Бактерии и их роль в природе и круговороте веществ

Круговорот веществ в биосфере, геологический и биохимический виды, значение живых организмов

Длительное существование жизни на Земле возможно благодаря постоянному круговороту веществ в биосфере. Все элементы, которые есть на планете, находятся в ограниченном количестве. Использование всех запасов привело бы к исчезновению всего живого. Поэтому в природе существуют механизмы, обеспечивающие перемещение химических соединений из живого к неживой природе и обратно.

Виды круговоротов веществ

Неоднократное использование существующих элементов способствует постоянству жизненных процессов при достаточном количестве энергетических ресурсов. Главный источник энергии, обеспечивающий круговорот веществ в биосфере — Солнце.

Выделяют три круговорота: геологический, биогеохимический и антропогенный (появился после возникновения человечества).

Геологический

Геологический или большой круговорот веществ функционирует благодаря внешним и внутренним геологическим процессам.

Эндогенные (глубинные) процессы происходят под воздействием внутренней энергии планеты. Ее источником служит радиоактивность, а также ряд биохимических реакций при формировании минералов и др. К глубинным процессам относят: перемещение земной коры, землетрясения, возникновение магматических расплавов, преобразования твердых пород.

Экзогенные процессы вызваны влиянием солнечной энергии. Основные из них: разрушение и изменение минеральных и органических пород, перенос этих остатков на другие участки земли, формирование осадочных пород. Экзогенные процессы также включают деятельность живой природы и человека.

Континенты, впадины океанического дна — результат влияния эндогенных факторов, а незначительные изменения существующего рельефа сформировались под действием экзогенных процессов (холмы, овраги, дюны). По сути, деятельность эндогенных и экзогенных факторов направлена друг на друга.

Эндогенные отвечают за создание крупных форм рельефа, а экзогенные сглаживают их.

Обратите внимание

Силикатный расплав земной коры (магма) после выветривания переходит в осадочные породы. Проходя через подвижныеслои земной коры, они опускаются вглубь земного шара, где плавятся и обращаются в магму. Она снова извергается на поверхность и, после застывания, превращается в магматические породы.

Так, большой круговорот обеспечивает постоянный обмен вещества между биосферой и глубинами Земли.

Биохимический

Биогеохимический или малый круговорот осуществляется благодаря взаимодействию всего живого. Отличие от геологического состоит в том, что малый ограничен границами биосферы.

Биохимический круговорот в биосфере

Благодаря солнечной энергии здесь идет важный процесс — фотосинтез. При этом органические вещества продуцируются автотрофами, путем синтеза из неорганических. Далее они поглощаются гетеротрофами. После, отмершие тела животных и растений минерализуются (превращаются в неорганические продукты). Полученные неорганические вещества снова используются автотрофными организмами.

Малый круговорот веществ делится на две составляющие:

Резервный фонд — та доля веществ, что еще не используется живыми особями;
обменный фонд — небольшая доля вещества, задействованная в обменных процессах.

Резервный фонд делится на 2 вида:

Газового типа — это резервный фонд воздушной и водной среды (задействованы следующие элементы: C, O, N);
осадочного типа — резервный фонд, что находится в твердой оболочке земли (задействованы следующие элементы: P, Ca, Fe).

Интенсивные обменные процессы возможны при достаточном поступлении воды и оптимальном температурном режиме. Поэтому в тропических широтах круговорот протекает быстрее, чем в северных.

Какую функцию выполняет круговорот веществ в биосфере?

Единство биосферы поддерживается круговоротом вещества и энергии. Постоянное их взаимодействие поддерживает жизнь на всей планете. Углерод — один из незаменимых элементов живых существ. Круговорот углерода поддерживается за счет деятельности представителей растительного мира.

Углерод вступает в круговорот веществ в биосфере и завершает его в форме углекислого газа. Во время фотосинтеза из атмосферы поглощается диоксид углерода, который превращается фотосинтезирующими организмами в углеводы. Назад возвращается CO2 в процессе дыхания.

Азот — важный элемент, структурная часть ДНК, АТФ, белков. Он в большей мере представлен молекулярным азотом, и в таком виде не усваивается растениями. Круговороту азота способствуют бактерии и цианобактерии.

Они могут переводить молекулы N в соединения, которые доступны для растений. После гибели органика поддается действию сапрогенных бактерий и расщепляется до аммиака.

Часть которого подымается в верхние слои атмосферы и вместе с диоксидом углерода удерживает тепло планеты.

Функция и значение живых организмов

Живые организмы в круговороте веществ

Все живое участвует в круговороте веществ, при этом усваивая одни вещества и выделяя другие. Существует ряд функций, которые выполняют живые организмы.

Энергетическая
Газовая
Концетрационная
Окислительно-востановительная
Деструктивная
Транспортная
Средообразующая

Роль редуцентов в круговороте веществ

Редуценты в процессе круговорота веществ возвращают минералы и водные ресурсы в почву, при этом они становятся доступными для автотрофных организмов. Таким образом, вся живая природа не может существовать без редуцентов. Типичными представителями редуцентов являются грибы и бактерии.

Значение бактерий

Бактерии в круговороте веществ в биосфере играют огромную роль. Значимость микроорганизмов определяется, главным образом, их широкой распространённостью, быстрыми обменными процессами.

Бактерии разлагают органические соединения отмерших растений и освобождают в биосферу углерод. Также бактерии способны осуществлять химические реакции, недоступные для других живых существ (азотфиксирующие бактерии).

Какова роль грибов в круговороте веществ в биосфере?

Они превращают органические соединения в неорганические, которые становятся источником питания для растений. Также некоторые грибы участвуют в почвообразовании. Накопившаяся органика в теле гриба после его отмирания превращается в перегной.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (Пока оценок нет)
Загрузка…

Источник: https://animals-world.ru/krugovorot-veshhestv-v-biosfere/

Микроорганизмы в круговороте веществ в природе

Содержание

Введение

Микрофлора почвы

Микрофлора воды

Микрофлора воздуха

Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе

Микрофлора тела человека

Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы

Микрофлора растительного сырья, контроль ЛС

Цели и задачи санитарной микробиологии

Заключение

Список использованных источников

Введение

Экология (от греч. oikos – дом, место обитания) микроорганизмов изучает их взаимоотношения друг с другом и с окружающей средой. Как известно, микроорганизмы обнаруживаются в почве, воде, воздухе, на растениях, в организме человека и животных. Микроорганизмы обитают во всех природных средах и являются обязательными компонентами любой экологической системы и биосферы в целом.

Качественный и количественный состав микроорганизмов, обнаруживаемых в почве, воде, воздухе, на растениях, пищевых продуктах, в организме человека и животных, различен.

Выяснение экологии микроорганизмов служит основой для понимания явлений паразитизма, природно-очаговых и зоонозных заболеваний, а также для разработки противопаразитических мероприятий в борьбе с различными инфекционными болезнями.

Микрофлора почвы

Важно

Микрофлора почвы характеризуется большим разнообразием микроорганизмов, которые принимают участие в процессах почвообразования и самоочищения почвы, кругооборота в природе азота, углерода и других элементов. В почве обитают бактерии, грибы, лишайники (симбиоз грибов с цианобактериями) и простейшие.

На поверхности почвы микроорганизмов относительно мало, так как на них губительно действуют УФ-лучи, высушивание и т. д.

Наибольшее число микроорганизмов содержится в верхнем слое почвы толщиной до 10 см. По мере углубления в почву количество микроорганизмов уменьшается и на глубине 3-4 м они практически отсутствуют.

Состав микрофлоры почвы меняется в зависимости от типа и состояния почвы, состава растительности, температуры, влажности и т.д. Большинство микроорганизмов почвы способны развиваться при нейтральном рН, высокой относительной влажности, при температуре от 25 до 45 С.

В почве живут бактерии, способные усваивать молекулярный азот (азотфиксирующие), относящиеся к родам Azotobacter, Azomonas, Mycobacterium и др. Азотфиксирующие разновидности цианобактерий, или сине-зеленых водорослей, применяют для повышения плодородия рисовых полей.

Такие бактерии, как псевдомонады, активно участвуют в минерализации органических веществ, а также восстановлении нитратов до молекулярного азота. Кишечные бактерии (сем. Enterobacteriaceae) – кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, сальмонеллезов, дизентерии – могут попадать в почву с фекалиями.

Однако в почве отсутствуют условия для их размножения, и они постепенно отмирают.

В чистых почвах кишечная палочка и протей встречаются редко; обнаружение их в значительных количествах является показателем загрязнения почвы фекалиями человека и животных и свидетельствует о ее санитарно-эпидемиологическом неблагополучии (возможность передачи возбудителей инфекционных заболеваний).

Почва служит местом обитания спорообразующих палочек родов Bacillus и Clostridium. Непатогенные бациллы (Вас. megatherium, Вас. subtilis и др.

) наряду с псевдомонадами, протеем и некоторыми другими бактериями являются аммонифицирующими, составляя группу гнилостных бактерий, осуществляющих минерализацию белков.

Совет

Патогенные палочки (возбудитель сибирской язвы, ботулизма, столбняка, газовой гангрены) способны длительно сохраняться в почве.

В почве находятся также многочисленные представители грибов. Грибы участвуют в почвообразовательных процессах, превращениях соединений азота, выделяют биологически активные вещества, в том числе антибиотики и токсины. Токсинообразующие грибы, попадая в продукты питания человека, вызывают интоксикации – микотоксикозы и афлатоксикозы.

Микрофауна почвы представлена простейшими, количество которых колеблется от 500 до 500000 на 1 г почвы. Питаясь бактериями и органическими остатками, простейшие вызывают изменения в составе органических веществ почвы.

Микрофлора воды

Микрофлора воды, являясь естественной средой обитания микроорганизмов, отражает микробный пейзаж почвы, так как микроорганизмы попадают в воду с частичками почвы. Вместе с тем в воде формируются определенные биоценозы с преобладанием микроорганизмов, адаптировавшихся к условиям местонахождения, т. е.

физико-химическим условиям, освещенности, степени растворимости кислорода и диоксида углерода, содержания органических и минеральных веществ и т. д. В водах пресных водоемов обнаруживаются палочковидные (псевдомонады, аэромонады и др.), кокковидные (микрококки) и извитые бактерии.

Загрязнение воды органическими веществами сопровождается увеличением анаэробных и аэробных бактерий, а также грибов. Особенно много анаэробов в иле, на дне водоемов. Микрофлора воды выполняет роль активного фактора в процессе самоочищения ее от органических отходов, которые утилизируются микроорганизмами.

Вместе с загрязненными ливневыми, талыми и сточными водами в озера и реки попадают представители нормальной микрофлоры человека и животных (кишечная палочка, цитробактер, энтеробактер, энтерококки, клостридии) и возбудители кишечных инфекций – брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры, лептоспироза, энтеровирусных инфекций и др. Поэтому вода является фактором передачи возбудителей многих инфекционн�

Источник: https://www.studsell.com/view/82049

Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе

С помощью микроорганизмов органические соединения растительного и животного происхождения минерализуются до углерода, азота, серы, фосфора, железа и др.

Круговорот углерода. В круговороте углерода активное участие принимают растения, водоросли и цианобактерии, фиксирующие СО2 в процессе фотосинтеза, а также микроорганизмы, разлагающие органические вещества отмерших растений и животных с выделением СО2.

При аэробном разложении органических веществ образуются СО2 и вода, а при анаэробном брожении -кислоты, спирты, СО2.Так, при спиртовом брожении микроорганизмы (дрожжи и др.) расщепляют углеводы до этилового спирта и диоксида углерода.

Обратите внимание

Молочнокислое брожение, вызываемое молочнокислыми бактериями, характеризуется выделением молочной и уксусной кислот и диоксида углерода.

Процессы пропионовокислого (вызываемого пропионибактериями), маслянокислого, ацётонобутилового (вызываемых клостридиями) и других видов брожения сопровождаются образованием различных кислот и диоксида углерода.

Круговорот азота. Атмосферный азот связывают только клубеньковые бактерии и свободноживущие микроорганизмы почвы. Органические соединения растительных, животных и микробных остатков подвергаются в почве минерализации микроорганизмами, превращаясь в соединения аммония.

Процесс образования аммиака при разрушении белка микроорганизмами получил название аммонификации, или минерализации азота. Активно разрушают белок такие бактерии, как псевдомонады, протей, бациллы, клостридии.

При аэробном распаде белков образуются диоксид углерода, аммиак, сульфаты и вода; при анаэробном – аммиак, амины, диоксид углерода, органические кислоты, индол, скатол, сероводород. Разложение мочевины, выделяющейся с мочой, осуществляют уробактерии, расщепляющие ее доаммиака, диоксида углерода и воды.

Образующиеся аммонийные соли в результате ферментации бактериями органических соединений могут использоваться высшими зелеными растениями. Но наиболее усвояемыми для растений являются нитраты – азотнокислые соли. Эти соли появляются при распаде органических веществ в процессе окисления аммиака до азотистой, а затем азотной кислоты.

Данный процесс называется нитрификацией, а микроорганизмы, его вызывающие, – нитрифицирующими. Нитрифицирующие бактерии выделил и описал русский ученый С. Н. Виноградский (1890-1892). Нитрификация проходит в две фазы: первую фазу осуществляют бактерии рода нитрозомонас и др.

, при этом аммиак окисляется до азотистой кислоты, образуются нитриты; во второй фазе участвуют бактерии рода нитробактер и др., при этом азотистая кислота окисляется до азотной и превращается в нитраты. Две фазы нитрификации являются примером метабиоза – взаимоотношений микроорганизмов, при которых один микроорганизм размножается, используя продукты жизнедеятельности другого микроорганизма.

Нитраты повышают плодородие почвы, однако существует и обратный процесс: нитраты могут восстанавливаться в результате процесса денитрификации до выделения свободного азота, что обедняет его запас в виде солей в почве, приводя к снижению ее плодородия.

Микрофлора тела человека

Важно

Организм человека заселен (колонизирован) более чем 500 видов микроорганизмов, составляющих нормальную микрофлору человека, находящихся в состоянии равновесия (эубиоза) друг с другом и организмом человека. Микрофлора представляет собой стабильное сообщество микроорганизмов, т.е. микробиоценоз. Она колонизирует поверхность тела и полости, сообщающиеся с окружающей средой.

Место обитания сообщества микроорганизмов называется биотопом. В норме микроорганизмы отсутствуют в легких и матке. Различают нормальную микрофлору кожи, слизистых оболочек рта, верхних дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовой системы. Среди нормальной микрофлоры выделяют резидентную и транзиторную микрофлору.

Резидентная (постоянная) облигатная микрофлора представлена микроорганизмами, постоянно присутствующими в организме. Транзиторная (непостоянная) микрофлора не способна к длительному существованию в организме.Организм человека и его нормальная микрофлора составляют единую экологическую систему.

Формирование микрофлоры новорожденных начинается с попадания микроорганизмов в процессе родов на кожу и слизистые оболочки. Дальнейшее формирование микрофлоры определяется санитарным состоянием среды, в которой проходили роды, типом вскармливания и др. Нормальная микрофлора становится устойчивой и к концу третьего месяца жизни сходной с микрофлорой взрослого.

Количество микроорганизмов у взрослого человека составляет около 1014 особей, причем преобладают в значительной степени облигатные анаэробы.

Представители нормальной микрофлоры заключены в экзо-полисахаридно-муциновый матрикс, образуя на слизистых оболочках и коже биологическую пленку, устойчивую к различным воздействиям.

Микрофлора кожи имеет большое значение в распространении микроорганизмов в воздухе. В результате десквамации (шелушения) несколько миллионов чешуек, несущих каждая по несколько микроорганизмов, загрязняют окружающую среду. На коже и в ее более глубоких слоях (волосяные мешочки, просветы сальных и потовых желез) анаэробов в 3.

10 раз больше, чем аэробов. Кожу колонизируют пропионибактерии, коринеформные бактерии, стафилококки, стрептококки, дрожжи Pityrosporum, дрож-жеподобные грибы Candida, редко микрококки, Myc. fortuitum. На 1 см2 кожи приходится менее 80 000 микроорганизмов.

Совет

В норме это количество не увеличивается в результате действия бактерицидных стерилизующих факторов кожи, в частности в поте кожи обнаружены а-глобулин, иммуноглобулины A, G, трансферрин, лизоцим и другие противомикробные вещества. Процесс самоочищения кожи усиливается на чисто вымытой коже.

Усиленный рост микроорганизмов происходит на грязной коже; при ослаблении организма размножающиеся микроорганизмы определяют запах тела. Через грязные руки происходит контаминация (загрязнение) лекарственных средств микроорганизмами кожи, что приводит к последующей порче лекарственных препаратов.

В верхние дыхательные пути попадают пылевые частицы, нагруженные микроорганизмами, большая часть которых задерживается в носо- и ротоглотке. Здесь растут бактероиды, коринеформные бактерии, гемофильные палочки, пептококки, лактобактерии, стафилококки, стрептококки, непатогенные нейссерии и др. Трахея и бронхи обычно стерильны.

Микрофлора пищеварительного тракта является наиболее представительной по своему качественному и количественному составу. При этом микроорганизмы свободно обитают в полости пищеварительного тракта, а также колонизируют слизистые оболочки.

В полости рта обитают актиномицеты, бактероиды, бифидобактерии, эубактерии, фузобактерии, лактобактерии, гемофильные палочки, лептотрихии, нейссерии, спирохеты, стрептококки, стафилококки, вейлонеллы и др. Обнаруживаются также грибы рода Candida и простейшие. Ассоцианты нормальной микрофлоры и продукты их жизнедеятельности образуют зубной налет.

Микрофлора желудка представлена лактобациллами и дрожжами, единичными грамотрицательными бактериями. Она несколько беднее, чем, например, кишечника, так как желудочный сок имеет низкое значение рН, неблагоприятное для жизни многих микроорганизмов.

При гастритах, язвенной болезни желудка обнаруживаются изогнутые формы бактерий – Helicobacter pylori, которые являются этиологическими факторами патологического процесса. В тонкой кишке микроорганизмов больше, чем в желудке; здесь обнаруживаются бифидобактерии, клостридии, эубактерии, лактобациллы, анаэробные кокки. Наибольшее количество микроорганизмов накапливается в толстой кишке.

В 1 г фекалий содержится до 250 млрд микробных клеток. Около 95 % всех видов микроорганизмов составляют анаэробы. Основными представителями микрофлоры толстой кишки являются: грам-положительные анаэробные палочки (бифидобактерии, лактобациллы, эубактерии); грамположительные спорообразующие анаэробные палочки (клостридии, перфрингенс и др.

); энтерококки; грам-отрицательные анаэробные палочки (бактероиды); грамотрица-тельные факультативно-анаэробные палочки (кишечные палочки и сходные с ними бактерии сем. Enterobacteriaceae – цитробактер, энтеробактер, клебсиеллы, протей и др.).

Обратите внимание

В меньших количествах обнаруживаются фузобактерии, пропионибактерии, вейлонеллы, пептококки, стафилококки, синегнойная палочка, дрожжеподобные грибы, а также простейшие, вирусы, включая фаги. На эпителии успешно растут спирохеты, нитевидные бактерии. Бифидобактерии и бактероиды составляют 80-90 % от общего количества микрофлоры кишечника.

Важную роль в жизнедеятельности человека играет микрофлора толстой кишки – своеобразный экстракорпоральный орган. Она является антагонистом гнилостной микрофлоры, так как продуцирует молочную, уксусную кислоты, антибиотики и др.

Известна ее роль в водно-солевом обмене, регуляции газового состава кишечника, обмене белков, углеводов, жирных кислот, холестерина и нуклеиновых кислот, а также продукции биологически активных соединений – антибиотиков, витаминов, токсинов и др.

Морфокинетическая роль микрофлоры заключается в ее участии в развитии органов и систем организма; она принимает участие также в физиологическом воспалении слизистой оболочки и смене эпителия, переваривании и детоксикации экзогенных субстратов и метаболитов, что сравнимо с функцией печени.

Нормальная микрофлора выполняет, кроме того, антимутагенную роль, разрушая канцерогенные вещества в кишечнике. В то же время некоторые бактерии могут проду-цировать сильные мутагены.

Пристеночная микрофлора кишечника колонизирует слизистую оболочку в виде микроколоний, образуя своеобразную биологическую пленку, состоящую из микробных тел и экзополисахаридного матрикса. Экзополисахариды микроорганизмов, называемые гликокаликсом, защищают микробные клетки от разнообразных физико-химических и биологических воздействий. Слизистая оболочка кишечника также находится под защитой биологической пленки.

Значительное влияние оказывает микрофлора кишечника на формирование и поддержание иммунитета. В кишечнике содержится около 1,5 кг микроорганизмов, антигены которых стимулируют иммунную систему. Естественным неспецифическим стимулятором иммуногенеза является мурамилдипептид, образующийся из микрофлоры под влиянием лизоцима и других литических ферментов, находящихся в кишечнике.

Важнейшей функцией нормальной микрофлоры кишечника является ее участие в колонизационной резистентности, под которой понимают совокупность защитных факторов организма и конкурентных, антагонистических и других особенностей анаэробов кишечника, придающих стабильность микрофлоре и предотвращающих колонизацию слизистых оболочек посторонними микроорганизмами.

Важно

С целью предотвращения инфекционных осложнений, при пониженной сопротивляемости организма и повышенном риске аутоинфекции, в случаях обширных травм, ожогов, иммунодепрессивной терапии, трансплантации органов и тканей проводят мероприятия, направленные на сохранение и восстановление колонизационной резистентности.

Исходя из этого, осуществляют селективную деко нтаминацию – избирательное удаление из пищеварительного тракта аэробных бактерий и грибов для повышения сопротивляемости организма к инфекционным агентам.

Селективную деконтаминацию проводят путем назначения для приема внутрь малоадсорбируемых химиопрепаратов, подавляющих аэробную часть и не влияющих на анаэробы, например комплексное назначение ванкомицина, гентамицина и нистатина.

Нормальная микрофлора влагалища включает бактероиды, лактобактерии, пептострептококки и клостридии.

Представители нормальной микрофлоры при снижении сопротивляемости организма могут вызвать гнойно-воспалительные процессы, т.е. нормальная микрофлора может стать источником аутоинфекции, или эндогенной инфекции. Она также является источником генов, например генов лекарственной устойчивости к антибиотикам.

Кроме того, как уже было сказано выше, кишечная микрофлора, попадая в окружающую среду, может загрязнять почву, воду, воздух, продукты питания и т.д. Поэтому ее обнаружение свидетельствует о загрязнении исследуемого объекта выделениями человека.

Состояние эубиоза – динамического равновесия микрофлоры и организма человека – может нарушаться под влиянием факторов окружающей среды, стрессовых воздействий, широкого и бесконтрольного применения антимикробных препаратов, лучевой и химиотерапии. В результате нарушается колонизационная резистентность.

Аномально размножившиеся микроорганизмы продуцируют токсичные продукты метаболизма – индол, скатол, аммиак, сероводород. Такое состояние, развивающееся в результате утраты нормальных функций микрофлоры, называется дисбактериозом или дисбиозом.

При дисбактерио-зе происходят количественные и качественные изменения бактерий, входящих в состав микрофлоры. При дисбиозе изменения происходят и среди других групп микроорганизмов – вирусов, грибов и др.

Совет

Дисбиоз и дисбактериоз считаются эндогенной инфекцией, возникающей чаще всего в результате нарушения антимикробными препаратами нормальной микрофлоры.

Для восстановления нормальной микрофлоры назначают препараты пробиотики (эубиотики, см.

главу 9), полученные из лиофильно высушенных живых бактерий, представителей нормальной микрофлоры кишечника – бифидобактерий, кишечной палочки, лактобактерии и др.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник: https://zdamsam.ru/b1391.html

Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе, в возникновении и существовании биосферы

На Земле с момента ее возникновения совершается процесс превращения и перемещения веществ, происходит взаимодействие живых существ с неживой природой, а также зеленых растений с животным миром.

Роль зеленых растений в том, что они путем фотосинтеза строят органические соединения из минеральных веществ. Кроме того, разлагая диоксид углерода, они выделяют в окружающую среду свободный кислород.

Животные и бесхлорофильные растения, лишенные способности строить белок из неорганических соединений, нуждаются в готовых органических веществах и питаются растениями или другими животными.

Они постепенно разлагают органические вещества, накопленные зелеными растениями, до более простых соединений с освобождением большого количества энергии. При этом они используют кислород, который выделяют зеленые растения.

Эта простая и стройная схема взаимоотношений зеленых растений, животных и неживой природы не может объяснить равновесия между живой и неживой природой.

Остается неясной причина минерализации органических веществ с образованием таких окисленных неорганических соединений, как вода, углекислота, минеральные соли, вполне пригодные для питания растений. В организме животных и растений не все органические вещества окисляются до этих продуктов.

С мочой и испражнениями животных, с остатками растений и трупами животных в почву попадает огромное количество органических веществ, непригодных для питания растений.

Обратите внимание

Эти органические остатки завалили бы Землю и сделали бы невозможной дальнейшую жизнь на ней, если бы они не разрушались и не вступали вновь в круговорот веществ в природе. Этот важнейший процесс минерализации органических соединений осуществляют микробы.

Они постепенно разлагают сложные органические соединения на простые, доступные для питания растений, и таким образом обеспечивают завершение круговорота углерода, азота, фосфора, серы и других элементов. Первым, кто указал на роль микробов как необходимых посредников между живой и неживой природой, был Пастер. Большую роль в изучении участия микробов в круговороте веществ сыграли работы Сергея Николаевича Виноградского и Мартинуса Виллема Бейеринка.

Круговорот азота(рис. 10). С остатками растений, с трупами животных в почву попадают сложные азотсодержащие соединения, главным образом, белки. Эти вещества подвергаются гниению (аммонификации) с участием гнилостных микроорганизмов. Аэробные гнилостные бактерии (В. subtilis, В.

niesentericus, Proteus vulgaris) осуществляют гидролиз белков до аминокислот, затем до конечных продуктов: сероводорода, аммиака и др. При действии анаэробных гнилостных микробов преобладают восстановительные процессы, и распад белков идет не до конечных продуктов. Разложение мочевины осуществляют уробактерии, с образованием аммиака и углекислоты.

Аммонийные соли подвергаются дальнейшему окислению нитрифицирующими бактериями. Этот процесс идет в два этапа: 1) одни бактерии окисляют аммонийные соли до нитритов; 2) другие бактерии окисляют нитриты до нитратов. Две фазы нитрификации – это пример метабиоза: один микроб живет, используя продукты жизнедеятельности другого микроба.

Азотнокислые соли наилучшим образом усваиваются растениями, поэтому образование нитратов повышает плодородие почвы.

В почве происходит обратный процесс денитрификации – разложение нитритов и нитратов денитрифицирующими бактериями с выделением свободного азота, что приводит к снижению плодородия почвы.

В то же время имеются микроорганизмы, которые усваивают атмосферный азот и синтезируют азотсодержащие органические соединения. Это две группы микробов: свободноживущие почвенные азот-фиксирующие бактерии и клубеньковые бактерии, живущие в симбиозе с бобовыми растениями, образуя клубеньки на корнях. Азотфиксиру-ющие бактерии обогащают почву азотом, повышая ее плодородие.

Круговорот углерода.

Зеленые растения и фотосинтезирующие бактерии усваивают диоксид углерода (СО2)атмосферного воздуха, синтезируя углеводы (глюкозу, фруктозу), полимерные соединения: целлюлозу, крахмал, пектин. Образовавшиеся органические соединения используются человеком и животными для питания. После гибели растений и животных органические вещества попадают в почву.

Возвращение диоксида углерода в атмосферу происходит в процессе окисления аэробными микроорганизмами углеводов с образованием СО2, в процессе брожения. Микробная природа брожений была впервые установлена Пастером. В зависимости от образующихся про-

Важно

дуктов различают следующие виды брожения: спиртовое, уксуснокислое, молочнокислое, маслянокислое, а также разложение целлюлозы (клетчатки). Микроорганизмы, вызывающие брожение, имеют промышленное значение.

Спиртовое брожение – распад углеводов с образованием этилового спирта и диоксида углерода – вызывают дрожжевые грибы. Этот вид брожения известен давно и используется при изготовлении спиртных напитков.

Уксуснокислые бактерии окисляют этиловый спирт в аэробных условиях до уксусной кислоты. Они используются в промышленности, но при попадании в вино или пиво могут приводить к их порче.

Молочнокислое брожение вызывают лактобактерии. Конечным продуктом процесса является молочная кислота, которая губительно действует на гнилостные микробы кишечника. Молочнокислые бактерии применяют для изготовления кисломолочных продуктов: простокваши, йогурта, ацидофилина. Препарат лактобактерии, применяемый для устранения дисбактериоза, содержит культуру живых молочнокислых бактерий.

Маслянокислое брожение осуществляют анаэробные бактерии. Конечным продуктом брожения является масляная кислота, образование которой вызывает порчу консервированных продуктов.

Процессы разложения клетчатки, составляющей оболочку растительных клеток, и брожение пектина – межклеточного вещества растений – имеют большое значение в круговороте углерода в природе.

Источник: https://megaobuchalka.ru/5/18211.html

2. Роль микроорганизмов в круговороте водорода. Водородные бактерии, особенности их метаболизма, роль в природе и практическое значение

Влияние органических удобрений на микробиоту почвы

Химическая деятельность микроорганизмов проявляется в непрерывном круговороте азота, фосфора, серы, углерода и других веществ. При самом активном, широком участии микроорганизмов в природе, главным образом в почве и гидросфере…

Влияние органических удобрений на микробиоту почвы

2.2 Роль микроорганизмов в круговороте углерода

Важнейшим элементом, входящим в состав микроорганизмов, растений, животных, является углерод. В клеточном веществе этот элемент составляет около 50 % сухого вещества. Автотрофные микроорганизмы для превращения углекислоты…

6. Роль в природе

Водоросли — главные производители органических веществ в водной среде. Около 80 % всех органических веществ, ежегодно создающихся на земле, приходится на долю водорослей и других водных растений…

Микроорганизмы в круговороте веществ в природе

Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе

С помощью микроорганизмов органические соединения растительного и животного происхождения минерализуются до углерода, азота, серы, фосфора, железа и др. Круговорот углерода. В круговороте углерода активное участие принимают растения…

5. Опишите модификации углерода. Почему столь многообразны соединения углерода? Какие особенности строения атома углерода определили его роль в живой природе?

Углерод (лат. Carboneum), С – химический элемент IV группы периодической системы Менделеева. Известны два стабильных изотопа 12С (98,892%) и 13С (1,108%). Углерод известен с глубокой древности. Древесный уголь служил для восстановления металлов из руд…

5. Роль насекомых в природе

Удивительное явление – полёт насекомых. При замедленном показе на экране летящей бабочки или мухи, видно, что она как бы плавает в воздухе. Воздушная среда для этих мелких организмов оказывается довольно вязкой, как вода для рыб. Те насекомые…

Роль бореальных и тропических лесов в глобальном круговороте масс углерода и кислорода

3. Роль лесов в круговороте углерода

…

Роль бореальных и тропических лесов в глобальном круговороте масс углерода и кислорода

4. Роль лесов в круговороте кислорода

Изначально лесистость планеты составляла 75% ее поверхности, однако в настоящее время упала до менее чем 27%. Особенно быстро уменьшается площадь тропических лесов. Растительность…