МикроорганизмиТе са важно звено в кръговрата на веществата в природата, разлагат растителни и животински остатъци и почистват замърсени с органични вещества водоеми. Без тях животът на земята не би могъл да съществува.

Разпространени са навсякъде: в почвата, водата, въздуха, животните и растенията, откъдето попадат върху предмети, дрехи, ръце, храна, уста, черва. Като всяко живо същество, микроорганизмите се хранят и размножават.

Те нямат специални храносмилателни органи. Хранителните вещества проникват в микроорганизмите през клетъчната мембрана. Следователно, за развитието на микроорганизми, продуктите, съдържащи много вода, са добра хранителна среда: мляко, бульони, месо, риба и др.

За размножаването на микробите, в допълнение към хранителната среда, е необходима благоприятна температура (37-40 °). При наличие на хранителна среда и подходяща температура микробите могат да се размножават много бързо чрез делене или пъпкуване (дрожди). След около половин час броят на микробите се удвоява, след час се увеличава 4 пъти, след два часа - 16 пъти и т.н.

Учените са го доказали микроорганизмите са:полезно и вредно.

За нашите собствени микроорганизми нашето човешко тяло е обикновен роден „убежище“ с най-нормалното местообитание за тях, следователно „нашите“ микроби за нас изобщо не са извънземна форма на живот, тъй като живеят до 100 трилиона едноклетъчни същества в тялото на един възрастен човек.

Фактът, че сме съставени предимно от различни бактерии, може да бъде тревожен, но повечето бактерии са за наша полза и без тях просто не бихме оцелели. Това взаимодействие бактерия-човек е до голяма степен симбиотично (взаимно полезно).

В замяна на храна и хранене, бактериите ни помагат с храносмилането, образуват витамини и помагат за укрепване на имунната ни система. Освен това те ни предпазват от болестотворни инфекции.

В продължение на хиляди години хората са използвали млечни бактерии за създаването на много млечни продукти. Човек възпроизвежда определени видове бактерии, защото има нужда от тях и ги използва.

Благодарение на дейността на микроорганизмитезелето се кваси, зеленчуците се мариноват, приготвят се тесто, кисело мляко, кефир, сирене, масло. Бактериите са необходими в процеса на ферментация при производството на извара, оцет и вино. Ако добавите различни бактерии към млякото, ще получите сирене, кисело мляко, кефир, кисело мляко, извара.

Бифидобактерии, лактобацили и Е. coli- първите обитатели на нашите черва и започват да го населяват веднага след раждането на дете. Полезните микроби участват в храносмилането, спомагат за производството и усвояването на витамини от група В, предпазват от алергии, повишават имунитета и устойчивостта към инфекции.

Те също така защитават човек от неговите врагове - вредни микроби. Веднага щом по някаква причина броят на полезните микроби намалее (например, приемане на антибиотици), „силата“ веднага преминава към вредните микроби и червата се развиват дисбактериоза.

Най-лесният и приятен начин за борба с дисбиозата е приемането на ферментирали млечни продукти, съдържащи живи бифидобактерии и лактобацили. Тези продукти включват: кефир, кисело мляко, ацидофилус и други.
Без млечнокисели бактерии нямаше да има силаж за храна на добитъка.

Известно е, че ако виното се съхранява дълго време, то постепенно се превръща в оцет. Тази трансформация се причинява от веществата във виното. оцетнокисели бактерии. С тяхна помощ се получава оцет.

Микроорганизмите помагат да се намерят приложения за животински отпадъци. От милионите тонове оборски тор, натрупан във фермите, бактериите в специални инсталации могат да произведат запалими " блатен газ"(метан).

Токсичните вещества, съдържащи се в отпадъците, се неутрализират, освен това се произвежда значително количество гориво. По същия начин бактериите пречистват отпадъчните води и някои участват в образуването на минерали.

Почвени бактериипревръщат хумуса в минерали, които се абсорбират от корените на растенията.

Всички живи организми се нуждаят от азот, за да произвеждат протеини. Заобиколени сме от истински океани от атмосферен азот. Но нито растенията, нито животните, нито гъбите са способни да абсорбират азот директно от въздуха. Но специални хора знаят как да го направят азотфиксиращи бактерии.

Някои растения (бобови растения, морски зърнастец) образуват специални "апартаменти" (нодули) върху корените си за такива бактерии. Ето защо люцерна, грах, лупина и други бобови растения често се засаждат в бедни или изтощени почви, така че техните бактерии да „хранят“ почвата с азот.

Различни бактерии помагат на хората да правят коприна, да произвеждат кафе и тютюн. Оказва се, че ако въведете в бактериите гена на всеки протеин, от който човек се нуждае - напр. инсулинов ген. Тогава бактериите ще започнат да го произвеждат.

Това прави науката Генното инженерство . След дълго и трудно търсене учените успяха да установят бактериално "производство" на това вещество ( инсулин), жизненоважни за пациенти с диабет.

Сега да преминем към „едноклетъчните врагове“ на хората.

В резултат на тяхната жизнена дейност възникват епидемии от инфекциозни болести по хората и животните (чума, холера, едра шарка и др.), От които всяка година в страните на Америка и Англия умират стотици хиляди хора. Патогенни бактериидебнете човек навсякъде.

Плаката по зъбите и остатъците от храна между тях са добра среда за живот на микроорганизмите. Обилното развитие на микроби в устата води до бързо размножаване на остатъците от храна, като същевременно се натрупват химически продукти от това гниене, които разрушават зъбния емайл и водят до развитие на кариес. Ето защо е толкова важно системно да миете зъбите си и да изплакнете устата си след всяко хранене.

Но най-голям брой микроорганизми живеят в дебелото черво. Ето защо е наложително да спазвате правилата за лична хигиена, да миете ръцете си преди хранене и след ходене, както и след посещение на тоалетната.

Живеейки в човешкото тяло, микроорганизмите трябва да защитават собственика си и да не му вредят, а за да е така, е необходимо да се спазват правилата за лична хигиена.

Бактериите са най-старата група организми, съществуващи в момента на Земята. Първите бактерии вероятно са се появили преди повече от 3,5 милиарда години и почти милиард години са били единствените живи същества на нашата планета. Тъй като това бяха първите представители на живата природа, тялото им имаше примитивна структура.

С течение на времето тяхната структура се усложнява, но и до днес бактериите се считат за най-примитивните едноклетъчни организми. Интересно е, че някои бактерии все още запазват примитивните черти на своите древни предци. Това се наблюдава при бактерии, живеещи в горещи серни извори и аноксична кал на дъното на резервоари.

Повечето бактерии са безцветни. Само няколко са лилави или зелени. Но колониите на много бактерии имат ярък цвят, който се дължи на освобождаването на цветно вещество в околната среда или пигментацията на клетките.

Откривателят на света на бактериите е Антони Льовенхук, холандски натуралист от 17-ти век, който пръв създава перфектен увеличителен микроскоп, който увеличава обектите 160-270 пъти.

Бактериите се класифицират като прокариоти и се класифицират в отделно царство - Бактерии.

Форма на тялото

Бактериите са многобройни и разнообразни организми. Те се различават по форма.

Име на бактерията	Форма на бактерии	Изображение на бактерии
Коки		С форма на топка
Бацил		Пръчковидна
Вибрион		С форма на запетая
Спирилум		Спирала
Стрептококи		Верига от коки
Стафилококи		Клъстери от коки
Диплокок		Две кръгли бактерии, затворени в една лигавична капсула

Начини на транспортиране

Сред бактериите има подвижни и неподвижни форми. Мотилите се движат поради вълнообразни контракции или с помощта на флагели (усукани спирални нишки), които се състоят от специален протеин, наречен флагелин. Може да има един или повече флагели. При някои бактерии те са разположени в единия край на клетката, при други – в два или по цялата повърхност.

Но движението е присъщо и на много други бактерии, които нямат флагели. Така бактериите, покрити отвън със слуз, са способни да се плъзгат.

Някои водни и почвени бактерии без флагели имат газови вакуоли в цитоплазмата. В една клетка може да има 40-60 вакуоли. Всяка от тях е пълна с газ (вероятно азот). Чрез регулиране на количеството газ във вакуолите, водните бактерии могат да потънат във водния стълб или да се издигнат на повърхността му, а почвените бактерии могат да се движат в капилярите на почвата.

Среда на живот

Поради своята простота на организация и непретенциозност, бактериите са широко разпространени в природата. Бактериите се намират навсякъде: в една капка дори от най-чистата изворна вода, в зърната на почвата, във въздуха, върху скалите, в полярния сняг, пустинните пясъци, на океанското дъно, в нефта, извлечен от големи дълбочини, и дори в вода от горещи извори с температура около 80ºC. Живеят върху растения, плодове, различни животни и при човека в червата, устната кухина, крайниците и по повърхността на тялото.

Бактериите са най-малките и най-многобройни живи същества. Поради малкия си размер те лесно проникват във всякакви пукнатини, цепнатини или пори. Много издръжлив и адаптиран към различни условия на живот. Те понасят изсушаване, силен студ и нагряване до 90ºC, без да губят жизнеспособността си.

На практика няма място на Земята, където да не се срещат бактерии, но в различни количества. Условията на живот на бактериите са разнообразни. Някои от тях се нуждаят от атмосферен кислород, други не се нуждаят от него и могат да живеят в безкислородна среда.

Във въздуха: бактериите се издигат до горните слоеве на атмосферата до 30 км. и още.

Особено много от тях има в почвата. 1 g почва може да съдържа стотици милиони бактерии.

Във вода: в повърхностните слоеве на водата в открити водоеми. Полезните водни бактерии минерализират органичните остатъци.

В живите организми: патогенните бактерии навлизат в тялото от външната среда, но само при благоприятни условия причиняват заболявания. Симбиотичните живеят в храносмилателните органи, помагат за разграждането и усвояването на храната и синтеза на витамини.

Външна структура

Бактериалната клетка е покрита със специална плътна обвивка - клетъчна стена, която изпълнява защитни и поддържащи функции, а също така придава на бактерията постоянна, характерна форма. Клетъчната стена на бактерията прилича на стената на растителна клетка. Той е пропусклив: през него хранителните вещества свободно преминават в клетката, а метаболитните продукти излизат в околната среда. Често бактериите произвеждат допълнителен защитен слой от слуз върху клетъчната стена - капсула. Дебелината на капсулата може да бъде многократно по-голяма от диаметъра на самата клетка, но може да бъде и много малка. Капсулата не е съществена част от клетката, тя се формира в зависимост от условията, в които се намират бактериите. Предпазва бактериите от изсъхване.

На повърхността на някои бактерии има дълги флагели (един, два или много) или къси тънки власинки. Дължината на флагела може да бъде многократно по-голяма от размера на тялото на бактерията. Бактериите се движат с помощта на флагели и власинки.

Вътрешна структура

Вътре в бактериалната клетка има плътна, неподвижна цитоплазма. Има слоеста структура, няма вакуоли, поради което различни протеини (ензими) и резервни хранителни вещества се намират в субстанцията на самата цитоплазма. Бактериалните клетки нямат ядро. В централната част на клетката им е концентрирано вещество, носещо наследствена информация. Бактерии, - нуклеинова киселина - ДНК. Но това вещество не се образува в ядро.

Вътрешната организация на бактериалната клетка е сложна и има свои специфични характеристики. Цитоплазмата е отделена от клетъчната стена от цитоплазмената мембрана. В цитоплазмата има основно вещество или матрица, рибозоми и малък брой мембранни структури, които изпълняват различни функции (аналози на митохондриите, ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи). Цитоплазмата на бактериалните клетки често съдържа гранули с различни форми и размери. Гранулите могат да бъдат съставени от съединения, които служат като източник на енергия и въглерод. Капчици мазнина също се намират в бактериалната клетка.

В централната част на клетката е локализирано ядреното вещество - ДНК, което не е ограничено от цитоплазмата с мембрана. Това е аналог на ядрото - нуклеоид. Нуклеоидът няма мембрана, ядро ​​или набор от хромозоми.

Методи на хранене

Бактериите имат различни методи на хранене. Сред тях има автотрофи и хетеротрофи. Автотрофите са организми, които са способни самостоятелно да произвеждат органични вещества за своето хранене.

Растенията се нуждаят от азот, но не могат сами да абсорбират азот от въздуха. Някои бактерии комбинират азотни молекули във въздуха с други молекули, което води до вещества, които са достъпни за растенията.

Тези бактерии се установяват в клетките на младите корени, което води до образуване на удебеления по корените, наречени нодули. Такива нодули се образуват върху корените на растения от семейство Бобови и някои други растения.

Корените осигуряват въглехидрати на бактериите, а бактериите на корените осигуряват азотсъдържащи вещества, които могат да бъдат усвоени от растението. Съжителството им е взаимноизгодно.

Корените на растенията отделят много органични вещества (захари, аминокиселини и други), с които се хранят бактериите. Следователно особено много бактерии се установяват в почвения слой около корените. Тези бактерии превръщат мъртвите растителни остатъци в налични за растенията вещества. Този слой почва се нарича ризосфера.

Има няколко хипотези за проникването на нодулни бактерии в кореновата тъкан:

• чрез увреждане на епидермалната и кортексната тъкан;
• чрез коренови косми;
• само през младата клетъчна мембрана;
• благодарение на придружаващите бактерии, произвеждащи пектинолитични ензими;
• поради стимулиране на синтеза на B-индолоцетна киселина от триптофан, винаги присъстващ в кореновите секрети на растенията.

Процесът на въвеждане на нодулни бактерии в кореновата тъкан се състои от две фази:

• инфекция на кореновите косми;
• процес на образуване на възли.

В повечето случаи инвазивната клетка активно се размножава, образува така наречените инфекциозни нишки и под формата на такива нишки се придвижва в растителната тъкан. Нодулните бактерии, излизащи от инфекциозната нишка, продължават да се размножават в тъканта на гостоприемника.

Растителните клетки, пълни с бързо размножаващи се клетки от нодулни бактерии, започват бързо да се делят. Връзката на млад възел с корена на бобово растение се осъществява благодарение на съдово-влакнести снопове. По време на периода на функциониране възлите обикновено са плътни. Докато настъпи оптимална активност, възлите придобиват розов цвят (благодарение на пигмента легхемоглобин). Само онези бактерии, които съдържат легхемоглобин, са способни да фиксират азот.

Нодулните бактерии създават десетки и стотици килограми азотен тор на хектар почва.

Метаболизъм

Бактериите се различават една от друга по своя метаболизъм. При някои това става с участието на кислород, при други - без него.

Повечето бактерии се хранят с готови органични вещества. Само няколко от тях (синьо-зелени или цианобактерии) са способни да създават органични вещества от неорганични. Те изиграха важна роля в натрупването на кислород в земната атмосфера.

Бактериите абсорбират вещества отвън, разкъсват молекулите си на парчета, сглобяват обвивката си от тези части и допълват съдържанието им (така растат) и изхвърлят ненужните молекули. Обвивката и мембраната на бактерията й позволяват да абсорбира само необходимите вещества.

Ако обвивката и мембраната на една бактерия бяха напълно непропускливи, никакви вещества не биха навлезли в клетката. Ако бяха пропускливи за всички вещества, съдържанието на клетката щеше да се смеси със средата – разтвора, в който живее бактерията. За да оцелеят, бактериите се нуждаят от обвивка, която позволява на необходимите вещества да преминават, но не и на ненужните вещества.

Бактерията абсорбира хранителни вещества, разположени в близост до нея. Какво се случва след това? Ако може да се движи самостоятелно (чрез преместване на флагел или изтласкване на слуз), тогава се движи, докато намери необходимите вещества.

Ако не може да се движи, тогава изчаква, докато дифузията (способността на молекулите на едно вещество да проникнат в гъсталака от молекули на друго вещество) донесе необходимите молекули до него.

Бактериите, заедно с други групи микроорганизми, извършват огромна химическа работа. Преобразувайки различни съединения, те получават енергията и хранителните вещества, необходими за живота им. Метаболитните процеси, начините за получаване на енергия и необходимостта от материали за изграждане на веществата на техните тела са разнообразни при бактериите.

Други бактерии задоволяват всичките си нужди от въглерод, необходим за синтеза на органични вещества в организма, за сметка на неорганични съединения. Те се наричат ​​автотрофи. Автотрофните бактерии са способни да синтезират органични вещества от неорганични. Сред тях са:

Хемосинтеза

Използването на лъчиста енергия е най-важният, но не и единственият начин за създаване на органична материя от въглероден диоксид и вода. Известно е, че бактериите не използват слънчевата светлина като източник на енергия за такъв синтез, а енергията на химичните връзки, възникващи в клетките на организмите по време на окисляването на някои неорганични съединения - сероводород, сяра, амоняк, водород, азотна киселина, железни съединения на желязо и манган. Те използват органичната материя, образувана с помощта на тази химическа енергия, за да изградят клетките на тялото си. Следователно този процес се нарича хемосинтеза.

Най-важната група хемосинтезиращи микроорганизми са нитрифициращите бактерии. Тези бактерии живеят в почвата и окисляват амоняка, образуван по време на разлагането на органични остатъци до азотна киселина. Последният реагира с минерални съединения на почвата, превръщайки се в соли на азотна киселина. Този процес протича в две фази.

Желязните бактерии превръщат двувалентното желязо в железен оксид. Полученият железен хидроксид се утаява и образува така наречената блатна желязна руда.

Някои микроорганизми съществуват поради окисляването на молекулярен водород, като по този начин осигуряват автотрофен метод на хранене.

Характерна особеност на водородните бактерии е способността им да преминават към хетеротрофен начин на живот, когато са снабдени с органични съединения и липсата на водород.

По този начин хемоавтотрофите са типични автотрофи, тъй като те самостоятелно синтезират необходимите органични съединения от неорганични вещества и не ги вземат готови от други организми, като хетеротрофите. Хемоавтотрофните бактерии се различават от фототрофните растения по своята пълна независимост от светлината като източник на енергия.

Бактериална фотосинтеза

Някои пигмент-съдържащи серни бактерии (лилави, зелени), съдържащи специфични пигменти - бактериохлорофили, могат да абсорбират слънчева енергия, с помощта на която сероводородът в телата им се разгражда и освобождава водородни атоми, за да възстанови съответните съединения. Този процес има много общо с фотосинтезата и се различава само по това, че в лилавите и зелените бактерии донорът на водород е сероводородът (понякога карбоксилни киселини), а в зелените растения е водата. И в двата отделянето и преносът на водород се извършва благодарение на енергията на погълнатите слънчеви лъчи.

Тази бактериална фотосинтеза, която протича без отделяне на кислород, се нарича фоторедукция. Фоторедуцирането на въглероден диоксид се свързва с преноса на водород не от вода, а от сероводород:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

Биологичното значение на хемосинтезата и бактериалната фотосинтеза в планетарен мащаб е сравнително малко. Само хемосинтетичните бактерии играят значителна роля в процеса на кръговрата на сярата в природата. Абсорбирана от зелените растения под формата на соли на сярна киселина, сярата се редуцира и става част от протеиновите молекули. Освен това, когато мъртвите растителни и животински останки се унищожават от гнилостни бактерии, сярата се освобождава под формата на сероводород, който се окислява от серни бактерии до свободна сяра (или сярна киселина), образувайки сулфити в почвата, които са достъпни за растенията. Хемо- и фотоавтотрофните бактерии са от съществено значение в цикъла на азота и сярата.

Спорообразуване

Вътре в бактериалната клетка се образуват спори. По време на процеса на спорулация бактериалната клетка претърпява редица биохимични процеси. Количеството свободна вода в него намалява и ензимната активност намалява. Това осигурява устойчивост на спорите към неблагоприятни условия на околната среда (висока температура, висока концентрация на сол, изсушаване и др.). Спорообразуването е характерно само за малка група бактерии.

Спорите са незадължителен етап от жизнения цикъл на бактериите. Спорулацията започва само при липса на хранителни вещества или натрупване на метаболитни продукти. Бактериите под формата на спори могат да останат латентни за дълго време. Бактериалните спори могат да издържат на продължително кипене и много дълго замразяване. При благоприятни условия спората покълва и става жизнеспособна. Бактериалните спори са адаптация за оцеляване при неблагоприятни условия.

Възпроизвеждане

Бактериите се размножават чрез разделяне на една клетка на две. След като достигне определен размер, бактерията се разделя на две еднакви бактерии. След това всеки от тях започва да се храни, расте, дели се и т.н.

След удължаване на клетката постепенно се образува напречна преграда и след това дъщерните клетки се отделят; При много бактерии при определени условия след делене клетките остават свързани в характерни групи. В този случай в зависимост от посоката на разделителната равнина и броя на деленията възникват различни форми. Размножаването чрез пъпкуване се среща по изключение при бактериите.

При благоприятни условия клетъчното делене в много бактерии става на всеки 20-30 минути. При такова бързо размножаване потомството на една бактерия за 5 дни е в състояние да образува маса, която може да изпълни всички морета и океани. Едно просто изчисление показва, че на ден могат да се образуват 72 поколения (720 000 000 000 000 000 000 клетки). Ако се превърне в тегло - 4720 тона. Това обаче не се случва в природата, тъй като повечето бактерии бързо умират под въздействието на слънчева светлина, изсушаване, липса на храна, нагряване до 65-100ºC, в резултат на борба между видовете и др.

Бактерията (1), погълнала достатъчно храна, се увеличава по размер (2) и започва да се подготвя за възпроизвеждане (клетъчно делене). Неговата ДНК (при една бактерия ДНК молекулата е затворена в пръстен) се удвоява (бактерията произвежда копие на тази молекула). И двете ДНК молекули (3,4) се оказват прикрепени към стената на бактерията и, докато бактерията се удължава, се раздалечават (5,6). Първо се дели нуклеотидът, а след това цитоплазмата.

След разминаването на две ДНК молекули върху бактерията се появява стеснение, което постепенно разделя тялото на бактерията на две части, всяка от които съдържа ДНК молекула (7).

Случва се (при Bacillus subtilis) две бактерии да се слепят и между тях да се образува мост (1,2).

Джъмперът транспортира ДНК от една бактерия към друга (3). Веднъж попаднали в една бактерия, ДНК молекулите се преплитат, слепват се на някои места (4) и след това обменят участъци (5).

Ролята на бактериите в природата

Gyre

Бактериите са най-важното звено в общия кръговрат на веществата в природата. Растенията създават сложни органични вещества от въглероден диоксид, вода и минерални соли в почвата. Тези вещества се връщат в почвата с мъртви гъби, растения и животински трупове. Бактериите разграждат сложните вещества до прости, които след това се използват от растенията.

Бактериите разрушават сложни органични вещества от мъртви растения и животински трупове, екскрети на живи организми и различни отпадъци. Хранейки се с тези органични вещества, сапрофитните бактерии на гниене ги превръщат в хумус. Това са един вид санитари на нашата планета. Така бактериите активно участват в кръговрата на веществата в природата.

Образуване на почвата

Тъй като бактериите са разпространени почти навсякъде и се срещат в огромни количества, те до голяма степен определят различни процеси, протичащи в природата. През есента листата на дърветата и храстите падат, надземните издънки на тревите умират, старите клони падат, а от време на време стволовете на старите дървета падат. Всичко това постепенно се превръща в хумус. В 1 см3. Повърхностният слой на горската почва съдържа стотици милиони сапрофитни почвени бактерии от няколко вида. Тези бактерии превръщат хумуса в различни минерали, които могат да бъдат абсорбирани от почвата от корените на растенията.

Някои почвени бактерии са в състояние да абсорбират азот от въздуха, като го използват в жизненоважни процеси. Тези азотфиксиращи бактерии живеят самостоятелно или се установяват в корените на бобовите растения. Прониквайки в корените на бобовите растения, тези бактерии причиняват растежа на кореновите клетки и образуването на възли върху тях.

Тези бактерии произвеждат азотни съединения, които растенията използват. Бактериите получават въглехидрати и минерални соли от растенията. По този начин съществува тясна връзка между бобовите растения и нодулните бактерии, което е полезно както за единия, така и за другия организъм. Това явление се нарича симбиоза.

Благодарение на симбиозата с нодулни бактерии, бобовите растения обогатяват почвата с азот, което спомага за увеличаване на добива.

Разпространение в природата

Микроорганизмите са повсеместни. Изключение правят само кратерите на активни вулкани и малки площи в епицентровете на взривени атомни бомби. Нито ниските температури на Антарктида, нито кипящите потоци от гейзери, нито наситените солни разтвори в солени басейни, нито силната изолация на планинските върхове, нито суровото облъчване на ядрените реактори пречат на съществуването и развитието на микрофлората. Всички живи същества постоянно взаимодействат с микроорганизмите, като често са не само техните хранилища, но и техни разпространители. Микроорганизмите са местни жители на нашата планета, активно изследващи най-невероятните естествени субстрати.

Почвена микрофлора

Броят на бактериите в почвата е изключително голям – стотици милиони и милиарди индивиди на грам. В почвата ги има много повече, отколкото във водата и въздуха. Общият брой на бактериите в почвата се променя. Броят на бактериите зависи от вида на почвата, състоянието им и дълбочината на слоевете.

На повърхността на почвените частици микроорганизмите са разположени в малки микроколонии (по 20-100 клетки). Те често се развиват в дебелината на съсиреци от органична материя, върху живи и умиращи корени на растения, в тънки капиляри и вътре в бучки.

Почвената микрофлора е много разнообразна. Тук има различни физиологични групи бактерии: гнилостни бактерии, нитрифициращи бактерии, азотфиксиращи бактерии, серни бактерии и др. Сред тях има аероби и анаероби, спорови и неспорови форми. Микрофлората е един от факторите за образуване на почвата.

Областта на развитие на микроорганизмите в почвата е зоната, съседна на корените на живите растения. Тя се нарича ризосфера, а съвкупността от микроорганизми, съдържащи се в нея, се нарича ризосферна микрофлора.

Микрофлора на резервоари

Водата е естествена среда, в която микроорганизмите се развиват в големи количества. По-голямата част от тях навлизат във водата от почвата. Фактор, който определя броя на бактериите във водата и наличието на хранителни вещества в нея. Най-чисти са водите от артезиански кладенци и извори. Откритите водоеми и реки са много богати на бактерии. Най-голям брой бактерии се намират в повърхностните слоеве на водата, по-близо до брега. С отдалечаване от брега и увеличаване на дълбочината броят на бактериите намалява.

Чистата вода съдържа 100-200 бактерии на милилитър, а замърсената вода съдържа 100-300 хиляди или повече. В дънната утайка има много бактерии, особено в повърхностния слой, където бактериите образуват филм. Този филм съдържа много серни и железни бактерии, които окисляват сероводорода до сярна киселина и по този начин предотвратяват смъртта на рибата. В тинята има повече спорови форми, докато във водата преобладават неспоровите форми.

По видов състав микрофлората на водата е сходна с микрофлората на почвата, но има и специфични форми. Унищожавайки различни отпадъци, които попадат във водата, микроорганизмите постепенно извършват така нареченото биологично пречистване на водата.

Микрофлора на въздуха

Микрофлората на въздуха е по-малко на брой от микрофлората на почвата и водата. Бактериите се издигат във въздуха с прах, могат да останат там известно време и след това да се установят на повърхността на земята и да умрат от липса на хранене или под въздействието на ултравиолетови лъчи. Броят на микроорганизмите във въздуха зависи от географската зона, терена, времето на годината, замърсяването с прах и др. Всяка прашинка е носител на микроорганизми. Най-много бактерии има във въздуха над промишлени предприятия. Въздухът в селските райони е по-чист. Най-чистият въздух е над горите, планините и заснежените райони. Горните слоеве на въздуха съдържат по-малко микроби. Микрофлората на въздуха съдържа много пигментни и спороносни бактерии, които са по-устойчиви от останалите на ултравиолетовите лъчи.

Микрофлора на човешкото тяло

Човешкото тяло, дори напълно здраво, винаги е носител на микрофлора. Когато човешкото тяло влезе в контакт с въздуха и почвата, върху дрехите и кожата се заселват различни микроорганизми, включително патогенни (бацили на тетанус, газова гангрена и др.). Замърсени са най-често изложените части на човешкото тяло. Е. коли и стафилококи се откриват по ръцете. В устната кухина има над 100 вида микроби. Устата със своята температура, влажност и остатъци от хранителни вещества е отлична среда за развитие на микроорганизми.

Стомахът има кисела реакция, така че по-голямата част от микроорганизмите в него умират. Започвайки от тънките черва, реакцията става алкална, т.е. благоприятен за микробите. Микрофлората в дебелото черво е много разнообразна. Всеки възрастен отделя около 18 милиарда бактерии дневно с екскременти, т.е. повече индивиди, отколкото хора на земното кълбо.

Вътрешните органи, които не са свързани с външната среда (мозък, сърце, черен дроб, пикочен мехур и др.), обикновено са свободни от микроби. Микробите навлизат в тези органи само по време на заболяване.

Бактериите в кръговрата на веществата

Микроорганизмите като цяло и бактериите в частност играят голяма роля в биологично важните цикли на веществата на Земята, извършвайки химически трансформации, които са напълно недостъпни нито за растенията, нито за животните. Различните етапи от цикъла на елементите се извършват от организми от различни видове. Съществуването на всяка отделна група организми зависи от химическата трансформация на елементите, извършвана от други групи.

Цикъл на азота

Цикличната трансформация на азотните съединения играе основна роля в доставянето на необходимите форми на азот на организми от биосферата с различни хранителни нужди. Над 90% от общото фиксиране на азот се дължи на метаболитната активност на определени бактерии.

Въглероден цикъл

Биологичната трансформация на органичния въглерод във въглероден диоксид, придружена от редукция на молекулярен кислород, изисква съвместната метаболитна активност на различни микроорганизми. Много аеробни бактерии извършват пълно окисление на органични вещества. При аеробни условия органичните съединения първоначално се разграждат чрез ферментация, а органичните крайни продукти на ферментацията се окисляват допълнително чрез анаеробно дишане, ако присъстват неорганични акцептори на водород (нитрат, сулфат или CO 2 ).

Цикъл на сярата

Сярата е достъпна за живите организми главно под формата на разтворими сулфати или редуцирани органични серни съединения.

Цикъл на желязо

Някои сладководни тела съдържат високи концентрации на редуцирани железни соли. На такива места се развива специфична бактериална микрофлора - железни бактерии, които окисляват редуцираното желязо. Те участват в образуването на блатни железни руди и водоизточници, богати на железни соли.

Бактериите са най-древните организми, появили се преди около 3,5 милиарда години в архея. В продължение на около 2,5 милиарда години те доминираха на Земята, образувайки биосферата и участваха в образуването на кислородната атмосфера.

Бактериите са едни от най-просто структурираните живи организми (с изключение на вирусите). Смята се, че те са първите организми, появили се на Земята.

Ролята на бактериите в природата. Бактериите играят важна роля на Земята. Те участват активно в кръговрата на веществата в природата. Всички органични съединения и значителна част от неорганичните претърпяват значителни промени с помощта на бактерии. Тяхната роля в природата при преработката на всякакви органични вещества в органични е от световно значение. Появили се на Земята по-рано от всички организми (преди повече от 3,5 милиарда години), те създадоха живата обвивка на Земята и продължават активно да обработват жива и мъртва органична материя, включвайки продуктите от техния метаболизъм в цикъла на веществата. Кръговратът на веществата в природата е в основата на съществуването на живота на Земята.

Разграждането на всички растителни и животински остатъци и образуването на хумус и хумус се извършва главно от бактерии. Бактериите са мощен биотичен фактор в природата.

Почвообразуващата работа на бактериите е от голямо значение. Първата почва на нашата планета е създадена от бактерии. Но дори и в наше време състоянието и качеството на почвата зависи от функционирането на почвените бактерии. Особено важни за почвеното плодородие са така наречените азотфиксиращи нодулни бактерии, симбионти на бобовите растения. Те насищат почвата с ценни азотни съединения.

Бактериите изпълняват функцията на санитари. Те пречистват мръсните отпадъчни води, като разграждат органичните вещества и ги превръщат в безвредни неорганични. Това свойство на бактериите се използва широко в пречиствателните станции за отпадъчни води.

Бактериите в човешкия живот. В много случаи бактериите могат да бъдат вредни за хората. Така сапрофитните бактерии развалят хранителните продукти. За да се предпазят продуктите от разваляне, те се подлагат на специална обработка (варене, стерилизация, замразяване, сушене, химическо почистване и др.). Ако това не се направи, може да възникне хранително отравяне.

Ботулиновият бацил причинява опасно хранително отравяне - ботулизъм, което често води до смърт на човек. Бактерията, причиняваща ботулизъм, попада в консерви с лошо измити храни и активно се развива в условия без кислород с изобилие от протеини. В резултат на жизнената си дейност ужасната отрова ботулинум се натрупва в месни консерви или гъби.

Патогенни бактерии. Сред бактериите има много болестотворни (патогенни) видове, които причиняват заболявания при хора, животни или растения. Тежкото заболяване коремен тиф се причинява от бактерията Salmonella, а дизентерията се причинява от бактерията Shigella. Патогенните бактерии се разпространяват във въздуха с капчици слюнка от болен човек при кихане, кашляне и дори при нормален разговор (дифтерия, магарешка кашлица). Някои патогенни бактерии са много устойчиви на изсушаване и се задържат дълго време в прах (туберкулозен бацил). В прах и почва живеят бактерии от род Clostridium - причинители на газова гангрена и тетанус. Някои бактериални заболявания се предават чрез физически контакт с болен човек (полово предавани болести, проказа). Често патогенните бактерии се предават на хората с помощта на така наречените вектори. Например, мухите, пълзящи през канализацията, носят хиляди патогенни бактерии на краката си и след това ги оставят върху храната, консумирана от хората.

Болестите могат да бъдат свързани с проникването на бактерии в рани. В дълбоки рани, замърсени с пръст, се развиват бактерии, които причиняват газова гангрена и тетанус. Тези заболявания са много опасни и често фатални. Повърхностните рани и изгаряния лесно се заразяват със стафилококи и стрептококи, които причиняват гнойно възпаление.

Откриването на патогенни бактерии направи възможно намирането на средства за борба с много болести. Бактериите обаче бързо се адаптират към лекарствата и учените трябва да разработят нови и все по-мощни лекарства.

Използване на бактерии от хора. Дейността на някои бактерии се използва от хората при производството на лекарства, различни органични вещества и нови хранителни продукти. Специални видове бактерии произвеждат силни антибиотици (стрептомицин, тетрациклин и др.) - вещества, които убиват или потискат развитието на патогени.

Бактериите се използват широко от хората при производството на различни ферментирали млечни продукти, сирена, вино, оцет и ферментация на зеленчуци.