen Parasiten (auch Bakterien)
- Transportwirte, Zwischenwirte oder sogar Endwirte
Eukaryotische Parasiten: Begriffe aus der Ökologie
- Prävalenz
- Anteil (in Prozent) der infizierten Wirte von allen möglichen Wirten
- mittlere Intensität
- Infektionsstärke (z.B. Anzahl der Parasiten). Der Mittelwert wird über die infizierten Wirte (ohne nicht-infizierte) gebildet
- Abundanz
- Infektionsstärke (z.B. Anzahl der Parasiten). über alle möglichen infizierbaren Wirte (mit nichtinfizierten, [null])
Grobe Generalisierung von Parasit-Wirt Interaktionen
Viren < Bakterien < Protozoen, Pilze < Würmer Arthropoden
- Erhöhung in
- Komplexität
- Stabilität von ökologischen Interaktionen
- Spezialisierung der Parasiten
- Möglichkeit zu Ko-Evolution des Systems
Wirt-Parasitbeziehungen in der Ökologie
- Synthese von POpulationsbiologie und Parasitologie
- Dichteabhängigkeit von Wirt - Parasitbeziehungen
- Effelt des Parasiten auf die POpulationsdynamik des Wirtes
Zyklische Oszillationen der Populationsdichte
- periodisch wiederkehrender Zusammenbruch der POpulation
- Wühlmäuse, Schneehase, schottisches Moorhuhn
- Oszilation korreliert mit hoher Dichte an Endoparasiten
Parasitenvermittelte Konkurrenz
Haldane (1949): A nonspecific parasite is a powerful competitive weapon
- Konkurrenz zwischen zwei Arten über gemeinsame Parasiten
- Schlupfwespe als endoparasit der Raupen von Schmetterlingen, Dörrobstmotte (blau) und Mehlmotte (rot)
- Gründe für Destabilisierung Parasit-Wirt-System
- bessere Vermehrung des Parasiten in einem der Wirte
- Wirt mit geringerer Wachstumsrate ist stärker betroffen
parasitenvermittelte Konkurrent: Invasion gebietsfremder Arten
- Einwandernde Art überträgt neuen Parasien auf die heimische Art
- Etablierter Parasit schwächt Konkurrenzkraft der heimischen Art
Parasiten in der biologischen Schädlingsbekämpfung
Erfolgsbeispiele
- Viele Parasitoide
- das Bakterim Bacillus thuringiensis
- Nachteil: nicht besonders spezifisch
Parasiten in der biologischen Schädlingsbekämpfung Unerfolgsbeispiel
Myxoma virus
- Erhöhte Resistenz der Wirte
- Verringerte Virulenz der Parasiten
Ökosystem-Ingenieure
- Schlüsselarten, die einen extrem starken Effekt auf viele andere Arte und das gesamte Ökosystem haben
- Bsp: Rinderpest-Virus dezimiert GnuHerden so stark, dass dies zu verstärktem Wuchs von Gräsern führt –> enorme Änderung in SavannenÖkosystem
parasiten als Ökosystem-Ingenieure
- Nucella sp. (Stachelschnecken) werden durch Trematoden kastriert und getötet
- erhöht die Diversität (nicht nur) ihrer Beute, anstelle einer Algen-Monokultur
- Littorina littorea (Stranschnecke), ein Herbivore, wird durch Trematoden kastriert und getötet
- Erhöht die Diverssität ihrer Nahrung (Algen)
Verteilung von Parasiten häufig aggregativ
- Aggregativ - Wechsel von:
- günstigen/ungünstigen Habitaten
- Wirt vorhanden/nicht vorhanden
- Anzahl der Parasiten in einem Wirt: Nicht Poisson
- negativ binomial-verteilte Zufallsvariable
Spezielle Form der Räuber-Beute-Beziehung
Parasit-Wirt Beziehung
- Evolutionärer Kompromiss angestrebt
- Aggressivität Parasit
- Resistenz Wirt BER: Toleranz?!
Räuber-Beute Beziehung
- Räube i.e.S
- Beute wird getötet
Dichten regulieren sich gegenseitig
- Hohe Parasitendichte => erhöhte Mortalitätsrate
- Hohe Wirtsdichte => erhöhte Übertragungsrate
Toleranz
- Intensitöt der Infektion in Realtion zum Gewichtsverlust
- Steigungen der beobachteten Regressionen unterscheiden sich für verschiedene Stämme von Mäusen
- Steigungen verraten wv Gewucht pro Parasit verloren wird
- Steigungen sind eine MAß für die Toleranz (niedrige Steigung = hohe Toleranz)
Toleraz II
- Toleranz (Steigung) in Beziehung zur Resstenz (invers der Intensität)
-
E.ferrisi
- Resitenz korreliert nicht mit Toleranz
-
E. falciformis
- Hohe Resistenz geht mit niedriger Toleranz einher
- äuse, die Parasit besser widerstehen mehr Gewicht
- Darwinsche Fitness der Wirte auch positiv mit der Dichte der Parasten korreliert
- oder beide snd unkorreliert
- Toleranz geradezu mutualistisch mit Virulenz-Merkmale der Parasiten
- Gene für Toleranz können mutualistisch mit Replikations- und Virulenz-Genen der Parasiten evolvieren
Modellierung parasitischer Populationen
Kermack und McKendrick (Contribution to the mathematical theiry of epidemics: A threchold density of population is found do exist, which depends upon the infectivity, recovery and death rates pelicular to the epidemic
- Schwellenwert der Wirtsdichte (HT): Dichte die Etablierung des Parasiten in der Wirtspopulation ermöglicht
- niedriges HT bei hoher Übertragunsrate, Reproduktion
- niedriges HT bei Anpassungen zum Überdauern in der Umwelt wie resistenten Eiern
- hohes HT bei starken Pathogenen
Basale Reproduktionsrate R0
R0 = Anzahel adulter Parasiten in der nächsten Generation / Anzahl adulter Parasiten in der jetzigen Generation
SIR Modell der Epidemiologie
Suskeptibel, Infiziert, Genesen (Recovered, immun)
SIR Modell der Epidemiologie
SEIR Modell in der SARS-CoV-2 Epidemiologie
- Infektion von mehr als einer Wirtsspecies
- gemeinsamer Pool infektiöser Stadien
- Reservoirwirte
- Persistenz des Parasiten in Abwesenheit des Hauptwirtes
- TBEV (tick-borne encephalitis virus)
- Wildtiere <> Haustiere
- Echinokokkose
- Tollwut
Mobiliät der Wirtspopulationen
- Vektoren (besonders bei Mikroparasiten)
- Zwischenwirte (besonders beei Makroparasiten
Zusammenfassung
- Parasiten stellen spezifische funktionelle Gruppen, z.B. Mikro-/Makroparasiten und Vektoren
- Parasiten können das Populationswachstum beeinflussen; mögliche Effekte sind u.a. zyklische Oszillationen der Dichte und parasitenvermittelte Konkurrenz
- Das Dispersionsmuster ist i.d.R aggregativ, bestimmt durch die Verteilung der Wirte und Zufall
- Neuere Variaanten klassischer Modelle können auch multiple Wirtspopulationen und Mobilität der Wirte mit einbeziehen
