Автотрофные бактерии — это бактерии, которые могут синтезировать органические вещества из неорганических в результате фотосинтеза (фототрофные) и хемосинтеза (хемотрофные).
Общая характеристика
К фототрофным относятся пурпурные и зеленые серобактерии, которые синтезируют составные части своего тела из минеральных веществ и углекислого газа, а энергию используют за счет света.
Хемотрофные, или хемосинтетики, питаются за счет хемосинтеза, так как органические вещества синтезируются из неорганических за счет энергии, полученной при химических реакциях. К ним относятся нитрифицирующие, железо- и серобактерии. Явление хемосинтеза у бактерий открыл в 1887 г. С. Н. Виноградский.
Нитрифицирующие бактерии превращают аммонийные соли и аммиак в нитраты, усваиваемые растениями. Эти бактерии распространены в водоемах и почвах. Деятельность железобактерий состоит в том, что они окисляют закисные соединения железа в окисные. Они обитают в соленых и пресных водоемах, участвуя в круговороте железа в природе.
Серобактерии также обитают в соленых и пресных водоемах. Они окисляют сероводород и другие соединения серы.
Автотрофные бактерии играют ключевую роль в экосистемах, обеспечивая первичное производство органических веществ. Врачи отмечают, что классификация этих микроорганизмов включает фотосинтетические и хемосинтетические виды, что позволяет им адаптироваться к различным условиям окружающей среды. Размножение автотрофных бактерий происходит преимущественно делением, что обеспечивает их быстрое распространение. Спорообразование, как способ выживания в неблагоприятных условиях, также является важным аспектом их биологии. Врачи подчеркивают, что понимание этих процессов может помочь в разработке новых методов борьбы с патогенными бактериями и в использовании автотрофов в биотехнологии. Распространение этих микроорганизмов происходит через воду, воздух и почву, что делает их неотъемлемой частью биосферы.
Классификация бактерий
По способу дыхания бактерии делятся на аэробов и анаэробов. Аэробы используют для дыхания свободный атмосферный кислород. Анаэробы растут и размножаются в среде без кислорода. Они получают энергию в процессе анаэробного расщепления органических веществ, накапливая различные промежуточные продукты — спирт, молочную кислоту, глицерин и другие вещества.
Размножение
Обычно бактерии размножаются бесполым путем — деление материнской клетки на две дочерние. Деление проходит очень быстро. В благоприятных условиях некоторые бактерии делятся каждые 20-30 мин. Иногда две бактерии сливаются друг с другом. При этом слиянии между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому вещества одной клетки переходят в другую. Такой процесс напоминает половое размножение.
Автотрофные бактерии представляют собой уникальную группу микроорганизмов, способных синтезировать органические вещества из неорганических, используя энергию света или химических реакций. Их классификация включает фототрофы, которые используют солнечную энергию, и хемотрофы, извлекающие энергию из химических соединений. Размножение этих бактерий происходит преимущественно делением, что позволяет им быстро увеличивать численность в благоприятных условиях. Спорообразование, как способ выживания в неблагоприятных условиях, также характерно для некоторых видов, обеспечивая их устойчивость к экстремальным факторам. Распространение автотрофных бактерий наблюдается в самых различных экосистемах — от океанов до почвы, где они играют ключевую роль в биогеохимических циклах, поддерживая жизнь на планете.
Защита от неблагоприятных факторов
В неблагоприятных условиях (высыхание субстрата, холод) многие бактерии способны сжиматься, терять воду и переходить в покоящееся состояние до появления благоприятных условий. Некоторые виды бактерий в неблагоприятных условиях формируют споры. Споры обладают большой устойчивостью к различным неблагоприятным условиям. Эти формы бактерии выдерживают длительное кипячение, высушивание, замораживание, действие различных химических веществ.
Распространение бактерий
Как аэробные, так и анаэробные бактерии чрезвычайно широко распространены в природе. Они встречаются в почве, воде, живых и мертвых организмах. Число бактерий в окружающей среде меняется под влиянием различных причин (инсоляции, обработки почвы и т. п.).
Обитание в почве
Количество бактерий в 1г почвы может достигать сотен миллионов и даже нескольких миллиардов и зависит от типа почв. Наименьшее их количество находится в подзолистой целинной почве. Наибольшее — в окультуренной черноземной. Бактерии могут проникать в грунт на глубину до 5 метров. Микрофлора является одним из факторов, способствующих образованию почв.
Проживание в воде
В воде различных водоемов количество бактерий бывает немного меньше, чем в почве. Так, в 1мл воды может находиться от 5 до 100 тыс. бактериальных клеток. Меньше всего бактерий встречается в воде артезианских скважин и родников, много — в открытых водоемах и реках. Больше всего бактерий обнаруживается вблизи берегов в поверхностных слоях.
Особенно сильно загрязнена вода открытых водоемов в тех местах, куда сбрасываются сточные воды. В загрязненной воде часто встречаются болезнетворные бактерии (возбудители дизентерии, брюшного тифа, паратифов, холеры, бруцеллеза и др.).
Обнаружение бактерий в воздухе
В воздухе бактерий встречается еще меньше, чем в воде. Загрязнение воздуха бактериями зависит от многих причин (от времени года, географической зоны, характера растительности, запыленности и др.). Больше всего бактерий обнаруживается в закрытых помещениях, где их может скапливаться до 300 тыс. в 1мм3. В сельской местности воздух чище, чем в городской. Практически отсутствуют бактерии в сосновых и кедровых лесах, так как выделяемые хвойными деревьями фитонциды убивают или подавляют рост и размножение всех видов бактерий.
Проживание на теле человека и животных
На теле здоровых людей и животных, а также в различных органах всегда встречаются многие виды бактерий. Подсчитано, что на коже человека может быть огромное количество бактерий (от 85-109 до 1212-10е экземпляров). Особенно много бывает бактерий, в том числе и болезнетворных, на коже человека, если он не соблюдает необходимых правил гигиены.
Открытые части тела человека загрязняются различными видами сапрофитных и патогенных (болезнетворных) бактерий значительно чаще, чем закрытые. Много бактерий обнаруживается на руках, поселяется в ротовой полости и в кишках человека. Из организма одного взрослого человека ежедневно с испражнениями выделяется около 18 млрд. бактерий.
Практически свободны от бактерий те органы здоровых людей и животных, которые не имеют связи с внешней средой (мышцы, головной и спинной мозг, кровь и др.).
Вопрос-ответ
Какие основные типы автотрофных бактерий существуют?
Существует несколько основных типов автотрофных бактерий, включая фотосинтетические, которые используют солнечный свет для получения энергии, и хемосинтетические, которые получают энергию из химических реакций. Фотосинтетические бактерии, такие как цианобактерии, используют свет для синтеза органических веществ, тогда как хемосинтетические бактерии, например, нитрифицирующие бактерии, окисляют неорганические соединения для получения энергии.
Читайте также:
Как происходит размножение автотрофных бактерий?
Автотрофные бактерии размножаются преимущественно бесполым путем, чаще всего делением надвое. Этот процесс включает удвоение генетического материала и последующее разделение клетки на две идентичные дочерние клетки. В некоторых случаях могут наблюдаться и другие формы размножения, такие как почкование, но деление надвое является наиболее распространенным методом.
Как автотрофные бактерии распространяются в окружающей среде?
Автотрофные бактерии могут распространяться через различные механизмы, включая воздушные потоки, воду и почву. Споры, которые образуются некоторыми видами, позволяют им выживать в неблагоприятных условиях и легко распространяться на большие расстояния. Кроме того, они могут перемещаться с помощью животных или через человеческую деятельность, что способствует их распространению в новых экосистемах.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные типы автотрофных бактерий, такие как фотосинтетические и хемосинтетические, чтобы лучше понять их роль в экосистемах. Это поможет вам осознать, как они влияют на круговорот веществ в природе.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на методы размножения автотрофных бактерий, такие как бинарное деление и спорообразование. Знание этих процессов поможет вам понять, как они адаптируются к различным условиям окружающей среды.
СОВЕТ №3
Изучите примеры распространения автотрофных бактерий в различных экосистемах, таких как почва, водоемы и даже экстремальные условия. Это даст вам представление о их универсальности и важности для биосферы.
СОВЕТ №4
Не забывайте о значении автотрофных бактерий в биотехнологиях и экологии. Они могут быть использованы для очистки загрязненных водоемов и в производстве биотоплива, что делает их важными для устойчивого развития.
