Роль мікроорганізмів у кругообігу речовин. Кругообіг вуглецю. Роль бактерій в обміні вуглецю.

1. Кругообіг вуглецю. Роль бактерій в обміні вуглецю.

Зміст теми "Екологія мікроорганізмів. Взаємовідносини бактерій. Міклофлори грунту, води, повітря. Роль мікроорганізмів у кругообігу речовин.":
1. Екологія мікроорганізмів. Поширеність мікробів в природі. Біоценози. Аутохтонние мікроорганізми. Алохтонні мікроби.
2. Взаємовідносини бактерій. Типи взаємовідносин мікробів в біоценозах. Симбіоз. Мутуалізм. Комменсализм.
3. Паразитизм. Антагоністичний симбіоз. Факультативні паразити. Облігатні паразити. Метабіозу. Сателлізм. Антагонізм.
4. Антибіотики. Фітонциди. Лізоцим. ІФН (Інтерферон). Бактеріоцини. Бактеріоціногенія.
5. міклофлори грунту. Околокорневой (ризосферні) зона рослин. Класифікація ґрунтових патогенних мікроорганізмів.
6. міклофлори (мікроорганізми) води. Мікробний планктон. Типи водного середовища.
7. Біологічне забруднення водойм. Самоочищення водойм. Сапробність. Полісапробной зони. Мезосапробні зони. Олігосапробной зони.
8. міклофлори (мікроорганізми) повітря. Постійна мікрофлора повітря. Тимчасова мікрофлора атмосферного повітря. Аерозоль.
9. Роль мікроорганізмів у кругообігу речовин. Кругообіг вуглецю. Роль бактерій в обміні вуглецю.
10. Кругообіг азоту. Роль бактерій в обміні азоту. Азотфіксация. Денітрифікація (нітратне дихання). Асиміляційна нітратредукції.

Кругообіг речовин - сукупність перетворень хімічних елементів, у тому числі побудовано живі організми. Основні фактори, що визначають домінуючу роль мікробів у кругообігу речовин, - широке поширення мікроорганізмів (наприклад, шар родючого грунту товщиною 15 см може містити до 5 т мікробної біомаси на гектар) і їх надзвичайна метаболічна гнучкість при високій швидкості обміну. Велике значення має вузька спеціалізація окремих груп мікроорганізмів щодо утилізованих речовин. Тому деякі етапи кругообігу речовин можуть здійснюватися виключно прокариотами. У природі все організми поділяють на три групи. Продуценти - зелені рослини і мікроорганізми, які синтезують органічні речовини, використовуючи енергію сонця, вуглекислий газ і воду. Споживачі (консументи) - тварини, які витрачають значну частину первинної біомаси на побудову свого тіла.

Деструктори - бактерії (в тому числі актиноміцети) і гриби, які розкладають загиблі тварини і рослини; при цьому органічні речовини перетворюються на неорганічні, тобто відбувається мінералізація.

Кругообіг вуглецю. Роль бактерій в обміні вуглецю.

Взаємозв'язок живих організмів на Землі особливо яскраво виражена в круговороті вуглецю. Атмосферне повітря містить близько 0,03% С02, але продуктивність зелених рослин настільки велика, що весь запас вуглекислоти в атмосфері (2600-109 т С02) був би витрачений за 20 років - термін, мізерно короткий в масштабах еволюції. Фотосинтез б припинився, якби мікроорганізми, рослини і тварини не забезпечували повернення С02 в атмосферу в результаті безперервної мінералізації органічних речовин. Циклічні перетворення вуглецю і кисню реалізуються головним чином через два різноспрямовані процеси: кисневий фотосинтез і дихання (або горіння в небиологических реакціях).

• При кисневому фотосинтезі аеробні ціанобактерії і зелені рослини основну частину окисленої форми вуглецю (СО2) переводять в відновлене стан, характерне для органічних сполук (наприклад, глюкозу), а відновлену форму кисню (Н20) окислюють до 02. Хоча анаеробні пурпурні і зелені бактерії можуть відновлювати С02 до органічних речовин, окислюючи відмінні від води сполуки (NH3, NO2, Н2, Fe2 +, відновлені сполуки сірки), вклад цих процесів в загальну фіксацію СО, незначний. В результаті фотосинтетичної фіксації С02 утворюються цукру та інші сполуки. Основна маса фіксованого вуглецю рослин відкладається у вигляді полімерних вуглеводів (крохмаль, целюлоза). Тому цукру грають провідну роль в харчуванні всіх живих організмів, які потребують органічної їжі (організми-гетеротрофи), і служать кращими поживними речовинами для більшості гетеротрофних мікроорганізмів.

• У присутності кисню повне окислення органічних речовин до CO., Здійснюють багато аеробні (псевдомонади, бацили) і факультативно анаеробні (актиноміцети) бактерії, гриби, а також тварини. Як приклади неповного окислення можна привести окислення Сахаров ОЦТОВОКИСЛОГО бактеріями (Acetobacter, Gluconobacter) з утворенням ацетату, освіта лактату грибами порядку Mucorales (Rhizopus oryzae, R. nigricans та ін.), Освіту глюконовой кислоти аспергиллами і Пеницилл.

• В анаеробних умовах органічні сполуки розщеплюються шляхом бродіння (дріжджі, молочнокислі бактерії, пропіоновокислі бактерії, бактерії сімейства Entembacteriaceae), або окислюються в процесі анаеробного дихання при наявності акцепторів водню. У ролі акцепторів водню виступають нітрати, сульфати, карбонати, фумарат, Fe3 +: відповідно виділяють денітрифікуючі, сульфатредупірующіе, метанобразующие бактеріями. Метаноутворюючі бактерії (Methanobacterium, Melhanococcus, Methanosarcina) - строгі анаероби, складові остання ланка анаеробної харчового ланцюга. Виділений ними метан в аеробних умовах може окислятся до С02 метилотрофних бактерій (Methylomonas, Methytosinus, Melhylococcus).

• Вуглець витягується з кругообігу різними шляхами. Іони карбонату, що містяться в морській воді, з'єднуються з розчиненими в ній іонами Са2 + і осідають у вигляді Сас03 (карбонат кальцію). Останній також утворюється біологічним шляхом в вапняних структурах найпростіших, коралів і молюсків, відкладаючись в якості вапнякових гірських порід. Відкладення немінералізованних органічних залишків в умовах високої вологості і нестачі кисню призводить до накопичення гумусу, утворення торфу і кам'яного вугілля. Ще один вид вилучення органічного вуглецю з кругообігу - відкладення нафти, і газу (метану).

• Діяльності людини неухильно зрушує баланс вуглецю в бік утворення С02. З одного боку, це пов'язано з інтенсивним спалюванням нафти, вугілля і природного газу, а з іншого - зі зменшенням фотосинтетичної фіксації вуглецю за рахунок знищення лісових масивів, деградації грунтів та забруднення океану.

- Також рекомендуємо " Кругообіг азоту. Роль бактерій в обміні азоту. Азотфіксация. Денітрифікація (нітратне дихання). Асиміляційна нітратредукції. "