Эти микроорганизмы способны вызывать у животных такие заболевания, как чесотка, сибирская язва и бруцеллез. Данные инфекции могут также передаваться человеку, поэтому, к примеру, сырое молоко не рекомендуется употреблять в тех районах, где наблюдается заболевание бруцеллезом у домашних животных.
Значение и среда обитания почвенных бактерий, способы питания, а также их польза и вред
Почвенные бактерии играют незаменимую роль в экосистеме. Они ведут активную работу по превращению органических остатков в минеральные вещества, что является ключевым аспектом их функционирования. В данном разделе мы подробно рассмотрим условия обитания этих микроорганизмов, их разнообразие и классификацию по различным критериям, а также исследуем их способы питания и типы использованной пищи. Кроме того, обсудим разницу между почвенными и гнилостными бактериями.
Бактерии и грибы, обитающие в почве, играют ключевую роль в разложении органических остатков, превращая их в минералы. Этот процесс является основополагающим для сохранения существования биотиеских сообществ. Основное значение этих микроорганизмов проявляется в их способности перерабатывать остатки растительных и животных тканей в гумус, насыщенный питательными веществами. Этот гумус становится важным источником питания для новых растений, поддерживая их рост и развитие. Примером положительного влияния бактерий можно считать то, что гумус, образующийся благодаря их деятельности, способствует формированию почвы, увеличивает плодородие верхнего слоя и улучшает ее структуру.
Значение микроорганизмов в почве рассматривается через призму их типа, состава и числа. Полезные микроорганизмы не всегда доминируют в почвенной среде; при определенных обстоятельствах могут активироваться вредные организмы, например, плесень, что делает субстрат непригодным для использования. Негативное влияние плесени заключается в подавлении растений, что может привести к их увяданию и гибели. Кроме того, в почве могут находиться патогенные организмы, вызывающие опасные инфекционные заболевания, такие как столбняк, сибирская язва, кишечные инфекции и другие.
Обитание
Разные виды микроорганизмов в почве питаются разнообразными органическими остатками и обитают на различных уровнях. Основная их концентрация находится в корневой зоне растений. Микроорганизмы используют как свежие растительные остатки, так и органические вещества, расположенные в непосредственной близости от корней растений.
Для полноценного развития растений жизненно важно, чтобы фотосинтезирующие бактерии обитали в почве. Эти микроорганизмы выполняют функцию фиксации азота из атмосферы и углерода, что способствует образованию органических соединений. Кроме того, они связывают множество других питательных элементов, которые необходимы для питания растений и участвуют в круговороте веществ в природе.
Типы почвенных бактерий
Бактериальная флора в почве разделяется на различные группы в зависимости от их структуры, способностей к использованию кислорода, функций, методов питания и других характеристик.
По форме клеточных стенок
Исследования выявили отличия в строении клеточных стенок микроорганизмов, обитающих в почве. В зависимости от этого критерия одноклеточные организмы классифицируются на три основные группы:
- Бациллы, у которых клетки имеют цилиндрическую форму,
- Кокки, обладающие сферической формой клеток,
- Спириллы, которые имеют спиралевидную структуру.
Существуют также бактерии со сложной конфигурацией, такие как актиномицеты, которые обладают разветвленной формой.
По отношению к кислороду
Все микробы в почве подразделяются на группы, в зависимости от их способности использовать кислород. Существуют аэробные микроорганизмы, которые нуждаются в кислороде для своей жизнедеятельности, и анаэробные, которые могут обходиться без него. Этот признак напрямую влияет на тип реакций, происходящих с участием этих бактерий. Анаэробные бактерии участвуют в процессах брожения, что приводит к меньшему количеству вырабатываемой энергии по сравнению с аэробными, которые обеспечивают более эффективное энергетическое получение.
По способности окрашиваться по Граму
Данный метод основывается на том, что определенные виды почвенных микроорганизмов обладают защитной оболочкой, которая затрудняет проникновение различных веществ. Бактерии с такой оболочкой классифицируются как грамположительные, в то время как те, которые окрашиваются пигментами, именуются грамотрицательными. К числу грамотрицательных микроорганизмов относятся: Псевдомонады, Азотобактер, узловые моноциты, энтеробактерии, цитофаги, миксобактерии и нитрифицирующие бактерии. Грамположительные микроорганизмы включают: бациллы, анаэробные бактерии, кишечнополостные и спорообразующие бактерии.
По типу питания
Микроорганизмы классифицируются как автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные бактерии способны синтезировать органические соединения из неорганических, в то время как гетеротрофные используют уже существующие органические вещества в качестве источника питания.
По функциям
Микроорганизмы, ответственные за нитрификацию, играют важную роль в улучшении питательной ценности почвы. Узловые микроорганизмы способны фиксировать азот из атмосферного воздуха и переносить его в почву, тогда как нитрифицирующие микроорганизмы преобразуют аммоний в нитрат, обеспечивая растения необходимыми питательными веществами.
Данные группы микроорганизмов можно классифицировать по их функциональным возможностям:
- Деструкторы — организмы, которые поглощают свежий органический материал, способствуя его разложению и минерализации.
- Мутуалисты — микроорганизмы, способные существовать в симбиозе с растениями, что приносит взаимную пользу. Ярким примером являются узелковые бактерии.
- Хемоавтотрофные организмы — это существа, которые перерабатывают неорганические соединения без содержания углерода.
- Патогенные организмы растений и животных — это агенты, вызывающие заболевания у растений и животных.
Все одноклеточные микроорганизмы, за исключением патогенов, играют важную роль в преобразовании органического вещества в почве, накоплении азота, нейтрализации токсичных пестицидов, предотвращении болезней растений и образовании микроагрегатов, что способствует увеличению влагоемкости почвы.
Другим важным аспектом сапротрофов в экосистемах является их роль в улучшении плодородия почвы, благодаря переработке останков мертвых организмов и образованию гумуса с помощью разлагающих микроорганизмов.
Что такое гниение?
Гниение представляет собой процесс распада белковых соединений как у растительных, так и у животных организмов. Во время этого процесса сложные органические вещества преобразуются в неорганические соединения:
- Сульфид водорода,
- углекислый газ,
- аммиак,
- метан,
- вода.
Процесс распада всегда сопровождается характерным неприятным запахом. Чем сильнее выражен этот «запах», тем активнее происходит гниение. Например, стоит лишь вспомнить о «запахе» от останков мертвой кошки, оставленных в укромном уголке двора.
Один из ключевых факторов, определяющих развитие микроорганизмов в окружающей среде, — это тип пищи. Гнилостные бактерии используют переработанное органическое вещество в качестве источника питания, что и стало основой их названия — гетеротрофные бактерии.
Оптимальный температурный режим для процесса гниения составляет диапазон от 25 до 35°C. При снижении температуры до 4-6°C жизненные функции этих бактерий могут быть значительно замедлены, хотя полностью они не останавливаются. Лишь повышение температуры до 100°C приводит к их уничтожению.
Процесс гниения полностью прекращается при очень низких температурах. Ученые не раз обнаруживали в мерзлоте Крайнего Севера останки древних людей и мамонтов, которые удивительно хорошо сохранились даже после тысячелетий.
Природные чистильщики
Гнилостные бактерии выполняют важную санитарную функцию в экосистеме. По всему миру собирается огромное количество органических отходов:
- остатки животных,
- опавшие листья,
- поваленные деревья,
- сломанные ветки,
- солома.
Что бы случилось с жителями нашей планеты без малых чистильщиков? Земля превратилась бы в не пригодную для существования свалку. Однако разлагающие микроорганизмы выполняют свою важную работу, превращая погибший органический материал в гумус. Он насыщен питательными веществами и связывает частички почвы между собой, обогащая ее прочностью. Таким образом, почва защищена от вымывания водой, сохраняясь на месте. Растения получают необходимую влагу и питательные вещества, растворенные в ней.
Союзники человека
С давних времен человечество обращается за помощью к гнилостным бактериям в агрономии. Без их участия невозможно было бы собрать обильные урожаи зерна, выращивать коз и овец или производить молочные продукты.
Вызывает интерес тот факт, что процессы гниения находят применение и в технической сфере. К примеру, при обработке кожаных изделий шкуры преднамеренно подвергаются гнилостным изменениям. Такая обработка позволяет легко снять шерсть, а также сделать материал более мягким и пушистым.
Тем не менее, гнилостные микроорганизмы могут причинить серьезный вред фермерским хозяйствам. Микробы охотно питаются продуктами человеческого питания, что приводит к их порче. Употребление таких испорченных продуктов может представлять собой угрозу для здоровья, так как вызывает острые пищевые отравления, требующие продолжительного лечения.
Существует несколько способов обеспечить защиту ваших запасов продовольствия:
- Заморозка,
- Сушка,
- Пастеризация.
Человечество использует бактерии в различных отраслях: при производстве молочных изделий, сыра, уксуса, вина и консервированных овощей.
Размышления
Почему существование жизни на Земле было бы невозможно без роли бактерий?
Метод микробиологического контроля за насекомыми основывается на применении патогенных для насекомых бактерий. Эти бактерии безопасны как для человека, так и для растений, что делает их использование целесообразным при выращивании сельскохозяйственных культур. В агрономии препарат нитрогин применяется в роли удобрения. Одного грамма этого вещества достаточно для обеспечения более двух миллиардов клеток азотфиксирующих микроорганизмов. На протяжении одного вегетационного периода данные бактерии способны накопить до 100 килограммов азота на гектаре, что значительно способствует улучшению почвенного плодородия.
Задания
Ознакомьтесь с ассортиментом бактериальных препаратов, доступных в ближайших специализированных магазинах. Нарежьте корни бобовых (таких как клевер, горох, люпин, люцерна и другие) на тонкие кусочки в разные моменты их жизненного цикла. Просмотрите их под микроскопом с высоким увеличением. На основе наблюдений сделайте записи в блокноте и оформите выводы.
Бактерии представляют собой простейшие одноклеточные организмы, обладающие пронуклеарной структурой.
Большинство из них питаются переработанным органическим материалом, в то время как лишь немногие способны синтезировать органические вещества из неорганических. Бактерии, питающиеся переработанным органическим веществом, делятся на две категории в зависимости от их способа питания: сапрофиты, которые извлекают органические вещества из мёртвых организмов или выделений живых существ, и паразиты, которые получают питательные вещества из живых организмов. Паразитизм среди бактерий очень распространён.
Разлагающие бактерии и почвенные микроорганизмы расщепляют сложные органические соединения, преобразуя их в более простые неорганические компоненты. Таким образом, бактерии играют важную роль в циклах обмена веществ в экосистеме.
Человечество активно применяет бактерии в различных сферах, включая промышленность, сельское хозяйство, медицину и очистку сточных вод. Некоторые из этих микроорганизмов могут быть патогенными.
Бактерии являются причиной множества заболеваний, таких как пневмония, ангина, тиф, холера, дифтерия, дизентерия, менингит и другие.
Современная почва — это результат многолетних усилий различных бактериальных сообществ. Одноклеточные организмы давно занимаются переработкой горных пород, что способствует разложению мертвого органического вещества и его комбинированию с элементами своей жизнедеятельности. Постепенно микроорганизмы преобразовали бесплодные пустыни и скалы в плодородную почву.
Формирование спор
У бактерий не всегда созданы идеальные условия для жизни. Они часто сталкиваются с неблагоприятными факторами, в результате чего некоторые из них начинают образовывать споры.
Как осуществляется процесс формирования спор? Давайте изучим ключевые этапы этого процесса.
Когда бактерии оказываются в неблагоприятных условиях, таких как резкие колебания температуры, дефицит влаги или пищи, они прекращают свои движения и теряют возможность получать питание. Цитоплазма внутри клеток сжимается, что приводит к образованию прочной оболочки. Данная форма существования бактерий называется спора.
Споры микроорганизмов
Подобным образом микроорганизмы способны противостоять высокому и низкому температурам, а также высыханию. В этом состоянии они находятся в инертном режиме – жизненные процессы резко замедлены. Это состояние можно уподобить зимней спячке животных.
В форме спящих спор бактерии имеют возможность выживать в неблагоприятных условиях. Споры переносятся ветром, смешиваясь с пылью. Как только они оказываются в благоприятной среде, споры активируются и превращаются обратно в бактерии. Способность образовывать споры обеспечивает бактериям выживание на нашей планете.
Значение бактерий в экосистеме и для человека
В природе существует огромное разнообразие видов бактерий, каждая из которых выполняет свою уникальную функцию как в экосистемах, так и в жизни человека. Некоторые из них приносят пользу, другие же могут быть вредны.
Давайте обсудим важность бактерий в экосистеме. Гнилостные бактерии обитают в почве и питаются остатками мертвых организмов. Эти бактерии, являясь сапрофитами, выполняют одну из ключевых функций в природе.
Гнилостные бактерии перерабатывают мертвые останки в гумус, а затем гумус преобразуется в минеральные соли. Углекислый газ, который выделяется в процессе разложения, попадает в атмосферу, тогда как металлы остаются в почве. Известно, что зеленые растения используют эти вещества для своего роста. Растения, в свою очередь, служат пищей для животных. Таким образом, благодаря деятельности разлагающих бактерий современные организмы получают необходимые вещества, которые ранее находились в телах предшествующих живых существ. Поэтому бактерии играют критическую роль в материальном цикле природы.
Еще одно важное значение сапротрофов в экосистемах заключается в увеличении плодородия почвы через переработку останков мертвых организмов и образование гумуса с помощью разлагающих бактерий.
В почве обитает множество различных видов бактерий. К примеру, азотфиксирующие бактерии колонизируют корни бобовых растений. Они получили свое название благодаря способности извлекать азот из атмосферы и enrich почву ним. Эти микроорганизмы внедряются в корни растений, активно размножаются и заполняют клетки корневой системы, где формируются узелки.
Бактерии играют значимую роль в существовании человека, оказывая как благоприятное, так и негативное воздействие.
Ферментирующие бактерии, относящиеся к сапрофитам, имеют огромное значение для человеческой жизни. Их деятельность приводит к образованию различных пищевых продуктов. Например, молочнокислые бактерии способствуют процессу заквашивания молока, что становится основой для создания таких молочных изделий, как сметана, кислое молоко, творог, сыр и многое другое. Похожий процесс брожения наблюдается при ферментации капусты, а также в производстве вина и уксуса.
Ферментация — это процесс, который осуществляется бактериями для производства пищи. Мы уже знаем, что бактерии повсеместно присутствуют в окружающей среде, включая пищевые продукты. Например, если оставить молоко в теплом помещении, оно может кислеть. Почему это происходит? Молочнокислые бактерии начинают стремительно размножаться, и их численность постоянно увеличивается. Они стремятся к пище и начинают извлекать сахар, содержащийся в молоке. В результате происходит разложение, меняется состав молока, и в итоге мы получаем разнообразные молочные продукты. Это основа процесса ферментации.
