Что могут бактерии в круговороте веществ
Что могут бактерии в круговороте веществ
Круговорот веществ — совокупность превращений химических элементов, из которых построены живые организмы. Основные факторы, определяющие доминирующую роль микробов в круговороте веществ, — широкое распространение микроорганизмов (например, слой плодородной почвы толщиной 15 см может содержать до 5 т микробной биомассы на гектар) и их необычайная метаболическая гибкость при высокой скорости обмена. Большое значение имеет узкая специализация отдельных групп микроорганизмов в отношении утилизируемых веществ. Поэтому некоторые этапы круговорота веществ могут осуществляться исключительно прокариотами. В природе все организмы разделяют на три группы. Продуценты — зелёные растения и микроорганизмы, синтезирующие органические вещества, используя энергию солнца, углекислый газ и воду. Потребители (консументы) — животные, расходующие значительную часть первичной биомассы на построение своего тела.
Круговорот углерода. Роль бактерий в обмене углерода.
Взаимосвязь живых организмов на Земле особенно ярко выражена в круговороте углерода. Атмосферный воздух содержит около 0,03% С02, но продуктивность зеленых растений настолько велика, что весь запас углекислоты в атмосфере (2600-10 9 т С02) был бы истрачен за 20 лет — срок, ничтожно короткий в масштабах эволюции. Фотосинтез бы прекратился, если бы микроорганизмы, растения и животные не обеспечивали возвращение С02 в атмосферу в результате непрерывной минерализации органических веществ. Циклические превращения углерода и кислорода реализуются главным образом через два разнонаправленных процесса: кислородный фотосинтез и дыхание (либо горение в небиологических реакциях).
• Углерод извлекается из круговорота различными путями. Ионы карбоната, содержащиеся в морской воде, соединяются с растворёнными в ней ионами Са 2+ и осаждаются в виде СаС03 (карбонат кальция). Последний также образуется биологическим путём в известковых структурах простейших, кораллов и моллюсков, откладываясь в качестве известняковых горных пород. Отложение неминерализованных органических остатков в условиях высокой влажности и недостатка кислорода приводит к накоплению гумуса, образованию торфа и каменного угля. Ещё один вид изъятия органического углерода из круговорота — отложения нефти, и газа (метана).
• Деятельности человека неуклонно сдвигает баланс углерода в сторону образования С02. С одной стороны, это связано с интенсивным сжиганием нефти, угля и природного газа, а с другой — с уменьшением фотосинтетической фиксации углерода за счёт уничтожения лесных массивов, деградации почвы и загрязнения океана.
Бактерии и их роль в природе и круговороте веществ
Жизнедеятельность на планете происходит благодаря круговороту и обмену веществ в природе. Без этого круговорота такие химические элементы, как кислород, углерод, сера, водород, азот, фосфор, быстро бы исчерпались, а все живое на Земле прекратило бы свое существование. Доминирующую роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе определило их повсеместное распространение, высокая скорость метаболических процессов и осуществление химических процессов, недоступных для остальных живущих на планете.
Почвообразование и азотфиксация
Естественной средой обитания многих микроорганизмов является почва. Какова же роль бактерий в почвообразовании и в круговороте веществ в ней?
Они принимают самое непосредственное участие в формировании химического состава почвы и ее самоочищении. Для жизнедеятельности растений необходимы неорганические вещества, которые они не могут самостоятельно добывать из почвы, и поддержку им в этом оказывают бактерии. Азот, находящийся в воздухе, является необходимым для их жизнедеятельности, но преобразовать его самостоятельно они не могут. На помощь приходят азотфиксирующие бактерии, которые обитают в почве как самостоятельно, так и в симбиозе с бобовыми. Бактерии-симбионты, поселяясь на ранней стадии роста корневой системы, образуют на корешках утолщения ─ клубеньки. Корни дают симбионтам необходимые для питания углеводы, а те, в свою очередь, N2.
Существует несколько способов проникновения микроорганизмов в корни бобовых:
Сам процесс проникновения включает в себя две стадии: стадия заражения корневой системы и стадия образования на ней клубеньков. В результате такого симбиоза растения дают нужный для бактерий углевод, органические вещества, аминокислоты, а те, в свою очередь, азот. Благодаря такому симбиозу почва насыщается азотом, незаменимым для жизни других растений.
Таким образом происходит круговорот азота, который состоит из трех стадий:
Все эти стадии невозможны без микроорганизмов, где каждый вид играет свою незаменимую роль. Отмершие растения, животные, отходы жизнедеятельности всего живого насыщают почву органикой. Роль сапротрофов в переработке органических веществ незаменима. Суть переработки заключается в том, что гнилостные бактерии питаются этой органикой, превращая ее в перегной, необходимый для растений.
Гнилостные бактерии играют незаменимую роль в очищении планеты. Без их участия она превратилась бы в одну большую свалку мертвой неразложившейся органики.
Круговорот углерода в биосфере
Растениям для дыхания необходим углекислый газ, но его содержание в воздухе составляет всего 0,03%. Без участия микробов этот запас был бы исчерпан всего за 20 лет. В процессе фотосинтеза растения фиксируют углерод, и впоследствии он находится в них в виде органических соединений. После отмирания он вместе с этими соединениями накапливается в земле, и бактерии, разлагая органику, тем самым освобождают углерод, который возвращается в биосферу.
Еще одним источником наполнения атмосферы углеродом является ферментация. Суть его состоит в том, что анаэробные бактерии осуществляют полное окисление продуктов, растительной клетчатки, в результате которого также освобождается свободный углерод.
Часть СО2 поступает в слои атмосферы с выхлопами отработанного топлива, при сжигании органики (листьев, древесины), топливных материалов.
Круговорот серы в природе
В результате жизнедеятельности микроорганизмов происходит круговорот серы в природе путем ее окисления или восстановления. Метаморфизм происходит при гниении белковых отходов без доступа кислорода. При переработке белка образуется сероводород. Сера попадает в атмосферу также в результате деятельности сульфатвосстанавливающих микроорганизмов, которые восстанавливают сульфаты из ила, воды и почвы. В результате этого процесса часть сероводорода уходит в атмосферу, а часть накапливается в воде или почве, после чего он там окисляется. Суть процесса окисления сероводорода заключается в том, что он происходит в результате действий серобактерий, которые используют его в метаболических реакциях с целью получения необходимой энергии.
Круговорот фосфора
Высвобождение фосфора из органики происходит при гниении. Фосфорные микроорганизмы, местом обитания которых является вода и почва, используют для своих обменных процессов нерастворимые образования фосфора, которые впоследствии попадают в окружающую среду в растворимом виде. Растения используют фосфор из почвы и воды. У растений он входит в состав семян в виде нуклеиновой кислоты, отвечающей за передачу наследственной информации. У животных в состав крови, молока, тканей нервной системы. При отмирании фосфор возвращается в водоемы или почву в виде фосфатных отложений, которые и служат источником питания серных и нитрифицирующих бактерий.
Круговорот железа в природе
На планете постоянно происходит окисление таких химических веществ, как соли железа, марганца. Это окисление было бы невозможным без работы железобактерий. Отмирая, они опускаются на дно водоемов, образуя при этом залежи болотной и озерной руды.
Поселения таких микроорганизмов в трубопроводах приводят к коррозии и закупорке, что наносит вред промышленности. Передвижение железа и других металлов от центра Земли к ее поверхности также происходит за счет микроорганизмов, что приводит к образованию залежей полезных ископаемых.
Все живое состоит из белков, жиров и углеводов, образование которых невозможно было бы без таких химических элементов, как водород, углерод, сера, азот, фосфор, кислород. Суть обмена веществ заключается в том, что именно благодаря биологической активности микроорганизмов переход в различные стадии и регенерация этих химических элементов на планете являются источником существования всего живого на Земле. Без него невозможно и образование многих полезных ископаемых, в которых нуждается человек для своего существования.
Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.
Биосфера и невидимки. Роль микробов в круговороте веществ в природе
Биосфера (от греч. «биос» — «жизнь» и «сфера» — «шар») охватывает твердую, жидкую и газообразную оболочки Земли. Верхние границы биосферы простираются на 10—15 км, нижние — до 2 км (в твердой оболочке Земли) и на 10 км (в морях).
Количество микробов в биосфере неисчислимо, поскольку она охватывает верхнюю часть земной коры, воды морей, рек, океанов и нижнюю часть атмосферы. Микробы в значительной степени определяют изменения, происходящие в почве, растительном покрове и животном мире. Известный русский микробиолог В. Л. Омелянский писал, что миллиарды микроорганизмов рассеяны в природе и окружают нас повсюду; невидимые, они постоянно сопровождают человека, вторгаясь в его жизнь то как враги, то как друзья. Во множестве присутствуют они в поедаемой нами пище, в воде, которую пьем, в воздухе, которым дышим. Окружающие нас предметы, наша одежда, поверхность тела — все это буквально «кишит» микробами.
Микробы осуществляют круговорот веществ и энергии в природе. Они играют важную роль в повышении плодородия почв, образовании каменного угля и нефти, выветривании горных пород, в ряде других явлений природы; производят колоссальную работу по разложению органических соединений и образованию белка — источника жизни живых организмов.
В природе большое значение имеют следующие глобальные процессы, осуществляемые микроорганизмами: обогащение атмосферы кислородом, которое обусловлено деятельностью зеленых растений; накопление белка; разложение органических веществ в почве, воде, сточных водах. Работа «невидимок» поистине титаническая, именно она предохраняет окружающую нас среду от неминуемого загрязнения и обеспечивает в природе круговорот всех известных химических элементов. Остановись деятельность микробов — прекратилась бы жизнь на Земле.
Выдающимися русскими микробиологами В. Л. Омелянским, С. Н. Виноградским, Г. А. Надсоном была определена огромная роль микроорганизмов в разложении органических веществ, окислении водорода, метана, элементарной серы, в восстановлении сульфата и т. д., обеспечивающих непрерывный круговорот химических элементов в биосфере.
Тонкая оболочка жизни на поверхности Земли — биосфера — находится в настоящее время в устойчивом состоянии, которое постоянно поддерживается круговоротом необходимых для жизни различных элементов и непрерывным притоком энергии Солнца.
Основные элементы, необходимые для жизни — углерод, кислород, азот, водород, сера и фосфор, — постоянно подвергаются превращениям, что и составляет так называемый круговорот веществ. Под круговоротом веществ принято понимать целый ряд происходящих превращений органических и неорганических веществ, благодаря чему запас их не исчезает, а они только меняют свою форму. Как писал Ф. Энгельс, ничто не вечно, кроме вечно изменяющейся, вечно движущейся материи и законов ее движения и изменения. Так давайте проследим пути превращения отдельных элементов и выясним, какую роль в этом играют микроорганизмы.
Начнем с круговорота углерода и кислорода. В воздухе содержится 0,03% (по объему) углекислоты, являющейся основным источником питания растений. Эта концентрация углекислоты почти постоянна в результате существующего равновесия между фотосинтезом и минерализацией. Под действием солнечной энергии зеленые растения превращают углекислоту в органические соединения: углеводы, белки, жиры.
Огромную массу органических веществ в природе составляют соединения растительного происхождения. Накопление этих веществ на Земле в год достигает 50—100 млрд. т. Превращение органических веществ в минеральные соединения называется минерализацией, которая в 90% ведется микроорганизмами, в основном грибами и бактериями. Остальные 10% образуются в результате деятельности прочих организмов, при сжигании топлива, дыхании людей и животных.
Поступление в атмосферу углекислоты происходит благодаря деятельности микробов, которые в процессе дыхания и брожения разлагают разнообразные органические соединения и вновь возвращают углерод в атмосферу в форме углекислоты. Если бы не существовало углеродного цикла, то вся углекислота атмосферы была бы исчерпана примерно за 20 лет в случае отсутствия ее пополнения. В основном низшие животные и микроорганизмы обеспечивают регенерацию двуокиси углерода в ходе непрерывной минерализации органических веществ.
Несмотря на то, что Мировой океан — мощный резерв углекислого газа, за год только 10% его участвуют в обмене воздуха с океаном. Причем принимает участие в газообмене только тонкий поверхностный слой водной глади наших океанов. Отмечено, что на протяжении многих лет в воздухе непрерывно увеличивается содержание углекислого газа, что, по-видимому, связано с вырубкой лесных массивов и в результате уменьшением фиксации углекислого газа при фотосинтезе растений. Накоплению двуокиси углерода в атмосфере также способствует развитие промышленных предприятий.
Основная часть окисленной формы углерода переходит путем фотосинтеза в восстановленное состояние, в котором он находится в органических соединениях, а восстановленная форма кислорода (H2O) окисляется до молекулярного кислорода (O2). Таким образом, превращения углерода и кислорода связаны между собой посредством фотосинтеза, с одной стороны, и аэробного дыхания — с другой.
Как велика роль микроорганизмов, можно судить по тому, что верхний плодородный слой почвы изобилует ими: его толщина в 15 см может содержать около 5 т грибов и бактерий на 1 га.
В воздухе больших городов в результате сгорания различных видов топлива, а также при разложении хлорофилла и гемоглобина содержание окиси углерода в атмосфере повышается, что приводит к увеличению количества микроорганизмов, окисляющих окись углерода до углекислоты. Определенная часть углерода не участвует в круговороте. Это наблюдается при образовании известняков щ торфяных болот, где с течением времени откладывается неполностью разрушенное органическое вещество, называемое торфом. В течение целой геологической эпохи он превращается в каменный уголь. Изъятие углерода из круговорота происходит и при отложении природной нефти, газа (метана).
До возникновения жизни на Земле атмосферные газы пребывали в сильно восстановленном состоянии; азот — в виде аммиака, кислород — в виде воды, а углерод — в форме метана. В настоящее время эти элементы находятся в окисленной форме: азот и кислород — в виде простых газов (азота и кислорода), а углерод — в форме двуокиси углерода.
Исключительно важное значение для поддержания жизни на Земле имеет круговорот азота, поскольку он в виде соединений с другими элементами является необходимой составной частью белковой молекулы, и содержание его в живых организмах достигает 16—18%. В азоте нуждается все живое. Большое количество свободного азота находится в воздухе (сухой воздух содержит 78,11%. по объему свободного азота), но газообразный азот для растений недоступен, так как они усваивают азот из почвы только в виде минеральных соединений. При электрических разрядах в атмосфере образуется аммиак, который, проникая в почву с дождем, также служит источником азота для растений. В связанном состоянии азот находится в воде морей и почве в виде органических и минеральных соединений. В 1 га почвы содержится примерно от 16 до 18 т связанного азота, но растения могут использовать не более 1% общего запаса азота в почве.
Микроорганизмы, находящиеся в почве, проделывают очень большую работу, постоянно пополняя запасы азота в почве тем, что минерализуют органические соединения и в конечном процессе превращают их в аммиак. Определенные почвенные бактерии аммонийную форму азота окисляют до нитритов и нитратов. Нитраты частично усваиваются корневой системой растений, а частично восстанавливаются до аммиака и молекулярного азота.
В круговороте азота ведущее место занимает особая группа микробов, так называемые азотфиксаторы, обладающие способностью фиксировать атмосферный азот и переводить его в связанное состояние, доступное для усвоения его растениями. За счет деятельности этих микроорганизмов в почву ежегодно поступает 60—75% азота от общего содержания его в почве. Подсчитано, что культурные растения земного шара потребляют за год 100 млн. т азота, в то время как минеральных удобрений вносится только 32 млн. т, а остальной дефицит азота пополняется за счет деятельности особых микроорганизмов — азотфиксаторов.
Безжизненный газ (азот) становится источником органических веществ. Далее органические вещества растений и животных подвергаются разложению исключительно за счет «великих могильщиков» — микробов. В результате распада белков при гниении как конечный продукт образуется аммиак. Белки разлагаются многими микроорганизмами — аэробными (живущими при доступе кислорода) и анаэробными (усваивающими связанный кислород), грибами и актиномицетами. При разложении белков образуются разные продукты — двуокись углерода, аммиак, органические кислоты, сероводород и другие вещества.
Определенные микробы, открытые С. Н. Виноградским в 1890 г., претерпевают превращения, связанные с окислением аммиака, который сначала используется нитрозными микроорганизмами, а нитриты, образующиеся последними, служат источником жизни для нитратных бактерий. Этот процесс имеет прямую связь с плодородием почвы: чем богаче почва, тем большее количество азотной кислоты она может накопить.
Одновременно с накоплением азота в почве происходит обратный процесс — превращение окисленных форм азота в окислы азота или молекулярный азот. Способностью к выделению молекулярного азота обладают так называемые денитрифицирующие бактерии, которые приводят к обеднению почвы, но и это явление необходимо для замыкания круговорота и пополнения воздуха азотом.
Денитрификация — процесс, имеющий большое экологическое значение. Он лишает почву необходимого для растений азота, потери которого могут достигать при определенных условиях до 50% связанного азота. Особенно значительные потери происходят в удобренных почвах. Тем не менее денитрификация способствует накоплению определенного количества связанного азота в почве. При отсутствии денитрификации земной запас азота, включая азот атмосферы, в конце концов сосредоточился бы в океанах, и жизнь стала бы невозможной на основной части суши. Денитрификация делает пресную воду пригодной для питья, поскольку высокие концентрации ионов нитрата токсичны.
В природе происходят процессы превращения соединений серы и железа, аналогичные, круговоротам азота и углерода. Основную роль в этих явлениях играют определенные микроорганизмы (серо- и железобактерии). Специфические серобактерии осуществляют важнейшие этапы превращения серы: минерализацию органической серы, окисление минеральной серы и ее восстановление. В водоемах серобактерии окисляют ядовитый сероводород в безвредные сернокислые соли.
Сера — необходимый питательный элемент для организмов. Бактерии, окисляющие неорганические соединения серы, находят применение при разработке месторождений полезных ископаемых, в частности при микробиологическом выщелачивании меди из различных минералов, в которых медь соединена с серой. Этот способ экономически более выгоден, чем добывание меди плавкой.
Помимо биологического круговорота серы в земной атмосфере происходят важные небиологические превращения газообразных форм серы. Подсчитано, что в атмосферу ежегодно выделяется около 90 млн. т серы в форме сероводорода, который образуется биологическим путем, еще 50 млн. т — в форме оксида серы при сжигании ископаемых видов топлива и около 0,7 млн. т в форме сероводорода и оксида серы возникает в результате вулканической деятельности.
В результате активной жизнедеятельности микробы образуют органические кислоты, а также азотную и серную, которые растворяют фосфат кальция, а образованный микробами сероводород способствует растворению фосфатов железа. Большая часть земных запасов фосфора находится в виде нерастворимых солей кальция, железа или алюминия и поэтому не может усваиваться живыми организмами. В почве растворимые фосфаты постоянно теряются, так как переносятся в моря благодаря выщелачиванию. Только фосфор возвращается на сушу, главным образом в виде отложений (гуано) морских птиц.
Все реакции, образующие в совокупности круговорот веществ, приводят к сбалансированному образованию и потреблению биологически важных элементов в биосфере.
Деятельность микроорганизмов оказывает большое влияние на окружающую нас среду. Ведь эти мельчайшие «невидимки» ежесекундно, неутомимо в огромных масштабах совершают сложные биологические процессы, которые очищают и обогащают атмосферу воздушных и водных пространств необъятного земного шара. Они ответственны за плодородие почв, а значит, и за урожаи сельскохозяйственных культур, обилие даров природы.
Все области знания в равной мере необходимы, но некоторые из них важнее других. И биологию нам следовало бы поставить на первое место, так как ее цель — понять и объяснить сущность жизни.
Источник: А.Г. Гриневич, Р.С. Сыздыкова. Таинственные невидимки. Кайнар. Алма-Ата. 1984
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Роль бактерий : в природе, в жизни человека (плюсы и минусы!)
Значение бактерий в жизни человека и в природе
Бактерии играют важную роль в круговороте веществ в природе. Бактерии гниения разлагают органические остатки до минеральных веществ, которые могут использовать растения. Бактерии, живущие в почве, обеспечивают его плодородие.
Цианобактерии и бактерии почвы усваивают азот воздуха и обогащают им почву (клубеньковые бактерии, азотобактер). Образование нефти и природного газа происходило при участии бактерий. Бактерии используются в пищевой промышленности — при скисании молока, изготовлении йогуртов, сыров. С определенных групп микроорганизмов получают антибиотики, витамины и т. д.. Без бактерий невозможно изготовить волокна из льна, силос из зеленых кормов. При очистке сточных вод применяют бактерии.
Но бактерии могут нанести большой вред человеку и другим организмам, вызывая болезни (ангина, дифтерия, тиф, туберкулез и многие другие). Бактерии могут портить продукты питания, выделяя при этом ядовитые вещества, и вызвать заболевание, например, ботулизм у человека.
Источник 1
Источник 2
Минусы
Если бактериальное равновесие нарушается, человеку приходится столкнуться с отрицательными сторонами микробного соседства. Нарушенное равновесие предполагает, что положительные микроорганизмы либо перестали преобладать в сообществе, либо изменились условия их жизни, в результате чего микробы стали опасны.
В природе это происходит часто. Изменение температурного режима, появление дополнительных физических или химических факторов – любое из этих событий играет большую роль и может изменить бактериальную картину экосистемы.
Человек – достаточно стабильная экосистема с постоянным температурным режимом, физическими процессами и химической средой. Любое изменение в бактериальном равновесии имеет значение. Это серьезная угроза здоровью человека.
Опасными для человека являются бактерии, провоцирующие и поддерживающие процессы гниения (разложения белков). Три основных вида этих условно болезнетворных микроорганизмов:
Эти микробы гниения являются постоянными участниками бактериальных сообществ, населяющих человека, но благодаря преобладанию в этих сообществах полезных молочнокислых бактерий, процессы гниения дезактивируются. Плюс в том, что деятельность условно патогенной микрофлоры в значительной степени тормозится.
Но как только в природе этих взаимоотношений что-то меняется, микробы гниения начинают активную деятельность.
Отрицательная роль бактерий
Но эти микроорганизмы играют в окружающей среде и жизни человека не только положительную роль. На наш организм некоторые бактерии (примерно 1%) могут оказать болезнетворное воздействие при определенных обстоятельствах. Огромную опасность таят в себе патогены-паразиты, которые могут вызывать инфекционные болезни: чуму, холеру и т. д. Из менее опасных болезней можно назвать ангину, воспаление легких. Поэтому, наверное, ученые предпочитают держать этих маленьких паразитов под постоянным контролем.
Еще одна отрицательная роль бактерий – участие их в порче съестного. При определенных условиях они способны «съесть» оставленную вне холодильника еду за довольно быстрое время. После чего для людей эти продукты уже становятся непригодными.
Велика и отрицательная роль бактерий. Многие бактерии вызывают порчу самых разных материалов и пищевых продуктов. Бактерии образуют целый ряд ядовитых веществ. Они способны проникать в ткани растений, животных и человека и выделять при этом вещества, отравляющие организм хозяина.
Поражая растения, бактерии вызывают у них такие серьезные болезни как увядание, ожоги, мокрые гнили, опухоли
Как видим, роль бактерий в природе многогранна и не всегда положительна. Однако без этих невидимых и простых организмов жизнь на нашей планете просто невозможна, так как они участвуют в круговороте веществ в природе, осуществляя химические превращения, не доступные ни животным, ни растениям.
Круговорот веществ в природе является основой существования жизни на Земле
Земной шар населён множеством организмов. Одни из них изучены досконально, о других науке до сих пор многое неизвестно. Живая природа с точки зрения систематики была исторически определена пятью царствами, хотя на данный момент добавлено ещё три категории. Организмы этих разрядов объединены также в домены, один из которых носит название «бактерии». Эти живые существа представлены безъядерными единицами, чаще всего состоят из всего лишь одной клетки. Значение бактерий в природе и жизни человека очень велико. Несмотря на расхожее мнение о вреде этих микроорганизмов, они играют и важную положительную роль.
Круговорот веществ
Еще одна положительная роль бактерий – участие во всемирном круговороте веществ в природе. На суше и на море, в воздухе постоянно происходит глобальный обмен элементами. Все вещества на планете Земля переходят от одного организма к другому. Без микроорганизмов такой переход был бы попросту невозможен. Наиболее изучен наукой процесс круговорота азота, который складывается из нескольких этапов: фиксация, окисление, восстановление (путем гниения или аммонификации). Во всех трех случаях процессы осуществляются при помощи определенных групп бактерий. Это клубеньковые и аэробные микроорганизмы, которые участвуют в процессах разложения и преобразования белка. Учеными выявлено участие этих микроскопических существ в воспроизводстве и преобразовании углекислого газа, серы, железа, фосфора. В настоящее время проводятся дополнительные исследования этих феноменов.
Немного о бактериях
Природа, создавая бактерии, снабдила их беспрецедентным запасом прочности и многими качествами, отсутствующими у большинства других жителей планеты Земля. Они способны выдерживать высокие и низкие температуры, спокойно существовать при высоком и низком атмосферном давлении, практически без кислорода. Микроорганизмы как бы предназначены для заселения новых миров, закрепления на незнакомых, необжитых еще территориях. При довольно примитивном строении (большинство – одноклеточные) бактерии обладают огромным запасом прочности, являются, пожалуй, самой эффективной из известных существующих форм жизни.
Происхождение
Отвечая на вопрос, каково значение бактерий в природе, нужно отметить, что эти организмы — первые, зародившиеся на нашей планете. Возраст их биологического существования — приблизительно 4 миллиарда лет. Сообщение между собой доменов археи и бактерии на заре их возникновения на Земле досконально неизвестно.
Тема эволюции микроорганизмов неоднозначна и обсуждается учёными уже много лет. Какой фактор служит причиной тому, что это царство живой природы не претерпевало качественных изменений за миллиарды лет своего существования? Предположительно, это то, что бактерии не имеют полового процесса. Вследствие этого формирование новых структур либо не происходит вовсе, либо идёт очень медленно, и механизмы этих процессов существенно отличаются от подобных у эукариотов.
Положительная роль
Как уже было сказано выше, рассматриваемый домен живой природы несёт не только отрицательные моменты для людей и тем более для планеты в целом. К созидательной роли, если описывать её кратко, можно отнести:
Описанные выше 6 функций, являющие собой положительную роль микроорганизмов — это далеко не полный список примеров их созидательного предназначения. Учёные ежедневно выявляют всё новые свойства благоприятного воздействия на типы, классы, семейства живых существ.
Отрицательная роль
Несмотря на общепринятое мнение, что бактерии играют огромную отрицательную роль, биология может определить лишь одно негативное свойство: патогенное. Вследствие этой характеристики микроорганизмов они способны приводить к заболеваниям у людей, животных и растений. Для растений это бактериозы, для животных — сибирская язва и бруцеллёз, для людей — множество болезней, среди которых туберкулёз, чума, холера, дизентерия, бронхит. Некоторые болезни долгое время являлись смертельными, однако на сегодняшний день медицина находит всё новые и новые лекарства против них.
Кроме непосредственно возбудителя инфекционных заболеваний, принести вред могут также микроорганизмы, размножающиеся в продуктах питания по истечении срока годности.
Вышеописанные моменты для человека являются несомненной угрозой, но, с точки зрения планеты, это не самая серьёзная опасность для живых существ.
Бактерии — самая многочисленная и самая древняя систематическая единица нашей планеты. Говоря об их пользе или вреде, всегда нужно помнить, что все виды растений, животных, а тем более сам человек — гораздо более поздние гости на Земле. Микроорганизмы вопреки расхожему мнению играют не только отрицательную роль в планетарном масштабе, но и выполняют множество положительных функций. Правильно и эффективно взаимодействовать с ними — вот основная задача человека на сегодняшний день.
Строение
Для того чтобы правильно определить значение микроорганизмов в природе и в жизни человека, необходимо тщательно изучить строение их клеток, определяющее их функции. Как уже было сказано выше, подавляющее большинство организмов, о которых идёт речь, состоят всего из одной клетки. Форма их бывает различной: круглой, вытянутой, спиральной, кубической, С- и О-образной, тетраэдрической. Очертания влияют на то, в какой степени бактерия сможет прикрепиться к нужной поверхности, на способность двигаться и поглощать питательные вещества. Интересно, что некоторые виды домена, среда обитания которых содержит немного полезных для них компонентов, способны увеличивать площадь своей поверхности.
К обязательным структурам клетки микроорганизмов относятся:
Остальные составляющие, во многом определяющие роль микроорганизмов в природе и жизни человека, у различных их типов разнятся между собой.
К многоклеточным представителям царства относятся актиномицеты и нитчатые цианобактерии. Строение их предполагает наличие вышеописанных трёх компонентов, но деятельность возможна лишь при агрегации отдельных клеток воедино. Задачи, выполняемые в таком случае разными единицами, чётко разделены.
Круговорот серы в природе
В результате жизнедеятельности микроорганизмов происходит круговорот серы в природе путем ее окисления или восстановления. Метаморфизм происходит при гниении белковых отходов без доступа кислорода. При переработке белка образуется сероводород. Сера попадает в атмосферу также в результате деятельности сульфатвосстанавливающих микроорганизмов, которые восстанавливают сульфаты из ила, воды и почвы. В результате этого процесса часть сероводорода уходит в атмосферу, а часть накапливается в воде или почве, после чего он там окисляется. Суть процесса окисления сероводорода заключается в том, что он происходит в результате действий серобактерий, которые используют его в метаболических реакциях с целью получения необходимой энергии.