Участие микроорганизмов в круговороте веществ. Растения животные и микроорганизмы в основном существуют независимо

Каковы основные факторы-ограничители для растений, для животных, микроорганизмов?

ОТВЕТ:Для растений: нехватка света, воды, минеральных солей, углекислого газа.

Для животных: нехватка пищевых ресурсов, воды, неблагоприятные климатические условия, паразиты, враги (конкуренты, хищники)

Для микроорганизмов: нехватка пищевых ресурсов, неблагоприятные условия (температурный, водный, газовый режим, химические вещества (антибиотики для паразитов)

В каких отраслях народного хозяйства используются бактерии?

ОТВЕТ:В пищевой промышленности: для получения напитков, молочно-кислых продуктов, при квашении, солении, виноделии, сыроделии; в фармацевтике: для создания лекарств, вакцин; в сельском хозяйстве: для приготовления силоса, сенажа (кормов для животных), в коммунальном хозяйстве, в природоохранных мероприятиях: для очистки сточных вод, ликвидации нефтяных пятен, в генной инженерии, микробиологии: с помощью них получают витамины, гормоны, лекарства, кормовые белки и т.д.

Почему существуют редкие и исчезающие виды, если любой организм способен к беспредельному росту численности?

ОТВЕТ:Действуют факторы- ограничители, которые не позволяют восстановить их численность. Особенно хозяйственная деятельность человека ставит под угрозу существование многих видов.

В чем сущность закона ограничивающего фактора?

ОТВЕТ:Из всех факторов, действующих на организм, наиболее важен тот, значение которого больше всего отклоняется от оптимального (т.е. наиболее угнетающий фактор).

Школьники для озеленения территории взяли молодые ели из леса, а не из просеки. Посадили все правильно, но потом хвоя побурела и осыпалась. Почему?

ОТВЕТ:Теневые и световые листья имеют отличия в строении, приспособлены к определенной освещенности. После пересадки хвоинки не смогли быстро перестроиться к яркой освещенности и погибли.

Почему на поверхности водоемов обитают растения с зеленой окраской, а на морских глубинах – красной?

ОТВЕТ:На большие глубины морей проникают не все лучи светового спектра, а только синие и фиолетовые, которые поглощаются красными и желтыми пигментами, поэтому водоросли приобретают красную окраску. На поверхности поглощают зеленые пигменты-хлорофиллы.

Какие приспособления для экономного расходования воды имеют животные суши?

ОТВЕТ:Перемещение в тень, рытье нор, роговые покровы пресмыкающихся, раковины улиток, хитиновый покров насекомых, накопление жира- источника внутренней воды (верблюды), уменьшение потоотделения, экономия воды при выделении мочи и кала, спячка в период жаркого сезона.

Можно ли назвать почвой смесь песка, воды, неорганических и органических веществ?

ОТВЕТ:Нет, так как в ней нет живых организмов и почва имеет определенную структуру.

Почему наземные млекопитающие имеют ушные раковины, а у водных и почвенных- их нет или редуцированы?

ОТВЕТ:Вода и почва имеют большую плотность и звуки в них хорошо распространяются.

Почему нельзя сжигать весной прошлогоднюю траву и растительныйопад?

ОТВЕТ:Могут возникнуть пожары, погибают многие насекомые и беспозвоночные, уничтожаются семена растений, кладки наземно гнездящихся птиц, повреждаются побеги молодых растений, замедляется их рост, усиливается эрозия почвы и в итоге разрушается экологическое равновесие, естественный круговорот веществ.

Почему сильное «цветение» воды часто приводит к замору рыбы и гибели других обитателей водоема?

ОТВЕТ:После быстрого размножения растения отмирают, и при гниении используется кислород водоема, что приводит к кислородному голоданию и гибели его обитателей, кроме этого, некоторые сине- зеленые водоросли выделяют ядовитые вещества. При бескислородном разложении органических веществ выделяются метан, аммиак, сероводород, которые губительны для всех обитателей.

Почему растения болот (клюква, багульник), обитающие в условиях повышенной влажности, имеют ряд признаков, характерных для растений засушливых мест (опушенность, восковой налет, мелкие кожистые листья)?

ОТВЕТ:Болотная вода холодная, плохо впитывается корнями, поэтому возникает необходимость уменьшения испарения воды.

Что произойдет с молодой березой, если ее с весны выращивать в комнатных условиях у окна, обеспечивая весь уход ?

ОТВЕТ:Осенью сбросит листья, так как листопад- это приспособление к изменению длины светового дня.

Часть 2 - вопросы линии 24

Общая биология

1. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Изменчивость – одно из свойств живых систем. 2) Различают изменчивость ненаследственную, наследственную и комбинативную. 3) Наследственную изменчивость еще называют генотипической. 4) Ненаследственная изменчивость связана с изменением генотипа. 5) Пределы генотипической изменчивости называют нормой реакции, которая контролируется генотипом. 6) Ч. Дарвин назвал наследственную изменчивость неопределенной. 7) примером неопределенной изменчивости является полиплоидия.

2. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Геномными называют мутации, которые ведут к изменению структуры хромосом. 2) Наиболее распространенным типом этих мутаций является полиплоидия. 3) В клетках полиплоидных организмов содержится гаплоидный (n) набор хромосом. 4) Полиплоидия используется как в селекции растений, так и в селекции животных. 5) Многие сорта культурных растений – полиплоиды. 6) избыток хромосом у полиплоидов повышает устойчивость растений к болезням. 7) Кроме того, полиплоиды часто продуктивнее своих диплоидных диких предков.

3. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Все организмы обладают наследственностью и изменчивостью. 2) Мутация – это случайно возникшие стойкие изменения генотипа, затрагивающие целые хромосомы, их части или отдельные гены. 3) Изменения, связанные с удвоением какого-либо нуклеотида в гене, относят к геномным мутациям. 4) Внутрихромосомные перестройки могут быть связаны с удвоением гена. 5) Если в клетке происходит изменение числа хромосом, то такие мутации называют геномными. 6) Мутации всегда полезны организму. 7) Мутации создают вариативность в популяции, что служит материалом для естественного отбора.

4. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Эукариотические клетки начинают подготовку к митотическому делению в профазе. 2) При этой подготовке происходит процесс биосинтеза белка, удваиваются молекулы ДНК, синтезируется АТФ. 3) В первую фазу митоза удваиваются центриоли клеточного центра, митохондрии и пластиды. 4) Митотическое деление состоит из четырех фаз. 5) В метафазе хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости. 6) Затем в анафазе к полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы. 7) Биологическое значение митоза заключается в том, что он обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма.

5. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Хромосомы, содержащиеся в ядре одной клетки животного, всегда парные, то есть одинаковые, или гомологичные. 2) Хромосомы разных пар у организмов одного вида также одинаковы по размерам, форме, местам расположения первичных и вторичных перетяжек. 3) Совокупность хромосом, содержащихся в одном ядре, называют хромосомным набором (кариотипом). 4) В любом животном организме различают соматические и половые клетки. 5) Ядра соматических и половых клеток содержат гаплоидный набор хромосом. 6) Соматические клетки образуются в результате мейотического деления. 7) Половые клетки необходимы для образования зиготы.

6. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Каждому организму в процессе жизнедеятельности необходима энергия. 2) Гетеротрофные организмы поглощают из внешней среды готовые органические вещества. 3) К гетеротрофам относят многочисленных животных, паразитические бактерии, вирусы и др. 4) Гетеротрофы не могут самостоятельно синтезировать органические вещества из воды и углекислого газа. 5) Они получают воду и углекислый газ, питаясь различными организмами. 6) Окисляя эти вещества, гетеротрофы получают необходимую им энергию. 7) Гетеротрофные организмы в истории развития жизни на Земле появились вслед за автотрофами.

7. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Широко распространенной формой бесполого размножения является партеногенез. 2) При партеногенезе развитие нового организма происходит из неоплодотворенной яйцеклетки. 3) Партеногенез присущ как беспозвоночным, так и позвоночным животным. 4) Особо он распространен среди хордовых. 5) Наиболее изучен партеногенез у пресноводных рачков дафний и тлей. 6) При благоприятных условиях у них развивается несколько летных партеногенетических поколений, состоящих преимущественно из самцов. 7) Значение партеногенеза заключается в возможности размножения при редких контактах разнополых особей, а также в возможности резкого увеличения численности потомства.

8. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Критерий вида – это совокупность признаков, отличающих данный вид от другого. 2) Под морфологическим критерием понимают территорию, занимаемую особями вида. 3) В основе физиологического критерия лежат процессы, обусловленные действием факторов внешней среды. 4) Генетический критерий – это характерный для каждого вида кариотип. 5) помимо приведенных критериев, рассматривают другие – биохимический, географический, экологический и пр. 6) Для установления видовой принадлежности в настоящее время достаточно использовать какой-нибудь один критерий вида.

9. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Зимующие стадии растений и беспозвоночных животных имеют много сходных физиологических особенностей. 2) У них повышается интенсивность обмена веществ. 3) Ткани организмов, находящихся в состоянии зимнего покоя, содержат много запасных питательных веществ, особенно жиров и углеводов. 4) Обычно увеличивается содержание воды в тканях, особенно в семенах и зимних почках растений. 5) Покоящиеся стадии могут длительно переживать условия зимовки. 6) анабиоз – состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. 7) В мире животных в анабиоз не впадают простейшие, для них характерна циста.

10. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Основоположником генетики по праву считают Г. Менделя. 2) Он установил, что при моногибридном скрещивании происходит расщепление признаков в соотношении 3:1. 3) При дигибридном скрещивании происходит расщепление признаков во втором поколении в соотношении 1:2:1. 4) Такое расщепление происходит, если гены расположены в негомологичных хромосомах. 5) Т. Морган установил, что если гены расположены в одной хромосоме, то и признаки наследуются исключительно вместе, то есть сцепленно. 6) Такие гены образуют группу сцепления. 7) Количество групп сцепления равно диплоидному набору хромосом.

11. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) При биосинтезе белка протекают реакции матричного синтеза. 2) К реакциям матричного синтеза относят только реакции репликации и транскрипции. 3) В результате транскрипции синтезируется иРНК, матрицей для которой служит вся молекула ДНК. 4) Пройдя через поры ядра, иРНК поступает в цитоплазму. 5) Информационная РНК участвует в синтезе тРНК. 6) Транспортная РНК обеспечивает доставку аминокислот для сборки белка. 7) На соединение каждой из аминокислот с тРНК расходуется энергия молекул АТФ.

12. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) По типу организации различают про- и эукариотические клетки. 2) У эукариотических организмов размеры клеток значительно больше, чем у прокариот. 3) В клетках эукариот имеется нуклеоид. 4) В клетках прокариот нет мембранных органоидов. 5) В клетках всех эукариот присутствуют митохондрии, эндоплазматическая сеть, хлоропласты и другие органоиды. 6) В синтезе белков эукариоты используют свободный азот атмосферы. 7) Растения, грибы, животные – это эукариоты.

13. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Классификацией, то есть группировкой по сходству и родству, занимается отрасль биологии – систематика. 2) Клеточные организмы делят на два надцарства: прокариоты и эукариоты. 3) Прокариоты – доядерные организмы. 4) К прокариотам относят бактерии, цианобактерии и водоросли. 5) К эукариотам относят только многоклеточные организмы. 6) Клетки прокариот, как и эукариот, делятся митозом. 7) Группа прокариот – хемобактерии – используют энергию, выделяемую при окислении неорганических веществ, для синтеза органических веществ из неорганических.

Анатомия

1. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Кровеносная система человека образована сердцем и сосудами. 2) Сердце – полый мышечный орган, в правой части которого находится венозная кровь, а в левой – артериальная. 3) При сокращении желудочков сердце выбрасывает кровь в аорту и легочную артерию. 4) Давление крови в аорте и венах одинаково. 5) Скорость движения крови в сосудах неодинакова: в аорте она максимальная, а в венах меньше, чем в капиллярах. 6) Тканевая жидкость попадает в лимфатические капилляры, которые собираются в лимфатические сосуды. 7) Крупные лимфатические сосуды впадают в артерии.

2. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Сердце у человека располагается в грудной полости. 2) Его предсердия сообщаются между собой. 3) Между предсердиями и желудочками имеются створчатые клапаны, которые открываются только в стороны предсердий. 4) Кровь из левого желудочка поступает в аорту, а из правого желудочка  - в легочную вену. 5) Сердце работает непрерывно в течение всей жизни человека. 6) Работоспособность сердца объясняется ритмичными чередованиями сокращения и расслабления предсердий и желудочков. 7) На работу сердца оказывают влияние импульсы, поступающие по симпатическим и парасимпатическим волокнам.

3. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Предсердия при сокращении выбрасывают кровь в аорту и легочный ствол. 2) При сокращении сердца кровь поступает в малый и большой круги кровообращения. 3) Давление крови в артериях и венах одинаково. 4) Кровь по сосудам движется только в одном направлении. 5) В венах имеются клапаны, которые совместно с сокращением скелетной мускулатуры нижних конечностей способствуют движению крови против силы тяжести. 6) Скорость движения крови в сосудах неодинакова, а аорте она максимальная. 7) Скорость движения крови в капиллярах выше, чем в венах.

4. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Дыхательная система человека состоит из дыхательных путей и легких. 2) Стенки дыхательных путей не спадаются, поэтому воздух в них свободно движется. 3) Дыхательные пути начинаются с полости носа и заканчиваются трахеей. 4) В легких находится большое количество легочных пузырьков. 5) Через многослойные стенки легочных пузырьков (альвеол) осуществляется газообмен. 6) Дыхательный центр расположен в промежуточном мозге. 7) Дыхательный центр координирует мышечные сокращения при осуществлении вдоха и выдоха.

Грибы

1. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Грибы и бактерии относят к прокариотам. 2) Среди грибов встречается большое разнообразие: дрожжи, плесневые, шляпочные грибы и др. 3) Общей особенностью многоклеточных грибов является образование вегетативного тела из тонких ветвящихся нитей, образующих грибницу. 4) Грибная клетка имеет клеточную стенку, состоящую из хитина, и мембранные органоиды. 5) Запасным питательным веществом является гликоген. 6) Грибы обладают автотрофным типом питания. 7) Рост грибов прекращается после созревания спор.

Ботаника

1. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Среди автотрофных организмов большое количество растений. 2) Наряду в автотрофным питанием существует гетеротрофное. 3) К гетеротрофам относят паразитические и сорные растения. 4) Сорные растения конкурируют с культурными за свет, воду, минеральные соли и СО2. 5) Часто культурные растения не выдерживают конкуренции. 6) Растения-паразиты поглощают Н2О и СО2 из организмов растений, на которых паразитируют. 7) Они имеют многочисленные приспособления к паразитизму, например, корни-присоски.

2. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) В природе существует две формы самовоспроизведения организмов – половое и бесполое. 2) У мхов, папоротников и других растений образуются споры. 3) Размножение спорами – это один и способов полового размножения. 4) Споры – это специализированные клетки, которые часто имеют защитные оболочки, предохраняющие от неблагоприятных воздействий среды. 5) Также споры часто служат для расселения растения. 6) Споры у растений образуются в результате митоза. 7) При благоприятных условиях спора многократно делится путем мейоза, и таким образом формируется новый организм.

Экология

1. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Автотрофы – организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических. 2) Энергия солнечной радиации трансформируется в энергию химических связей в процессе фотосинтеза. 3) К фототрофам относят зеленые растения и хемосинтезирующие бактерии. 4) Пастбищные пищевые цепи начинаются с растений, в них они играют роль консументов. 5) По пищевым цепям питания от звена к звену передаются вещества и энергия. 6) Вещества и энергия передаются по замкнутым циклам, многократно циркулируя между организмами и окружающей средой. 7) Возврат веществ в окружающую среду в виде неорганических соединений осуществляется редуцентами.

2. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Пищевую цепь, начинающуюся с растений, называют цепью разложения, или детритной. 2) Другой тип пищевых цепей начинается от растительных и животных остатков, экскрементов животных, поэтому ее называют цепью выедания (пастбищной). 3) В районах открытого океана цепи начинаются с фитопланктона. 4) На больших глубинах большая часть биомассы оседает на дно, где, разложившись, используется как детрит. 5) Все типы пищевых цепей  всегда существуют в сообществе таким образом, что член одной цепи является также членом другой цепи. 6) Соединение цепей образует экологическую пирамиду биогеоценоза. 7) Термин биогеоценоз ввел в науку русский ученый В.Н. Сукачев.

3. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) В создаваемых человеком искусственных биоценозах подбор видов идет исходя из хозяйственной ценности. 2) Ведущим фактором, так же как и в естественных биоценозах, является естественный отбор. 3) Значительная часть питательных веществ в агроценозах выносится с урожаем, поэтому круговорот веществ в них не замкнутый. 4) В агроценозах образуются многочисленные разветвленные сети питания. 5) Агроценозы могут существовать на одной территории длительное время – сотни и тысячи лет. 6) В состав агроценоза входяти незначительное число видов, так как в нем преобладает монокультура. 7) Агроценозы, как правило, требуют постоянного внесения дополнительных источников питательных веществ.

4. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Агробиоценоз характеризуется как устойчивая экосистема. 2) В агробиоценозе, как и в природной экосистеме, используется только энергия солнечного света. 3) В агробиоценозе преобладает монокультура. 4) В такой экосистеме снижен возврат минеральных и органических веществ в почву. 5) В агроценозах, как и в любых других биоценозах, имеются очень разветвленные сети питания. 6) В агроэкосистемах проявляется действие естественного и искусственного отборов. 7) Если агроценоз не поддерживать, то он быстро разрушится и исчезнет.

5. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Солнечное излучение служит основным источником энергии для всех процессов, происходящих на Земле. 2) Жизнь на Земле возможно лишь потому, что длинноволновые лучи задерживаются озоновым экраном. 3) В небольших дозах инфракрасные лучи препятствуют возникновению рахита у человека, способствуют синтезу пигмента в клетках эпидермиса. 4) На долю видимых лучей приходится большая часть энергии солнечного излучения, достигающего земной поверхности. 5) Ультрафиолетовые лучи не воспринимаются глазом человека, но они являются важным источником внутренней энергии. 6) Солнечный свет проникает в глубину океана до 800 м. 7) На больших глубинах автотрофы используют другие источники энергии.

Эволюция

1. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Естественный отбор всегда выступает как главный фактор преобразования живых существ. 2) Различают движущий и методический отбор. 3) Пример движущего отбора – это возникновение темной окраски у бабочек при индустриализации экономики. 4) Методический отбор направлен в пользу установившегося в популяции среднего значения признака. 5) Естественный отбор играет творческую роль. 6) Он создает новые, более совершенные и хорошо приспособленные к условиям существования породы, сорта. 7) Концепция естественного отбора лежит в основе современных представлений о механизмах эволюции.

2. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Среди животных, обитающих в морях и океанах, есть первичноводные и вторичноводные. 2) Предки первичноводных животных жили в воде; предки вторичноводных – на суше. 3) Китообразных относят к вторичноводным: у них видоизменены передние и задние конечности в ласты. 4) Также у них хорошо развит пояс задних конечностей. 5) Для китов и дельфинов, как и для других наземных млекопитающих, характерны четырехкамерное сердце, теплокровность, живорождение, млечные железы и другие особенности. 6) Китообразные хорошо приспособлены к жизни в воде: имеют обтекаемую форму тела, толстый слой жира, жаберное дыхание. 7) Все они обладают сложным поведеем.

Бактерии

1. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Бактерии – прокариоты, наследственная информация которых заключается в одной линейной молекуле ДНК. 2) Все бактерии по типу питания являются гетеротрофами. 3) Азотфиксирующие бактерии обеспечивают гниение органических остатков в почве. 4) К группе азотфиксаторов относят клубеньковых бактерий, поселяющихся на корнях бобовых растений. 5) Нитрифицирующие бактерии участвуют в круговороте азота. 6) Среди паразитических бактерий хорошо известны холерный вибрион, туберкулезная палочка, являющиеся возбудителями опасных заболеваний человека. 7) Сапротрофные бактерии питаются органическими остатками.

Зоология

1. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Плоские черви – двусторонне-симметричные животные. 2) К типу Плоские черви относят белую планарию, свиного цепня, эхинококка, лошадиную аскариду и других червей. 3) Свободноживущие черви отличаются от паразитических форм строением, образом жизни и другими особенностями. 4) Белая планария – это активный хищник. 5) У нее имеется сквозной кишечник с ротовым и анальным отверстиями. 6) При активном образе жизни белой планарии необходимо много энергии, поэтому у нее хорошо развита дыхательная система. 7) В отличие от планарии, у ленточных червей кишечник полностью редуцирован.

2. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1) Земноводные – позвоночные животные, обитающие в воде и на суше. 2) Они хорошо плавают между пальцами задних ног бесхвостых земноводных развиты плавательные перепонки. 3) По суше земноводные передвигаются с помощью двух пар пятипалых конечностей. 4) Дышат земноводные при помощи легких и кожи. 5) Взрослые земноводные имеют двухкамерное сердце. 6) Оплодотворение у бесхвостых земноводных внутреннее, из оплодотворенных икринок развиваются головастики. 7) К земноводным относят озерную лягушку, серую жабу, водяного ужа, гребенчатого тритона.

biologyonline.ru

Положение микроорганизмов в системе живого мира

Положение микроорганизмов в системе живого мира

Начиная с Аристотеля (384-322 гг. до н. э.), которому принадлежит первая попытка систематизировать накопленные к тому времени сведения об организмах, биологи делили живой мир на два царства - растений и животных. А. ван Левенгук, открывший мир микроскопических живых существ, был убежден в том, что они являются "маленькими живыми зверушками". С этого времени и до XIX в. все открываемые микроорганизмы рассматривали как мельчайшие существа животной природы.

Во второй половине XIX в. немецкий биолог Э.Геккель (Е.Наеckel, 1834-1919) приходит к заключению, что микроорганизмы настолько существенно отличаются как от царства животных, так и от царства растений, что не укладываются ни в одно из этих подразделений. Э.Геккель предложил выделить все микроорганизмы, у которых отсутствует дифференцировка на органы и ткани (простейшие, водоросли, грибы, бактерии), в отдельное царство Protista (протисты, первосущества), включив в него организмы, во многих отношениях занимающие промежуточное положение между растениями и животными. Термин "protista" (от греческого protos - самый простой) и сейчас применим для обозначения объектов, исследуемых микробиологами.

В настоящее время нет единства во взглядах на общую систему живого мира.

Согласно одной из точек зрения, попытки уложить все существующее разнообразие организмов в жесткую схему нецелесообразны, поскольку любые искусственные разграничения нарушают естественные связи между организмами. Следствие этого - тенденция наименьшего дробления органического мира, признание целесообразности выделения только двух царств: Plantae (растения) и Animalia (животные). Эта точка зрения акцентирует внимание на чертах сходства, соединяющих различные типы организмов, и на существовании переходов от одной группы организмов к другой в процессе эволюции.

В соответствии с противоположным представлением разделение всех живых форм на крупные таксоны (царства) наиболее полно отражает существующее многообразие типов жизни, подчеркивая эту сторону живого мира.

Согласно первой точке зрения, все микроорганизмы рассматриваются как примитивные растения или животные и соответственно входят в состав царств Plantae или Animalia. Согласно второй - микроорганизмы могут претендовать на уникальное место в иерархии живых форм, что впервые понял Э.Геккель.

Дальнейшее изучение геккелевских "первосуществ" выявило неоднородность этой группы. Тогда же стало ясно, что понятие "микроорганизм" не имеет таксономического смысла. Оно объединяет организмы по признаку их малых (как правило, видимых только с помощью соответствующих приборов) размеров и связанных с этим специфических методов изучения.

Данные о различии в строении клеток микроорганизмов, входящих в группу Protista, начали накапливаться с конца XIX в. Это повлекло за собой деление группы на высшие и низшие протисты. К высшим протистам стали относить микроскопических животных ( простейших ), микроскопические водоросли (кроме синезеленых ) и микроскопические грибы ( плесени , дрожжи ), к низшим протистам - все бактерии и синезеленые водоросли (последние чаще называют теперь цианобактериями ).

Деление на высшие и низшие протисты происходило в соответствии с двумя выявленными типами клеточной организации - эукариотной и прокариотной (термины были предложены в 30-х гг. XX в. протозоологом Э.Шаттоном (E.Chatton). Высшие протисты имеют эукариотное строение клеток, т.е. являются эукариотами , низшие протисты - прокариотное .

Обоснование того, что прокариотный и эукариотный типы клеточной организации являются наиболее существенной границей, разделяющей все клеточные формы жизни, связано с работами Р.Стейниера (R.Stanier, 1916-1982) и К. ван Ниля, относящимися к 60-м гг. XX в.

Поясним разницу между прокариотами и эукариотами . Клетка - это кусочек цитоплазмы , отграниченный мембраной . Последняя под электронным микроскопом имеет характерную ультраструктуру: два электронно-плотных слоя каждый толщиной 2,5-3,0 нм, разделенных электронно-прозрачным промежутком. Такие мембраны получили название элементарных. Обязательными химическими компонентами каждой клетки являются два вида нуклеиновых кислот ( ДНК и РНК ), белки , липиды , углеводы . Цитоплазма и элементарная мембрана, окружающая ее, - непременные и обязательные структурные элементы клетки. Это то, что лежит в основе строения всех без исключения клеток. Изучение тонкой структуры выявило существенные различия в строении клеток прокариот ( бактерий и цианобактерий ) и эукариот (остальные макро- и микроорганизмы).

Прокариотная клетка отличается тем, что имеет одну внутреннюю полость, образуемую элементарной мембраной, называемой клеточной, или цитоплазматической мембраной (ЦПМ) . У подавляющего большинства прокариот ЦПМ - единственная мембрана, обнаруживаемая в клетке. В эукариотных клетках в отличие от прокариотных есть вторичные полости. Ядерная мембрана , отграничивающая ДНК от остальной цитоплазмы, формирует вторичную полость. Наружные мембраны хлоропластов и митохондрий , окружающие заключенные в них функционально специализированные мембраны, играют аналогичную роль. Клеточные структуры, ограниченные элементарными мембранами и выполняющие в клетке определенные функции, получили название органелл . Ядро , митохондрии , хлоропласты - это клеточные органеллы. В эукариотных клетках помимо перечисленных выше есть и другие органеллы.

В клетках прокариот органеллы, типичные для эукариот, отсутствуют. Ядерная ДНК у них не отделена от цитоплазмы мембраной. В цитоплазме находятся функционально специализированные структуры, но они не изолированы от цитоплазмы с помощью мембран и, следовательно, не образуют замкнутых полостей. Эти структуры могут быть сформированы и мембранами, но последние не замкнуты и, как правило, обнаруживают тесную связь с ЦПМ , являясь результатом ее локального внутриклеточного разрастания. В клетках прокариот есть также образования, окруженные особой мембраной, имеющей иное по сравнению с элементарной строение и химический состав.

Таким образом, основное различие между двумя типами клеток - существование в эукариотной клетке вторичных полостей, сформированных с участием элементарных мембран. Сопоставление некоторых черт клеточной организации прокариотных и эукариотных организмов представлено в табл. 1 .

В связи с тем что прокариотная и эукариотная организации клеток принципиально различны, было предложено только на основании этого признака выделить все прокариоты в особое царство. Р.Меррей (R. Murray) в 1968 г. предложил все клеточные организмы разделить на две группы по типу их клеточной организации: царство Prokaryotae , куда вошли все организмы с прокариотным строением клетки, и царство Eukaryotae , куда включены все высшие протисты, растения и животные.

Р.Виттэкер (R.Whittaker) предложил схему, по которой все живые организмы, имеющие клеточное строение, представлены разделенными на пять царств ( рис. 2 ). Такая система классификации живого мира отражает три основных уровня его клеточной организации: Monera включает прокариотные организмы, находящиеся на самом примитивном уровне клеточной организации; Protista - микроскопические, в большинстве своем одноклеточные, недифференцированные формы жизни, сформировавшиеся в результате качественного скачка в процессе эволюции, приведшего к возникновению эукариотных клеток; многоклеточные эукариоты представлены, в свою очередь, тремя царствами Plantae , Fungi и Animalia .

Три последние таксономические группы различаются по способу питания: фототрофный тип питания за счет процесса фотосинтеза характерен для растений (Plantae) ; грибы (Fungi) в основном характеризуются осмотрофным типом питания , т.е. питанием растворенными органическими веществами; животные (Animalia) осуществляют голозойное питание , заключающееся в захватывании и переваривании твердой пищи. Способы питания, специфические для растений и грибов, возникли в процессе эволюции на уровне Monera. На уровне Protista они получили свое дальнейшее развитие; здесь же сформировался третий тип питания - голозойный.

Не берясь судить о целесообразности деления живой природы на пять или шесть царств, можно с определенностью утверждать, что обособление прокариотных микроорганизмов в отдельное царство Prokaryotae правомерно, поскольку основано на принципиальных различиях в структуре прокариотных и эукариотных клеток, т.е. тех единиц, из которых построены все клеточные формы жизни,

Ссылки:

medbiol.ru

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 города Воронежа

Типы взаимодействия организмов

Жизнь любого живого существа невозможна без других. Его благополучие зависит от многих видов, которые так или иначе на него воздействуют.

Весь мир животных, грибов и значительная часть бактерий живет за счет тех соединений, которые создаются растениями.

Почвенные микроорганизмы, освобождающие минеральные соединения из растительных остатков. Слева – бактерии, справа – дрожжи.

Но и растения не могли бы существовать без микро-организмов, освобождающих минеральные соли из мертвого опада, животных – опылителей и распространителей семян, грибов, помогающих питанию корней, или других растений, создающих необходимый микроклимат.

Связи между разными организмами называют биотическими. Вся живая природа пронизана этими связями. Они необыкновенно разнообразны в деталях, могут быть прямыми или косвенными и имеют разное значение в жизни видов.

Прямые связи осуществляются при непосредственном влиянии одного вида на другой (например, хищника на жертву). Косвенные – через влияние на внешнюю среду или на другие виды.

Различают разные типы отношений между организмами.

Прямые пищевые, или трофические, связи – основные в природе. Они поддерживают жизнь организмов. Каждый вид, размножаясь, не только обеспечивает свое существование, но и служит источником энергии для других. Одни виды потребляют живую пищу, другие – остатки растений или мертвых животных, или помет, или растворы органических веществ.

В природе есть специализированные виды, питающиеся только одним или немногими другими видами, и есть многоядные, с широкими пищевыми связями. К ним относится и человек. Люди могут питаться сотнями видов растений, животных и грибов. Это значит, что энергетические потребности человека обеспечиваются очень широкими трофическими связями с живой природой.

На основании пищевых связей формируются сложные жизненные циклы паразитов. Один из них – широкий лентец, плоский червь с большим числом члеников, паразитирующий в тонких кишках человека. Он достигает 10 м длины и продуцирует огромное количество яиц. Если яйца смываются в водоемы, они могут быть проглочены мелкими рачками – циклопами и начинают в них свое развитие. Если циклопы проглатываются рыбами, зародыши лентеца пробираются из желудка рыб в мышцы и печень, где продолжают развитие. Человек заражается, если съест такую рыбу в непрожаренном или непросоленном виде. Широкий лентец чаще встречается у человека в тех районах, где существует обычай есть строганину – мелко наструганную сырую мороженую рыбу.

Другой тип отношений – конкуренция возникает на основе не прямых, а косвенных взаимодействий. Конкуренция связана с тем, что представители совместно живущих видов сообща используют одни и те же ресурсы, которые обычно ограничены. Ресурсы могут быть как пищевые (например, одни и те же виды жертв у хищников или растений – у травоядных), так и другого рода, например наличие мест для выведения потомства, убежищ для защиты от врагов и т. п. В этих случаях, даже если конкурирующие виды мирно сосуществуют, присутствие другого вида неблагоприятно для каждого из них, так как часть необходимых ресурсов используется другим.

Конкурировать могут в природе как близкие виды, так и представители очень далеких групп. Например, суслики в сухой степи выедают до 40% растительного прироста. Это значит, что пастбища могут прокормить меньшее число овец или сайгаков. А в годы массового размножения саранчи пищи не хватает ни сусликам, ни овцам.

Третий тип взаимодействия организмов прямо противоположен конкуренции. Это взаимовыгодные (взаимополезные) отношения. В экологии такие связи называют мутуалистическими или мутуализмом. Для ряда видов эти отношения настолько важны, что они даже не могут выжить без другого.

Россия издавна славилась собственным жемчугом, который добывали в северных реках из раковин пресноводных двустворчатых моллюсков – европейской жемчужницы. Они живут крупными скоплениями и эффективно очищают воду. Каждый моллюск пропускает через себя более 50 л воды в сутки. Весной самка выбрасывает в воду до 3,5 млн. крохотных личинок. Личинки могут прожить лишь 2–3 суток, если не успеют прикрепиться к жабрам мальков лососевых рыб – семги, форели, хариуса, которые появляются из икринок в то же время. Чистота воды имеет особое значение для развития лососей, в мутных реках икра погибает. Около месяца личинки жемчужницы паразитируют на жабрах рыб, затем освобождаются, падают на дно и начинают вести самостоятельную жизнь. Сейчас жемчужницы в реках практически исчезли. Одна из причин – перевылов лососей. Без них у жемчужниц не вырастает потомство, а без моллюсков реки не очищаются до такой степени, чтобы могла развиваться икра лососей.

Возникает симбиоз – тесное взаимовыгодное сожительство разных видов.

Многие цветковые растения, например, не могут расти без связи с грибами или клубеньковыми бактериями. Симбиоз с грибами или бактериями улучшает корневое питание растений, которые, со своей стороны, обеспечивают их растворимыми сахарами и другими продуктами фотосинтеза.

Лишайник кладония – пример симбиоза. На рисунке: клетки водорослей – зелёного цвета; бесцветные – грибные гифы.

Лишайники, как известно, представляют собой взаимное сожительство грибов и водорослей. Множество животных не смогли бы переваривать пищу без одноклеточных симбионтов пищеварительного тракта – бактерий и простейших.

Полезные связи объединяют самые разные группы организмов: растения, животных, грибы и бактерии – и широко распространены в природе. Сочные плоды у покрытосеменных растений – это их приспособление к привлечению животных, которые распространяют семена, защищенные от переваривания плотными оболочками.

Пищевые отношения, конкуренция и мутуализм – это двусторонние типы связей. Кроме них существуют отношения, имеющие последствия только для одного из взаимодействующих видов.

Существуют отношения, полезные одному из партнеров и безразличные для другого. Например, некоторые животные либо питаются остатками пищи представителей другого вида, либо используют их убежища, норы, гнезда, не принося хозяину ни вреда, ни пользы. Так, в норах степных и пустынных грызунов спасаются от жары сотни видов насекомых, пауков, многоножек и других мелких животных. Такие взаимоотношения называются комменсализмом.

Возникает и противоположный тип отношений, когда присутствие одного вида не позволяет выжить другому. Например, под тенистой елью погибают проростки всех светолюбивых трав, а пеницилловые плесневые грибки выделяют антибиотики, губительные для ряда бактерий.

Наконец, если совместно живущие виды связаны только через цепь других видов и непосредственно не взаимодействуют, уживаясь в одном сообществе, то их отношения называют нейтральными. Синицы и мыши в одном лесу – нейтральные виды.

Хотя взаимодействия организмов очень разнообразны, они приводят лишь к трем главным результатам:

• обеспечению пищей,
• изменению среды обитания,
• расселению видов в пространстве.

В результате сложности и переплетенности связей между видами неосторожное вмешательство человека в жизнь природы может вызвать цепную реакцию событий, которые приведут к неожиданным и нежелательным последствиям.

Пример экологической цепной реакции, вызванной нарушением связей между видами, – "цветение" водоемов. До 40% вносимых на поля удобрений смывается в озера, пруды, реки, водохранилища, где служат причиной массового размножения одноклеточных водорослей. Потребители водорослей не успевают их уничтожать, в результате чего большая масса отмерших клеток разлагается бактериями. Вода мутнеет, приобретает неприятный запах. В ней резко снижается содержание кислорода, иногда появляются токсические вещества. Происходят массовая гибель и отравление рыб, моллюсков и других водных обитателей. Снижение качества воды отражается на здоровье людей и приводит к необходимости больших затрат на очистку.

< Предыдущая страница "Приспособительные ритмы жизни"

Следующая страница "Законы и следствия пищевых отношений" >

biolicey2vrn.ru

Участие микроорганизмов в круговороте веществ

В природе постоянно совершается круговорот веществ, которые необходимы для жизни растений и животных. Особенно важно превращение веществ, входящих в состав живой материи,— так называемых органогенов. Это углерод, азот, сера, фосфор, кислород и водород, из которых строятся белки, жиры, углеводы.

Органические вещества растительного происхождения употребляются затем в пищу травоядными животными. В свою очередь плотоядные животные и человек используют органические вещества в качестве продуктов питания. Как только животное или растение погибает, органические соединения, входящие в состав их клеток, разрушаются микроорганизмами до более простых и вновь используются для синтеза растительными организмами. Наиболее важную роль микроорганизмы выполняют в круговороте углерода, азота, фосфора и железа.

Круговорот углерода

Круговорот углерода складывается из двух взаимосвязанных процессов: 1) потребления углекислоты атмосферного воздуха зелеными растениями и многими аутотрофными микробами; 2) возвращения, пополнения запасов углекислоты в атмосфере.

Потребление СО2 атмосферного воздуха совершается зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами. При фотосинтезе образуются различные органические соединения. Основная масса фиксированного углерода отлагается в растениях в форме различных Сахаров — полимеров (целлюлоза, крахмал, пектин) или мономеров (глюкоза, фруктоза и др.). Образовавшиеся органические соединения используются животными и человеком для питания. После гибели растений и животных органические вещества переходят в почву. Возвращение углекислоты в атмосферу происходит в результате процессов, в которых значительную роль играют микроорганизмы почвы и воды. Большое количество углекислоты поступает обратно в атмосферу при минерализации органических остатков растений и животных почвенными бактериями и грибами.

Рис.1. Круговорот углерода в биосфере

В процессе минерализации микробы почвы и воды не только переводят углерод органических соединений в СО2, но и возвращают в круговорот остальные биоэлементы (азот, фосфор, сера). Главными субстратами процессов минерализации в природе являются сахара в форме полимеров. Использование глюкозы в качестве основного энергетического материала при процессах биологического окисления (брожение и дыхание) приводит к высвобождению углекислоты и пополнению ее запасов в атмосфере. Большая часть углекислоты поступает в атмосферу также при сжигании нефти, каменного угля и метана.

Дополнительный цикл круговорота углерода обусловлен анаэробными почвенными микроорганизмами. Одни из них (метанобактерии, метанокок- ки и некоторые клостридии) в условиях влажных почв восстанавливают СО2 в метан (СН4). Другие, наоборот, окисляют метан в углекислоту (метаномонас, псевдомонас). Одним из этапов круговорота углерода в природе являются процессы брожения. Они происходят при участии микроорганизмов. Продукты, образующиеся в результате этих процессов, имеют огромное значение в народном хозяйстве.

Спиртовое брожение характеризуется распадом углеводов с образованием этилового спирта и углекислого газа: С6Н120Н— 2С2Н50Н + 2С02. ЭТОТ процесс осуществляется при участии дрожжей из рода Saccharomyces. Спиртовое брожение известно очень давно. Его используют при изготовлении спиртных напитков (вино, пиво) из винограда и зерна. Процесс спиртового брожения может происходить в анаэробных и аэробных условиях. Спиртовое брожение вызывают также дрожжи из рода Torula и некоторые плесени, например Mucor.

Уксуснокислое брожение происходит при попадании в вино или пиво уксуснокислых бактерий. Они окисляют этиловый спирт в аэробных условиях до уксусной кислоты: С2Н50Н + 02—СН3СООН + Н20. Уксуснокислые бактерии могут образовывать до 10—14% уксусной кислоты и приводить к порче вина и пива.

Молочнокислые бактерии широко используют при изготовлении молочнокислых продуктов: Lact. bulgaricum — для приготовления простокваши, Lact. acidophilum — ацидофилина. Некоторые молочнокислые бактерии применяют для получения декстрана, полисахарида, который употребляют как кровезаменитель при потере крови, лечении шоковых состояний. Молочнокислое брожение могут вызвать также молочнокислые стрептококки, сливочный стрептококк, а также капустная и кишечная палочки.

Маслянокислое брожение осуществляется строгими анаэробами из рода Bacillus и Clostridium. Конечным продуктом брожения является масляная кислота, образование которой вызывает порчу овощей, молока, сыров, консервов. Более сложным типом маслянокислого брожения является расщепление пектиновых веществ (пектин — студень), межклеточного вещества растительной ткани. В нем участвуют как анаэробные бактерии, так и аэробные. В результате брожения пектина волокна растений легко отделяются друг от друга и используются для приготовления пряжи.

Анаэробное разложение клетчатки (целлюлозы) имеет очень большое значение в круговороте углерода в природе, так как благодаря ему клетчатка, являющаяся составным элементом оболочек растительных клеток, разрушается. В результате водородного брожения образуются масляная и уксусная кислоты, углекислота и водород, а при втором типе брожения (метановый) вместо водорода — метан. Анаэробное разложение клетчатки происходит в глубине почвы. В аэробных условиях клетчатка разрушается различными плесенями, актиномицетами и бактериями.

Круговорот азота

Наиболее изучен в настоящее время круговорот азота в природе. Он складывается из трех основных процессов:  1) фиксации азота атмосферы; 2) окисления азота — нитрификации; 3) восстановления азота, включающего процессы аммонификации, или гниения, и де- нитрификации. Каждый из этих процессов осуществляется определенной группой бактерий.

Фиксация азота атмосферы, который находится в свободном состоянии, возможна только с помощью двух групп азотфиксирующих микроорганизмов. Это свободноживущие азотфиксирующие бактерии и микробы-симбионты— клубеньковые бактерии. Они имеют ферменты, обладающие способностью связывать свободный азот с другими химическими элементами. Фиксируя азот атмосферы, эти микроорганизмы синтезируют сложные органические соединения. Значение азотфиксирующих микроорганизмов велико. Они обогащают почву связанным азотом и способствуют ее плодородию. Аммонификация, или гниение, — процесс разложения белков на менее сложные соединения: пептоны, пептиды, аминокислоты. Последние в свою очередь могут разрушаться до конечных продуктов — аммиака.

Рис.2. Круговорот азота в биосфере

В процессах расщепления белка активное участие принимают аэробные микроорганизмы: В. subtilis, В. mycoides, В. mesentericus и пигментообразующие бактерии: В. pseudomonas fluorescens. В анаэробных условиях процессы разложения белка могут осуществлять протей, кишечная палочка, а также актиномицеты и плесневые грибы. В этих случаях, помимо аммиака и углекислого газа, образуются продукты промежуточного обмена: органические кислоты, спирты, амины и др. Существуют бактерии, расщепляющие мочевину до аммиака. Частично он улетучивается в атмосферу, но в основном подвергается дальнейшим превращениям в почве при так называемых процессах нитрификации.

Процессы нитрификации, или окисления, аммиака в нитриты, а затем в нитраты осуществляют почвенные бактерии. В результате этого процесса растения получают питательные вещества, необходимые для жизнедеятельности. На первом этапе нитрификации нитрозные бактерии (нитрозомонас, нитрозоцистис, нитрозоспира) окисляют аммиак в азотистую кислоту, получая при этом энергию, необходимую для своей жизни. На втором этапе нитратные бактерии (нитробактер) окисляют азотистую кислоту в азотную. Азотная кислота, растворяя, например, фосфат кальция, приводит к образованию фосфатов, которые легко усваиваются растениями.

Процессы денитрификации возможны в природных условиях при наличии в почве микробов-денитрификаторов, которые восстанавливают нитраты до молекулярного азота. Эти процессы протекают на глубине 10—15 см в почве в анаэробных условиях и ведут к понижению плодородия почвы, уменьшая в ней запасы нитратов. Образовавшийся азот улетучивается в атмосферу.

Круговорот серы, фосфора и железа

Круговорот серы совершается в результате жизнедеятельности бактерий, окисляющих или восстанавливающих ее. Процессы восстановления серы происходят несколькими путями. Под влиянием гнилостных бактерий — клостридий, протея — в анаэробных условиях при гниении белков, содержащих серу, происходит образование сероводорода и, реже, меркаптана. Большие количества сероводорода накапливаются также в результате жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий. Они восстанавливают сульфаты почвы, ила и воды. Сероводород, образовавшийся в процессе восстановления, частично улетучивается в атмосферу, а частично накапливается в почве и воде. В дальнейшем он окисляется.

Рис.3. Круговорот серы в биосфере

Процессы окисления, которым подвергается образовавшийся сероводород, совершаются при участии серобактерий и тиобацилл. Серобактерии используют сероводород в биоэнергетических процессах окисления, обеспечивая себя энергией. В результате этих реакций сероводород окисляется до серы, которая накапливается в цитоплазме бактерий. После того как запасы сероводорода во внешней среде исчерпаны, сера окисляется до серной кислоты и сульфатов, используемых растениями. Тиобациллы окисляют серу, сероводород, гипосульфит. Они накапливают серу внутри клетки и вне ее, иногда окисляют серу до сульфатов. Среди тиобацилл встречаются аутотрофы и гетеротрофы.

Круговорот фосфора несколько отличается от круговорота остальных элементов. Освобождение фосфора из органических соединений происходит в результате процессов гниения. Однако до сих пор не обнаружены микроорганизмы, которые могли бы осуществлять процессы окисления и восстановления фосфора. Фосфорные бактерии, находящиеся в почве и воде, используют для своей жизнедеятельности нерастворимые соединения фосфора, переводя их в растворимые. Эти соединения затем могут быть использованы растениями. Переходу нерастворимых соединений фосфора в растворимые способствуют также нитрифицирующие и серные бактерии, образующие кислоты при процессах брожения.

Рис.4. Круговорот фосфора в биосфере

В природе очень широко распространены процессы окисления закисных солей железа и марганца, растворимых в воде, в окисные соединения, нерастворимые в воде. Этот процесс осуществляется особой специфической группой бактерий, называемых железобактериями. Физиологию их хорошо изучил С. Н. Виноградский (1888).

Наиболее важное значение в этом процессе имеют следующие группы бактерий:

1. Нитевидные бактерии - Leptothrix, Crenothrix и др. Клетки их покрыты общим слизистым влагалищем. Образовавшийся гидрат окиси железа откладывается у них во влагалищах в очень большом количестве, так что поперечник влагалища во много раз превышает поперечник бактерии

2. Одноклеточные железобактерии - Gallionella, Spirophyllum и др. Окисление закиси железа происходит внутри клетки, а откладывается окись железа снаружи ее. Выпуклой стороной клетка поглощает из воды закисную соль железа, а вогнутой стороной выделяет гидрат окиси.

Железобактерии - аэробы, автотрофы. Углерод они усваивают из углекислоты. Энергию для усвоения углекислоты и для всей своей жизнедеятельности получают путем окисления закисного железа по уравнению:

2FeCО3+3Н2О+1/2О2=2Fe(ОН)3+2СО2+29 ккал.

На построение 1 г своего тела им надо окислить 279 г закисного железа с образованием 534 г гидрата окиси железа. Отсюда видно, какое большое количество окиси железа они должны производить. Отмершие железобактерии, нагруженные окисью железа, падают на дно, постепенно уплотняются, и в конце концов образуется озерная, болотная руда. Железобактерии как бы собирают в одно место рассеянные в воде по крупицам железо и всегдашний спутник железа - марганец в железные и марганцевые конкреции, скопления которых образуют болотные руды. Железобактерии чаще всего находятся в болотах, озерах, прудах, реках, а также в железистых источниках. Воды в них постоянно содержат растворимые соли закиси железа.  При размножении железобактерий Crenothrix polyspora в водопроводных трубах наблюдались случаи закупорки их просвета.

Рис.5. Круговорот железа в биосфере

Железобактерии окисляют гидрат закиси железа и карбонаты железа, обладая ферментом, ускоряющим превращение Fe" в Fe"'; окисляя огромное количество закиси железа, выносимой на поверхность земли подземными водами, железобактерии превращают ее в нерастворимую гидроокись этого металла, активно участвуя в круговороте железа в биосфере. Миграция железа в земной коре по направлению от центра Земли к ее поверхности и переход этого элемента из рассеянного состояния в более концентрированное осуществляется при помощи железобактерий, которые играют огромную роль в хозяйственной деятельности человека. Наибольшее влияние на распространение и рост железобактерий оказывает концентрация растворенных в воде закисных соединений железа, особенно двуокисей закисного железа.

Хотя в природных водах могут встречаться и другие соединения железа — соли органических кислот, гуматы, гидрозоли Fe2(OH)6 и т. д., однако для роста и размножения железобактерий наибольшее значение имеют бикарбонаты закиси железа. Железобактерии, кроме того, участвуют в образовании залежей многих металлических руд: алюминия, марганца, меди, ванадия и др.  Содержание бикарбоната закиси железа в воде различных железистых источников Днепровской биологической станции с. Гористое и ближайших окраин Киева, по данным Н.Г. Холодного, колебалось в пределах 10—30 мг в 1 л. Однако железобактерии могут довольствоваться и более низким содержанием закиси железа, особенно в проточной воде, которая непрерывно добавляет их клеткам все новое количество дыхательного материала.

В горных породах земной коры (до глубины приблизительно 15 км) закись железа содержится в значительном количестве в гранитах, диоритах, габбро, а также в песчаниках, шифере и других осадочных породах. В кристаллических породах она входит в состав силикатов, а в осадочных — кроме силикатов всегда встречаются карбонаты железа (сидерит, железный шпат). Постоянным компонентом кристаллических и осадочных пород является и окись железа в форме свободных окислов и силикатов. Широко распространены также сульфиды железа (пирит, мирказит). Поверхностные слои земной коры (до 15 км) содержат 3,39% FeO и 2,69% Fe2O3; следовательно, закиси железа в земной коре больше, чем окиси.

biofile.ru

Бактерии

Бактерии распространены повсеместно: в воде, почве, воздухе, живых организмах. Они обнаруживаются как в самых глубоких океанических впадинах, так и на высочайшей горной вершине Земли — Эвересте, как во льдах Арктики и Антарктиды, так и в горячих источниках. В почве они проникают на глубину 4 и более км, споры бактерий в атмосфере встречаются на высоте до 20 км, гидросфера вообще не имеет границ обитания этих организмов. Бактерии способны поселяться практически на любом как органическом, так и неорганическом субстрате.

Несмотря на простоту строения, они обладают высокой степенью приспособленности к самым разнообразным условиям среды. Это возможно благодаря способности бактерий к быстрой смене поколений. При резкой смене условий существования среди бактерий быстро появляются мутантные формы, способные существовать в новых условиях среды.

Морфология бактерий

Все бактерии — исключительно одноклеточные организмы. Некоторые способны образовывать колонии.

Размер и форма

Размеры их клеток колеблются в пределах от 1 до 15 мкм. По форме клеток различают (рис. 91):

Рис. 91. Форма и взаимное расположение бактерий:1 — палочек; 2, 3, 4 — кокков; 5 — спирилл.

Шаровидные — кокки:

• микрококки — делятся в разных плоскостях, лежат одиночно;
• диплококки — делятся в одной плоскости, образуют пары;
• тетракокки — делятся в двух плоскостях, образуют тетрады;
• стрептококки — делятся в одной плоскости, образуют цепочки;
• стафилококки — делятся в разных плоскостях, образуют скопления, напопоминающие грозди винограда;
• сарцины — делятся в трех плоскостях, образуют пакеты по 8 особей.

Вытянутые — палочки:

• бациллы (палочковидные) — делятся в разных плоскостях, лежат одиночно;

Извитые:

Помимо основных, в природе встречаются и другие, весьма разнообразные, формы бактериальных клеток.

Среди структур бактериальных клеток различают:

• основные структуры — клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, цитоплазму с различными цитоплазматическими включениями и нуклеоид;
• временные структуры (имеются лишь на определенных этапах жизненного цикла) — капсула, жгутики, фимбрии, у некоторых — эндоспоры (рис. 92).

Капсула

У многих бактерий поверх клеточной стенки располагается слизистый матрикс — капсула. Капсулы образованы полисахаридами. Иногда в состав капсулы входят полипептиды. Как правило, капсула выполняет защитную функцию, предохраняя клетку от действия неблагоприятных факторов среды. Кроме того, она может способствовать прикреплению к субстрату и участвовать в передвижении.

Клеточная стенка

Бактериальная клетка заключена в плотную, жесткую клеточную стенку, на долю которой приходится от 5 до 50% сухой массы клетки.

Клеточная стенка выполняет роль наружного барьера клетки, устанавливающего контакт микроорганизма со средой.

Основным компонентом клеточной стенки бактерий является полисахарида — муреин. По содержанию муреина все бактерии подразделяются на две группы: грамположительные и грамотрицательные1.

Известны также и формы, не имеющие клеточной стенки — микоплазмы.

Цитоплазматическая мембрана и ее производные

Цитоплазма клеток микроорганизмов отделена от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. Она является основным полифункциональным элементом клетки.

Цитоплазматическая мембрана регулирует поступление питательных веществ в клетку и выход продуктов метаболизма наружу, принимает участие в метаболизме клеток. Имеет типичное строение: бимолекулярный слой фосфолипидов с встроенными белками. Белки мембраны в основном представлены структурными белками, обладающими ферментативной активностью. Обычно темпы роста цитоплазматической мембраны опережают темпы роста клеточной стенки. Это приводит к тому, что мембрана часто образует многочисленные инвагинации (впячивания) различной формы — мезосомы.

Рис. 92. Строение бактериальной клетки: 1 — клеточная стенка; 2 — наружная цитоплазматическая мембрана; 3 — хлоросома; 4 — нуклеоид; 5 — мезосома; 6 — вакуоли; 7 — жгутики; 8 — рибосомы.

Мезосомы различаются формой, размерами, локализацией в клетке. Наиболее просто устроенные имеют вид везикул (пузырьков), более сложные имеют пластинчатое и трубчатое строение. Предполагают, что мезосомы принимают участие в формировании поперечной перегородки при делении клетки. Мезосомы, связанные с нуклеоидом, играют определенную роль в репликации ДНК и последующем расхождении хромосом. Возможно, мезосомы обеспечивают разделение клетки на отдельные обособленные отсеки, создавая тем самым благоприятные условия для протекания ферментативных процессов.

В клетках фотосинтезирующих бактерий имеются внутрицитоплазматические мембранные образования — хроматофоры, обеспечивающие протекание бактериального фотосинтеза.

Цитоплазма и цитоплазматические включения

Цитоплазма представляет собой внутреннее содержимое клетки. В цитоплазме различают:

• цитозоль — густую гомогенную часть, содержащую растворимые компоненты РНК, белки, вещества субстрата и продукты метаболизма;
• структурные элементы: рибосомы, внутрицитоплазматические включения и нуклеоид.

Рибосомы

Рибосомы свободно лежат в цитоплазме и не связаны с мембранами (как у эукариот). Для бактерий характерны 70S-рибосомы, образованные двумя субъединицами: 30S и 50S. Рибосомы бактериальных клеток собраны в полисомы, образованные десятками рибосом.

Цитоплазматические включения

Бактериальные клетки могут иметь разнообразные цитоплазматические включения — газовые вакуоли, пузырьки, содержащие бактериохлорофилл, полисахариды, отложения серы и другие.

Нуклеоид

Бактерии не имеют структурно оформленного ядра. Генетический аппарат бактерий называют нуклеоидом. Он представляет собой молекулу ДНК, сосредоточенную в ограниченном пространстве цитоплазмы.

Молекула ДНК имеет типичное строение. Она состоит из двух полинуклеотидных цепей, образующих двойную спираль. В отличие от эукариот, ДНК имеет кольцевую структуру, а не линейную. Молекулу ДНК бактерий отождествляют с одной хромосомой эукариот. Но если у эукариот в хромосомах ДНК связана с белками, то у бактерий ДНК комплексов с белками не образует.

ДНК бактерий закреплена на цитоплазматической мембране в области мезосомы.

Клетки многих бактерий имеют нехромосомные генетические элементы — плазмиды. Они представляют собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, способные реплицироваться независимо от хромосомной ДНК. Среди них различают F-фактор — плазмиду, контролирующую половой процесс.

Жгутики

Среди бактерий имеется много подвижных форм. Основную роль в передвижении играют жгутики.

Жгутики бактерий только внешне похожи на жгутики эукариот, строение же их иное. Они имеют меньший диаметр и не окружены цитоплазматической мембраной. Нить жгутика состоит из 3-11 винтообразно скрученных фибрилл, образованных белком флагеллином. У основания располагается крюк и парные диски, соединяющие нить с цитоплазматической мембраной и клеточной стенкой. Движутся жгутики, вращаясь в мембране. Жгутики вызывают вращательное движение клеток бактерий по часовой стрелке, и они как бы ввинчиваются в среду. Жгутик может менять направление движения. При этом бактерия останавливается и начинает кувыркаться. Число и расположение жгутиков на поверхности клетки может быть различно.

Фимбрии

Фимбрии — это тонкие нитевидные структуры на поверхности бактериальных клеток, представляющие собой короткие прямые полые цилиндры, образованные белком пилином.

Благодаря фимбриям, бактерии могут прикрепляться к субстрату или сцепляться друг с другом. Особые фимбрии — половые фимбрии, или F-пили — обеспечивают обмен генетического материала между клетками.

Эндоспоры

При наступлении неблагоприятных условий, у некоторых бактерий происходит образование эндоспор (рис. 93). При этом клетка обезвоживается, нуклеоид сосредотачивается в спорогенной зоне, цитоплазматическая мембрана образует впячивание, отделяющее спорогенную зону, а затем полностью окружает ее, отделяя от остального содержимого клетки. Образуются защитные оболочки, предохраняющие споры бактерий от действия неблагоприятных условий (споры многих бактерий выдерживают нагревание до 130˚С, сохраняют жизнеспособность десятки лет). При наступлении благоприятных условий спора прорастает, и образуется вегетативная клетка.

Физиология бактерий

Питание бактерий

Вместе с пищей бактерии, как и другие организмы, получают энергию для процессов жизнедеятельности и строительный материал для синтеза клеточных структур. Среди бактерий различают:

1. Гетеротрофов, потребляющих готовое органическое вещество. Они могут быть:

• сапротрофами, то есть питатьтся мертвым органическом веществом;
• паразитами, то есть потреблять органическое вещество живых растений и животных.

2. Автотрофов, способных синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:

• фотосинтетиков, осуществляющих процессы синтеза за счет энергии солнечного света с помощью бактериохлорофилла;
• хемосинтетиков, синтезирующих органические вещества за счет химической энергии окисления серы, сероводорода, аммиака и т.д.

Среди прокариот есть группа микроорганизмов, способных, в отличие от эукариот, в процессе катаболизма осуществлять окисление неорганических веществ. К ним относятся нитрифицирующие бактерии, железобактерии, водородные бактерии и т.д.

Фотосинтез

Небольшая группа автотрофных бактерий способна осуществлять фотосинтетическое фосфорилирование. К ним относятся цианобактерии, зеленые и серные пурпурные бактерии. Фотосинтез цианобактерий сходен с фотосинтезом растений и сопровождается выделением кислорода. Зеленые и пурпурные бактерии в качестве донора электронов используют сероводород, серу, сульфат, молекулярный водород и т.д., но не воду. Поэтому в данном случае молекулярного кислорода не образуется.

Размножение бактерий

Бактерии способны к интенсивному размножению. Некоторые бактерии при благоприятных условиях способны делиться каждые 20 минут.

Бесполое размножение

Бесполое размножение является основным способом размножения бактерий. Оно может осуществляться путем бинарного деления и почкования.

Бинарное деление

Большинство бактерий размножается путем бинарного равновеликого поперечного деления клеток. При этом образуются две одинаковые дочерние клетки.

Перед делением происходит репликация ДНК.

Деление может происходить в одной или нескольких плоскостях. Если после деления дочерние клетки не расходятся, то в первом случае происходит образование цепочек разной длины, а во втором — групп клеток разнообразной формы.

Почкование

Некоторые бактерии размножаются путем почкования. При этом на одном из полюсов материнской клетки образуется короткий вырост — гифа, на конце которого формируется почка, в нее переходит один из поделившихся нуклеоидов. Почка разрастается, превращаясь в дочернюю клетку, и отделяется от материнской в результате формирования перегородки между почкой и гифой.

Почкование бактерий можно рассматривать как один из вариантов бинарного деления клетки — неравновеликого.

Половой процесс,или генетическая рекомбинация

Можно говорить о том, что у бактерий наблюдается и половой процесс. Гаметы у бактерий не образуются, слияния клеток нет, но происходит главнейшее событие полового процесса — обмен генетической информацией. Этот процесс называют генетической рекомбинацией. Часть ДНК (реже вся) клеткой-донором передает клетке-реципиенту и замещает часть ДНК клетки-реципиента. Образовавшуюся ДНК называют рекомбинантной. Она содержит гены обеих родительских клеток.

Различают три способа передачи генетической информации:

1. конъюгация;
2. трансдукция.
3. трансформация;

Конъюгация

Конъюгация — это прямая передача участка ДНК от одной клетки другой во время непосредственного контакта клеток друг с другом (рис. 94). Передача генетической информации возможна благодаря образованию клеткой-донором особых структур, называемых F-пилями, или половыми фимбриями. Их образование контролируется особой плазмидой — F-фактором (половым фактором). Плазмида кодирует специфические белки фимбрий. F-пили образуются очень быстро, в течение 4-5 минут. Конец половой фимбрии клетки-донора прикрепляется к белку наружной мембраны клетки-реципиента и через канал F-пили ДНК клетки-донора переходит в клетку-реципиента. После завершения конъюгации половые пили быстро сбрасываются клеткой.

Во время конъюгации ДНК передается только в одном направлении (от донора к реципиенту), обратной передачи нет.

Трансдукция

Трансдукция — это перенос фрагмента ДНК от одной бактерии к другой с помощью бактериофага.

После заражения бактерии ДНК бактериофага встраивается в ДНК бактерии и реплицируется вместе с ней. При образовании новых вирусных частиц ДНК фага высвобождается. При этом она может захватить с собой часть генетического материала бактерии. Во время заражения новых клеток таким вирусом в ДНК бактерии встраивается не только вирусная ДНК, но и часть генетического материала другой бактериальной клетки.

Трансформация

Трансформация — это передача генетической информации без непосредственного контакта клеток. Клетка-реципиент активно поглощает генетическую информацию погибших бактерий.

Значение бактерий

Бактерии играют огромное значение и в биосфере, и в жизни человека. Бактерии принимают участие во многих биологических процессах, особенно в круговороте веществ в природе. Значение для биосферы:

Гнилостные бактерии разрушают азотсодержащие органические соединения неживых организмов, превращая их в перегной.

Минерализующие бактерии разлагают сложные органические соединения перегноя до простых неорганических веществ, делая их доступными для растений.

Многие бактерии могут фиксировать атмосферный азот. Причем, азотобактер, свободноживущий в почве, фиксирует азот независимо от растений, а клубеньковые бактерии проявляют свою активность только в симбиозе с корнями высших растений (преимущественно бобовых), благодаря этим бактериям почва обогащается азотом и повышается урожайность растений.

Симбиотические бактерии кишечника животных (прежде всего, травоядных) и человека обеспечивают усвоение клетчатки.

Бактерии являются не только редуцентами, но и продуцентами (создателями) органического вещества, которое может быть использовано другими организмами. Соединения, образующиеся в результате деятельности бактерий одного типа, могут служить источником энергии для бактерий другого типа.

Помимо углекислого газа, при разложении органического вещества в атмосферу попадают и другие газы: h3, h3S, Ch3 и др. Таким образом, бактерии регулируют газовый состав атмосферы.

Существенную роль играют бактерии и в процессах почвообразования (разрушение минералов почвообразующих пород, образование гумуса).

Некоторые вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности бактерий, важны и для человека. Значение их в следующем:

• деятельность бактерий используется для получения молочнокислых продуктов, для квашения капусты, силосования кормов;
• для получения органических кислот, спиртов, ацетона, ферментативных препаратов;
• в настоящее время бактерии активно используются в качестве продуцентов многих биологически активных веществ (антибиотиков, аминокислот, витаминов и др.), используемых в медицине, ветеринарии и животноводстве;
• благодаря методам генетической инженерии, с помощью бактерий получают такие необходимые вещества, как человеческий инсулин и интерферон;
• без участия бактерий невозможны процессы, происходящие при сушке табачных листьев, приготовлении кожи для дубления, мацерации волокон льна и пеньки;
• человек использует бактерии и для очистки сточных вод.

Отрицательную роль играют патогенные бактерии, вызывающие заболевания растений, животных и человека.

Многие бактерии вызывают порчу продуктов, выделяя при этом токсичные вещества.

sbio.info

Совокупность видов растений, животных, микроорганизмов, длительное время существующих в определенном пространстве и взаимосвязанных между собой экологическими связями

Экосистема – сообщество живых организмов, физической среды их обитания, объединенные обменом веществ и энергии в единый комплекс.

Биогеоценоз – составная часть природного ландшафта, включающая биоценоз и экотоп.

Экотоп – совокупность абиотических условий территории биоценоза и почвы, как особой составляющей.

Биосфера – самая большая экосистема, образующая живую оболочку Земли. Видовое разнообразие – видовое богатство сообщества.

Видовой состав – соотношение различных видов в сообществе.

Виды-средообразователи – виды с высокой численностью в сообществе.

Виды-индикаторы (редкие виды) – редкие виды, способные жить в строго определенных условиях среды, а это во многом зависит от нормального функционирования экосистемы.

Жизненные формы – определенные типы внешнего строения организмов, возникшие как приспособления к условиям местообитания.

Морфологическая структура сообщества – набор жизненных форм и их соотношение в сообществе.

Планктон – совокупность организмов, живущих во взвешенном состоянии в воде и не способных противостоять течениям.

Бентос – совокупность обитателей дна.

Пространственная структура сообщества – пространственное разграничение жизненных форм в сообществе (ярусность – пространственная структура сообщества по горизонтали).

Трофическая структура – структура пищевых групп в биоценозе.

Пищевая сеть – сложная схема пищевых взаимосвязей в биоценозе.

Пищевая цепь – отдельная ветвь пищевой сети, по которой передаются вещество и энергия.

Гетеротрофы - группа организмов, получающих готовые органические вещества из окружающей среды (животные, грибы, бактерии).

Продуценты – производители органического вещества в биоценозах (как правило, растения).

Консументы (потребители) – организмы, потребляющие органические вещества (растения и животные).

Редуценты (разрушители)- группа организмов разлагающих органические вещества до простых органических соединений или до минеральных веществ.

Трофический уровень – удаленность положения организма в пищевой цепи от основного источника поступающей в сообщество энергии, т.е. от растений. Пирамида численности или биомассы – соотношение живого вещества на разных трофических уровнях (чем выше уровень, тем ниже общая биомасса и численность составляющих её организмов). Продуктивность – способность к созданию (продуцированию) новой биомассы.

Плодородие – показатель почв, характеризующий способность к определенному снабжению растений на данной территории.

Продукция – скорость продуцирования биомассы.

Продукция популяции - общая (суммарная) величина приращения её биомассы за единицу времени.

Продукция трофического уровня – суммарная продукция всех популяций, занимающих этот уровень.

Общая продукция – общий прирост биомассы (выживших и погибших особей) за определенный временной отрезок.

Чистая продукция – фактическая скорость наращивания биомассы.

Дыхание (в экологии) – расходы организмов на выполняемую ими работу.

Первичная продукция – скорость образования органического вещества первичными продуцентами (растениями) в биоценозе.

Вторичная продукция – скорость образования биомассы гетеротрофами. Экологическая сукцессия – последовательная смена одних сообществ другими на определенной территории за счет недостатка или избытка какого-либо ресурса, стремящаяся к приведению сообщества в равновесное состояние.

Равновесие – точное соответствие общего прироста биомассы продуцентов и энергетических затрат всех составляющих биоценоза.

Замкнутое сообщество – это равновесная система.

Первичная сукцессия – сукцессия, которая начинается на лишенном жизни месте (песчаная дюна, лавовые плато).

Вторичная сукцессия – сукцессия, которая возникает на месте ранее сформированного сообщества, потерявшего равновесие (после пожарищ, вырубки леса, устройства пруда).

gazya.ru

• 
  Значение грибов растений и бактерий в природе и
• 
  Как бороться с мучнистым червецом на комнатных растениях
• 
  Опыт с растением на свету и в темноте
• 
  Весной у всех растений цветы появляются раньше листьев
• 
  Комнатные растения родина растения и необходимый состав почвы
• 
  Укажи культурное травянистое растение петрушка одуванчик крапива лебеда
• 
  Какие деревья кустарники и травянистые растения просыпаются первыми
• 
  Экскурсия осенние явления в жизни растений 6 класс
• 
  Как ухаживать за комнатными растениями 1 класс перспектива
• 
  Лабораторная работа знакомство с клетками растений 5 класс
• 
  Борная кислота для растений применение помидоры огурцы перцы