Екологична микробиология


Категория на документа: Биология



Почвите са важни също и за взаимодействие на микроорганизми с растения (ризосфера, микориза , грудковите бактерии, т.н.).

Някои почвените микроорганизми взаимодействат с атмосферата на почвата. От "екзотичните " феномени може да се отбележи способността на Pseudomonas siringae да синтезира белтък, който служи като ядро на образуването на лед по повърхността на листата и сняг в буреносни облаци. Този снегоформиращ почвен микроорганизъм може да повлияе на времето в глобален мащаб. Почвените микроби имат положително въздействие върху атмосферата, унищожавайки замърсители във въздуха като метан, водород, СО, бензол, трихлоретилен , формалдехид. Почвените микроорганизми имат голямо влияние върху световното съдържанието на различните газове .
Сравнително стабилни са газовете - C0 2, N2O, NO и метан. Тези газове са наречени парникови газове, тъй като те отразяват топлините лъчи, не позволяват на топлината да се отдели от Земята и причиняват глобалното затопляне. Метанът може да бъде употребен от метанотрофи, които живеят в почвата и водата.

Критичен фактор, който влияе на потреблението на метан в почвата е концентрацията на амониев йон. При увеличаване на съдържанието на амоний в почвата,което се дължи или на селскостопански дейности, или е следствие на замърсяването, потреблението на метан се намалява. Така, почвените и водните метанотрофи може да се разглеждат като един вид бактериален газов филтър.

14.Проблемът за замърсяването на природните екосистеми, както и възможността за самопречистване

За да се осигури балансиран кръговрат на веществата е необходимо тези съединения както да се синтезират, така и да се разграждат. Човекът в своята дейност, не само застави живите организми, да образуват нужните му вещества в свръхколичества, но също така е синтезирал по химичен начин много чужди за природата съединения, които имат значителна стабилност и се натрупват в околната среда. Тези ксенобиотици имат уникална биологична активност, като правило, отрицателните (канцерогенни, мутагенни, тератогенни, алергенни), и бързо се разпространяват чрез хранителни вериги и в пространството, и имат токсичен ефект върху нивото на микропримесите. В по-широк смисъл към ксенобиотици може да се отнесат и вещества с естествен произход, но получени в свръхколичества и попаднали на несвойствени места (например нефт). Тъй като хората не може напълно да премахнат употребата на такива вещества, тъй като те се използват в почти всички области, приоритетни е почистване на околната среда от антропогенните замърсители.

Микроорганизми, притежавайки огромно разнообразие от ензимни системи и висока метаболитна лабилност, и явявайки се тъкмо това звено, което е основно отговорно за самоочистването на природните екосистеми и може да осъществи биодеградация на естествени и изкуствени ксенобиотици, като по този начин става връщането на основните хранителни вещества в глобалния цикъл
Особена актуалност е придобила разрушаващата способност на микроорганизмите през последните десетилетия , във връзка с разширяващото се присъствие в биосферата, на устойчиви замърсители от антропогенен произход, често надвишаващи природните самоочистващи способности .

Използването на живи организми, за очистване на водата, почвата и въздуха от различни замърсители, въз основа на тяхната способност за биоразграждане (биодеградация). Това широко понятие включва три по-малки процеса по мащаб:
• трансформация, или незначителни изменения на молекулата;
• раздробяване или разпадане на сложните молекули до прости съединения:
• минерализация, или преобразуване на сложните вещества до най-простите (H 2 0, CO2, H 2. NH 3. CH 4, и т.н.) Разграждането на ксенобиотици могат да се проведе по различни начини в зависимост от химическата структура на разрушаемите вещества, наличието на някои биологични дейности, а също и в зависимост от условията на околната среда. Химичните характеристики на ксенобиотици са изключително разнообразни - линейни и разклонени алкани и алкени, ароматни съединения с различни заместители, хетероциклени, полимери и др.. При разрушаването на сложните и устойчиви вещества , важни процеси за синтрофията и и кометаболизма (при аеробни условия - съокисление), когато проявлението на способността на сложната молекула да се трансформира се определя от наличието на достъпни енергийни източници за поддържане на жизнедеятелността, тъй като самият ксенобиотик не може да бъде използван за тази цел.

Понастоящем, в процеса на очистването, се използват основните природни микроорганизми Засега механизмите на тези процеси, на видовия състав на общностите и на взаимодействието на микроорганизмите в тях са малко проучени и поради това масовото използване на биоремедиация, т.е. използване на биологичните системи за очистване на околната среда от замърсяване е много ограничено. Въпреки това, различни метаболитни пътища в областта на микробните съобщества ни позволяват да се надяваме, че в бъдеще могат да се създадат асоциации, които могат да унищожат целия набор от съединения, синтезирани от човека, като по този начин се връщат към кръговрата на елементите от активните форми на въглерода, азота и т.н.

15 въпрос: Глобални цикли на основните биогенни елементи. Цикъл на въглерода. Цикъл на кислорода. Цикъл на азота. Цикъл на сярата

За глобалните цикли на основните елементи дават представа схемите, представени на Фиг. 168-170. Не трябва да се забравя, че в природата превръщането на отделните елементи, не се срещат самостоятелно - те са взаимосвързани и взаимозависими. Цикълът на въглерода и неговата връзка с цикъла на кислорода са показани на Фиг. 168.

"Отнемането" на въглерода от кръговрата се осъществява главно по два начина:
1) образуване на неорганични отлагания (варовик), чрез свързване във водните системи (особено морската) йоните на Ca + с карбонатните (СО2-3) йони. Връщане може да възникне, или чрез химическото изветрянето на скалите, или чрез изработване от микроорганизмите на кисели продукти;

2) натрупване на природни и синтетични трудноразлагащи се органични вещества.

Към природните органични вещества, трябва да се отнесе и хумус, състоящ се от продукти на непълно разграждане на лигнина, както и образуващи се с недостиг на кислород и натрупването на киселини торф, каменни въглища, нефт и газ. Към синтетичните - огромен брой сложни органични ксенобиотици (пластмаси, пестициди, оцветители и др .). Така, от една страна, антропогенната дейност води до извеждането от глобалния цикъл на въглеродсъдържащите вещества, а от друга - да се върне въглерода в кръговрата чрез добиването и потреблението на полезни изкопаеми, т.е. бързата им минерализация. За проблема с деградацията на ксенобиотиците говорихме по-рано.

Молекулярният азот е 80% от масата на земната атмосфера, но за болшинството живи организми азотът е достъпен само в свързани форми. За фиксирането на молекулярен азот са способни само микроорганизми и без тях азотнит цикъл не може да се затвори. (виж фиг. 169).

Глобалният цикъл на сярата е показан на Фиг. 170.

16 въпрос: Ролята на микроорганизмите в еволюцията на биосферата

Общата хипотетична схема на участието на микроорганизмите в еволюцията на биосферата, отразяваща глобални събития в развитието на живота на Земята, е показана на фиг. 171.

Събитието, което е с огромно значение в историята на нашата планета е възникването на фотосинтезата, която коренно променя физико-химичните условия на земната атмосфера и довежда до значително натрупване на органични вещества (фиг. 172). Това се потвърждава и от резултатите на поредица изотопни, биохимични и молекулярно-биологични изследвания, както и откриването на микрофосили (изкопаеми остатъци) от фототрофни микроорганизми, особено цианобактерии, възрастта на които се определя от 1,7 - 3,2 милиарда години. Съхранението на изкопаемите останки на тези микроорганизми за такъв дълъг исторически период се обяснява с уникалните свойства на техните обвивки да се подлагат на мумификация, литификация и инкрустация на съединенията на силиция, калция и т.н. Други древни доказателства за развитието на цианобактериите и цианобактериалните съобщества са строматолитите – слоести седиментни скали, продукти от дейността на микроорганизми, основани от утаяването на бикарбонати. Образуването на строматолити сега може да се моделира в лабораторни условия.

Активното човешко въздействие върху околната среда ( развитие на промишлеността, селското стопанство, изсичане на горите, добив и преработка на полезни изкопаеми), води до значителна промяна в съотношението на залежите от органични вещества и "живите" органични вещества в глобален мащаб ( фиг. 172 ).



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Екологична микробиология 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.