Тема: «Участие микроорганизмов в синтезе и разложении природных веществ. Микроорганизмы- продуценты, консументы и редуценты»

Вопросы:

1. Жизнедеятельность микробов в природе.

2. Участие микроорганизмов в синтезе и разложении природных веществ.

3. Микроорганизмы-продуценты, консументы и редуценты.

 

Слайд №3. В соответствии со своей ролью и функцией в природе все живые организмы разделяются на три группы. Зеленые растения синтезируют органические вещества, используя энергию солнца и углекислоту, поэтому их называют продуцентами. Животные являются потребителями (консументами): они расходуют значительную часть первичной биомассы для построения своего тела. Тела животных и растений в конце концов подвергаются разложению, при котором органические вещества превращаются в минеральные соединения. Этот процесс, называемый минерализацией, осуществляют в первую очередь грибы и бактерии; в балансе природы они служат деструкторами.

 

1. Жизнедеятельность микробов в природе

В природе микроорганизмы живут в любой среде (почва, вода, воздух) и распространены гораздо шире, чем другие живые существа. Благодаря разнообразию механизмов утилизации источников питания и энергии, а также выраженной адаптации к внешним воздействиям, микроорганизмы могут обитать там, где другие формы жизни не выживают.

Слайд №4 Естественной средой обитания большей части микроорганизмов является вода, почва и воздух. Число микроорганизмов, обитающих на растениях и в организмах животных, значительно меньше. Широкое распространение микроорганизмов связано с лёгкостью их распространения по воздуху и воде; в частности, поверхность и дно пресноводных и солёных водоёмов, а также несколько сантиметров верхнего слоя почвы содержат большое количество микроорганизмов, разрушающих органические вещества. Меньшее количество микроорганизмов колонизируют поверхность растений и некоторые внутренние полости животных (например, желудочно-кишечный тракт, верхние отделы дыхательных путей).

Слайд №5. В зонах обитания микроорганизмы образуют биоценозы [от греч. bios, жизнь, + koinos, сообщество] — сложные ассоциации со специфическими и часто необычными взаимоотношениями. Каждое микробное сообщество в конкретном биоценозе образуют специфичные аутохтонные микроорганизмы [от autos, свой, + chthon, страна, местность], то есть микробы, присущие конкретному месту обитания. В состав этих сообществ могут проникать аллохтонные микробы [от греч. alios, чужой, + chthon, страна; буквально — чужестранец] (например, паразитические).

В природных биоценозах (почва, вода, воздух) выживают и размножаются лишь те микроорганизмы, которые находятся в благоприятных условиях окружающей среды. В природе большую часть бактерий поедают хищные простейшие, но часть клеток каждого вида выживает, а при наступлении благоприятных условий они дают начало новым клонам микроорганизмов.

Слайд №6. Наиболее крупными экосистемами земной биосферы являются водные, почвенные и воздушные экосистемы. Микроорганизмы занимают в них важное место или являются единственными формами жизни. Наиболее сложной является экосистема почвы из-за наличия в ней огромного числа разнородных организмов.

Первичными продуцентами в морской среде являются одноклеточные водоросли - фитопланктон. В пищевую цепь входят бактерии, простейшие, членистоногие и рыбы. Хотя океаны поглощают и накапливают наибольшее количество солнечной энергии, они участвуют в продукции пищи очень слабо; лишь 5- 10% производимого на Земле белка образуется в океане. В то же время, поступление богатых питательными веществами сточных вод в мировой океан служит предпосылкой для роста биомассы (в том числе, при участии морских бактерий), а не приводит к его загрязнению.

В прибрежных зонах морей широко распространены галофильные бактерии и микроорганизмы сточных вод, принимающие активное участие в утилизации трудно разлагающихся органических и неорганических веществ.

Слайд №7. В озерах и прудах имеются как аэробные, так и анаэробные зоны. Когда глубинные воды озер, богатые питательными веществами, попадают на поверхность, начинается массовое размножение цианобактерий, диатомий, жгутиковых и зеленых водорослей («цветение воды»). Продуцирование биомассы происходит и за счёт поступающего из окружающей среды дополнительного органического материала. Часть этого органического вещества, в особенности частицы, содержащие целлюлозу, опускается на дно озера и разлагается. В начальной аэробной стадии разложения расходуется кислород, и на днесоздаются анаэробные условия. В результатеанаэробного распада образуются органические продукты брожения: водород, сероводород, метан и углекислый газ. Поскольку процессы перемешивания воды замедленны, эти продукты поступают из донных отложений в толщу воды очень медленно. Один только метан - главный продукт анаэробной цепи питания в донных осадках выделяется в виде пузырьков газа. На своем пути к поверхности водоема часть метана переходит в раствор и окисляется аэробными бактериями. Интенсивность продукции биомассы зависит от количества питательных веществ в водоеме. В богатых этими веществами (эвтрофных) озерах такие превращения весьма интенсивны, а в бедных (олиготрофных) едва заметны.

В чистых проточных водоемах число бактерий в 1 мл, как правило, не превышает миллиона. Эти бактерии способны, однако, минерализовать весь легко разлагаемый органический материал, поступающий из прибрежных зон. При высокой степени загрязнения водоёма резко меняется состав его микрофлоры и микрофауны. В проточном водоеме начинает превалировать анаэробная сульфатредукция (запах сероводорода), исчезает один из элементов пищевой цепи - дафнии, появляется другой представитель микромира грибковой природы - Sphaerotilus natans (гриб сточных вод), что указывает на сильное загрязнение водоема органическими веществами (пример, р.Люльченка).

 

2. Участие микроорганизмов в синтезе и разложении природных веществ

Синтез природных веществ

Слайд №8. Одними из наиболее важных процессов синтеза природных веществ являются процессы усваивания микроорганизмами углерода, кислорода, азота, серы, фосфора, железа и других макро- и микроэлементов и включение их в состав неорганических и органических молекул.

Рассмотрим процессы синтеза природных веществ как результат непрерывного взаимодействия разнообразных биологических систем.

Слайд №9. Фиксация молекулярного азота. Азотфиксирующие бактерии, обладающие способностью поглощать и связывать молекулярный азот из атмосферы, аккумулируют в биосфере до 200*10⁶ тонн/год азота. Известно, что бобовые растения в симбиозе с микроорганизмами способны обогащать почву азотом. По расчетам некоторых исследователей примерно около 70% азота, который растения берут из почвы, накоплено биологическим путем. Такой азот не только дешев, но и безвреден. Велика роль в этих процессах микроорганизмов, находящихся в клубеньках бобовых растений.

Фиксация молекулярного азота из воздуха может происходить и при участии свободноживущих микроорганизмов. В 1901г. голландский ученый Мартин Бейеринк выделил из огородной почвы чистую культуру аэробного фиксатора азота, названного им Azotobacter chroococcum, который активно связывает атмосферный азот и обогащает им почву. Кроме указанных микроорганизмов фиксировать азот из воздуха могут некоторые миксобактерии, многие грибы, пурпурные и цианобактерии. Из всех микроорганизмов наибольшая азотфиксирующая способность принадлежит азотобактеру.

Слайд №10. Продукты гниения белков и разложения мочевины — аммиак и аммиачные соли — могут быть непосредственно усвоены растениями, но они обычно превращаются в нитраты — соли азотной кислоты. Автотрофные бактерии - нитрификаторыв результате биохимическогоокисления аммиака в течении года образуют сотни килограммов на гектар доступных для растений нитратов.

Слайд №11. Микроорганизмы принимают непосредственное участие в превращениях некоторых химических элементов. Концентрирование рассеянных элементов является важным фактором нормальной жизнедеятельности не только высших растений, но и почвенной иводной микробиоты. Микроорганизмы являются рекордсменами по извлечению металлов из окружающей среды. Установлено, что хлорелла накапливает урана до 0, 4% сухой массы, актиномицеты — до 4, 5%, денитрифицирующие бактерии — 14%, а специально отобранные культуры дрожжей - до 50% сухой массы. Наибольшее содержание цинка обнаруженов сухом веществеспорообразующих бактерий (5154, 1 мг/кг сухого вещества бактерий), актиномицетов (до 483, 7 мг/кг), грибов (251, 0 мг/кг) и неспороносных бактерий (до 118, 0 мг/кг). Максимальное содержание свинца также относится к спорообразующим бактериям (1466, 7 мг/кг), затем следуют неспорообразущие бактерии (до 246 мг/кг), актиномицеты (101, 7 мг/кг) и грибы (96, 4 мг/кг). Плесневые грибы аспергиллы накапливают до 0, 3% меди, т.е. в 30 тыс. раз больше, чем в окружающей среде. Например, сенная палочка извлекает более 40 разных видов металлов, в том числе и золото.

 

 

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться: