Mga aparato sa network 

Biosfir at ebolusyon nito. Tungkulin sa biosfirf ng mga nabubuhay na organismo ng kaharian ng bakterya na Prokaryotes at ang kanilang papel sa biosfir ng mundo

"Paglahok ng mga prokaryote sa siklo ng asupre"

Nizhny Novgorod 2010

Panimula

Ang mga Prokaryote (bakterya at archaea) ay may pambihirang kahalagahan para sa buhay sa Earth - gampanan nila ang pangunahing papel sa mga pagbabago sa sikliko ng mga pangunahing elemento na kinakailangan para sa buhay (carbon, oxygen, nitrogen, sulfur, posporus) Ang mga paikot na pagbabago ng mga elemento kung saan itinayo ang mga nabubuhay na organismo, sa pinagsama, ay kumakatawan sa sirkulasyon ng mga sangkap. Sa kasalukuyan, hindi maipagpalaban na napatunayan na ang ilang mga yugto ng pag-ikot ay eksklusibo na isinasagawa ng mga prokaryote, na tinitiyak ang mga saradong siklo ng mga pangunahing elemento ng biogenic sa biosfera. Ayon kay V.I. Si Vernadsky (isa sa mga nagtatag ng doktrina ng biosfir), "ang biosferre ay kumakatawan sa shell ng buhay - ang lugar ng pagkakaroon ng bagay na nabubuhay."

1. Ang siklo ng asupre

Ang asupre ay isang sangkap na biogen, isang kinakailangang sangkap ng bagay na nabubuhay. Nakapaloob ito sa mga protina sa komposisyon ng mga amino acid, ang nilalaman ng asupre sa mga protina ay 0.8-2.4%. Ang sulphur ay bahagi din ng mga bitamina, glycosides, coenzymes, at matatagpuan sa mga mahahalagang langis ng gulay. Ang asupre ay matatagpuan sa kasaganaan sa crust ng lupa, sa karbon, shale, langis, natural na gas.

Ang sulfur ay tumutukoy sa mga elemento na may variable valence. Tinitiyak nito ang kanyang kadaliang kumilos. Sa anyo ng mga inorganic compound, ang asupre ay nasa oxidized form (sulfates, polythionates), pinababang form (sulfides) at molekular, na nagsasagawa ng isang aktibong cycle ng redox. Sa kalikasan, ang asupre ay sumasailalim ng iba't ibang mga pagbabago sa kemikal at biological, na dumadaan mula sa hindi tuluyan patungo sa mga organikong compound at kabaligtaran, binabago ang valency nito sa saklaw mula - 2 hanggang +6.

Ang mga cyclic transformation ng sulfur compound ay tinatawag na sulfur cycle.

Kasama sa siklo ng pag-convert ng asupre ang mga yunit ng oksihenasyon at pagbabawas, pati na rin ang mga conversion ng asupre nang hindi binabago ang valence nito. Ang bahagi ng oxidative ng cycle ng sulfur ay may kasamang mga yugto na maaaring mangyari, depende sa mga kundisyon, kapwa puro chemically at sa paglahok ng mga organismo, higit sa lahat mga mikroorganismo (ito ang mga organismo na hindi nakikita ng mata, kabilang ang mga microscopic eukaryote: fungi, algae, protozoa at lahat ng mga prokaryote). Ang pagbawas ng bahagi ng siklo ng asupre ay isinasagawa pangunahin sa pamamagitan ng biological na paraan na may nangingibabaw na papel ng mga prokaryote sa prosesong ito, habang ang atom ng asupre ay nabawasan mula sa estado ng maximum na oksihenasyon (+ 6) hanggang sa maximum na pagbawas (–2). Gayunpaman, ang prosesong ito ay hindi laging napupunta sa dulo, at hindi kumpletong mga oxidized na produkto ay madalas na matatagpuan sa daluyan: elemental sulfur, polythionates, sulfite.


Kaya, ang siklo ng asupre, pati na rin ang pag-ikot ng mga sangkap, ay imposible nang walang paglahok ng mga prokaryote, na tinitiyak ang saradong siklo.

2. Sangay sa pagbawi

Asimilasyon ng sulpate.

Ang sulpate ay ginagamit bilang mapagkukunan ng asupre ng halos lahat ng mga halaman at mikroorganismo. Ang sulpate ay nabawasan sa panahon ng asimilasyon upang ang asupre ay maaaring isama sa mga organikong compound, dahil sa mga nabubuhay na organismo, ang asupre ay nangyayari halos eksklusibo sa pinababang form sa anyo ng mga pangkat na sulfhydryl (-SH) o disulfide (-S-S-). Sa parehong mga kaso, lamang ng maraming mga sangkap na naglalaman ng asupre ay na-assimilated kung kinakailangan para sa paglaki ng katawan, kaya walang nakuhang mga produktong sulfur metabolism na inilabas sa kapaligiran. Bilang isang resulta ng biosynthesis, ang asupre ay isinasama pangunahin sa komposisyon ng naglalaman ng asupre na mga amino acid: cystine, cysteine, methionine. Ang pagkakasangkot ng sulpates sa komposisyon ng mga sangkap na sulpate na naglalaman ng sulpate ay tinatawag na assimilation sulfate na pagbawas.

Ang pagbabago ng mga organikong compound ng asupre upang mabuo ang H 2 S.

Magagamit ang sulphur para sa mga nabubuhay na organismo pangunahin sa anyo ng natutunaw na sulpate o nabawasan ang mga organikong compound ng asupre.

Sa panahon ng mineralization ng mga organikong sangkap na naglalaman ng sulfur, ang asupre ay inilabas sa isang inorganic na binawasan na form sa anyo ng H 2 S. Saprophytic microorganisms na may kakayahang ammonification na makilahok sa pagpapalabas ng asupre mula sa mga organikong sangkap na naglalaman ng asupre (mga produktong metabolic ng mga nabubuhay, patay na halaman at mga labi ng hayop). Sa panahon ng ammonification, ang mga protinang naglalaman ng asupre at mga nucleic acid ay nabubulok sa pagbuo ng CO 2, urea, mga organikong acid, amin at, na mahalaga para sa siklo ng asupre, H 2 S at mercaptans (thioalcohols). Ang mga Mercaptan ay napapag-oxidize din sa ilalim ng mga kundisyon ng aerobic sa paglabas ng H 2 S.

Ang pagkasira ng mga protina ng mga mikroorganismo ay nagsisimula bilang isang extracellular na proseso. Sa kasong ito, ang mga protina ay hydrolyzed ng protolytic exoenzymes sa mas maliit na mga molekula na may kakayahang tumagos sa selyula at na-cleave ng mga intracellular protease sa mga amino acid, na maaaring mas malayo pa.

Direktang pagbuo ng H 2 S mula sa sulpate at elemental na asupre.

Ang mga proseso ng pagbuo ng hydrogen sulfide sa biosphere ay pangunahing nauugnay sa aktibidad ng bacteria na nagbabawas ng sulpate, na may malaking kahalagahan para sa pandaigdigang siklo ng asupre. Ang bakterya na nagbabawas ng sulpate ay nagsasagawa ng dissimilatory sulfate na pagbawas, na kung saan ay anaerobic respiration, kung saan ang sulfate ay nagsisilbing huling electron acceptor (sa halip na oxygen) habang ang oksihenasyon ng mga organikong sangkap o molekular hydrogen. Samakatuwid, ang uri ng enerhiya ng metabolismo sa pagbabawas ng sulfate na bakterya ay madalas na tinatawag na sulfate respiration. Sa iskemikal, ang proseso ng pagbawas ng sulpate sa disimilatory sulfate na pagbawas ay maaaring mailarawan tulad ng sumusunod: SO 4 2- → SO 3 2- → S 3 O 6 2- → S 2 O 3 2- → S 2-.

Ang sistemang enzymatic na kasangkot sa pagbawas ng sulpate ay binubuo ng dalawang bahagi: ang una ay binabawasan ang sulpate sa sulpito sa isang proseso na umaasa sa ATP, at ang pangalawa ay binabawasan ang sulpito sa sulfide ng anim na paglipat ng elektron. Ito ang huling reaksyon, na hindi naiiba, na nagbibigay ng lakas ng cell.

Ang bakterya na nagbabawas ng sulpate ay nangingibabaw na nag-oobliga ng anaerobic bacteria. Ang geochemical na papel ng bakterya na nagbabawas ng sulpate ay napakalaki, dahil, dahil sa kanilang aktibidad, ang isang inert compound, sulfate, sa anaerobic zone ay nasangkot sa isang malaking sukat sa biyolohikal na sulpura ng asupre.

Ang aktibidad ng bacteria na nagbabawas ng sulpate ay lalong kapansin-pansin sa silt sa ilalim ng mga pond at stream, sa mga swamp at sa baybayin ng dagat. Dahil ang konsentrasyon ng sulpate sa tubig dagat ay medyo mataas, ang pagbawi ng sulpate ay isang mahalagang kadahilanan sa mineralization ng organikong bagay sa mababaw na dagat. Ang mga palatandaan ng naturang mineralization ay ang amoy ng H 2 S at ang pitch-black silt kung saan nagaganap ang prosesong ito. Ang itim na kulay ng putik ay dahil sa pagkakaroon ng maraming halaga ng ferrous sulfide dito. Ang ilang mga lugar sa baybayin, kung saan ang akumulasyon ng organikong bagay ay humahantong sa isang partikular na matinding pagbawi ng sulpate, ay halos wala nang buhay dahil sa mga nakakalason na epekto ng H 2 S.

Ang bakterya na nagbabawas ng sulpate ay isang pisyolohikal, hindi isang sistematikong grupo, dahil isinasama nila ang mga bakterya mula sa iba't ibang mga pangkat na taxonomic na may kakayahang isagawa ang isang proseso ng pisyolohikal - anaerobic na paghinga sa pagkakaroon ng mga sulpate, halimbawa, mga bakterya ng genera Desulfovibrio (vibrios), Desulfotomaculum (mga spore-form rods). Ang archaea ay natagpuan din sa mga organismo na nagbabawas ng sulpate. Ang bakterya na nagbabawas ng sulpate ay maaaring lumago sa pamamagitan ng hindi lamang pagbawas ng sulpates, kundi pati na rin sa thiosulfate, sulfite, elemental sulfur at iba pang mga compound ng sulfur.

Para sa ilang bakterya na nagbabawas ng sulpate, ipinakita ang isang nakararaming bagong uri ng metabolismo ng asupre. Ang mga bakteryang ito ay nakakakuha ng enerhiya kapag lumalaki sa mga organikong substrate hindi lamang dahil sa pagbawas ng sulpate, kundi pati na rin bilang isang resulta ng hindi katimbang ng thiosulfate, sulfite, dithionite na may pagbuo ng sulpate at sulfide.

Ang pangkalahatang reaksyon ng disproportionation ng thiosulfate:

S 2 O 3 2- + H 2 0 → KAYA 4 2- + HS - + H +

Pumunta \u003d - 21.9 kJ / mol S 2 O 3 2-

Ang pangkalahatang reaksyon ng disproportionation ng sulfite:

4SO 3 2- + H + → 3SO 4 2- + HS -

Pumunta \u003d - 58.9 kJ / mol KAYA 3 2-

Napag-alaman na ang bakterya na responsable para sa disproportionation ng thiosulfate ay laganap sa mga sediment ng dagat.

Ang hydrogen sulfide ay maaari ring mabuo sa panahon ng pagbawas ng elemental sulfur. Ngayon, mayroong dalawang kilalang mekanismo para sa pagbuo ng hydrogen sulfide mula sa molekular sulfur. Sa unang kaso, ang bakterya at archaea ay gumagamit ng molecular sulfur bilang isang electron acceptor sa panahon ng anaerobic respiration (dissimilatory seroreduction), kung saan ang ATP ay na-synthesize. Ang disimilatory seroreduction ay isang proseso ng enzymatic na isinasagawa ng parehong mesophilic at thermophilic prokaryotes. Sa pangalawang kaso, ang mga mikroorganismo (lebadura at prokaryote) ay gumagamit lamang ng asupre upang magtapon ng mga electron na inilabas habang pagbuburo (pinadali ang pagbuburo). Ito ay isang walang kabuluhan (walang ginagawa) na paglabas ng mga electron, na hindi sinamahan ng pagbubuo ng ATP.

Ang pagbawas ng molekular na asupre sa hydrogen sulfide ay may kahalagahan na tiyak para sa mga thermophilic microorganism na naninirahan sa mga hydrothermal vents, kung saan ang elemental na asupre ay isa sa pinakamahalagang anyo ng asupre at kung saan ang mga compound ng asupre ay orihinal na nagmula sa bulkan. Ang Hydrothermal biocenoses ay natatanging mga pamayanan ng mga nabubuhay na nilalang. Ang pagbuo sa mataas na temperatura (mula 45-50 hanggang 100 ° C), nabubuo ang mga ito ng pangunahin ng mga prokaryote - bakterya at archaea. Ang karamihan sa mga mikroorganismo na bumubuo sa mga microbial na komunidad ng mga likido ay hindi nangyayari sa ibang lugar. Ang mga microbial na komunidad ng mga tubig na hydrothermal ay inuri bilang pinaka sinaunang mga biocenose ng Daigdig.

3. Sangay ng oxidizing

Ang bahaging ito ng siklo ng asupre ay maaaring ganap na binubuo ng mga reaksyon ng inorganic sulfur compound: S 2- → nS 2- → S 0 → S 2 O 3 2- → SO 3 2- → SO 4 2-, o may kasamang mga reaksyon ng mga organikong porma. Ang sulfur atom ng mga organikong sulide ay karaniwang na-oxidized pagkatapos ng paghihiwalay sa anyo ng S 2 - sa pamamagitan ng hindi tuluyang ruta, bagaman posible rin ang isang purong organikong ruta ng oksihenasyon, kapag ang sulfur atom ay na-oxidized habang nasa komposisyon ng mga organikong compound, halimbawa, cysteine \u200b\u200b→ cystine. Karamihan sa mga reaksyon ng oksihenasyon ng mga sulfur compound ay maaaring magpatuloy nang walang paglahok ng mga mikroorganismo sa pagkakaroon ng malakas na mga oxidant (H 2 O 2, O 3, oxygen radicals), gayunpaman, ang microbial oxidation ay mas epektibo, lalo na sa mababang konsentrasyon ng reagent.

Kabilang sa mga mikroorganismo na may kakayahang mag-oxidizing ng mga sulfur compound, mayroong tatlong pangunahing mga pangkat na pisyolohikal: anaerobic phototrophic bacteria, aerobic at facultatibong anaerobic lithotrophic bacteria, archaea, at iba't ibang mga heterotrophic microorganism.

Anaerobic phototrophic bacteria.

Ito ay isang tukoy na pangkat ng bakterya na nagdadala ng anaerobic (anoxygenic) na photosynthesis, na gumagamit ng iba't ibang mga nabawasan na sulfur compound bilang mga nagbibigay ng electron sa halip na H 2 O, tulad ng nangyayari sa aerobic (oxygenic) photosynthesis sa mga halaman, cyanobacteria. Kadalasan, ang mga produktong oksihenasyon ng nabawasan na mga compound ng asupre ay SO 4 2- at S 0, ang huli ay maaaring makaipon ng intracellularly sa ilang mga bakteryang phototrophic.

Sa isang sistematikong paggalang, ang mga bakterya ng phototrophic ay nahahati sa maraming mga pangkat: suluriko at di-sulpuriko na lilang at berdeng bakterya, heliobacteria, erythrobacteria (Larawan 123). Ang bakterya ng Phototrophic ay may kulay at maaaring kulay kayumanggi, berde, lila. Ang Phototrophic bacteria na nagsasagawa ng anoxygenic photosynthesis ay naglalaman ng bacteriochlorophyll at carotenoids, na nagbibigay sa kanila ng naaangkop na kulay. Ang mga bakteryang ito ay nangingibabaw sa oksihenasyon ng sulfide sa haligi ng anaerobic na tubig ng mababaw na mga katubigan, tulad ng mga lawa, lawa, lawa, mineral na bukal, kung saan tumatagos ang sapat na ilaw. Ang isang pagbubukod ay erythrobacteria, na kung saan ay obligadong aerobes at isagawa ang anoxygenic uri ng potosintesis sa ilalim ng mga kundisyong aerobic.


Ang bakterya ng Lithotrophic sulfur-oxidizing at archaea. Sulphur bacteria at thionic bacteria.

Ang ilang mga prokaryote ay may kakayahang paglaki ng lithotrophic sa pagkakaroon ng nabawasan na mga compound ng asupre. Sa panahon ng paglaki ng lithotrophic, binawasan ang mga compound ng sulfur o iba pang nabawasang mga inorganic compound (NH 3, H 2, CO, Fe 2+) ay mga nagbibigay ng electron sa metabolismo ng enerhiya, iyon ay, kapag na-oxidize sila sa kadena ng transportasyon ng elektron, na-synthesize ang ATP. Ang mga prokaryote lamang ang may kakayahang paglaki ng lithotrophic. Sa mga lithotrophic serose-dependant na prokaryote, ang mga reaksyon ng oksihenasyon ng nabawasan na mga compound ng sulfur ay nagsisilbing mapagkukunan ng enerhiya. Isinasagawa ang mga reaksyon ng oxidative sa paglahok ng mga tukoy na mga sistema ng enzyme. Ang oksihenasyon ng iba't ibang mga compound ng asupre at asupre mismo ng mga lithotrophic prokaryote ay karaniwang humahantong sa pagbuo ng mga sulpate. Gayunpaman, ang prosesong ito ay hindi laging napupunta sa dulo, at ang mga hindi kumpletong na-oxidized na produkto (S 0, SO 3 2-, S 2 O 3 2-, S 4 O 6 2-) ay madalas na matatagpuan sa daluyan. Pangunahing kasama sa pangkat ng mga lithotrophic serose-dependant na prokaryotes ang mga kinatawan ng thionic bacteria, sobrang thermoacidophilic serose-depend archaea, hydrogen bacteria, walang kulay na sulfur bacteria, pati na rin ang ilang mga kinatawan ng lilang bakterya na may kakayahang paglago ng lithotrophic dahil sa oksihenasyon ng mga sulfur compound sa dilim.

Matagal nang nalalaman na sa mga hydrogen sulphide spring at iba pang mga reservoir na naglalaman ng hydrogen sulphide, bilang panuntunan, ang mga walang kulay na mikroorganismo ay matatagpuan sa maraming bilang, sa mga selula kung saan matatagpuan ang mga patak ng asupre. Sa mga lugar kung saan ang konsentrasyon ng hydrogen sulfide ay medyo mababa (mas mababa sa 50 mg / l), ang mga microorganism na ito, na tinatawag na walang kulay na sulfur bacteria, ay madalas na bumubuo ng malalaking akumulasyon sa anyo ng mga pelikula, puting pamumulaklak at iba pang fouling. S.N. Pinatunayan ni Vinogradsky (1887) na ang asupre na idineposito sa mga cell ng isa sa mga tipikal na kinatawan ng sulfur bacteria, lalo na ang Beggiatoa, ay nabuo mula sa hydrogen sulfide at maaaring mai-oxidize ng microorganism na ito sa sulfuric acid. Sa isang sistematikong paggalang, ang walang kulay na bakterya ng asupre ay maliwanag na isang magkakaiba-iba na grupo, at hindi lahat ng inilarawan na species at maging ang genera ay maaaring maituring na matatag na itinatag. Sa mga tuntunin ng morpolohiya, likas na kilusan, mode ng pagpaparami at istraktura ng mga cell, isang bilang ng mga kinatawan ng walang kulay na asupre na bakterya, parehong multicellular at unicellular (Beggiatoa, Thiothrix, Thiospirillopsis, Thioploca, Achromatium) ay nagpapakita ng isang mahusay na pagkakapareho sa asul-berdeng algae. Ang ilang mga mananaliksik, sa partikular na Pringsheim (Pringsheim, 1963), ay isinasaalang-alang ang mga microorganism na ito bilang kanilang mga walang kulay na pagkakaiba-iba. Ang analogue ng Beggiatoa ay ang asul-berde na alga Oscillatoria, Thiothrix - Rivularia, Thiospirillopsis - Spirulina, habang ang Achromatium ay katulad ng Synechococcus. Dahil ang asul-berde na algae ay inuri na ngayon bilang bakterya, ang kanilang pagkakaugnay na may walang kulay na asupre na bakterya ay nagiging mas matuwid. Dapat ding pansinin na ang ilang mga asul-berdeng algae ay may kakayahang mag-deposito ng asupre sa mga cell, kahit na ang tampok na ito lamang ay maliit para sa taxonomy ng mga mikroorganismo. Ang mga mikroorganismo na nauugnay sa walang kulay na bakterya ng asupre ay matatagpuan sa sariwang at mga tubig na may asin. Ang ilan sa kanila ay lumalaki nang maayos sa mababang temperatura, ang iba pa (Thiospirillum pistiense) ay nabuo sa mga thermal sulfur spring sa temperatura na higit sa 50 ° C. Ang mga mobile form ay may chemotaxis at maaaring lumipat sa mga lugar na may pinakamainam na nilalaman ng oxygen at hydrogen sulfide.

Karamihan sa tinaguriang bacteria na thionic ay tipikal na mga chemoautotrophs, ibig sabihin gumagamit sila ng nabawasan na mga compound ng asupre hindi lamang bilang mga H-donor, kundi pati na rin bilang mga mapagkukunan ng enerhiya at maaaring lumaki sa pulos mineral media, na nagpapahiwatig ng carbon dioxide. Ang mga naturang bakterya ay unang nahiwalay mula sa tubig ng Golpo ng Naples (Natanson, 1902) at natanggap ang pangalang Thiobacillus (Beyerink, 1904). Sa ngayon, maraming mga species ng autotrophic thiobacillus ang inilarawan, na ihiwalay mula sa iba't ibang mga katubigan, lupa, pati na rin mula sa mga deposito ng asupre at iba't ibang mga metal.

Batay ng ilan, pangunahin sa pisyolohikal, mga tampok (ang kakayahang mag-oxidize ng iba't ibang mga sulfur compound at iba pang mga inorganic substrate, upang magamit ang mga organikong compound, upang lumago depende sa pH ng daluyan, ang ugnayan sa oxygen, atbp.), Ang isang makabuluhang bilang ng mga thiobacillus species ay nakikilala. Sa mga ito, ang mga sumusunod ay itinuturing na pinaka mahusay na itinatag: Thiobacillus thioparus, T. thiooxidans, T. denitrificans, T. thiocyanoxidans, T. neapolitanus, T. intermedius, T. novellus, T. ferrooxidanas. Ang lahat ng mga mikroorganismo na ito ay lumalaki sa simpleng mineral media, kung saan madalas na idinagdag ang bikarbonate. Ang mapagkukunan ng nitrogen ay karaniwang mga asing-gamot na ammonium. Ang ilang mga species at strains ay may kakayahang assimilating nitrates bilang mapagkukunan ng nitrogen. Ang kakayahan ng mga indibidwal na miyembro na gumamit ng urea at mga amino acid ay ipinakita rin. Ang mga pagkaing pinaghiwalay mula sa mga katubigan ng asin ay nangangailangan ng patrium chloride para sa paglaki, at ang mga halophile ay kilala na maaaring lumaki sa isang puspos na solusyon ng NaCl. Ang pinakamainam na temperatura para sa paglago ng pinaka nakahiwalay na mga mikroorganismo ng genus na Thiobacillus ay tungkol sa 30 ° C. Gayunpaman, sa natural na mga kondisyon, matatagpuan ang mga ito sa mga thermal spring sa temperatura hanggang 55 ° C. Isang purong kultura ng Thiobacillus sp. na may pinakamabuting kalagayan na paglaki sa 50 ° C.

Kaugnay sa kaasiman ng kapaligiran, ang thiobacilli ay nahahati sa mga organismo na lumalaki nang maayos sa isang walang kinikilingan o kahit na alkalina na reaksyon, at mga species na acidophilic, ibig sabihin pagbuo sa isang acidic na kapaligiran at mapaglabanan ang isang napakababang halaga ng ph.

Ang unang pangkat ay may kasamang mga species tulad ng: T. thioparus, T. denitrificans, T. novellus, T. thiocyanoxidans, T. neapolitanus. Para sa mga mikroorganismo na ito, ang pinakamainam na halaga ng pH ay nahuhulog sa loob ng saklaw na 6.0-9.0, at ang zone ng mga halagang pH kung saan posible ang kanilang paglaki ay mula 3.0-6.0 hanggang 10.0-11.0, at para sa iba't ibang mga species at pinagpipilitan ang pinakamainam na mga halaga ng PH at. ang lugar ng aktibong kaasiman kung saan sinusunod ang kanilang paglago ay maaaring magkakaiba-iba.

Kasama sa pangalawang pangkat ang T. thiooxidans, T. ferroxidans, T. intermedius. Para sa mga mikroorganismo na ito, ang pinakamabuting kalagayan na ph ay 2.0-4.0, at posible ang paglaki sa isang pH na 0.5-2.0 hanggang 5.0-7.0. Ang unang dalawang species ay ang pinaka acidophilic na mga organismo. Parehong mga bakterya na ito ay lumalaki sa mga halagang PH na hindi hihigit sa 5.0. Sa parehong oras, ipinakita na ang T. thiooxidans ay nagpapanatili ng posibilidad na mabuhay sa halagang PH na malapit sa 0, na tumutugma sa 1.0 N. solusyon ng sulpuriko acid. Marahil ito ang pinaka acidophilic microorganism na kilala ng mga mananaliksik.

Karamihan sa mga thionic bacteria ay lumalaki lamang sa pagkakaroon ng oxygen, bagaman ang ilang mga species ay maaaring lumaki sa mababang antas ng oxygen. Ngunit ang mga facultative anaerobes ay kilala rin. Kabilang dito ang T. denitrificans. Sa ilalim ng mga kundisyon ng aerobic, ang mga bakteryang ito ay nagsasagawa ng mga proseso ng oxidative na may paglahok ng molekular oxygen; sa mga anaerobic na kondisyon, lumipat sila sa denitrification at binawasan ang mga nitrate sa molekular nitrogen. Nakatutuwang pansinin na ang T. denitrificans, tulad ng Paracoccus denitrificans, ay hindi maaaring mai-assimilate ng mga nitrate bilang mapagkukunan ng nitrogen at nangangailangan ng ammonium bilang mapagkukunan ng nitrogen para sa paglago.

Ang Thionic bacteria ay may kakayahang mag-oxidizing sulfur compound tulad ng hydrogen sulfide, sulfides, sulfite, thiosulfate, tetrathionate, thiocyanag (thiocyanate), dithionite, pati na rin ang molekular sulfur, na may pagbuo ng sulfates kapag sila ay kumpletong na-oxidized. Gayunpaman, ang mga kakayahan ng indibidwal na species ay hindi magkapareho. Bilang karagdagan, hindi palaging madaling maitaguyod kung aling mga sulfur compound ang biologically oxidized, dahil marami sa mga ito ay hindi matatag sa mababang halaga ng PH at maaari ring mai-oxidize ng atmospheric oxygen.

Ang lahat ng mga species na lumalagong sa isang walang kinikilingan at alkalina reaksyon ng kapaligiran, bilang isang panuntunan, oxidize hydrogen sulfide, sulfur at thiosulfate. Ang isang tampok na katangian ng T. thiocyanoxidans ay ang kakayahang mag-oxidize ng thiocyanate. Sa batayan na ito, nakikilala ito sa isang magkakahiwalay na species, dahil sa iba pang mga paraan ang microorganism na ito ay katulad ng T. thioparus. Ang isang acidophilic na bakterya tulad ng T. thiooxidans ay karaniwang nilinang sa isang daluyan na naglalaman ng molekular na asupre. Ang tanong ng kakayahan ng species na ito na mag-oxidize ng hydrogen sulfide at iba pang mga sulfur compound ay hindi pa nalulutas sa wakas, dahil ang mga compound na ito ay hindi matatag sa ilalim ng mga acidic na kondisyon. Na patungkol sa T. ferroxidans, mayroong katibayan na ang mga bakteryang ito ay maaaring mag-oxidize ng parehong molekular sulfur at iba't ibang mga compound nito, katulad ng: hydrogen sulfide, thiosulfate, dithionite, tetrasulfate, sulfite. Bilang karagdagan, ang T. ferroxidans ay aktibong kasangkot sa oksihenasyon ng mabibigat na metal sulfides, na hindi malulutas sa tubig. Kabilang dito ang mga mineral tulad ng pyrite (FeS2), chalcopyrite (CuFeS2), antimonite (SbS2), chalcocite (Cu2S), cavellin (CuS), pyrrhotite (FeS), realgar (AsS), violarite (Ni2FeS4), atbp. ang thionic bacteria ay alinman ay walang ganitong posibilidad, o mahina itong ipinahayag.

Ang isang natatanging pag-aari ng T. ferroxidans ay din ang kakayahang mag-oxidize ng ferrous iron sa ferrous iron. Sa batayan na ito, ang mga bakteryang ito ay maaaring isaalang-alang bilang iron bacteria, bagaman kabilang sila sa genus na Thiobacillus.

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang pangwakas na produkto ng oksihenasyon ng molecular sulfur at ang iba`t ibang mga compound ng thionic bacteria ay sulfate. Kung ganito ang proseso, ibig sabihin nangyayari ang kumpletong oksihenasyon ng orihinal na substrate, kung gayon ang mga resulta nito ay makikita sa mga sumusunod na equation. Kapag nag-oxidize ng hydrogen sulfide:

Kapag ang oxidizing sulfur at thiosulfate sa ilalim ng mga kondisyon ng aerobic:


Sa oksihenasyon ng asupre at thiosulfate T. denitrificans sa ilalim ng mga kondisyon na anaerobic dahil sa paggamit ng nitrates:

Sa panahon ng oksihenasyon ng T. thiocyanoxidans thiocyanide:

Gayunpaman, ang oksihenasyon ay madalas na hindi kumpleto, at iba't ibang mga hindi kumpletong na-oxidized na produkto ay matatagpuan sa daluyan. Kaya, sa panahon ng oksihenasyon ng hydrogen sulfide, lilitaw minsan ang molekular na asupre; nahanap din ang thiosulfate at polythionates. Sa panahon ng oksihenasyon ng molekular sulfur ng mga bakterya, ang hitsura ng thiosulfate at polythionates ay nabanggit. Ang oksihenasyon ng thiosulfate ay madalas na sinamahan ng pagbuo ng polythionates (trithionate, tetrathionate, peitathiopate) at elemental sulfur. Ang Sulfite ay kabilang din sa mga hindi kumpletong na-oxidized na produkto. Ngunit hindi lahat ng mga compound na ito ay maaaring maging resulta ng mga proseso ng enzymatic at talagang kabilang sa mga intermediate na produkto ng oksihenasyon ng mga bakterya ng orihinal na substrate. Ang ilan sa mga ito ay nabuo, tila, pulos sa pamamagitan ng kemikal na paraan o bilang isang resulta ng mga reaksyong biyolohikal. Samakatuwid, ang pagpapaliwanag ng mga paraan ng oksihenasyon ng mga microorganism ng iba't ibang mga sulfur compound ay napakahirap, at hindi lahat ng mga reaksyon ay nabigyang linaw sa ngayon.

Napakaliit pa rin ng data sa likas na katangian ng unang yugto ng pagbabago ng sulfide at hindi ito lubos na nauunawaan kung ang asupre ay isang direkta o by-produkto ng oksihenasyon nito.

Ang tanong tungkol sa paggamit ng elementarya ng asupre ng mga bakterya ay napakahusay, at mayroon itong dalawang aspeto: kung paano kumilos ang mga mikroorganismo sa sangkap na hindi malulutas ng tubig at kung paano nangyari ang proseso ng oksihenasyon.

Mayroong dalawang pananaw tungkol sa mekanismo ng pagkilos ng thiobacillus sa asupre.

1. Para sa oksihenasyon ng asupre ng mga bakterya, dapat itong direktang makipag-ugnay sa mga cell.

2. Ang asupre ay ginagamit ng bakterya pagkatapos ng paunang paglusaw sa mga sangkap ng likas na lipid, na inilabas ng mga ito sa kapaligiran.

Kapag ang T. thiooxidans ay lumalaki sa isang daluyan na may molekular sulfur, ang mga phospholipid ay matatagpuan sa daluyan. Ayon sa ilang data, ito ay phosphatidylinositol, ayon sa iba, bahagyang magkakaibang mga compound (phosphatidyl-N-methylethanol, phosphatidylglycerol, diphosphatidylglycerol), at ang kanilang akumulasyon ay tumutugma sa yugto ng aktibong paglago ng mga pananim. Gayunpaman, ang pangalawang palagay ay hindi maituturing na napatunayan. Malamang na para sa oksihenasyon ng asupre ng mga bakterya, mahalaga din na makipag-ugnay sa mga ito sa mga cell, at upang palabasin ang ilang mga sangkap na "basa" ng asupre.

Tulad ng para sa landas ng sulfur oxidation, ang data ay medyo magkasalungat din. Ang pinaka-malamang ay ang sumusunod na pamamaraan, na kung saan ay katanggap-tanggap din para sa oksihenasyon ng hydrogen sulfide:


Ipinapalagay na ang X ay alinman sa isang glutathione derivative, na kung saan ang hydrogen sulfide o sulfur ay tumutugon, o isang thiol na nakatali sa mga cell membrane. Ang pagbuo ng thiosulfate ay isinasaalang-alang bilang isang proseso na hindi enzymatic na maaaring magpatuloy nang walang paglahok ng bakterya.

Ang isang malaking bilang ng mga pag-aaral ay nakatuon sa pag-aaral ng oksihenasyon ng thiosulfate. Ang data ng mga eksperimento na isinasagawa kasama ng buong mga cell at paghahanda ng acellular ng iba't ibang uri ng thiobacilli ay nagmumungkahi na ang paunang yugto ng pag-convert ng thiosulfate ay maaaring maiugnay alinman sa pagbawas nito sa ilalim ng pagkilos ng reductase na may pagbuo ng hydrogen sulfide at sulfite:

O may paghahati sa elemental na asupre at sulfite:

o, sa wakas, na may oksihenasyon sa tetrathionate at pagkatapos ay i-convert sa trithionate at sulfite:

Pinaniniwalaan, gayunpaman, na ang huling ruta ng pag-convert ng thiosulfate ay hindi ang pangunahing. Tulad ng para sa cleavage ng thiosulfate sa pagbuo ng sulfite, ang gayong reaksyon ay maaaring isagawa ng rhodonase, na nagbubuklod ng asupre sa anyo ng thiocyanate:


Laganap ito hindi lamang sa thionic at iba pang bakterya, kundi pati na rin sa mga hayop. Gayunpaman, kung ang enzyme na ito ay kasangkot sa metabolismo ng thiosulfate ng thionic bacteria ay hindi pa tiyak na naitatag.

Ang landas ng sulfite oxidation ay mas napag-aralan. Ang gawaing isinasagawa sa laboratoryo ni Peck kasama si T. thioparus ay nagpapakita na ang sulfite ay tumutugon sa adenosine monophosphate (AMP) upang mabuo ang isang compound na tinawag na adenylyl sulfate o adenosine phosphosulfate (APS). Sa susunod na yugto, ang isang reaksyon ay nangyayari sa pagitan ng APS at inorganic phosphate (Fn) na may pagbuo ng adenosine diphosphate (ADP) at ang pagpapalabas ng libreng sulpate:

Bilang isang resulta ng pagkilos ng enzyme adenylate kinase, ang dalawang mga molekulang ADP ay maaaring mai-convert sa ATP at muling bigyan ang AMP:

Samakatuwid, ang landas na ito ng sulfite oxidation ay naiugnay sa paggawa ng enerhiya (ATP) bilang isang resulta ng tinaguriang substrate phosphorylation. Sa parehong oras, ang proseso ng sulfite oxidation ay maaaring sinamahan ng paglipat ng mga electron sa respiratory chain, ang paggana nito ay nauugnay sa synthesis ng ATP.

Para sa isang bilang ng mga thionic bacteria, kabilang ang T. thioparus, ipinakita na posible ang oksihenasyon ng sulfite nang walang pagbuo ng APS, bilang isang resulta ng pagkilos ng isang sulfite-oxidizing enzyme, na tinitiyak ang paglipat ng mga electron sa respiratory chain sa antas ng cytochrome:

Posibleng ang iba't ibang mga landas para sa oksihenasyon ng sulpito at iba pang mga sulfur compound ay maaaring gumana sa parehong organismo, at ang kahalagahan ng isa o iba pa ay nakasalalay sa mga kondisyon sa kapaligiran at iba pang mga kadahilanan. Batay sa data na magagamit hanggang ngayon, ang oksihenasyon ng iba't ibang mga sulfur compound ng thionic bacteria ay maaaring kinatawan ng sumusunod na pangkalahatang pamamaraan.

Tulad ng para sa mga bahagi ng mga electron transport system ng thionic bacteria, kung gayon, ayon sa lahat ng data, palagi nilang isinasama ang type c cytochromes sa iba't ibang mga species. Ang mga cytochromes ng uri b ay natagpuan din at, maliwanag, ang pagkakaiba-iba nito, na tinatawag na cytochrome o, at sa ilang mga kinatawan, cytochromes a at d. Bilang karagdagan, ang electron transport system ay tila nagsasama ng mga flavoprotein at ubiquinone. Ngunit ang chain ng respiratory ng thionic bacteria, na tinitiyak ang paglipat ng mga electron sa oxygen, tulad ng nitrifying bacteria, ay maikli, dahil ang mga oxidized substrates ay may mataas na potensyal na redox. Samakatuwid, para sa mga mikroorganismo na ito, ang paglipat na umaasa sa enerhiya ng isang elektron laban sa isang thermodynamic gradient (reverse re-ingesthes ng isang electron) ay mahalaga. Nagbibigay ito ng pagbuo ng nabawasan na NAD, na kinakailangan para sa paglagom ng carbon dioxide at iba pang mga istrukturang proseso. Dapat ding pansinin na ang mga bahagi ng mga electron transport system at ang mga electron path pathway ay hindi lamang maaaring magkaroon ng tiyak na pagkakaiba sa iba't ibang mga kinatawan ng thiopic bacteria, ngunit nakasalalay din sa likas na katangian ng substrate na na-oxidized. Samakatuwid, ang pangkalahatan na pamamaraan (Larawan 140) ay di-makatwirang.

Ayon sa mga kalkulasyon ng iba't ibang mga may-akda, ang kahusayan ng paggamit ng libreng enerhiya ng thionic bacteria ay umaabot mula 2 hanggang 37%. Tulad ng ibang mga chemoautotrophs, ang thionic bacteria ay nagpapahiwatig ng carbon dioxide pangunahin sa pamamagitan ng Calvin cycle. Ngunit mayroon din silang kakayahang magsagawa ng iba pang mga reaksyon ng carboxylation na mahalaga para sa pagbuo ng ilang mga metabolite.

Labis na thermoacidophilic serose-dependance archaea ay may kakayahang paglago ng lithotrophic sa pagkakaroon ng elemental na asupre at maaaring umunlad sa 40-100 ° C at pH 1-6; sila ay mga naninirahan sa mga hydrothermal vents at volcano calderas.

Ang heterotrophic sulfur-oxidizing microorganisms (mga organismo na gumagamit ng organikong bagay para sa nutrisyon).

Ang kakayahan ng ilang obligadong heterotrophic bacteria, yeast at micromycetes na mai-oxidize ang iba't ibang mga inorganic sulfur compound ay matagal nang kilala, bagaman ang kahalagahan ng mga reaksyong ito sa metabolismo ng heterotrophs ay hindi pa ganap na naipaliwanag. Kabilang sa mga bakterya ng heterotrophic sulfur-oxidizing, species ng pseudomonad group ang nangingibabaw, nagdadala ng hindi kumpletong oksihenasyon ng thiosulfate hanggang tetrathionate.

Kahit si S.N. Sinabi ni Vinogradsky (1887-1889) na ang mga walang kulay na asupre na bakterya ay maaaring lumaki sa tubig na naglalaman ng napakaliit na halaga ng mga organikong sangkap, at samakatuwid ay ipinapalagay na kaya nilang mai-assimilate ang carbon dioxide. Batay sa pag-aaral ng pisyolohiya ng iba't ibang mga pagkakasunod ng Beggiatoa, naniniwala si Pringsheim na kabilang sa mga ito ay may mga autotroph na nagpapahid sa oksihenasyon ng hydrogen sulfide at ayusin ang CO 2, at may mga kinatawan na nangangailangan ng mga organikong compound. Gayunpaman, ang isang bilang ng mga heterotrophic na galaw ng Beggiatoa ay nag-oxidize ng hydrogen sulfide sa pagkakaroon ng mga organikong compound, posibleng sa paggawa ng enerhiya, i. sila ay chemolithoheterotrophs. Kasabay ng walang kulay na bakteryang asupre, ang mga tipikal na heterotrophic microorganism ay kilalang lumahok sa oksihenasyon ng hydrogen sulfide, molekular sulfur, at thiosulfate. Kabilang dito ang mga kinatawan ng Bacillus, Pseudomonas, Achromobacter, Sphaerotilus, pati na rin ang mga actinomycetes, hulma (Penicillium luteum, Aspergillus niger), lebadura, at Alternaria. Ang ilan sa mga ito, sa partikular ang filamentous multicellular bacteria na Sphaerotilus natans, ay nagdeposito ng asupre sa mga selyula sa pagkakaroon ng hydrogen sulfide. Ang iba pa (Pseudomonas aeruginosa, Ps. Fluorescens, Achromobacter stuzeri) ay may kakayahang mag-oxidize ng thiosulfate sa tetrathionate (Na2S4O6). Ang pagbuo ng polythionates at sulfate ay nabanggit din sa ilalim ng impluwensya ng halo-halong mga kultura ng heterotrophic microorganisms sa elemental sulfur. Ang mekanismo ng oksihenasyon at ang biological na kahalagahan ng prosesong ito para sa heterotrophs ay mananatiling hindi malinaw. Ang ilang mga heterotrophic na walang kulay na asupre na bakterya ay may kakayahang mag-oxidize ng mga sulfur compound na may hydrogen peroxide, isang superoxide radical na nabuo sa mga cell habang ang oksihenasyon ng mga organikong sangkap: H 2 O 2 + H 2 S → S 0 + 2H 2 O. Ang pisyolohikal na kahulugan ng prosesong ito ay ang detoxification ng mga nakakalason na produkto ng hindi kumpletong pagbawas ng oxygen ( H 2 O 2, O 2-).

Ang kumpletong oksihenasyon ng mga compound ng asupre sa sulpate ay higit na katangian ng mga micromycetes na naninirahan sa mga lupa na napayaman sa elemental na asupre. Para sa ilang mga species ng genera ng microscopic fungi na Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, Fusarium, Mucor at Auerobasidium, ang kakayahang mai-oxidize ang elemental sulfur, thiosulfate, at maging ang metal sulfides to sulfate ay ipinakita, ngunit ang rate ng naturang oksihenasyon ay isa hanggang dalawang order ng magnitude na mas mababa kaysa sa lithotrophic.

sulfur cyclic transformation microorganism

Konklusyon

Sa mga nagdaang dekada, ang likas na siklo ng asupre ay napailalim sa isang pagtaas ng epekto ng anthropogenic, na humahantong sa akumulasyon ng mga nakakalason na compound ng asupre at isang kawalan ng timbang sa natural na siklo ng asupre. Sa partikular, bilang resulta ng malakihang pagpapalabas ng mga compound ng asupre, ang sulfur dioxide na ibinubuga ng mga thermal power plant kapag nagsusunog ng mga fossil fuel, hydrogen sulfide at pabagu-bago ng isipong sulphides na ibinubuga ng sapal at papel at mga metalurhikal na negosyo, pati na rin ang agnas ng munisipyo at agrikulturang wastewater ay nabuo. Ang mga compound na ito ay nakakalason kahit sa konsentrasyon ng microgram. May kakayahang lason ang hangin, nakakaapekto sa kimika sa atmospera, at sanhi ng kakulangan ng oxygen na natunaw sa tubig.

Samakatuwid, ang paggamit ng mga prokaryote na kasangkot sa pag-convert ng sulfur compound, detoxification ng mga nakakalason na sulfur compound, ay tila napaka-kaugnay. Bilang karagdagan, ang napakataas na aktibidad na catalytic ng mga mikroorganismo ay ang dahilan na sila ay may pangunahing papel sa mga pagbabagong kemikal na nagaganap sa ibabaw ng Daigdig. Dahil sa kanilang maliit na sukat, ang mga mikroorganismo, kung ihahambing sa mga hayop at mas mataas na halaman, ay may mataas na ratio na pang-ibabaw na dami, na hahantong sa isang mabilis na pagpapalitan ng mga substrate at mga produkto ng paglabas sa pagitan ng cell at ng kapaligiran.

Ang mga mahahalagang kadahilanan ay din ang mataas na rate ng kanilang pagpaparami sa kanais-nais na mga kondisyon at malawak na pamamahagi sa buong biosfir. Gayunpaman, sa kabila ng pambihirang kahalagahan ng mga prokaryote sa pagbabago ng mga sangkap na biogenic, ang sukat ng aktibidad ng mga prokaryote sa ikot ng mga sangkap, at partikular na sa sikol ng asupre, ay hindi pa ganap na natatantiya.

Panitikan

1. Grabovich M.Yu. Paglahok ng mga prokaryote sa cycle ng asupre // Soros Educational Journal, 1999, blg. 12, p. 16–20.

2. Gromov B.V., Pavlenko G.V. Ecology ng bacteria. L.: Publishing house ng Leningrad State University, 1989.248 p.

3. Gromov B.V. Kamangha-manghang mundo ng archaea // Soros Educational Journal. 1997. Hindi. 4. C. 23–26.

4. Caldera microorganisms / Ed. GA. Zavarzin. M.: Nauka, 1989.120 p.

5. Kondratyeva E.N. Chemolithotrophs at methylotrophs. Moscow: Moscow State University Publishing House, 1983.172 p.

6. V.V. Malakhov Ang Vestimentifera ay mga hayop na autotrophic // Soros Educational Journal. 1997. Blg. 9. C. 18–26.

Uri ng aralin - pinagsama

Paraan:bahagyang paghahanap, may problemang pagtatanghal, nagpapaliwanag at mailalarawan.

Layunin:

Pagbubuo ng isang holistic system ng kaalaman tungkol sa pamumuhay kalikasan, ang sistematikong samahan at ebolusyon sa mga mag-aaral;

Kakayahang magbigay ng isang may katwirang pagtatasa ng bagong impormasyon tungkol sa mga biological na isyu;

Edukasyon ng responsibilidad sa sibiko, kalayaan, pagkukusa

Mga Gawain:

Pang-edukasyon: tungkol sa mga biological system (cell, organism, species, ecosystem); ang kasaysayan ng pagbuo ng mga modernong ideya tungkol sa pamumuhay na kalikasan; natitirang mga pagtuklas sa biological science; ang papel na ginagampanan ng biological science sa pagbuo ng isang modernong likas na larawan ng agham ng mundo; pamamaraan ng kaalamang pang-agham;

Kaunlaranmalikhaing kakayahan sa proseso ng pag-aaral ng natitirang mga nakamit ng biology na pumasok sa pangkaraniwang kultura ng tao; kumplikado at magkasalungat na paraan ng pagbuo ng modernong mga pang-agham na pananaw, ideya, teorya, konsepto, iba't ibang mga pagpapalagay (tungkol sa kakanyahan at pinagmulan ng buhay, isang tao) sa kurso ng pagtatrabaho sa iba't ibang mga mapagkukunan ng impormasyon;

Pag-aalaga paniniwala sa posibilidad ng pag-alam ng kalikasan sa pamumuhay, ang pangangailangan na igalang ang natural na kapaligiran, sariling kalusugan; paggalang sa opinyon ng kalaban kapag tinatalakay ang mga problemang biological

Mga kinalabasan ng personal na pag-aaral sa biology:

1. edukasyon ng pagkakakilanlang sibil ng Russia: pagkamakabayan, pag-ibig at paggalang sa Fatherland, isang pagmamalaki sa kanilang Inang bayan; kamalayan sa kanilang etniko; paglagom ng makatao at tradisyunal na halaga ng multinasyunal na lipunan ng Russia; pag-aalaga ng isang pakiramdam ng responsibilidad at tungkulin sa Inang-bayan;

2. ang pagbuo ng isang responsableng pag-uugali sa pag-aaral, ang kahandaan at kakayahan ng mga mag-aaral para sa pag-unlad ng sarili at edukasyon sa sarili batay sa pagganyak para sa pag-aaral at katalusan, may malay na pagpili at pagbuo ng isang karagdagang tilawanan ng edukasyon batay sa oryentasyon sa mundo ng mga propesyon at propesyonal na kagustuhan, na isinasaalang-alang ang napapanatiling interes sa pag-iisip;

Mga kinalabasan sa pag-aaral ng Metasubject sa biology:

1. ang kakayahang malaya na matukoy ang mga layunin ng kanilang pag-aaral, upang maitakda at mabuo ang mga bagong gawain para sa kanilang sarili sa pag-aaral at aktibidad na nagbibigay-malay, upang mabuo ang mga motibo at interes ng kanilang aktibidad na nagbibigay-malay;

2. mastering ang mga bahagi ng pananaliksik at mga aktibidad ng proyekto, kabilang ang kakayahang makita ang problema, magpose ng mga katanungan, isulong ang mga hipotesis;

3. ang kakayahang magtrabaho kasama ang iba't ibang mga mapagkukunan ng biological na impormasyon: makahanap ng impormasyong biyolohikal sa iba't ibang mga mapagkukunan (teksto ng aklat, popular na panitikan sa agham, mga biological na diksyonaryo at mga sanggunian na libro), pag-aralan at

suriin ang impormasyon;

Cognitive: pagha-highlight ng mahahalagang tampok ng mga biological na bagay at proseso; nagdadala ng katibayan (argumento) ng ugnayan sa pagitan ng mga tao at mga mammal; ang ugnayan sa pagitan ng tao at ng kapaligiran; pagpapakandili ng kalusugan ng tao sa estado ng kapaligiran; ang pangangailangang protektahan ang kapaligiran; mastering ang mga pamamaraan ng biological science: pagmamasid at paglalarawan ng mga biological na bagay at proseso; pagse-set up ng mga biological na eksperimento at nagpapaliwanag ng kanilang mga resulta.

Regulasyon:ang kakayahang malayang magplano ng mga paraan upang makamit ang mga layunin, kabilang ang mga kahalili, sinasadya na pumili ng pinakamabisang paraan upang malutas ang mga gawaing pang-edukasyon at nagbibigay-malay; ang kakayahang mag-ayos ng kooperasyong pang-edukasyon at magkakasamang aktibidad sa guro at kapantay; indibidwal na gumana at sa isang pangkat: makahanap ng isang pangkaraniwang solusyon at malutas ang mga salungatan batay sa koordinasyon ng mga posisyon at pagsasaalang-alang ng mga interes; pagbuo at pag-unlad ng kakayahan sa paggamit ng mga teknolohiya ng impormasyon at komunikasyon (simula dito kakayanan ng ICT).

Nakikipag-usap: ang pagbuo ng kakayahang makipag-usap sa komunikasyon at kooperasyon sa mga kapantay, pag-unawa sa mga katangian ng pagsasapanlipunan ng kasarian sa pagbibinata, kapaki-pakinabang sa lipunan, pang-edukasyon at pananaliksik, malikhaing at iba pang mga uri ng aktibidad.

Teknolohiya : Pagpapanatili ng kalusugan, nakabatay sa problema, pag-unlad na pag-unlad, mga aktibidad sa pangkat

Mga Pagtanggap:pagsusuri, pagbubuo, hinuha, pagsasalin ng impormasyon mula sa isang uri patungo sa isa pa, paglalahat.

Mga presentasyon sa pagho-host

Tanong 1. Ilarawan ang papel na ginagampanan ng mga prokaryote sa biosfir.

Isinasagawa ng mga Prokaryote ang potosintesis, sa gayon gumagawa ng oxygen sa himpapawid. Ang Chemosynthesis ay malawak na kumalat sa mga prokaryote. Bilang karagdagan, may mga form na pag-aayos ng nitrogen sa mga organismo ng bakterya: ito lamang ang pangkat ng mga nabubuhay na organismo sa ating planeta na maaaring mai-assimilate ang nitrogen nang direkta mula sa himpapawid na hangin at sa gayon ay nagsasangkot ng molekular nitrogen sa biological cycle.

Gayundin, ang mga prokaryote ay may isa pang mahalagang pag-andar: ang pagbabalik ng mga inorganic na sangkap sa kapaligiran sa pamamagitan ng pagkasira (mineralization) ng mga organikong compound.

Sa antas ng biosfir bilang isang kabuuan, ang mga prokaryote, pangunahin ang bakterya, ay may isa pang napakahalagang pagpapaandar - konsentrasyon. Nagagawa nilang aktibong kunin ang ilang mga elemento mula sa kapaligiran kahit na sa sobrang mababang konsentrasyon.

Ang mga katangian at pag-andar ng mga prokaryote ay magkakaiba-iba na, sa prinsipyo, nakakagawa sila ng matatag na paggana na likas (ibig sabihin, sa kanilang pakikilahok lamang) mga ecosystem.

Tanong 2. Ipaliwanag kung ano ang panganib na ipakilala ang mga prokaryotic na gamot sa natural na kapaligiran upang labanan ang mga pollutant nito.

Ang isa sa mga problemang may problemang lumitaw sa panahon ng pagpapakilala ng mga prokaryote sa kapaligiran ay ang pagtatatag ng likas na katangian ng ugnayan sa pagitan ng sarili nitong microflora at ng ipinakilala. Ang posibilidad ng isang negatibong epekto ng ipinakilala na mga mikroorganismo sa estado ng natural na biogeocenoses bilang isang resulta ng mga pagbabago sa mayroon nang balanse sa mga microbiocenoses ay hindi naibukod. Ang pangyayaring ito ay nangangailangan ng maingat na pangangalaga at pagkatapos lamang ng maingat na pagsasaliksik upang magamit ang mga prokaryote para sa mga pangangailangan ng tao at sa paglaban sa mga polusyon sa biosfir.

Tanong 3. Alam na ang lahat ng iba't ibang uri ng bakterya na nag-aayos ng nitrogen ay may parehong nitrogenase enzyme, na nagpapasabog sa pagbubuklod ng molekular nitrogen. Ano ang kahalagahan ng katotohanang ito sa ebolusyon ng pamumuhay na kalikasan?

Ang Nitrogenase ay isang multidimensional na enzyme na binubuo ng isang kumplikadong dalawang protina. Ang mga nitrogenases mula sa iba't ibang mga fixer ng nitrogen ay medyo naiiba sa kanilang mga timbang na molekular at nilalaman ng metal. Ang katotohanang ito ay nagpapatunay sa pagkakaisa ng pinagmulan ng bacteria na pag-aayos ng nitrogen. Ang Nitrogenase ay lumitaw sa anyo ng mga ninuno ng bakterya, pagkatapos ay naganap ang pagkakaiba-iba, na humantong sa iba't ibang mga bakterya na nag-aayos ng nitrogen, na ang bawat isa ay mayroong isang naka-encode na nitrogenase.

Ang proseso ng pag-aayos ng nitrogen ay nagaganap sa normal na presyon ng atmospera at normal na temperatura, ngunit nangangailangan ng maraming lakas.

Para sa aktibong gawain ng nitrogenase, kinakailangan ang mga microaerophilic na kondisyon. Ang Molecular oxygen ay may nakakapinsalang epekto sa parehong protina ng nitrogenase. Ang mga kundisyon ng microaerophilic sa nodule ay ibinibigay ng isang nagkakalat na hadlang ng oxygen. Ang nitrogenase complex, na bumubuo ng ammonia mula sa hangin, ay gumagana nang matipid. Kung may sapat na mga ammonium o nitrate ion sa kapaligiran, hihinto ito sa paggana.

Ang nitrogen ay isang ganap na mahalagang sangkap para sa lahat ng nabubuhay na mga organismo. Ang pangunahing reservoir ng nitrogen ay ang kapaligiran ng mundo. Ang mga eukaryotic na organismo ay hindi mai-assimilate ang nitrogen nang direkta mula sa himpapawid. Dahil sa pagkakaroon ng nitrogenase enzyme, na nagpapasara sa pagbubuklod ng molekular nitrogen, sa mga bakteryang nag-aayos ng nitrogen, ang mga halaman na naninirahan sa simbiyos sa kanila ay maaaring makatanggap ng nitrogen na madaling magagamit sa kanila. Maraming mga halaman, hayop at fungi ang may kakayahang pumasok sa simbiyos na may mga prokaryote na pag-aayos ng nitrogen.

Tanong 4. Amerikanong biologist at ecologist na si Barry Commoner noong unang bahagi ng dekada 70. XX siglo isulong ang tesis bilang isang batas ng ekolohiya: "Ang kalikasan ang may alam." Ipaliwanag kung ano ang ibig mong sabihin. Ipahayag ang iyong opinyon sa bagay na ito. Ipaliwanag ang iyong sagot sa mga halimbawa.

Sinabi ni Barry Commoner na habang walang ganap na maaasahang impormasyon tungkol sa mga mekanismo at pag-andar ng kalikasan, tulad namin ng isang taong hindi pamilyar sa pagbuo ng isang orasan, ngunit nais itong ayusin, madaling makapinsala sa mga natural na system sa pamamagitan ng pagsubok na pagbutihin ang mga ito. Nanawagan siya para sa matinding pag-iingat. Ang pagbabago ng kalikasan ay mapanganib sa ekonomiya at sa kapaligiran mapanganib. Sa huli, maaaring malikha ng mga kundisyon na hindi angkop sa buhay. Ang umiiral na opinyon tungkol sa pagpapabuti ng kalikasan nang hindi tumutukoy sa pamantayan ng ekolohiya ng pagpapabuti ay walang anumang kahulugan.

Sumasang-ayon ako sa opinyon na ito. Madalas na hindi namin naiisip na ang isang pagpapakita ng kalikasan ay isang bunga ng isang mas mapanirang at nakapipinsalang kababalaghan para sa mga biocenose, biogeocenoses o para sa biosfir sa kabuuan. "Ang pangunahing bagay ay ang pakiramdam natin ay mabuti," at maghihintay ang kalikasan. Hindi mo ito magagawa sa ganitong paraan !!!

Maaari kang magbigay ng mga halimbawa ng pagbaril sa isang pagkakataon ng mga lobo, na naging "orderlies of the forest." Sa Tsina, ang mga maya ay nawasak, na kunwaring sinisira ang mga pananim, ngunit walang naisip na ang mga pananim na walang mga ibon ay masisira ng mga mapanganib na insekto.

Ang biosfir ng planeta ay isang solong mega-organismo, ang mga bahagi nito ay magkakaugnay na magkakaugnay. Ang lahat ng pagkakaiba-iba ng buhay ay nahahati sa dalawang kaharian - mga prokaryote (mga pre-nukleyar na organismo) at eukaryotes (na may isang nucleus). Ang mga overkings ay nahahati sa mga buhay na kaharian:

  • mga virus;
  • bakterya;
  • kabute;
  • halaman;
  • mga hayop.

Ang kaharian ng bakterya, kasama ang kaharian ng mga virus, ay nagkakaisa sa sobrang kaharian ng mga prokaryote - mga di-nukleyar na organismo. Sa kasaysayan, ito ang unang echelon ng mga nabubuhay na organismo sa planeta.

Ang mga nabubuhay na unicellular na organismo ay lumitaw mga 3.8 bilyong taon na ang nakalilipas. Sa loob ng halos isang bilyong taon sila lamang ang nabubuhay na mga naninirahan sa planeta - matagumpay silang nag-kopya, bumuo at umangkop. Ang resulta ng kanilang mahalagang aktibidad ay ang paglitaw ng libreng oxygen sa kapaligiran ng planeta, na pinapayagan ang pagsilang ng mga multicellular na organismo - mga kabute, halaman, bulaklak at hayop.

Ngayong mga araw na ito, ang mga nabubuhay na bakterya ay nakatira kahit saan: mula sa mga rarefied atmospheric layer hanggang sa pinakamalalim na mga kanal ng dagat, nakatira sila sa Arctic ice at sa mga thermal geyser. Ang bakterya ay nakolonya hindi lamang ang libreng puwang - pakiramdam nila mahusay sa loob ng iba pang mga organismo, maging sila ay kabute, halaman o hayop.

Sa kalikasan, lahat ng mga hayop, at mga tao ay walang kataliwasan, ay isang tirahan para sa mga microbes na naninirahan:

  • balat;
  • oral cavity;
  • bituka

Natuklasan ng mga mananaliksik na ang bilang ng mga cell ng microorganisms na naninirahan sa katawan ng tao ay 10 beses sa bilang ng sarili nitong mga cell. Sa kabila ng naturang mataas na dami ng mga tagapagpahiwatig, ang bigat ng bakterya na naninirahan sa katawan ay hindi hihigit sa 2 kg - isang makabuluhang pagkakaiba sa laki ng cell ang nakakaapekto.

Ang mga buhay na kinatawan ng kaharian ng bakterya ay may hindi mabilang na bilang ng mga species, ngunit lahat sila ay pareho:

  • kawalan ng binibigkas na nucleus;
  • napakaliit (sa paghahambing sa mga cell ng halaman at hayop) laki ng cell;
  • ang biological unit ay ang cell mismo; sa kaso ng kanilang pagsasama, pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang kolonya ng bakterya.

Ang mga kinatawan ng kaharian ng bakterya ang naging posible ng paglitaw ng fungi, halaman at hayop. Ang pagkakaroon ng paglitaw sa planeta, ang mga mikroorganismo ay hindi lamang umangkop sa mga umiiral na mga kondisyon - aktibong binago nila ang kanilang tirahan, lumilikha ng mga bagong katangian na husay.

Ang pag-ikot ng nitrogen at carbon sa likas na katangian ay eksklusibong nangyayari salamat sa mga mikroorganismo. Natuklasan ng mga siyentista na kung ang mga microbes ay aalisin sa biosfir, ang buhay sa planeta ay hindi makakaligtas.

Tungkulin ng mga prokaryote sa biospheric cycle

Sa pinagmulan ng buhay sa planeta, ang mga kinatawan ng kaharian ng bakterya ay aktibong lumahok sa pagbuo ng biosfera. Ang modernong biosfera ay nangangailangan ng mga mikroorganismo upang mapanatili ang antas ng paggana - ang sirkulasyon ng enerhiya at bagay sa likas na katangian ay ibinibigay ng mga microbes.

Ang mga halimbawa ng nangingibabaw na papel ng pamumuhay ng mga microbes sa mga proseso ng biospheric ay ang paglikha at pagpapanatili ng isang mayabong layer ng lupa.

Bilang karagdagan sa mga pagpapaandar ng gas at oxidative, ang mga pag-andar ng geochemical ng mga mikroorganismo ay nagiging mas mahalaga. Ang nakakaandar na aktibidad ng enzymatic na aktibidad at konsentrasyon ay may nasasalat na epekto sa geochemistry ng planeta.

Mga pagkakaiba-iba ng species ng microorganisms

Ang mga kinatawan ng kaharian ng bakterya ay tumira sa lahat ng mga antas ng biosfera, at sa pagkakaroon ng mga microbes natutukoy nila ang itaas at ibabang mga hangganan ng biosfir ng planeta. Ang pamumuhay sa mga kapaligiran na magkakaiba sa mga pisikal na parameter, ang mga microbes ay naiiba sa isang bilang ng mga katangian.

  1. Sa pamamagitan ng hugis ng isang buhay na bacterial cell:
    • spherical cocci;
    • hugis baras;
    • nakakulong, nahahati sa mga vibrios at spirochetes.
  2. Sa pamamagitan ng paraan ang katawan ay gumagalaw sa kalawakan:
    • walang flagella (magulong paggalaw na katulad ng Brownian);
    • sa tulong ng flagella (ang bilang ay nag-iiba mula sa isa hanggang marami sa buong buong paligid).
  3. Sa pamamagitan ng mga katangian ng metabolismo ng mga kinatawan ng kaharian ng bakterya:
    • pagbubuo ng mga kinakailangang sangkap mula sa mga inorganic na sangkap - autotrophs;
    • pagproseso ng organikong bagay - heterotrophs.
  4. Sa pamamagitan ng pamamaraan ng pagkuha ng enerhiya:
    • paghinga (aerobic at anaerobic microorganisms);
    • pagbuburo;
    • potosintesis (walang oxygen at walang oxygen).

Mga tampok ng ugnayan sa pagitan ng mga microbes at mga virus - mga kinatawan ng mga kaharian ng parehong pangalan

Pinagsasama ng super-kaharian ng mga prokaryote ang dalawang kaharian - bakterya at mga virus, na mayroong higit na pagkakaiba kaysa sa pagkakapareho. Halimbawa, kung ang bakterya ay nag-synthesize ng lahat ng mga sangkap na kinakailangan para sa suporta sa buhay, kung gayon ang mga virus sa pangkalahatan ay hindi may kakayahang synthesizing protein. Ni hindi nila maaaring kopyahin ang kanilang sariling uri sa kanilang sarili, ngunit sa pamamagitan lamang ng pagsalakay sa selda ng ibang tao.

Hinahadlangan ng mga virus ang DNA ng host ng cell at pinalitan ito ng kanilang sariling - bilang resulta, ang nakunan na cell ay gumagawa ng mga kopya ng invaded virus, na karaniwang humahantong sa pagkamatay nito.

Ang termino " biosfirf”Ipinakilala sa panitikang pang-agham noong pagtatapos ng ika-19 na siglo. geologist E. Nasusubukan na magtalaga ng isang espesyal na shell ng lupa na tinitirhan ng mga nabubuhay na organismo. Ang panlahatang doktrina ng biosfera ay nilikha noong unang kalahati ng ika-20 siglo. ang pinakamalaking likas na siyentista-geochemist na si V. I. Vernadsky.

Batay sa isang pagtatasa ng kasaysayan ng mga atomo sa crust ng lupa at sa itaas na shell nito, na nababalot sa buhay, napagpasyahan ni Vernadsky ang pambihirang teoretikal at, sa paglaon ay naging malinaw, praktikal na kahalagahan. Ipinakita niya na ang biosfirf ay hindi lamang tinatahanan ng mga nabubuhay na organismo, ngunit din sa isang makabuluhang lawak na geochemically naproseso ng mga ito; ito ay hindi lamang isang kapaligiran sa pamumuhay, ngunit isang produkto din ng mahalagang aktibidad ng mga nabubuhay na organismo na nabuhay sa mundo sa lahat ng mga oras na geolohikal - ang bagay na nabubuhay sa planeta. Ang posisyon na ito, na kung saan ay napakahalaga para sa geochemistry, iminungkahi ni A. Perelman na tawagan itong "batas ni Vernadsky" at binalangkas ito tulad ng sumusunod: "Ang paglipat ng mga sangkap ng kemikal sa biosfir ay isinasagawa alinman sa direktang paglahok ng mga bagay na nabubuhay (biogenic migration), o nangyayari ito sa kapaligiran. , ang mga geochemical na tampok kung saan (O 2, CO 2, H 2 S, atbp.) ay sanhi ng bagay na nabubuhay, kapwa ang isa na kasalukuyang naninirahan sa sistemang ito, at ang isa na kumilos sa biosfirta sa kasaysayan ng heolohikal "(Perelman , 1979, p. 215).

Sa isang maagang yugto sa pagbuo ng biology, mayroong ideya na ang lahat ng mga nabubuhay na bagay na nabubuhay sa Earth ay nahahati sa dalawang "kaharian" ng mga organismo: flora at palahayupan, o kaharian ng halaman - Plantae at kaharian ng hayop - Animalia. Noong mga siglo XVIII-XIX. mula sa sandali ng pagtuklas at kasunod na masinsinang pag-aaral ng mundo ng mga mikroorganismo, naging kinakailangan upang ihiwalay ang isang bagong pangatlong kaharian ng mga nabubuhay na tao, na tinawag ni Haeckel (1866) na kaharian ng mga protista. Ang paglitaw ng mga bagong sangay ng biology, sa partikular na biyolohikal na molekular, pagpapabuti ng mga diskarte sa microscopy, paggamit ng electron microscopy, pagbuo ng mga bagong modernong pamamaraan para sa pag-aaral ng mga mikroorganismo na nag-ambag sa karagdagang paghihiwalay ng mga bagong kaharian ng pamumuhay na kalikasan; sa modernong pag-uuri, limang kaharian ang nakikilala, pinag-isa ng uri ng istraktura ng cell sa dalawang grupo (R. Murray, 1968; R. Whittaker, 1969):

kaharian ng hayop - Animalia

Kaharian ng halaman ng Eukaryote - Plantae

kaharian ng mga protista - Protista

kaharian ng kabute - Mycota

Prokaryote na kaharian ng bakterya - Procaryota

Ang prokaryotic na uri ng microbial cell ay katangian ng bacteria, actinomycetes at blue-green algae. Ang pangunahing tampok nito ay ang kawalan ng isang malinaw na hangganan sa pagitan ng bagay na nukleyar, cytoplasm at kawalan ng isang nuklear na lamad. Ang rehiyon ng nucleus (ang tinatawag na nucleoid) ay puno ng DNA na hindi nakasalalay sa isang protina at hindi bumubuo ng mga istruktura na katulad ng eukaryotic chromosome. Mayroon ding walang mitochondria at chloroplasts, at ang cell wall ay binubuo ng isang heteropolymer na sangkap na hindi natagpuan sa anuman sa mga eukaryotic na organismo. Sa cytoplasm ng photosynthetic bacteria mayroong mga thylakoid na naglalaman ng mga pigment (chlorophylls at carotenoids), sa tulong kung saan isinasagawa ang potosintesis. Sa ilang mga uri ng bakterya, ang mga granula ng taba at volutin ay naipon sa mga cell.

Ang uri ng eukaryotic cell ay katangian ng fungi, algae, at protozoa (katulad ng mga cell ng halaman, hayop at tao). Mas kumplikado ito: ang nucleus na may dalawang-layer na nuclear porous membrane ay nahiwalay mula sa cytoplasm, naglalaman ito ng isa o dalawang mga nucleoli, sa loob nito ay na-synthesize ang RNA (ribonucleic acid) at naglalaman ang mga chromosome - mga tagadala ng impormasyong namamana, na binubuo ng DNA at protina. Naglalaman din ang cytoplasm ng mitochondria (kasangkot sa paghinga) at mga chloroplast sa algae (na binago ang nagliliwanag na enerhiya sa enerhiya ng kemikal).

Ayon sa data ng ganap na geochronology at paleontology, gamit ang pinakabagong pamamaraan ng biochemistry, 4-3.5 bilyong taon na ang nakalilipas, ang buhay ay mayroon nang Archean. Sa panahon ng malalim na pagbabarena ng pivot, na naka-install sa USSR sa platform ng Russia, sa metamorphosed sedimentary rock ng Archean, maraming mga produktong carbonaceous ng pagbabago ng mga unang photosynthetic na organismo - asul-berdeng mga algae at maliliit na mga organikong katawan na pinagmulan ng bakterya - ang natagpuan. Ang mga prokaryotic na organismo na ito - bakterya at cyanophytes na lumitaw sa isang walang kapaligiran na oxygen (ngunit nagtataglay ng isang photosynthetic na patakaran ng pamahalaan) - ang tanging mga naninirahan sa Lupa ng higit sa 1 bilyong taon, ang mga unang gumawa ng libreng oxygen sa kapaligiran nito.

Sa pagtatapos ng Archean at ang simula ng Proterozoic - 2.6-2.2 bilyong taon na ang nakalilipas - ang kapaligiran ng Daigdig ay naglalaman na ng sapat na oxygen upang magsagawa ng mga proseso ng oxidative. Ang mga bato sa panahong ito ay naglalaman ng mga sulpate (mga produkto ng sulfide oxidation), mga laterite na bauxite-bearing formations na naglalaman ng Fe oxides (Sidorenko, Tenyakov, atbp.). Sa mga bato ng Proterozoic, kung saan ang edad nito ay 2 bilyong taon, natagpuan ang mga bakteryang bakal (Zavarzin, 1972). Sa gayon, nasa Archean at Lower Proterozoic, bilang resulta ng pag-andar ng gas at oxidative ng mga mikroorganismo, ang globo ng Daigdig na tinitirhan nila ay nabago sa isang sukat na nakuha nito ang mga geochemical na tampok ng modernong biosfirf.

Ang pagkakaroon ng libreng oxygen sa himpapawid ay naging isang kondisyon para sa pagpapaunlad ng magkakaibang mga anyo ng buhay - eukaryotic protozoa at mga multicellular na halaman at hayop. Ang diagram ng ebolusyon ng organikong mundo, ayon sa paleontologist academician na si B.Sokolov, ay nagpapakita ng mga pangunahing yugto sa pag-unlad ng buhay hindi lamang sa Paleozoic at Mesozoic (na pinag-aralan para sa isang mahabang panahon ng paleontology), ngunit din sa Archean, aphebia (gitna at mas mababang Proterozoic) - mahaba ang panahon ng kasaysayan ng Daigdig, kung saan ang pinakasimpleng mga organismo ay nanaig, at ang mas kumplikado ay lumitaw sa Riphean (Upper Proterozoic). Ang pinakalumang bakterya, asul-berdeng algae (cyanophytes), fungi, protozoa, na may aktibidad na kung saan nauugnay ang pagbuo ng biosfera, ay mayroon nang lahat ng mga oras ng geolohiko at patuloy na umiiral ngayon.

Sa pag-unlad at pagkita ng pagkakaiba-iba ng mga form ng buhay, ang lahat ng mga ecological niches ng biosfera ay pinagkadalubhasaan, ang kanilang aktibidad na geochemical ay naging mas at iba-iba. Kasabay ng mga pagpapaandar ng gas at redox, ang mga pag-andar ng konsentrasyon ng mga nabubuhay na organismo ay nakakuha ng malaking kahalagahan ng planetary, na lalo na binibigkas na may kaugnayan sa C, Ca, Si.

Ang aktibidad na photosynthetic ng mga organismo at ang konsentrasyon ng carbon at solar na enerhiya sa anyo ng mga organikong bagay ay tumutukoy sa pandaigdigang pamamahagi ng pagbuo ng carbonaceous-siliceous at oil shales sa Proterozoic at Paleozoic. Ang pagbuo ng mga hayop ng dagat na may kalmado, pospeyt, at mga kalansay na skeleton sa Cambrian ay nagpasimula ng akumulasyon ng makapal na pagbuo ng mga organogenong bato, na nagpatuloy sa lahat ng kasunod na mga heolohikal na panahon. Ang pagbuo ng mga batong ito ay higit na nauugnay sa aktibidad ng mga mikroorganismo: ang mga lithified cells ng cocolithophorides ay matatagpuan sa lahat ng calcareous sediment; naipon ng siliceous skeletons ng diatoms at radiolarians ay bumubuo ng diatomites at tripoli.

Ang iba't ibang mga pag-andar ng geochemical ng mga mikroorganismo, ang kanilang mataas na aktibidad na enzymatic ay makabuluhang nakakaapekto sa mga proseso ng geochemical ng modernong biosfir.

Ang biosfirf ay nagsasama ng maraming mga geospheres: ang troposfera, ang hydrosfir (World Ocean), ang pedosfir at ang itaas na bahagi ng lithosphere - ang crust at ang weathering zone, sedimentary strata hanggang sa mga hangganan ng buhay.

Ang buháy na bagay ay hindi pantay na ipinamamahagi sa biosfir; mga lugar ng pinakamataas na konsentrasyon ng mga nabubuhay na organismo at iba't ibang mga anyo - mga lupa, ilalim na mga sediment ng mga lawa, tidal zone ng mga baybayin ng dagat at mababaw na istante, ang itaas na euphotic layer ng mga dagat at karagatan. Habang papalayo ka sa ibabaw ng Earth, bumababa ang density ng buhay at pagkakaiba-iba ng species. Ang buhay sa Daigdig na Karagatan ay tumagos nang pinakamalalim mula sa ibabaw ng Daigdig: ang buong haligi ng tubig at bahagi ng mga ilalim ng sediment na naa-access para sa pagmamasid ay tinitirhan; sa ilalim ng pinakamalalim na mga depression sa karagatan, tulad ng Mariana (11,022 m) at ang Philippine Troughs (higit sa 10,000 m) at iba pa, mayroong isang kakaibang hayop ng abyssal, isang magkakaibang microflora.

Sa lupa, ang mga nabubuhay na selula ng mga mikroorganismo ay natagpuan sa kapal ng lithosphere sa isang mababaw na lalim: kapag ang mga balon ng pagbabarena sa ilalim ng lupa na tubig sa 1500-2000 m, sa mga tubig na may langis na 4500 m. Ang pagpasok ng mga organismo sa kailaliman ng lithosphere ay napigilan ng mga temperatura na hihigit sa 100 ° C.

Ang pinakamataas na hangganan ng biosfera, maliwanag, ay nag-tutugma sa hangganan ng tropospera (11,000 m sa taas ng dagat); ang pagpasok ng mga mikroorganismo sa stratospera ay hindi naibukod. Gayunpaman, ang aktibong buhay sa mataas na ganap na altitude ay limitado hindi gaanong mababa sa temperatura tulad ng kawalan ng likidong tubig at carbon dioxide: ang bahagyang presyon ng CO 2 sa taas na 5600-5700 m ay 2 beses na mas mababa kaysa sa antas ng dagat. Ang pamumuhay, aktibong pagbuo ng algae, fungi, bacteria ay natagpuan sa mga bundok sa taas na 6200-6500 m, kung saan ipinamamahagi hindi lamang sa mga bato, kundi pati na rin sa ibabaw at sa kapal ng firn at yelo.

Dahil dito, ang mga mikroorganismo ay naayos sa loob ng buong biosfir at mga tagapagpahiwatig ng mas mababa at itaas na mga hangganan: bumuo ito sa isang malawak na hanay ng mga kondisyon sa kapaligiran, bumubuo ng napakalawak na mga condensation sa mga lugar ng pangkalahatang konsentrasyon ng buhay, at pinupunan ang mga ecological niches sa matinding kondisyon kung saan imposible ang buhay ng mas mataas na mga organismo.

Ang nasabing malawak na pamamahagi ay pinadali, una, ng maliit na masa at sukat ng bakterya - 1-2 microns, yeast cells, fungal spore - mga 10 micron. Sa pamamagitan ng tubig, tumagos sila sa pinakapayat na mga bitak ng hairline ng mga bato, na umaabot sa malalim na mga aquifer, tumaas sa itaas na mga hangganan ng troposfer, na dinala ng mga daloy ng hangin, lumipad sa stratosfir, gumagawa ng mga paggalaw sa buong mundo at pinapunan ang mga glacier ng Greenland at Antarctica.

Ang mga mikroorganismo ay napakahirap, tiniis nila ang malakas na pagkalaglag at hindi mawawala ang kanilang posibilidad na mabuhay; ang mga nabubuhay na mga cell ay naglalaman ng 80-85% na tubig. Ang mga pinatuyong spora ng hulma, ilang bacilli, na naglalaman lamang ng 40% na tubig, ay nagpapanatili ng kakayahang tumubo sa loob ng 10-20 taon. Non-spore-bear, ang mga microorganism ay maaaring makatiis ng pagpapatayo ng maraming buwan.

Sa pinatuyong estado, ang mga mikroorganismo ay lumalaban sa direktang sikat ng araw at mataas na temperatura, samakatuwid, ang masaganang microflora ay nabubuhay sa ibabaw ng mga lupa, mga bato at mga labi sa mga disyerto.

Ang karamihan sa mga mikroorganismo ay pinahihintulutan nang maayos ang mababang temperatura. Ang mga eksperimento na isinasagawa sa mga laboratoryo (Becquerel, 1925) ay nagpakita na ang mga spora ng bakterya at fungi, na naimbak ng anim na buwan o higit pa sa temperatura ng likidong hangin (-190 °), ay hindi namatay at nanatili ang kakayahang tumubo. Kapag naglilikas ng hangin sa isang bihirang kapaligiran, nakatiis sila ng mas mababang temperatura. Ang katibayan ng pagpapaubaya ng mga mikroorganismo sa mababang temperatura ay ang kanilang kalat na pangyayari sa nival belt ng mga bundok, mga rehiyon ng polar, mga malalawak na lugar ng mga lupa at bakuran. Maraming mga mikroorganismo ang may kakayahang dumaan sa ilalim ng hindi kanais-nais na mga kondisyon sa isang estado ng nasuspindeng animasyon. Sa kaunting pagpapabuti sa panlabas na kapaligiran, bumalik sila sa buhay: ang paglagom ng tubig, nagsisimula ang carbon dioxide, mabilis na pagpaparami, halimbawa, ang paghahati ng micrococci ay nangyayari tuwing kalahating oras. Sa mga lugar kung saan nakatuon ang buhay, milyon-milyong at bilyong mga cell ng iba't ibang mga mikroorganismo ang naninirahan sa bawat cubic centimeter ng natural na tubig, mga lupa at ilalim na sediment.

Ang nasa lahat ng pook pamamahagi ng mga mikroorganismo, ang mataas na bilis ng mga pag-ikot ng buhay, kasama ang iba't ibang mga pag-andar na ginampanan, matukoy ang kanilang pambihirang papel sa mga geochemical na proseso ng biosfir. Ang pag-aaral ng mga geochemical function ng nabubuhay na bagay sa biospera ay ang pangunahing gawain ng biogeochemistry, na itinatag ni VI Vernadsky; ang masinsinang pag-unlad na ito ay nagsimula sa kalagitnaan ng ika-20 siglo, nang may kaugnayan sa lumalaking aktibidad na teknolohikal ng sangkatauhan, lumitaw ang mga problema sa proteksyon sa kapaligiran.

Ang lahat ng mga pag-andar ng geochemical ng mga mikroorganismo sa biosfirf ay maaaring, na may isang tiyak na antas ng kombensiyon, na nahahati sa mga sumusunod na uri:

1) assimilation - na may kaugnayan sa mga atmospheric gas at ang paglikha ng organikong bagay;

2) mapanirang - kaugnay sa organikong bagay;

3) gas - regulasyon ng rehimen ng gas ng mga soil, mga katawang tubig, kapaligiran sa ibabaw;

4) redox - na may kaugnayan sa macro - at mga microelement na may variable valence;

5) mapanirang - kaugnay sa mga bato at mineral;

6) naipon na mga pag-andar at ang paglikha ng mga biogenikong mineral at bato.

Kung nakakita ka ng isang error, mangyaring pumili ng isang piraso ng teksto at pindutin Ctrl + Enter.

error:Protektado ang nilalaman !!