ТЕМА 14. БИОЛОГИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ
Современная биология представляет комплекс, систему наук. Для уяснения биологических основ развития, жизнедеятельности и экологии конкретных представителей животного и растительного мира неизбежно обращение к общим вопросам сущности жизни, уровня его организации, механизмам существования жизни во времени и пространстве.
В контексте микробиологии окружающей среды нас интересует экология микроорганизмов.
Основной единицей в экологии является экосистема. В нее входят как биотические, так и а биотические компоненты. Биотические компоненты составляют сообщество организмов или биоценоз. В данном случае речь идет о сообществе различных популяций микроорганизмов. Абиотические компоненты - это физические и химические условия экосистемы, в которых живут организмы. Размеры микробных экосистем разнообразны. Это может быть, например, пруд, озеро или корневая система какого-то растения. Возможны и такие малые экосистемы, как ротовая полость человека, рубец жвачного животного или участок кишечника. Все жизненное пространство нашей планеты, или биосферу, можно рассматривать как гигантскую экосистему. Иногда ту или иную экосистему называют "окружающая среда". Местообитание в пределах экосистемы - это тот участок или жизненное пространство, в котором живет данный организм (индивид или популяция). Для каждого микроорганизма (организма) можно указать как минимум одно местообитание, в котором оно обычно встречается, растет, развивается. Например, донные отложения водоемов, плодородная почва, носовая полость или кишечник человека или животного. Как правило, существует одно определенное местообитание в рамках одной экосистемы, но может быть и несколько, каждое в отдельной экосистеме. Например, метано-образущие бактерии могут жить в морских отложениях, в рубце животных или в метантенках очистных установок. Кишечная группа.
|
|
|
Экологическая ниша - отражает не место в пространстве, а функцию какого-то вида в сообществе организмов. Функция обусловлена специфическими потребностями в пище, устойчивостью к условиям среды и т. п. Например, в рубце жвачных животных могут расти и выполнять функцию расщепления целлюлозы только целлюлозолитические бактерии, которые осуществляют это в анаэробных условиях. Они должны быть устойчивы к температуре желудка, к присутствию жирных кислот, ферментов, газов и т. п.
Согласно концепции Вернадского, микроорганизмы, встречающиеся в экосистемах, подразделяются на две категории: автохтонные и аллохтонные. Автохтонные -типичные обитатели данной экосистемы и присутствуют там всегда, например, бактерии кишечной группы (в кишечнике), нитрифицирующие бактерии (в почве), обитатели горячих водных источников и т. д. Такая специфичность обусловлена наличием определенных питательных веществ, соответствующей температурой, реакцией среды и другими условиями.
|
|
|
Аллохтонные (зимогенные) микроорганизмы появляются случайно при повышенной концентрации питательных веществ или при добавлении определенных веществ. Такие виды присутствуют в экосистеме временно или пребывают в состоянии покоя (вездесущие почвенные бактерии и водные бактерии). В нормальных условиях в почве или воде развивается большое число видов. Нормальными условиями считаются нейтральная рН, обилие питательных веществ и воды. Чем больше отклонений, тем меньше разнообразия видов, но зато выше численность какого-нибудь одного вида. В экстремальных экологических системах (горячие источники, соленые озера) преобладают организмы, приспособившиеся к экстремальным условиям. Это относится к крайне термофильным, галофильным, алка-лифильным, осмофильным и другим экстремальным микроорганизмам.
Водные экосистемы.
Типичными водными экосистемами являются океаны, моря, озера, пруды и проточные водоемы.
|
|
|
Морская микробиология - наука молодая. Первичными продуцентами органических веществ в море служат одноклеточные водоросли -фитопланктон. В пищевую цепь входят бактерии, простейшие, членистоногие и рыбы. Хотя океаны поглощаютнаибольшее количество солнечной энергии, но образуют всего 5-10% белка, производимого на Земле. Продуктивность распределена неравномерно: открытый океан, занимая 90% водной поверхности, дает всего 0,7% улова рыбы, прибрежные зоны - 54%.
В водной среде происходят такие же превращения веществ, как и в почве, однако имеются и специфические особенности.
Толща воды в водоемах содержит питательные вещества в сильно разбавленном виде, поэтому в ней обитают виды, приспособившиеся к этим условиям. (На искусственных средах растут при их сильном разбавлении). В толще вод развиваются автотрофы - зеленые и пурпурные бактерии, планктонные водоросли. Вместе с ними встречаются и гетеротрофы, которые используют органические вещества отмирающих автотрофов. Встречаются также и обычные почвенные бактерии, чем ближе к берегам, тем их больше. В загрязненных прибрежных водах количество их достигает сотен тысяч и млн. в 1 мл. В воде содержится значительное количество О2 (пополняют планктонные водоросли, автотрофы).Они выделяют кислород в процессе фотосинтеза. Поэтому в воде могут идти процессы глубокого окисления. На дне водоемов меньше О2 и ниже температура. Здесь процессы окисления замедлены - в результате образуется большое количество объемистых продуктов неполного окисления - ила или сапропеля. Микробы только на самой поверхности ила - в форме пленки, под ней условия анаэробные.
|
|
|
Микроорганизмы в водоемах являются пищей для планктонных животных, которые в свою очередь являются пищей для рыб, т. е. микроорганизмы - важнейшая часть пищевой цепи, поэтому необходимо изучать состав микроорганизмов водоемов, учитывать их количество, биохимическую активность.
Через воду передаются возбудители желудочно-кишечных заболеваний.
В водоемах закрытого типа (пруды, озера) наблюдается определенная закономерность в распределении бактерий: в прибрежной зоне их больше, по вертикали наиболее обильно заселена 10-100 см глубина. На глубине 200 м в морях, океанах -они практически отсутствуют. Ключевые воды и артезианские колодцы содержат в пределах 10 штук в 1 мл.
Наука об озерах и прудах (лимнология) позволила лучше понять частичные кругообороты веществ и живых организмов и их интеграцию. Озера и более мелкие пресные водоемы представляют собой хорошо отграниченные, легко поддающиеся описанию экосистемы. В них имеются как аэробные, так и анаэробные зоны.
Схематичный вертикальный разрез озера - пример водной экосистемы. Слой температурного перепада (термоклин) отделяет аэробную область от анаэробной. В обеих областях осуществляется первичное образование органических веществ путем фотосинтеза (по Шлегелю).
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 305; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!