Найбільша бактерія. Бактерії Найбільші бактерії у світі
![Найбільша бактерія. Бактерії Найбільші бактерії у світі](https://i2.wp.com/lahtasever.ru/wp-content/uploads/2018/8560084.jpg)
Карлики та гіганти серед бактерій
Бактерії – найдрібніші живі організми, є найпоширенішою формою життя Землі. Звичайні бактерії приблизно в 10 разів дрібніші за людську клітину. Їх розмір становить близько 0,5 мікрон, а розглянути їх можна лише з допомогою мікроскопа. Однак, у світі бактерій, виявляється, теж є свої карлики та гіганти. Однією з таких гігантів вважається бактерія Epulopiscium fishelsoni, розміри якої сягають половини міліметра! Тобто вона досягає за величиною розмірів піщинки або крупинки солі і її можна розглянути неозброєним поглядом.
За допомогою перлів сірки природа вигадала дивне вирішення проблеми критичного розміру: бактерії порожнисті. Усередині є величезний контейнер, що в 50 разів більший, ніж цитоплазма, жива частина клітини. Як шкірка апельсина, целюлоза оточує живу частину порожнини.
Бактерії оселилися у світі різними фантастичними способами. З усіх істот часто забуті одноклітинні є найуспішнішими - і все ж таки часто використовуються людьми, щоб переоцінити себе як вінець еволюції. Бактерії живуть у ниркових каменях людей та в кишечнику черв'яків, у повітрі, у киплячих гейзерах та у льодах Антарктики. Деякі приносять страждання, такі як чума, холера або туберкульоз у всьому світі, інші допомагають рослинам рости або люди перетравлюють, інші харчуються олією, моря забруднені, деякі навіть стійкі до сильної радіоактивності.
Розмноження Epulopiscium
У Корнуельській академії було проведено дослідження, спрямовані на визначення причин таких великих розмірів. Як виявилося, бактерія містить у собі 85 000 копій ДНК. Для порівняння, у клітинах людини міститься лише 3 копії. Це миле виробництво мешкає у травному тракті тропічної рифової риби Acanthurus nigrofuscus (риби-хірурга).
Сірчиста перлина відіграє важливу роль у природному циклі матерії Намібії, і ця роль формально змушувала її гігантизм. Він живиться з'єднаннями сірки, сильними в осаді осаду, який є їхнім будинком. Для того, щоб переварити сірка, бактерії, подібно до метаболізму тварин, залежать від кисню - терміново потрібні нітрати. Але цього не існує у ворожому соусі, в якому мешкає Тіомаргарита намібієнсіс.
Ця дилема не зламала найпростішого, але зробила його гігантом: кожні кілька місяців, коли шторм б'є морем, багата нітратами вода також ненадовго проникає в бактерії в глибини. Сірчана перлина тепер може зберігати у своїй порожнині дорогоцінний нітрат, який він удосталь користується протягом короткого часу; вона керує запасами, подібно дайверу, який бере із собою стиснене повітря у глибини.
Звичайні види бактерій дуже малі та примітивні, у них немає органів та харчування відбувається через оболонку. Поживні речовини рівномірно розподіляються по тілу бактерій, тому вони мають бути невеликі. На відміну від них, Epulopiscium багаторазово копіює свою ДНК, рівномірно, вздовж оболонки розподіляє копії, і вони у достатньому обсязі отримують харчування. Така будова дає можливість миттєвого реагування на зовнішні подразники . Не схожий на інші бактерії та спосіб її поділу. Якщо звичайні бактерії просто діляться навпіл, то вона вирощує в собі дві клітини, які після її смерті просто виходять назовні.
Оскільки найбільша бактерія на Землі може зберігати сірку, вона може тривати місяці без їжі - перната намібійська перлина, а потім просто зупиняє повітря і чекає кращих часів. Сьогодні ми знаємо, що «Намібійська перлина сірки» має не тільки багато близьких родичів в інших морських районах, але також відіграє важливу роль в екології: ці бактерії можуть викликати утворення порід з високим вмістом фосфору. Це зменшує кількість фосфату в морській воді, так що воно більше не доступне як поживна речовина для інших живих істот.
Намібійська сірчана перлина
Однак, навіть ця, далеко не маленька бактерія, не може зрівнятися з найбільшою бактерією у світіякою вважається Thiomargarita namibiensis, Інакше «Намібійська сірчана перлина» - грам-негативна морська бактерія, відкрита в 1997 році. Вона не тільки складається всього з однієї клітини, але при цьому, у неї немає скелета, що підтримує, так само, як і у еукаріотів. Розміри Thiomargarita сягають 0,75-1 мм, що дозволяє побачити її неозброєним поглядом.
Таким чином, утворення цих порід протидіє надмірному збагаченню океанів фосфатом. Більшість бактерій зазвичай дуже малі і можуть бути виявлені лише мікроскопом. Але у кількох групах бактерій з'явилися гігантські форми. Вони більш ніж у сотні разів більші, ніж звичайні бактерії, і легко розпізнаються неозброєним оком. Найбільші відомі бактерії належать до групи серобактерій. Ці бактерії можуть бути розпізнані яскраво-сірими включеннями сірки, які викликають окислення сірчистих бактерій сульфідом до сірки та подальше сульфатування для виробництва енергії.
За типом обміну речовин Тіомаргарита є організмом, який отримує енергію в результаті відновлювально-окислювальних реакцій і може використовувати нітрат як кінцевий об'єкт, що отримує електрони. Клітини Намібійської сірчаної перлини нерухомі, тому вміст нітрату може коливатися. Тіомаргарита може запасати нітрат у вакуолі, що займає близько 98% від усієї клітини. При низькій концентрації нітрату, її вміст використовується для дихання. Сульфіди окислюються нітратами до сірки, яка збирається у внутрішньому середовищі бактерії у вигляді дрібних гранул, чим пояснюється перлинне забарвлення Тіомаргарити.
Для цього вони використовують або кисень, або нітрат. Подих нітратом також є причиною незвичайного розміру. Клітини гігантських бактерій складаються здебільшого з великих, укладених у мембрани вакуолей, у яких вони можуть зберігати нітрат з високою концентрацією.
Зберігаючи нітрат для дихання та сірку як джерело енергії, гігантські бактерії можуть довго виживати в несприятливих зовнішніх умовах.
Перед Намібією морське дно містить набагато більше сульфідів, ніж в інших прибережних районах, що, очевидно, приносить користь цьому гіганту з відповідним великим водосховищем нітратів. Крім того, особливо м'яке морське дно Намібії регулярно закручується великомасштабними спалахами метану. З моменту свого відкриття 14 років тому ці бактерії здобули популярність і були включені до Книги рекордів Гіннеса, а також зображені на намібійській марці.
Дослідження Тіомаргарити
Дослідження, проведені нещодавно, показали, що Thiomargarita namibiensis може бути не облігатним, а факультативним організмом, який отримує енергію без присутності кисню. Вона здатна до кисневого дихання, якщо цього газу достатньо. Ще одна відмінна риса цієї бактерії - можливість палінтомічного поділу, що відбувається без збільшення проміжного зростання. Цей процес використовується Thiomargarita namibiensis у стресових станах, викликаних голодуванням.
Звичайно, після відкриття в Намібії пошук Тіомаргарита почався в інших багатих на сульфіди морських районах, і дійсно, дуже схожі бактерії можна було знайти в інших місцях, але ніде в цій кількості і з такою кількістю різних форм, як у берегів Намібії. Тільки недавно було можливо генетично вивчити цю різноманітність проявів. Крім того, було виявлено два інші раніше невідомі роди, які тепер називаються Тіопілула та Тіофіза.
Сірчані бактерії та цикл фосфору
Хоча він також був виявлений на морському дні біля берегів Чилі та Коста-Ріки, він зустрічається там тільки як одиночна камера і не створює типових намиста перлів, яким Тіомаргарита зобов'язана своїм ім'ям.
У величезних осередках сіркобактерій для зберігання речовин достатньо місця. Не тільки сірка для енергопостачання та нітрату як окислювач, але й фосфат може накопичувати клітину як свого роду сховища енергії у вигляді поліфосфату у великих кількостях. У прибережних районах, де мешкає особливо багато сірчаних бактерій, утворюються також породи з високим вмістом фосфору, звані фосфорити.
Бактерія була відкрита в донних опадах вирівняної околиці материка, поблизу Намібійського узбережжя, Хайде Шульц, німецьким біологом та її колегами в 1997 році, а в 2005 році, в холодних клюдах дна Мексиканської затоки, виявили близький штам .
У стародавніх скелях, що походять із морських, прибережних районів, ви часто можете знайти скам'янілості, форма яких нагадує сірчані бактерії. Все це говорить про те, що протягом тривалого часу великі сірчані бактерії могли відігравати пряму роль у фосфоричному циклі моря, що сприяє утворенню фосфоритів. Тепер виникає питання про умови утворення фосфоритів, оскільки цей процес зменшує кількість розчиненого фосфату, доступного в морській воді як живильну речовину для всіх живих організмів.
Віктор Островський, Samogo.Net
Бактерії – перші «жителі» нашої планети. Ці примітивні без'ядерні мікроорганізми, більшість яких складається лише з однієї клітини, згодом дали початок іншим, складнішим формам життя. Вчені досліджували понад десять тисяч їхніх видів, проте невивченими залишаються ще близько мільйона. Стандартний розмір представника мікросвіту: 0,5-5 мкм, проте найбільша бактерія має розмір понад 700 мкм.
Тому збільшення освіти фосфору означає менше зростання всім організмів у довгостроковій перспективі . Насправді, мабуть, існує прямий зв'язок між утворенням фосфіту та великими сірчаними бактеріями. В результаті утворюється багатий на фосфор мінеральний апатит, і робиться перший крок до утворення фосфоритів.
Морське дно біля берегів Намібії настільки багате на фосфорити, що вони навіть корисні як сировина для промисловості добрив. Ми підозрюємо, що аналогічні механізми також застосовуються до тіомаргариту.
Бактерії – найдавніша форма життя Землі
Бактерії можуть мати сферичну, спіралеподібну, кулясту форми. Їх можна зустріти скрізь, вони густо населяють воду, ґрунт, кислі середовища, радіоактивні джерела. Вчені знаходять живі одноклітинні мікроорганізми в умовах вічної мерзлоти і в лаві вулканів, що вивергається. Побачити їх можна завдяки мікроскопу, але деякі бактерії виростають до гігантських розмірів, повністю змінюючи уявлення людини про мікросвіт.
Поки що невідомо, чому сульфід викликає викид фосфату. Насправді, однак, можна помітити, що як сьогодні, так і в історії Землі фосфорити утворилися в сильно сульфідному морському дні. Тому ми підозрюємо, що ці та подібні бактерії відіграють важливу роль у циклі фосфору в морі та, ймовірно, сприяли утворенню фосфориту в геологічному минулому. Яку пораду дає експерт зі здоров'я, якщо ми поставимо їй запитання про те, як легко і недорого уникнути розмноження бактерій? "Миття рук", доктор Еккерлі, британський фахівець з гігієни.
Зрештою, патогени особливо люблять з'являтися і часто з'являються там, де їх не очікують. Не дивно, що 65% всіх застудних захворювань, 50% всіх діарейних захворювань та 80% усіх шлунково-кишкових захворювань, пов'язаних із харчовими продуктами, потрапляють у «чисті» домашні господарства. Не у ванній, а на кухні. У більшості домашніх господарств ймовірність виявлення фекальних бактерій у 200 разів вища.
- Thiomargarita namibiensis, Намібійська сірчана перлина – так називається найбільша з відомих людині бактерій. Щоб побачити її, не потрібен мікроскоп, довжина її становить 750 мкм. Гігант мікросвіту було виявлено німецьким вченим у придонних водах під час експедиції на російському науковому судні.
- Epulopiscium fishelsoni мешкає в кишечнику риби-хірурга та має довжину 700 мкм. Обсяг цієї бактерії у 2000 разів перевищує обсяг мікроорганізму стандартних розмірів. Спочатку велике одноклітинне було знайдено всередині риб-хірургів, що населяли Червоне море, але потім було виявлено і в інших видах риб в районі Великого Бар'єрного рифу.
- Спірохети – бактерії з довгими, спіральними клітинами. Дуже рухливі. Живуть у воді, у ґрунті або в іншому живильному для них середовищі. Багато спірохетів – це збудники серйозних хвороб людини, інші різновиди є сапрофітами – розкладають відмерлу органіку. Ці бактерії можуть зрости до довжини 250 мкм.
- Ціанобактерії - найдавніші мікроорганізми. Вченими було знайдено продукти їхньої життєдіяльності, вік яких становить понад 3,5 млрд років. Ці одноклітинні є частиною океанічного планктону і виробляють 20-40% кисню Землі. Спируліну висушують, перемелюють та додають у їжу. Оксигенний фотосинтез характерний для водоростей та вищих рослин. Ціанобактерії – єдині одноклітинні, які у процесі фотосинтезу виділяють кисень. Саме завдяки ціанобактерії в атмосфері Землі з'явився великий запас кисню. Ширина клітин цих бактерій варіюється від 0,5 до 100 мкм.
- Актиноміцети мешкають у кишечнику більшості безхребетних. Їхній діаметр - 0,4-1,5 мкм. Існують патогенні форми актиноміцетів, що живуть у зубному нальоті та в дихальних шляхах людини. Завдяки актиноміцетам людина також відчуває специфічний запах дощу.
- Beggiatoa alba. Протеобактерії цього роду населяють місця, багаті на сірку, прісні річки та моря. Розмір цих бактерій – 10х50 мкм.
- Азотобактер має діаметр 1-2 мкм, живе у слаболужних або нейтральних середовищах, відіграє велику роль у кругообігу азоту, підвищує родючість ґрунту та стимулює зростання рослин.
- Mycoplasma mycoides – збудник легеневих захворювань у корів та кіз. Ці клітини мають розмір 0,25-0,75 мкм. Бактерії немає жорсткої оболонки, від довкілля вони захищені лише цитоплазматичної мембраною. Геном цього виду бактерій є одним із найпростіших.
Археї не є бактеріями, але так само, як і вони складаються з єдиної клітини. Ці одноклітинні були виділені поблизу термальних підводних джерел, усередині нафтових свердловин та під крижаною поверхнею північних районів Аляски. Археї мають свою власну еволюцію розвитку та відрізняються від інших форм життя деякими біохімічними особливостями. Середній розмір археї – 1 мкм.
Створіть імунну систему – і регулярно очищайте її
Хороший імунний захист в основному кишковий. Такий хороший захист кишечника відповідає за наше здоров'я. Тому доцільно нарощувати кишкову флору за допомогою гарної дієти. Рідкі та гігієнічні умови повинні бути отримані для 20 відсотків, що залишилися. Найбрудніші предмети домашнього вжитку: кухонні губки та ганчірки, обробні дошки, кухонні стільниці, стоки, дверні ручки та зубні щітки.
Вологий та теплий – ідеальний клімат для розмноження. Крім того, бактерії легко транспортуються з одного місця в інше за допомогою текстилю. Найкраще використовувати окремі текстильні вироби та часто їх замінювати. Регулярно висушують: більшість бактеріальних штамів не можуть вижити у сухих умовах. Хороша порада: ви можете дезінфікувати губки, вимивши їх у посудомийній машині.
Теоретично мінімальний розмір одноклітинного мікроорганізму: 0,15-0,20 мкм. При меншому розмірі клітина зможе відтворювати собі подібних, оскільки у ній не помістяться біополімери у потрібному складі й у необхідній кількості.
Роль бактерій у природі
В організмі людини співіснує понад мільйон видів різних одноклітинних мікроорганізмів. Одні з них надзвичайно корисні, інші можуть завдати непоправної шкоди здоров'ю. Першу «порцію» бактерій немовля отримує при народженні – під час проходження через родові шляхи матері та у перші хвилини після пологів.
Порізи та тріщини на дошках забезпечують велике живильне середовище для бактерій. Знову ж таки, будьте обережні, щоб не було перехресних забруднень: не використовуйте сире м'ясо та сиру рибу без дезінфекції. Щоб розрізна дошка була повністю чистою, рекомендується використовувати цей агент, що чистить: Змішайте 1 чайну ложку хлорного відбілювача з 200 мл води. Злийте дошку, дайте їй висохнути. Ви також можете поставити дошки до посудомийної машини.
Найбільша проблема: очистіть робочі поверхні тільки, начебто, чистим текстилем. Якщо ви використовуєте ті ж самі брудні тканини та кухонні губки для різного посуду, це збільшує ризик появи мікробів. Допомагає регулярна дезінфекція. Навіть стоки забезпечують бактерії вологим кліматом. Ви отримуєте їх чистими з содовою чи харчовою содою та зубною щіткою. Таким чином, плями, впертий бруд і навіть запахи легко можуть бути утікані. Сливи також можна регулярно вилікувати.
Якщо дитина з'являється на світ шляхом кесаревого розтину, організм малюка заселяється не спорідненими для нього мікроорганізмами. Як наслідок, у нього знижується природний імунітет, підвищується ризик виникнення алергічних реакцій. До трьох років більшість мікробіома дитини є сформованою. У кожної людини є свій унікальний набір мікроорганізмів, що його населяють.
З рук до рук: бактерії люблять дверні ручки. Якщо член все ще хворий, міні-шкідники ще щасливіші. Особливо в цьому випадку регулярно мити руки. Антибактеріальне мило слід уникати у будь-якому випадку, тому що це справжні раковини, які вбивають усі бактеріальні штами. Природне мило – більш здорова альтернатива.
Різні бактеріальні штами
Ви повинні змінюватися раз на три місяці. Не тільки через бактерії, а також тому, що ви ламаєте щітки з часом. Незважаючи на всі описані «домашні плутанини»: бактерії непогані самі собою. Існують хороші та погані бактеріальні штами, і більшість людей можуть легко впоратися з обома штамами. Нормальні домашні господарства оселяються здоровою бактеріальною флорою.
Бактерії використовуються людиною при виробництві ліків та харчових продуктів. Вони розщеплюють органічні сполуки, очищаючи їх і перетворюючи брудні стоки на нешкідливу воду. Грунтові мікроорганізми виробляють азотні сполуки, необхідних зростання рослин. Одноклітинні активно переробляють органіку та здійснюють кругообіг речовин у природі, який є основою життя на нашій планеті.
Я думаю, у школі ви чули про бактерії. Це такі маленькі істоти, яких скрізь темрява, і без яких ми б не змогли існувати. Так от, виявляється, серед них є свої гіганти та карлики. Причому найбільша з них - величиною з гору в порівнянні з рештою! Ця гігантська бактерія називається Epulopiscium. Розмірами (до 0.5 мм) вона може зрівнятися з піщинкою солі – величезний розмір у світі мікроскопічних істот. Її навіть можна побачити неозброєним поглядом. Це звірятко може досягати розмірів маленьких комах і ракоподібних істот.
В академії Корнуелла було проведено та опубліковано дослідження з метою визначити причини таких великих розмірів. Виявилося, що ця бактерія зберігає до 85 тисяч копій ДНК. Для порівняння – у людських клітинах міститься максимум 3 копії. Живе ця мила істота за допомогою симбіозу у травному тракті риби-хірурга (тропічна рифова риба). Це було виявлено у 1985 році.
«Інші бактерії також містять безліч копій ДНК, але кількість їх не більше 100-200. Але ця єдина зберігає цілий банк своєї генетичної інформації», – каже Ешер Ангерт, професор мікробіології університету Корнуелла.
Звичайні бактерії дуже малі і прості за будовою. Вони позбавлені будь-яких органів (у клітинах вони називаються органели), які сприяють росту клітин, як, наприклад, клітини рослин чи тварин. Харчуються бактерії за допомогою всмоктування поживних речовин через оболонку клітини. Усередині поживні речовини розподіляються «самоходом», тому бактерії змушені бути невеликими, інакше поживні речовини не зможуть поширитись по всьому їхньому об'єму.
Але вищезгадана гігантська бактерія самокопіює свою ДНК багаторазово, і розподіляє копії рівномірно поблизу оболонки, щоб вони отримували поживні речовини швидко та в достатньому обсязі.
"Наявність тисяч копій ДНК, розподілених по периферії, дає можливість миттєво реагувати на зовнішні фактори - температуру, роздратування та інші", - додає Ешер Ангерт. Тому, незважаючи на великі розміри, ця бактерія миттєво реагує на атаки хижаків у своєму світі, яких у травному тракті риби дуже багато. Ще одна особливість її – особливий спосіб поділу. Більшість бактерій просто діляться на 2 частини, але Epulopiscium вирощує дві дочірні клітини в собі, які після її смерті виходять назовні.
Але виявляється, є ще великі бактерії! У 1999 році було виявлено ще більший вигляд – Thiomargarita namibiensis. Вона сягає розміру 0.75 мм. Харчується це виробництво нітратами, синтезуючи їх органічні речовини. Живуть ці гіганти на узбережжі Намібії, а деякі їхні далекі родичі – у водах Мексиканської затоки.
Бактерії - дрібні клітинні організми, менше їх лише віруси. Звичайна бактерія в 10 разів менша за клітину людини, складаючи 0.5-5.0 мікрометрів (такі можна розглянути тільки в мікроскопі). Тисячі бактерій десятків видів знаходяться, наприклад, у краплинці слини. У грамі ґрунту міститься близько 40 мільйонів бактерій, у найдрібнішій краплі сирої води кількість бактерій також становить мільйони. На планеті міститься (приблизно, звичайно) 5.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 бактерій (30 нулів). Вони є найпоширенішою формою життя, присутній скрізь - від дна океану до високогірних снігів.
ps. На фото зображено героїню статті. Інші бактерії на цьому фото виглядають ледь помітними маленькими точками довкола.
З бактерій почалося життя на нашій планеті. Вчені вважають, що ними все закінчиться. Ходить жарт, що коли інопланетяни вивчали Землю, то вони не могли зрозуміти, хто ж її справжній господар – людина чи бацила. Найцікавіші факти про бактерії підібрано нижче.
Бактерія – це окремий організм, який і розмножується за допомогою поділу. Чим сприятливіше місце існування, тим швидше воно ділиться. Живуть ці мікроорганізми у всіх живих істотах, а також у воді, продуктах харчування, у трухлявих деревах, у рослинах.
Цим перелік не обмежується. Бацили чудово виживають на предметах, які чіпала людина. Наприклад, на поручні у громадському транспорті, на ручці холодильника, на кінчику олівця. Цікаві факти про бактерії нещодавно відкрили з університету Арізони. За їхніми спостереженнями на Марсі мешкають «сплячі» мікроорганізми. Вчені впевнені, що це один із доказів існування життя на інших планетах, крім того, на їхню думку, інопланетні бактерії можна «оживити» на Землі.
Вперше мікроорганізм розглянув в оптичний мікроскоп голландський вчений Антоній Ван Левенгук ще наприкінці 17 століття. На даний момент відомих видів бацил налічується близько двох тисяч. Усі їх можна умовно поділити на:
- шкідливі;
- корисні;
- нейтральні.
При цьому шкідливі зазвичай воюють із корисними та нейтральними. Це одна з найчастіших причин, через які хворіє людина.
Найцікавіші факти
Загалом одноклітинні організми беруть участь у всіх життєвих процесах.
Бактерії та люди
З народження людина потрапляє у світ, повний різних мікроорганізмів. Якісь допомагають йому вижити, інші викликають інфекції та хвороби.
Найцікавіші цікаві факти про бактерії та людей:
Виходить, бацила може повністю вилікувати людину, так і знищити наш вид. Нині вже є й бактеріальні токсини.
Як бактерії допомогли нам вижити?
Ось ще деякі цікаві факти про бактерії, які приносять користь людині:
- деякі види бацил захищають людину від алергії;
- за допомогою бактерій можна утилізувати небезпечні відходи (наприклад, нафтові продукти);
- без мікроорганізмів у кишечнику людина б не вижила.
Як розповісти малюкам про бацили?
Малята про бацил готові розмовляти вже в 3-4 роки. Щоб правильно донести інформацію, варто розповісти цікаві факти про бактерії. Для дітей, наприклад, дуже важливим є розуміння того, що існують злі та добрі мікроби. Що добрі здатні перетворити молоко на ряжанку. А також, що вони допомагають животику перетравлювати їжу.
Увага треба звертати на злих бактерій. Розповідати, що вони дуже малі, тому їх не видно. Що, потрапляючи в тіло людини, бактерій швидко стає багато, і вони починають нас їсти зсередини.
Дитина повинна знати, щоб злий мікроб не потрапив до організму потрібно:
- Мити руки після вулиці та перед їжею.
- Немає багато солодкого.
- Ставити щеплення.
Найкраще показати бактерії за допомогою картинок та енциклопедій.
Що має знати кожен школяр?
З старшою дитиною краще говорити вже не про мікроби, а розповідати про бактерії. Цікаві факти для школярів важливо аргументувати. Тобто розповідаючи про важливість миття рук, можна розповісти, що на ручках туалетів живуть 340 колоній шкідливих бацил.
Можна разом знайти інформацію про те, які бактерії викликають карієс. А також розповісти школяру, що шоколад у невеликій кількості має антибактеріальний ефект.
Навіть учень молодших класів зможе зрозуміти, що таке вакцина. Це коли в організм вводиться невелика кількість вірусу чи бактерій, а імунна система їх перемагає. Тому так важливо ставити щеплення.
Вже з дитинства має прийти розуміння, що країна бактерій - це цілий, ще не до кінця вивчений світ. І доки є ці мікроорганізми, є і сам людський вигляд.
Бактерії — найдавніша група організмів із нині існуючих Землі. Перші бактерії з'явилися, ймовірно, понад 3,5 млрд років тому і протягом майже мільярда років були єдиними живими істотами на нашій планеті. Оскільки це були перші представники живої природи, їхнє тіло мало примітивну будову.
Згодом їх будова ускладнилася, але й досі бактерії вважаються найпримітивнішими одноклітинними організмами. Цікаво, деякі бактерії й нині ще зберегли примітивні риси своїх древніх предків. Це спостерігається у бактерій, що мешкають у гарячих сірчаних джерелах та безкисневих мулах на дні водойм.
Більшість бактерій безбарвна. Тільки деякі пофарбовані в пурпуровий або зелений колір. Але колонії багатьох бактерій мають яскраве забарвлення, яке обумовлюється виділенням забарвленої речовини у навколишнє середовище або пігментування клітин.
Першовідкривачем світу бактерій був Антоній Левенгук - голландський дослідник природи 17 століття, вперше створив досконалу лупу-мікроскоп, що збільшує предмети в 160-270 разів.
Бактерії відносять до прокаріотів і виділяють до окремого царства — Бактерії.
Форма тіла
Бактерії - численні та різноманітні організми. Вони різняться формою.
Назва бактерії | Форма бактерії | Зображення бактерії |
Кокі | Куляста | |
Бацила | ![]() | Паличкоподібна |
Вібріон | Вигнута у вигляді коми | |
Спірила | ![]() | Спіралеподібна |
Стрептококи | ![]() | Ланцюжок з коків |
Стафілококи | ![]() | Грона коків |
Диплококи | Дві круглі бактерії, ув'язнені в одній слизовій капсулі |
Способи пересування
Серед бактерій є рухомі та нерухомі форми. Рухливі пересуваються рахунок хвилеподібних скорочень чи з допомогою джгутиків (скручені гвинтоподібні нитки), які з особливого білка флагеллина. Джгутиків може бути один чи кілька. Розташовуються вони в одних бактерій на одному кінці клітини, в інших - на двох або по всій поверхні.
Але рух притаманне і багатьом іншим бактеріям, у яких джгутики відсутні. Так, бактерії, покриті зовні слизом, здатні до ковзного руху.
У деяких позбавлених джгутиків водних та ґрунтових бактерій у цитоплазмі є газові вакуолі. У клітині може бути 40-60 вакуолей. Кожна їх заповнена газом (імовірно — азотом). Регулюючи кількість газу у вакуолях, водні бактерії можуть занурюватися в товщу води або підніматися на її поверхню, а ґрунтові бактерії пересуватися в капілярах ґрунту.
Місце проживання
У силу простоти організації та невибагливості бактерії широко поширені у природі. Бактерії виявлені скрізь: у краплі навіть найчистішої джерельної води, у крупинках ґрунту, у повітрі, на скелях, у полярних снігах, пісках пустель, на дні океану, у видобутій із величезної глибини нафти і навіть у воді гарячих джерел із температурою близько 80ºС. Мешкають вони на рослинах, плодах, у різних тварин і в людини в кишечнику, ротовій порожнині, кінцівках, поверхні тіла.
Бактерії — найдрібніші та найчисленніші живі істоти. Завдяки малим розмірам вони легко проникають у будь-які тріщини, щілини, пори. Дуже витривалі та пристосовані до різних умов існування. Переносять висушування, сильні холоди, нагрівання до 90 С, не втрачаючи при цьому життєздатність.
Практично немає місця Землі, де не зустрічалися б бактерії, але у різних кількостях. Умови життя бактерій різноманітні. Одним з них необхідний кисень повітря, інші його не потребують і здатні жити в безкисневому середовищі.
У повітрі бактерії піднімаються у верхні шари атмосфери до 30 км. і більше.
Особливо багато їх у ґрунті. У 1 р. ґрунту можуть утримуватися сотні мільйонів бактерій.
У воді: у поверхневих шарах води відкритих водойм. Корисні водяні бактерії мінералізують органічні залишки.
У живих організмах: хвороботворні бактерії потрапляють у організм із довкілля, але у сприятливих умовах викликаю захворювання. Симбіотичні живуть в органах травлення, допомагаючи розщеплювати та засвоювати їжу, синтезують вітаміни.
Зовнішня будова
Клітина бактерії одягнена особливою щільною оболонкою - клітинною стінкою, яка виконує захисну та опорну функції, а також надає бактерії постійну, характерну для неї форму. Клітинна стінка бактерії нагадує оболонку рослинної клітини. Вона проникна: через неї поживні речовини вільно проходять у клітину, а продукти обміну речовин виходять у довкілля. Часто поверх клітинної стінки у бактерій виробляється додатковий захисний шар слизу – капсула. Товщина капсули може багато разів перевищувати діаметр самої клітини, але може бути і дуже невеликий. Капсула - не обов'язкова частина клітини, вона утворюється залежно від умов, у які потрапляють бактерії. Вона оберігає бактерію від висихання.
На поверхні деяких бактерій є довгі джгутики (один, два або багато) або короткі тонкі ворсинки. Довжина джгутиків може значно перевищувати розмітки тіла бактерії. За допомогою джгутиків та ворсинок бактерії пересуваються.
Внутрішня будова
Усередині клітини бактерії знаходиться густа нерухома цитоплазма. Вона має шарувату будову, вакуолей немає, тому різні білки (ферменти) та запасні поживні речовини розміщуються у самій речовині цитоплазми. Клітини бактерій немає ядра. У центральній частині їх клітини сконцентровано речовину, яка несе спадкову інформацію. Бактерії - нуклеїнова кислота - ДНК. Але ця речовина не оформлена у ядро.
Внутрішня організація бактеріальної клітини складна та має свої специфічні особливості. Цитоплазма відокремлюється від клітинної стінки цитоплазматичної мембраною. У цитоплазмі розрізняють основну речовину, або матрикс, рибосоми і невелику кількість мембранних структур, що виконують різні функції (аналоги мітохондрій, ендоплазматичної мережі, апарату Гольджі). У цитоплазмі клітин бактерій часто містяться гранули різної форми та розмірів. Гранули можуть складатися з сполук, які є джерелом енергії та вуглецю. У бактеріальній клітині трапляються і крапельки жиру.
У центральній частині клітини локалізована ядерна речовина - ДНК, не відмежована від цитоплазми мембраною. Це аналог ядра – нуклеоїд. Нуклеоїд не має мембрани, ядерця і набору хромосом.
Способи харчування
У бактерій спостерігаються різні способи харчування. Серед них є автотрофи та гетеротрофи. Автотрофи – організми, здатні самостійно утворювати органічні речовини для свого харчування.
Рослини потребують азоту, але самі засвоюють азот повітря не можуть. Деякі бактерії з'єднують молекули азоту, що містяться в повітрі, з іншими молекулами, в результаті чого виходять речовини, доступні для рослин.
Ці бактерії поселяються в клітинах молодого коріння, що призводить до утворення на коренях потовщень, званих бульбочками. Такі бульби утворюються на коренях рослин сімейства бобових та деяких інших рослин.
Коріння дає бактеріям вуглеводи, а бактерії корінням - такі речовини, що містять азот, які можуть бути засвоєні рослиною. Їхнє співжиття взаємовигідне.
Коріння рослин виділяють багато органічних речовин (цукри, амінокислоти та інші), якими харчуються бактерії. Тому в шарі ґрунту, що оточує коріння, поселяється особливо багато бактерій. Ці бактерії перетворюють відмерлі залишки рослин на доступні для рослини речовини. Цей шар ґрунту називають ризосферою.
Існує кілька гіпотез про проникнення бульбочкових бактерій у тканини кореня:
- через пошкодження епідермальної та корової тканини;
- через кореневі волоски;
- лише через молоду клітинну оболонку;
- завдяки бактеріям-супутникам, які продукують пектинолітичні ферменти;
- завдяки стимуляції синтезу В-індолілоцтової кислоти з триптофану, що завжди є в кореневих виділеннях рослин.
Процес впровадження бульбочкових бактерій у тканину кореня і двох фаз:
- інфікування кореневих волосків;
- процес утворення бульбочок.
У більшості випадків клітина, що впровадилася, активно розмножується, утворює так звані інфекційні нитки і вже у вигляді таких ниток переміщається в тканини рослини. Бульбякові бактерії, що вийшли з інфекційної нитки, продовжують розмножуватися в тканині господаря.
Рослинні клітини, що наповнюються швидко розмножуються клітинами бульбочкових бактерій, починають посилено ділитися. Зв'язок молодої бульбочки з коренем бобової рослини здійснюється завдяки судинно-волокнистим пучкам. У період функціонування бульбочки зазвичай щільні. До моменту прояву оптимальної активності бульби набувають рожевого забарвлення (завдяки пігменту легоглобіну). Фіксувати азот здатні лише ті бактерії, які містять легоголобін.
Бактерії бульбочок створюють десятки та сотні кілограмів азотних добрив на гектарі ґрунту.
Обмін речовин
Бактерії відрізняються одна від одної обміном речовин. В одних він йде за участю кисню, в інших без його участі.
Більшість бактерій харчуються готовими органічними речовинами. Лише деякі з них (синьо-зелені, або ціанобактерії) здатні створювати органічні речовини з неорганічних. Вони відіграли важливу роль у накопиченні кисню в атмосфері Землі.
Бактерії вбирають речовини ззовні, розривають їх молекули на частини, із цих частин збирають свою оболонку і поповнюють свій вміст (так вони ростуть), а непотрібні молекули викидають назовні. Оболонка та мембрана бактерії дозволяє їй вбирати тільки потрібні речовини.
Якби оболонка та мембрана бактерії були повністю непроникними, у клітину не потрапили б жодні речовини. Якби вони були проникними всім речовин, вміст клітини перемішалося б із середовищем — розчином, у якій живе бактерія. Для виживання бактерії необхідна оболонка, яка потрібні речовини пропускає, а непотрібні – ні.
Бактерія поглинає живильні речовини, що знаходяться поблизу неї. Що відбувається згодом? Якщо вона може самостійно пересуватися (рухаючи джгутик або виштовхуючи слиз назад), то вона переміщається, поки не знайде необхідні речовини.
Якщо вона рухатися не може, то чекає, поки дифузія (здатність молекул однієї речовини проникати в гущавину молекул іншої речовини) не принесе до неї необхідні молекули.
Бактерії разом із іншими групами мікроорганізмів виконують величезну хімічну роботу. Перетворюючи різні сполуки, вони одержують необхідну для їхньої життєдіяльності енергію та поживні речовини. Процеси обміну речовин, способи добування енергії та потреби у матеріалах для побудови речовин свого тіла у бактерій різноманітні.
Інші бактерії всі потреби у вуглеці, необхідному для синтезу органічних речовин тіла, задовольняють рахунок неорганічних сполук. Вони називаються автотроф. Автотрофні бактерії здатні синтезувати органічні речовини із неорганічних. Серед них розрізняють:
Хемосинтез
Використання променистої енергії – найважливіший, але не єдиний шлях створення органічної речовини з вуглекислого газу та води. Відомі бактерії, які як джерело енергії для такого синтезу використовують не сонячне світло, а енергію хімічних зв'язків, що відбуваються в клітинах організмів при окисленні деяких неорганічних сполук - сірководню, сірки, аміаку, водню, азотної кислоти, закисних сполук заліза та марганцю. Утворену з використанням цієї хімічної енергії органічну речовину використовують для побудови клітин свого тіла. Тому такий процес називають хемосинтезом.
Найважливішу групу хемосинтезуючих мікроорганізмів становлять бактерії, що нітрифікують. Ці бактерії живуть у ґрунті та здійснюють окислення аміаку, що утворився при гнитті органічних залишків, до азотної кислоти. Остання, що реагує з мінеральними сполуками ґрунту, перетворюються на солі азотної кислоти. Цей процес відбувається у дві фази.
Залізобактерії перетворюють закисне залізо на окисне. Утворений гідроокис заліза осідає і утворює так звану болотяну залізну руду.
Деякі мікроорганізми існують рахунок окислення молекулярного водню, забезпечуючи цим автотрофний спосіб харчування.
Характерною особливістю водневих бактерій є здатність перемикатися на гетеротрофний спосіб життя при забезпеченні їх органічними сполуками та відсутності водню.
Таким чином, хемоавтотрофи є типовими автотрофами, оскільки самостійно синтезують із неорганічних речовин необхідні органічні сполуки, а не беруть їх у готовому вигляді від інших організмів, як гетеротрофи. Від фототрофних рослин хемоавтотрофні бактерії відрізняються повною незалежністю від світла як джерела енергії.
Бактеріальний фотосинтез
Деякі пігментовмісні серобактерії (пурпурні, зелені), що містять специфічні пігменти - бактеріохлорофіл, здатні поглинати сонячну енергію, за допомогою якої сірководень в їх організмах розщеплюється і віддає атоми водню для відновлення відповідних сполук. Цей процес має багато спільного з фотосинтезом і відрізняється лише тим, що у пурпурових та зелених бактерій донором водню є сірководень (зрідка – карбонові кислоти), а у зелених рослин – вода. У тих та інших відщеплення та перенесення водню здійснюється завдяки енергії поглинених сонячних променів.
Такий бактеріальний фотосинтез, який відбувається без виділення кисню, називається фоторедукцією. Фоторедукція вуглекислого газу пов'язана з перенесенням водню не від води, а від сірководню:
6СО 2 +12Н 2 S + hv → С6Н 12 О 6 +12S = 6Н 2 О
Біологічне значення хемосинтезу та бактеріального фотосинтезу в масштабах планети відносно невелике. Тільки хемосинтезуючі бактерії відіграють істотну роль у процесі кругообігу сірки в природі. Поглинаючись зеленими рослинами у формі солей сірчаної кислоти, сірка відновлюється та входить до складу білкових молекул. Далі при руйнуванні відмерлих рослинних і тваринних залишків гнильними бактеріями сірка виділяється у вигляді сірководню, який окислюється серобактеріями до вільної сірки (або сірчаної кислоти), що утворює в ґрунті доступні для рослини сульфіти. Хемо- та фотоавтотрофні бактерії мають істотне значення у кругообігу азоту та сірки.
Спороутворення
Усередині бактеріальної клітини утворюються суперечки. У процесі спороутворення бактеріальна клітина зазнає ряду біохімічних процесів. У ній зменшується кількість вільної води, знижується ферментативна активність. Це забезпечує стійкість суперечок до несприятливих умов довкілля (високої температури, високої концентрації солей, висушування та інших.). Спороутворення властиве лише невеликій групі бактерій.
Суперечки — це не обов'язкова стадія життєвого циклу бактерій. Спороутворення починається лише за браку поживних речовин чи накопиченні продуктів обміну. Бактерії у вигляді суперечок можуть тривалий час перебувати у стані спокою. Спори бактерій витримують тривале кип'ятіння та дуже тривале проморожування. При настанні сприятливих умов суперечки проростає і стає життєздатною. Спору бактерій - це пристосування до виживання у несприятливих умовах.
Розмноження
Розмножуються бактерії розподілом однієї клітини на дві. Досягши певного розміру, бактерія поділяється на дві однакові бактерії. Потім кожна з них починає харчуватися, росте, ділиться тощо.
Після подовження клітини поступово утворюється поперечна перегородка, та був дочірні клітини розходяться; у багатьох бактерій у певних умовах клітини після поділу залишаються пов'язаними до характерних груп. При цьому залежно від напрямку площини поділу та числа поділів з'являються різні форми. Розмноження брунькуванням зустрічається у бактерій як виняток.
За сприятливих умов розподіл клітин у багатьох бактерій відбувається через кожні 20-30 хвилин. При такому швидкому розмноженні потомство однієї бактерії за 5 діб здатне утворити масу, якою можна заповнити всі моря та океани. Простий підрахунок показує, що за добу може утворитися 72 покоління (720 000 000 000 000 000 000 клітин). Якщо перевести у вагу – 4720 тонн. Однак у природі цього немає, оскільки більшість бактерій швидко гинуть під впливом сонячного світла, при висушуванні, нестачі їжі, нагріванні до 65-100ºС, внаслідок боротьби між видами тощо.
Бактерія (1), що поглинула достатньо їжі, збільшується в розмірах (2) і починає готуватися до розмноження (розподілу клітини). Її ДНК (у бактерії молекула ДНК замкнута в кільце) подвоюється (бактерія виготовляє копію цієї молекули). Обидві молекули ДНК (3,4) виявляються прикріплені до стінки бактерії і при подовженні бактерії розходяться в сторони (5,6). Спочатку ділиться нуклеотид, потім цитоплазма.
Після розходження двох молекул ДНК на бактерії з'являється перетяжка, яка поступово поділяє тіло бактерії на дві частини, у кожній з яких є молекула ДНК (7).
Буває (у сінної палички), дві бактерії злипаються, і між ними утворюється перемичка (1,2).
По перемичці ДНК із однієї бактерії переправляється до іншої (3). Опинившись в одній бактерії, молекули ДНК сплітаються, злипаються у деяких місцях (4), після чого обмінюються ділянками (5).
Роль бактерій у природі
Колообіг
Бактерії - найважливіша ланка загального круговороту речовин у природі. Рослини створюють складні органічні речовини з вуглекислого газу, води та мінеральних солей ґрунту. Ці речовини повертаються у ґрунт із відмерлими грибами, рослинами та трупами тварин. Бактерії розкладають складні речовини на прості, які використовують рослини.
Бактерії руйнують складні органічні речовини відмерлих рослин та трупів тварин, виділення живих організмів та різні покидьки. Живлячись цими органічними речовинами, сапрофітні бактерії гниття перетворюють їх на перегній. Це своєрідні санітари нашої планети. Таким чином, бактерії беруть активну участь у кругообігу речовин у природі.
Ґрунтоутворення
Оскільки бактерії поширені практично повсюдно і зустрічаються у величезній кількості, вони багато в чому визначають різні процеси, що відбуваються в природі. Восени опадає листя дерев і чагарників, відмирають надземні пагони трав, опадають старі гілки, іноді падають стовбури старих дерев. Все це поступово перетворюється на перегній. 1 см 3 . поверхневого шару лісового ґрунту містяться сотні мільйонів сапрофітних ґрунтових бактерій кількох видів. Ці бактерії перетворюють перегній на різні мінеральні речовини, які можуть бути поглинені з ґрунту корінням рослин.
Деякі грунтові бактерії здатні поглинати азот із повітря, використовуючи його у процесах життєдіяльності. Ці азотофіксуючі бактерії живуть самостійно або поселяються в корінні бобових рослин. Проникнувши в коріння бобових, ці бактерії викликають розростання клітин коренів та утворення на них бульбочок.
Ці бактерії виділяють азотні сполуки, які використовують рослини. Від рослин бактерії одержують вуглеводи та мінеральні солі. Таким чином, між бобовою рослиною та бульбочковими бактеріями існує тісний зв'язок, корисний як одному, так і іншому організму. Це носить назву симбіозу.
Завдяки симбіозу з бульбочковими бактеріями бобові рослини збагачують ґрунт азотом, сприяючи підвищенню врожаю.
Поширення у природі
Мікроорганізми поширені повсюдно. Виняток становлять лише кратери вулканів, що діють, і невеликі майданчики в епіцентрах підірваних атомних бомб. Ні низькі температури Антарктики, ні киплячі струмені гейзерів, ні насичені розчини солей у соляних басейнах, ні сильна інсоляція гірських вершин, ні жорстке опромінення атомних реакторів не заважають існуванню та розвитку мікрофлори. Всі живі істоти постійно взаємодіють із мікроорганізмами, будучи часто не лише їхніми сховищами, а й розповсюджувачами. Мікроорганізми - аборигени нашої планети, які активно освоюють найнеймовірніші природні субстрати.
Мікрофлора ґрунту
Кількість бактерій у ґрунті надзвичайно велика — сотні мільйонів та мільярдів особин в 1 грамі. У ґрунті їх значно більше, ніж у воді та повітрі. Загальна кількість бактерій у ґрунтах змінюється. Кількість бактерій залежить від типу ґрунтів, їх стану, глибини розташування шарів.
На поверхні ґрунтових частинок мікроорганізми розташовуються невеликими мікроколоніями (по 20-100 клітин у кожній). Часто вони розвиваються в товщах згустків органічної речовини, на живих та відмираючих коренях рослин, у тонких капілярах і всередині грудочок.
Мікрофлора ґрунту дуже різноманітна. Тут зустрічаються різні фізіологічні групи бактерій: бактерії гниття, нітрифікуючі, азотфіксуючі, серобактерії та ін. Серед них є аероби та анаероби, спорові та не спорові форми. Мікрофлора - один із факторів утворення ґрунтів.
Сферою розвитку мікроорганізмів у грунті є зона, що примикає до коріння живих рослин. Її називають ризосферою, а сукупність мікроорганізмів, які у ній, — ризосферной мікрофлорою.
Мікрофлора водойм
Вода - природне середовище, де у великій кількості розвиваються мікроорганізми. Основна маса їх потрапляє у воду із ґрунту. Чинник, що визначає кількість бактерій у воді, наявність у ній поживних речовин. Найбільш чистими є води артезіанських свердловин та джерельні. Дуже багаті на бактерії відкриті водоймища, річки. Найбільша кількість бактерій знаходиться у поверхневих шарах води, ближче до берега. При віддаленні від берега та збільшенні глибини кількість бактерій зменшується.
Чиста вода містить 100-200 бактерій на 1 мл., а забруднена - 100-300 тис. і більше. Багато бактерій у донному мулі, особливо у поверхневому шарі, де бактерії утворюють плівку. У цій плівці багато сіро- та залізобактерій, які окислюють сірководень до сірчаної кислоти і тим самим запобігають замору риби. У мулі більше спороносних форм, тоді як у воді переважають неспороносні.
За видовим складом мікрофлора води подібна до мікрофлори грунту, але зустрічаються і специфічні форми. Руйнуючи різні покидьки, що у воду, мікроорганізми поступово здійснюють так зване біологічне очищення води.
Мікрофлора повітря
Мікрофлора повітря менш численна, ніж мікрофлора грунту та води. Бактерії піднімаються в повітря з пилом, деякий час можуть бути там, а потім осідають на поверхню землі і гинуть від нестачі живлення або під дією ультрафіолетових променів. Кількість мікроорганізмів у повітрі залежить від географічної зони, місцевості, пори року, забрудненістю пилом та ін. Кожна порошинка є носієм мікроорганізмів. Найбільше бактерій у повітрі над промисловими підприємствами. Повітря сільської місцевості чистіше. Найбільш чисте повітря над лісами, горами, сніговими просторами. Верхні шари повітря містять менше бактерій. У мікрофлорі повітря багато пігментованих та спороносних бактерій, які більш стійкі, ніж інші, до ультрафіолетових променів.
Мікрофлора організму людини
Тіло людини, навіть цілком здорової, завжди є носієм мікрофлори. При зіткненні тіла людини з повітрям та ґрунтом на одязі та шкірі осідають різноманітні мікроорганізми, у тому числі й патогенні (палички правця, газової гангрени та ін.). Найчастіше забруднюються відкриті частини людського тіла. На руках виявляють кишкові палички, стафілококи. У ротовій порожнині налічують понад 100 видів бактерій. Рот з його температурою, вологістю, живильними залишками - прекрасне середовище для розвитку мікроорганізмів.
Шлунок має кислу реакцію, тому переважна більшість мікроорганізмів у ньому гине. Починаючи з тонкого кишківника реакція стає лужною, тобто. сприятливою для бактерій. У товстих кишках мікрофлора дуже різноманітна. Кожна доросла людина виділяє щодня із екскрементами близько 18 млрд. бактерій, тобто. більше особин, ніж людей на земній кулі.
Внутрішні органи, що не з'єднуються із зовнішнім середовищем (мозок, серце, печінка, сечовий міхур та ін), зазвичай вільні від мікробів. У ці органи мікроби потрапляють лише під час хвороби.
Бактерії у кругообігу речовин
Мікроорганізми взагалі і бактерії зокрема грають велику роль у біологічно важливих кругообігах речовин на Землі, здійснюючи хімічні перетворення, абсолютно недоступні ні рослинам, ні тваринам. Різні етапи кругообігу елементів здійснюються організмами різного типу. Існування кожної окремої групи організмів залежить від хімічного перетворення елементів, яке здійснюється іншими групами.
Кругообіг азоту
Циклічне перетворення азотистих сполук грає першорядну роль постачанні необхідними формами азоту різних за харчовими потребами організмів біосфери. Понад 90% загальної фіксації азоту зумовлено метаболічною активністю певних бактерій.
Кругообіг вуглецю
Біологічне перетворення органічного вуглецю на вуглекислий газ, що супроводжується відновленням молекулярного кисню, потребує спільної метаболічної активності різноманітних мікроорганізмів. Багато аеробних бактерій здійснюють повне окислення органічних речовин. В аеробних умовах органічні сполуки спочатку розщеплюються шляхом зброджування, а кінцеві органічні продукти бродіння окислюються далі в результаті анаеробного дихання, якщо є неорганічні акцептори водню (нітрат, сульфат або СО 2).
Кругообіг сірки
Для живих організмів сірка доступна в основному у формі сульфатів розчинних або відновлених органічних сполук сірки.
Кругообіг заліза
У деяких водоймах із прісною водою містяться у високих концентраціях відновлені солі заліза. У таких місцях розвивається специфічна бактеріальна мікрофлора - залізобактерії, що окислюють відновлене залізо. Вони беруть участь у освіті болотних залізняку і водних джерел, багатих солями заліза.
Бактерії є найдавнішими організмами, що з'явилися близько 3,5 млрд років тому в археї. Близько 2,5 млрд. років вони домінували Землі, формуючи біосферу, брали участь у освіті кисневої атмосфери.
Бактерії є одними з найпростіше влаштованих живих організмів (крім вірусів). Вважають, що вони перші організми, що з'явилися на Землі.
У цій статті, ми запрошуємо вас на захоплюючу екскурсію за списком 25 найбільших живих істот на Землі, починаючи від гігантів за стандартами мікросвіту - вірусів, бактерій та амеб до найбільших безхребетних, комах, амфібій, птиць, рептилій, риб, ссавців, грибів.
1. Найбільший із відомих вірусів (1,5 мкм у довжину)
Можна довго сперечатися, чи насправді є віруси живими організмами - одні біологи говорять так, інші не настільки впевнені. Тим не менш, немає жодних сумнівів, що Pithovirusсправжній гігант серед відомих науці вірусів (близько 1,5 мкм у довжину), на 50 відсотків більше найближчого рекордсмена - Pandoravirus. Можливо, ви подумали, що збудник такого розміру, як Pithovirusздатний заражати великих тварин, таких, як слони, бегемоти або навіть людей. Але не варто хвилюватися, вірус вражає лише амеб, які не набагато більше за нього самого.
2. Найбільша у світі бактерія (понад 0,5 мм у довжину)
Thiomargarita namibiensis- у перекладі латини означає "намібійська сірчана перлина". Таку назву бактерія отримала через гранули сірки, включені в цитоплазму, що надають їй блискучого зовнішнього вигляду. Розмір thiomargarita namibiensisскладає більше половини міліметра завширшки, що дає можливість розглянути її неозброєним оком. Thiomargarita namibiensisабсолютно нешкідлива для людей і тварин, тому що є літотрофом (організми, що використовують неорганічні речовини як субстрати, що окислюються (донорів електронів)).
3. Найбільша амеба на планеті (3 мм завдовжки)
Найбільша амеба відноситься до роду "Chaos". Звичайно, вона набагато менша за жахливі амеби з коміксів та науково-фантастичних фільмів. Але все ж таки, це справжній велетень серед амеб, якого легко розглянути неозброєним оком. Ще однією особливістю найбільшої у світі амеби є здатність перетравлення дрібних багатоклітинних організмів, бактерій та протистів.
4. Найважчий жук (85-110 г)
Незважаючи на те, що голіаф не найдовший жук у світі, проте, враховуючи їхню масу (деякі особини важать понад 100 г), вони безперечно відповідають своїй назві. Жук-голіаф, за масою та розміром зіставимо з дорослою мишею піщанкою, у чому ви вже переконалися подивившись фото вище.
5. Найбільший павук (маса тіла до 175 г)
Терафоза Блонда або птицеєд-голіаф – найбільший павук світу, родом із тропічних лісів Південної Америки. Враховуючи ноги, довжина тіла птицеєда-голіафа може досягати до 28 см, а вага – до 175 г. Тривалість життя самок павуків-гігантів у дикій природі становить до 25 років, а статева зрілість настає у 3 роки. Самцям пощастило менше, незважаючи на те, що їх не з'їдає самка після акту спарювання, як у інших видів павуків, тривалість життя у них значно коротша – від 3 до 6 років.
6. Найбільший хробак (середня довжина 60-90 см)
Якщо ви відчуваєте сильну ворожість до хробаків, то вас може стривожити факт існування більше половини дюжини видів гігантських хробаків - найбільшим з яких є африканський гігантський хробак, довжиною до 1,5 м. Незважаючи на розміри, порівняні із середньою змією, а безневинні, як їхні дрібні побратими. Вони люблять закопуватися глибоко в бруді, триматися подалі від людей (та інших тварин), спокійно поїдаючи гниле листя та інші органічні речовини, що розкладаються.
7. Найбільша амфібія (маса тіла до 3 кг)
"Голіаф" є популярною назвою для найбільших у своєму роді представників фауни (див. пункти №4 та №5). Жаба-голіаф мешкає у західно-центральній частині Африки. Середня вага жаби-голіаф близько 2,5 кг, що набагато менше, ніж маса Beelzebufo ampinga(близько 5 кг) - найбільша жаба, яка жила Землі за часів пізнього крейдяного періоду.
8. Найбільша членистоногоя тварина (3-4 м з урахуванням ніг)
Японський краб-павук справді величезна і надзвичайно довгонога тварина. Передні ноги цього представника членистоногих досягають довжини до 2 м, а тулуб до 45 см. Строкате, оранжево-біле забарвлення екзоскелета служить відмінною маскуванням від великих морських хижаків. Як і більшість інших дивних істот, японський краб-павук є цінним делікатесом у Японії, але останнім часом рідко зустрічаються в меню ресторанів через тиск з боку захисників природних ресурсів.
9. Найбільша квіткова рослина (діаметр до 1 м)
На щастя для всіх нас, місце існування Раффлезії Арнольда, обмежується Індонезією, Малайзією, Таїландом та Філіппінами. Ви точно не зустрінете її в сусідському саду. :)
10. Найбільша губка на планеті (до 2 м у діаметрі)
Крім того, що гігантська морська губка (Xestospongia muta)Найбільша у своєму роді, це рекордсмен за тривалістю життя серед безхребетних тварин, деякі особини живуть понад 1000 років. Як і інші види губок, xestospongia mutaхарчується шляхом фільтрації дрібних організмів із морської води.
11. Найбільша медуза (до 37 м завдовжки)
З діаметром бані близько 2 м і щупальцями більше 30 м, по довжині волосиста ціанея, порівнянна з синім китом (див. пункт №22). Незважаючи на такі гігантські розміри, щупальця цих медуз не становлять смертельної небезпеки для людини (тільки хворобливі відчуття та висипання на шкірі). Волосиста ціанея, також виконує важливу екологічну функцію, надаючи різним видам риб та ракоподібних притулків під величезним куполом.
Цікавим є той факт, що волосисті ціанеї – улюблене джерело харчування для іншого гіганта в цьому списку – шкірястої черепахи (див. пункт №17)
12. Найбільший літаючий птах (дорослі самці важать до 20 кг)
Враховуючи величезну (за мірками птахів) масу тіла - до 20 кг, велика африканська дрофа йде проти законів аеродинаміки. Це не найвитонченіший птах у світі, коли справа стосується польоту. Насправді, африканська велика дрохва, значну частину життя проводить на суші в південній частині Африки, голосно кудахкаючи і поглинаючи майже все, що рухається. Політ вона використовує лише у випадку вкрай небезпеки.
Щодо цього, африканська велика дрофа не відрізняється від ще більших птерозаврів - літаючі рептилії мезозойської ери.
13. Найбільший представник протистів (понад 45 м завдовжки)
Багато людей помилково вважають, що існує лише чотири категорії життя - бактерії, рослини, гриби та тварини - але не варто забувати про примітивні еукаріотичні організми, такі як і хромісти. Швидше за все вас здивує той факт, що всі водорості відносяться до протист. Найбільшим представником протистів є Macrocystis pyrifera- вид бурих водоростей із сімейства ламінарієвих, який здатний виростати понад 45 м у довжину, забезпечуючи надійним притулком безліч морських організмів.
14. Найбільший птах, що не літає (до 270 см у висоту і масою до 156 кг)
Якщо брати глобально, то страус не тільки найбільший птах, що не літає, а й взагалі найбільший птах з тих, що нині живуть на Землі. Максимальна зареєстрована висота страуса становить 2,7 м, а маса – 156 кг. Може здатися неймовірним, але нещодавно (близько 200-300 років тому) на острові Мадагаскар, мешкав вид птахів - мадагаскарський епіорніс, порівняно з якими страус здався б курчам. Ці птахи могли досягати 3-5 м у висоту і до 500 кг у вазі, що можна порівняти з розмірами птахів роду Дроморніс (Dromornis), що жили на планеті в період пізнього міоцену.
15. Найбільша змія (маса – 97,5 кг)
Порівняно з іншими організмами цього списку, класифікація змій за розмірами значно утруднена. Навіть професійні натуралісти мають тенденцію до завищення розміру змій, яких вони спостерігали в дикій природі, оскільки транспортування великих екземплярів для детального вивчення практично не можливе. При цьому більшість учених згодні, що анаконда є найбільшою змією планети. Найбільша з спійманих анаконд мала довжину 521 см і масу 97,5 кг.
16. Найбільший представник двостулкових молюсків (понад 200 кг)
Гігантська тридакна - найбільший вид із класу двостулкові молюски, що зустрічається у водах Тихого та Індійського океанів. Максимальна маса гігантської тридакнани становить більше 200 кг, а довжина раковини може перевищувати 1 м. Незважаючи на грізну репутацію, гігантський молюск закривати свою раковину лише у випадку небезпеки, а його розмірів не достатньо, щоб проковтнути дорослу людину.
17. Найбільша черепаха (маса понад 500 кг)
Шкіряна черепаха - великий вид морських черепах, що мешкають у тропічних широтах. Ці черепахи разюче відрізняються від своїх родичів. Панцирь шкірястої черепахи складається з невеликих кісткових пластинок і не прикріплений до скелета, як у інших видів. Крім будови тіла, відмінною особливістю шкірястих черепах є їхній гігантський розмір - маса дорослої особини може перевищувати 500 кг.
18. Найбільша рептилія (маса до 1000 кг)
За мірками динозаврів, коли найбільша рептилія важила 100 тонн, гребінчастий крокодил просто дрібна ящірка. Тим не менш, у світі сучасних рептилій – ці крокодили справжні гіганти. Довжина тіла дорослої особини гребінчастого крокодила варіюється від 3,5 до 6 м, а маса від 200 до 1000 кг.
19. Найбільша риба (максимальна вага 2235 кг)
Своєрідний зовнішній вигляд звичайного луна-риба робить її одним із найдивніших мешканців океану. Але ці риби відомі не тільки дивовижним виглядом, а також своїми велетенськими розмірами. Рекордний із спійманих екземплярів звичайного місяця-риби, мав довжину – 4,26 м та масу – 2235 кг.
20. Найбільше наземне ссавці (середня маса 5 т)
Ссавці з роду африканських слонів, а також найбільша наземна тварина. Середня маса самки становить 3 т, а самця - 6 т. Дорослий саваний слон, здатний щодня з'їдати близько 200 кг рослинності та випивати до 200 л води.
21. Найбільша акула (понад 12 м завдовжки)
Як не дивно, але найбільші тварини світового океану зазвичай харчуються мікроскопічними організмами. Подібно до синього кита (див. наступний пункт), раціон китової акули в основному складається з планктону, дрібних кальмарів і риб. Що стосується розмірів китової акули, то тут неможливо назвати точні цифри. Існує різні джерела, що стверджують про спійманих гігантських особин більше 20 м завдовжки і масою до 40 т. Враховуючи потяг багатьох рибалок до перебільшення, не можна бути на 100% впевненим у цих даних. Очевидно, найбільш реальні розміри китової акули становлять 12-14 м завдовжки.
22. Найбільша морська тварина (200 т)
Насправді, синій кит не тільки найбільша морська тварина, а й, очевидно, найбільша тварина в історії життя на Землі, науці поки не відомі динозаври або інші рептилії масою в 200 т. Як і китова акула (див. попередній пункт), синій кит живиться мікроскопічним планктоном, фільтруючи незліченні галони морської води через щільні пластини китового вуса. Вчені-натуралісти вважають, що дорослий синій кит споживає 3-4 тонни криля щодня.
23. Найбільший гриб (600 т)
Можливо, у вашому розумінні найбільший гриб має ніжку завтовшки в стовп і капелюх розміром з дах будинку, але насправді все виглядатиме інакше. Гриб рекордсмен, а точніше колонія грибів, яка має спільну грибницю і функціонує як єдиний організм, знаходиться в лісах штату Орегон, США і відноситься до роду опінок. Колонія охоплює площу 2000 акрів і має загальну масу близько 600 т. Вік гігантського гриба, за підрахунками ботаніків, становить понад 2400 років.
24. Найбільше одиночне дерево (близько 1000 т)
Гігантська секвоя - дерево, по істині велетенських розмірів. Висота стовбура гігантської секвої досягає 100 м, при діаметрі 10-12 м, а розрахункова маса найбільших дерев становить близько 1000 т. Вони, також відносяться до найдавніших організмів на планеті, кільця одного дерева на Північному Заході США, вказували на вік 3500 років.
25. Найбільша колонія дерев (6000 т)
Подібно до колонії грибів (див. пункт 23), найбільша колонія тополі осиноподібного "Пандо", розташована в штаті Юта, США має загальну кореневу систему і однакові гени. Простіше кажучи, всі дерева колонії - клони, що походять від загального предка близько 80000 років тому. На жаль, в даний час пандо в поганому стані, повільно згасаючи від посухи, хвороб і нашестя комах. Ботаніки відчайдушно намагаються вирішити проблему, тому сподіваємося, що ця колонія зможе процвітати ще не менше 80000 років.