Біологія. 7 клас. Балан

§ 8. Яка різноманітність прокаріотів. Яка їхня роль у природі

Чому в назві прокаріотів є префікс про-?

Які відомі групи прокаріотів. Прокаріоти опанували всі основні середовища існування на нашій планеті. Деякі з них можуть мешкати навіть у водоймах з високою температурою (до +100 °С і вище), за умов високого тиску (до 700 атмосфер) або здатні витримувати тривалі посушливі періоди тощо.

Нині відомо понад 6 тис. видів різних представників прокаріотів. Але реальне число видів цих мікроорганізмів значно більше. Це пояснюється тим, що багато з них мають такі дрібні розміри, що вивчати їх за допомогою світлового мікроскопа важко, тому вчені застосовують електронний мікроскоп. До прокаріотів належать дві великі групи — археї та бактерії.

Багато дослідників вважають архей найдавнішими організмами на Землі (архайос — давній). Форма їхніх клітин може бути сферичною, паличкоподібною, спіральною, трикутною, прямокутною тощо. Археї можуть утворювати колонії, клітини багатьох видів мають джгутики (мал. 8.1).

Мал. 8.1. Різноманітність архей

На відміну від бактерій, археї не здатні розщеплювати складні органічні сполуки, а можуть засвоювати лише прості. Серед архей є представники, здатні як до фотосинтезу, так і до синтезу органічних речовин з неорганічних без участі світлової енергії; є й такі, які споживають готові органічні сполуки. Серед них є й аероби, й анаероби.

Археї можуть мешкати в різних середовищах: у прісних водоймах, морях, вологих ґрунтах, в організмах інших істот (наприклад, у шлунку корів, овець, кишковому тракті людини тощо). Таке співіснування може бути корисним для обох організмів (тільки один вид архей належить до паразитичних). Часто археї мешкають в екстремальних умовах, у яких не можуть існувати інші живі істоти (наприклад, у вулканічних гарячих джерелах, температура води в яких може сягати до +113 °С) (мал. 8.2, А).

У гарячих джерелах на дні морів та океанів (мал. 8.2, Б) вода насичена сполуками Сульфуру й металів; навколо них складається унікальна екосистема, в якій археї утворюють органічні речовини за рахунок енергії хімічних реакцій.

Здатність архей мешкати в екстремальних умовах спричинена стійкістю їхніх ферментів до зовнішніх впливів: температури, солоності, дії кислот і лугів (пригадаємо: ферменти — речовини, без участі яких в організмах не відбувається жоден хімічний процес). Ферменти архей знайшли застосування в різних галузях життя людини: від виробництва молока без лактози (мал. 8.2, В) і пральних засобів, здатних прати за високих температур і не шкодити довкіллю, до полімеразної ланцюгової реакції — методу діагностики захворювань людини за фрагментами молекул ДНК збудників хвороб.

Мал. 8.2. А. Гаряче джерело Morning Glory в Єллоустоунському національному парку, яскраве забарвлення якому надають археї. Б. Чорноморський метановий курильщик: реставрація в Національному науково-природничому музеї НАН України. В. Молоко без молочного цукру лактози, виготовлене за допомогою ферментів архей

Представники бактерій різноманітніші за архей. Їхні клітини можуть мати різні розміри та різноманітну форму (див. мал. 7.3). Серед бактерій є й багатоклітинні види (наприклад, деякі види ціанобактерій). Довжина клітини найбільшого представника бактерій — мешканця осадів на дні океану — тіомаргарити намібієнзіс — сягає майже 1 мм.

Одні з бактерій нерухомі, інші здатні пересуватись за допомогою джгутиків (див. мал. 7.2) чи виділяючи слиз. У деяких бактерій рух дуже швидкий: за 1 с вони здатні долати відстань, що дорівнює приблизно 20 діаметрам їхньої клітини.

Ціанобактерії, як і рослини, містять хлорофіл (в інших прокаріотів — інші фотосинтезуючі пігменти). Назовні від клітинної стінки може бути розташований слизовий шар. У багатоклітинних видів цитоплазма сусідніх клітин сполучається за допомогою мікроскопічних канальців.

Більшість видів ціанобактерій — мешканці прісних водойм, вони також можуть мешкати в морях, у вологому ґрунті або навіть на зволожених скелях. Деякі здатні співіснувати з іншими організмами (грибами у складі лишайників, рослинами, тваринами), забезпечуючи їх продуктами фотосинтезу.

До бактерій також належать актиноміцети та мікоплазми.

Дізнайтеся більше про актиноміцети та мікоплазми за QR-кодом. https://cutt.ly/xwRPLAX1

Яка роль прокаріотів у природі. Прокаріоти створюють величезну кількість біомаси, якою живляться інші організми. Бактеріями живляться різні представники одноклітинних евкаріотів (деякі інфузорії) і тварин (личинки та мальки риб тощо). Важлива роль належить прокаріотам, здатним розкладати органічні рештки відмерлих організмів до неорганічних сполук. Тим самим вони очищують поверхню нашої планети, здійснюючи санітарну функцію. Без них був би неможливий колообіг речовин в екосистемах.

Дізнайтеся більше про колообіг речовин за QR-кодом.

Важко переоцінити роль прокаріотів у процесах ґрунтоутворення. Одні з прокаріотів, що мешкають у ґрунті, розкладають мертву органічну речовину до неорганічних сполук, забезпечуючи тим самим живлення рослин. Натомість інші представники прокаріотів беруть участь у синтезі органічних речовин, з яких утворюється гумус — комплекс темнозабарвлених сполук ґрунту. Що вищий запас гумусу в ґрунті, то родючіший ґрунт. Уявіть, в 1 г ґрунту можуть міститись десятки мільйонів клітин прокаріотів.

У поліпшенні родючості ґрунтів також беруть участь прокаріоти, здатні засвоювати Нітроген з атмосферного повітря та збагачувати ним ґрунт (наприклад, ціанобактерії).

Важливу функцію в екосистемах відіграють прокаріоти, здатні співіснувати з іншими організмами. Наприклад, рослинам конче потрібні сполуки Нітрогену, але вони не здатні засвоювати їх з атмосферного повітря. Цю функцію беруть на себе бульбочкові бактерії. Свою назву вони дістали завдяки тому, що, проникаючи в корені рослин з родини Бобові (до них належать горох, квасоля, конюшина тощо), спричиняють утворення на них потовщень — бульбочок (мал. 8.3). У такому стані ці бактерії здатні засвоювати атмосферний азот, сполуки якого і передають симбіотичним рослинам.

Мал. 8.3. Бульбочки (1) на коренях бобової рослини

Узагальнення

Прокаріоти забезпечують процеси колообігу речовин, азотфіксації, гниття органічних решток та утворення перегною. Археї — найдавніші організми на Землі. Ціанобактерії мають хлорофіл і здатні до фотосинтезу з виділенням кисню.

Поміркуйте

• 1. Чи можливе життя на Землі, якщо зникнуть усі бактерії?
• 2. Запропонуйте спосіб поліпшення складу ґрунту на полях, використовуючи властивості бульбочкових бактерій.