§ 14. Разнообразие и значение бактерий в природе

Вы углубите свои знания о бактериях, узнаете, как они питаются, дышат и какую роль играют в природе.

Как именно бактерии питаются, дышат? Почему бактерии суше ствуют всюду? Что такое сине-зелёные водоросли? Гае их можно увидеть? Образуются ли бактерии на растениях? Всё ли в мире пошло от бактерий? Когда возникли бактерии?

Бактерии в природе выполняют много разных функций. Важнейшая среди них — очищение планеты от остатков других орга

низмов и отходов, выделяемых живыми существами в процессе своей жизнедеятельности. Кроме того, немало бактерий, подобно растениям, сами создают органические вещества из неорганических — воды и углекислого газа. В некоторых уголках нашей планеты — в глубоких пещерах, на больших глубинах Мирового океана, в горячих источниках и сверхсолёных водоёмах — органические вещества, образованные такими бактериями, обеспечивают существование других организмов — животных и грибов.

Таким образом, по способу питания бактерии делятся на гетеротрофов и автотрофов (рис. 55).

Рис. 35. Способы питания и получения энергии у бактерий

Большинство бактерий, подобно животным, питается органическими веществами, т.е. является гетеротрТфами. Гетеротрофные бактерии составляют передовой отряд большой армии маленьких уборщиков нашей планеты. Потребляя органические вещества, бактерии частично перерабатывают их в вещества собственных клеток, а частично расщепляют на неорганические вещества, получая при этом энергию. Некоторые бактерии расщепляют органические вещества в процессе дыхания, используя при этом кислород. Но многим бактериям для получения энергии кислород не нужен: они расщепляют органические вещества без его участия, в частности, в процессе брожения.

Бактерий, которым для получения энергии необходим кислород, очень много в почвах и в поверхностных слоях воды, особенно —

Рис. 36. Одноклеточные (а) и многоклеточные (б, я) цианопрокариоты: а — микроскопическая колония возбудителя «цветения» воды микроцистиса; б — артроспира (спирулина), являющаяся объектом промышленного выращивания; в — съедобная цианопрокариотаносток

загрязнённой. Бактерии, обходящиеся без кислорода, в большом количестве населяют донные отложения водоёмов, особенно стоячих, также их много в пищеварительных системах различных животных. Примером полезных для человека бактерий, живущих без кислорода, являются бифидобактерии, а опасных — возбудитель ботулизма. Кислород угнетает также развитие большинства других болезнетворных бактерий.

Значительное количество бактерий являются автотр Тфами: они синтезируют органические вещества из неорганических — углекислого газа и воды. Некоторые из таких бактерий, подобно растениям, используя энергию солнечного света, осуществляют фотосинтез, но при этом не выделяют кислород (зелёные и пурпурные бактерии).

Ярким примером автотрофных бактерий, выделяющих в процессе фотосинтеза кислород, являются микроскопические организмы, называемые по-разному: цианобактерии, сине-зелёные водоросли или цишюпрокариТты. Цианопро кар йоты могут быть как одноклеточными, так и многоклеточными (рис. 86).

Под электронным микроскопом клетки цианопрокариот похожи на бактерии. Однако имеется и существенное отличие: в клетках цианопрокариот находятся уплощённые мембранные мешочки, в которые встроены молекулы хлорофилла (рис. 87). Они делают всю клетку цианопрокариот похожей на отдельную орга-неллу растительной клетки — хлоропласт.

Цианопрокариот можно найти всюду, где имеется достаточное для фотосинтеза количество света. Тем не менее особо разнообразны и многочисленны они в морях, пресных и сверхсолёных водоёмах, горячих источниках, а также в почвах знойных и холодных пустынь.

Благодаря фотосинтезу, который осуществляли цианопрока-риоты задолго до появления растений, на Земле образовалась кислородная атмосфера. В настоящее время планетарная роль цианопрокариот заключается в обогащении почвы доступным

для растений азотом, который сине-зелёные водоросли могут усваивать непосредственно из атмосферы.

Некоторые бактерии способны получать энергию недоступным для растений или животных способом. Для синтеза молекул АТФ они используют богатые энергией неорганические вещества — сероводород, водород, аммиак, даже некоторые соединения железа.

Удивительным примером таких организмов являются бактерии, живущие на дне Мирового океана при температуре +300 °С и давлении до 300 атмосфер возле подводных гейзеров — так называвмых «чёрных курильщиков ». Перегретая вода, обогащенная углекислым оксиводородом, для бактерий «черных курильщиков» являются источником пищи и энергии, а органические вещества клеток самих бактерий — едой и источником энергии для уникальных глубоководных червей, моллюсков и рыб. Бактерии, обитающие на дне Мирового океана возле «чёрных курильщиков» представляют немногочисленную, но очень своеобразную группу древнейших прокариот нашей планеты, получившей название Архебактерий, или АрхШ,

Бактерии по-разному взаимодействуют с другими организмами. Большая часть бактерий ведёт свободный способ существования. Немало бактерий являются паразёпшми, — они селятся в теле животных, растений или грибов, и, питаясь органическими веществами хозяина, приводят к его заболеванию или даже гибели.

Однако со многими организмами бактерии способны вступать во взаимовыгодный симбиТз, при котором как бактерия, так и хозяин, в чьём теле она поселилась, получают взаимную пользу (рис. 88), Кроме симбиоза, который удобен для обоих организмов, существуют отношения, полезные одному, но нейтральные для другого симбионта. Ещё один вид симбиоза — это отношения, которые вредны для одного, но нейтральны для другого.

Примерами взаимовыгодного симбиоза являются взаимоотношения молочкокислых бактерии с человеком: человеческий организм предоставляет бактериям дом и пищу, а бактерии помогают человеку в пищеварении и борьбе с болезнетворными микроорганизмами.

Пример взаимовыгодных симбиотических отношений с растениями демонстрируют клубеньковые бактерии: они развиваются в корнях бобовых растений — гороха, фасоли, люцерны, клевера> и обеспечивают растение необходимыми соединениями азота, выполняя роль живых азотных удобрений. А от хозяина они получают часть органических веществ, образованных растением в процессе фотосинтеза (рис. 38, а).

Чайный гриб — это симбиоз уксуснокислых бактерий и грибов-дрожжей (рис. 38, б).

Корова переваривает растительную пищу благодаря симбиотическим бактериям, живущим в особой части её желудка — рубцй (рис. 38, в).

Червь олЗвиус, живущий в Средиземном море, вообще не имеет пищеварительной системы — все питательные вещества он получает от симбиотических автотрофных бактерий, развивающихся в его теле.

Бактерии представляют древнейшую группу живых организмов нашей планеты. Современные растения, животные и грибы являются очень далёкими потомками доисторических бактерий. Первые остатки бактерий и следы их жизнедеятельности имеют возраст от 3,6 до 3,2 млрд лет. Для сравнения: возраст нашей планеты по результатам анализа метеоритного свинца составляет 4,6 млрд лет; первые примитивные животные появились на ней около 1,8-1,5 млрд лет назад.

Выводы

1.    Бактерии играют ключевую роль в процессах очистки планеты от органических остатков и продуктов жизнедеятельности живых существ.

2.    Разнообразие способов питания и путей получения энергии, а также отношений с другими организмами являются главными причинами повсеместного распространения бактерий.

3.    Цианопрокариоты — это прокариотические организмы, которые питаются как растения — благодаря фотосинтезу. Они имеют хлорофилл, но не имеют хлоропластов.

4.    Благодаря цианопро кар йотам на Земле возникла кислородная атмосфера.

5.    Бактерии являются древнейшей группой живых организмов нашей планеты.

Термины и понятия, которые важно знать

Гетеротрофы, автотрофы, брожение, цианопрокариоты, паразитизм, симбиоз.

Контрольные вопросы

1.    Как бактерии получают энергию?

2.    Чем паразитизм отличается от взаимовыгодного симбиоза?

3.    Какие примеры взаимовыгодного симбиоза бактерий с другими организмами вы знаете?

4.    Какая особенность строения организма характерна для цианопрокариот, но нехарактерна дня большинства бактерий?

Бактерии — самые выносливые организмы нашей планеты

Ответы на вопросы школьников:

Есть ли бактерии в космосе? Можно ли убить бактерию радиацией?) Самый устойчивый к радиоактивному излучению организм — это бактерия дейиококк ради оду рай с {ради оустой чивый). Она выдерживает облучение, превышающее в 1000-3000 раз смертельную для человека дозу. Так, дейиококк способен выживать в охладительных системах атомных реакторов! Из-за высокой радиоустойчивости некоторое время даже существовала гипотеза о «марсианском происхождении» этой бактерии. Но исследование ДНК подтвердили её сугубо земную природу.

Бактерия пиродикций оккултум живёт на дне океана на глубине около 3 км вблизи подводных гейзеров — «чёрных курильщиков», выбрасывающих воду, нагретую до 300-400 °С. Сре/зу, в которой живёт пиродикций, можно сравнить с условиями на Венере, где средняя температура составляет приблизительно +450°С, давление — около 100 атмосфер, а «воздух» состоит из углекислого газа с растворёнными в нём серосодержащими соединениями.

В 2009 г. бактерии (а также некоторые микроскопические грибы) были выявлены в стратосфере, на высотах 20-41 км, где температура колебалась в пределах от -50 до 0 °С, а давление составляло только 0,003-0,06 от нормального. Тем не менее ещё раньше бактерии были обнаружены советскими учёными на бТльших высотах: 70 км и 84 км.

В 1967 г. на Луне «прилунился» американский беспилотный аппарат «Сер-вейер 3». В 1969 г. возле него сел посадочный модуль корабля «Аполлон 12» с двумя астронавтами на борту. Астронавты демонтировали часть приборов «Сервейера», упаковали их и возвратили на Землю. В лаборатории на одном из приборов было обнаружено несколько видов земных бактерий, попавших туда перед запуском «Сер вей ера 3». Клетки этих бактерий выдержали почти трёхлетнее пребывание вне Земли, защищённые от космического пространства только клеточной мембраной и клеточной оболочкой, а один вид —только клеточной мембраной!

Это материал из учебника Биология 6 класс Костиков