Біологія. 6 клас. Костіков

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 14. Різноманітність та значення бактерій у природі

Ви поглибите свої знання про бактерії, дізнаєтесь, як вони живляться, дихають та яку роль відіграють у природі.

Як саме бактерії живляться, дихають? Чому бактерії існують скрізь? Що таке синьо-зелені водорості? Де їх можна побачити? Чи виникають бактерії на рослинах? Чи усе в світі пішло від бактерій? Коли виникли бактерії?

Бактерії в природі виконують багато різноманітних функцій. Серед них найважливіша — це очищення планети від решток інших організмів та відходів, що виділяють живі істоти в процесі своєї життєдіяльності. Крім того, чимало бактерій, подібно до рослин, самі створюють органічні речовини з неорганічних — з води та вуглекислого газу. У деяких куточках нашої планети — у глибоких печерах, на великих глибинах Світового океану, у гарячих джерелах та надсолоних водоймах — органічна речовина, утворена такими бактеріями, забезпечує існування інших організмів — тварин та грибів.

Таким чином, за способом живлення бактерії поділяються на гетеротрофів та автотрофів (мал. 35).

Мал. 35. Способи живлення та отримання енергії у бактерій

Більшість бактерій, подібно до тварин, живиться органічними речовинами, тобто є гетеротрофами. Гетеротрофні бактерії складають передовий загін великої армії маленьких прибиральників нашої планети. Споживаючи органічні речовини, бактерії частково переробляють їх в речовини власних клітин, а частково розкладають на неорганічні речовини, отримуючи при цьому енергію. Деякі бактерії розкладають органічні речовини в процесі дихання, використовуючи при цьому кисень. Проте багатьом бактеріям для отримання енергії кисень не потрібний: вони розкладають органічні речовини без його участі, зокрема, у процесі бродіння.

Бактерій, яким для отримання енергії необхідний кисень, дуже багато у ґрунтах та в поверхневих шарах води, особливо — забрудненої. Бактерії, які обходяться без кисню, у великій кількості населяють донні поклади водойм, особливо — застійних, їх також багато у травних системах різних тварин. Прикладом корисних для людини бактерій, які живуть за відсутності кисню, є біфідобактерії, а небезпечних — збудник ботулізму. Кисень пригнічує також розвиток більшості інших хвороботворних бактерій.

Значна кількість бактерій є автотрофами: вони синтезують органічні речовини з неорганічних — вуглекислого газу і води. Деякі з таких бактерій, подібно до рослин, використовуючи енергію сонячного світла, здійснюють фотосинтез. При цьому зелені та пурпурні бактерії кисень не виділяють.

Яскравим прикладом автотрофних бактерій, що в процесі фотосинтезу виділяють кисень, є мікроскопічні організми, які навивають по-різному: ціанобактеріями, синьо-зеленими водоростями, або ціанопрокаріотами. Ціанопрокаріоти можуть бути як одноклітинними, так і багатоклітинними (мал. 36).

Мал. 36. Одноклітинні (а) та багатоклітинні (б, в) ціанопрокаріоти: а — мікроскопічна колонія збудника «цвітіння» води мікроцистісу; б — артроспіра (спіруліна), що є об'єктом промислового вирощування; в — їстівна ціанопрокаріота носток

Під електронним мікроскопом клітини ціанопрокаріот схожі на бактерії. Проте є й суттєва відмінність: в клітинах ціанопрокаріот знаходяться сплощені мембранні мішечки, у які вбудовані молекули хлорофілу (мал. 37). Вони роблять всю клітину ціанопрокаріот схожою на окрему органелу рослинної клітини — хлоропласт.

Мал. 37. Будова клітини ціанопрокаріот

Ціанопрокаріоти можна знайти всюди, де є достатня для фотосинтезу кількість світла. Проте особливо різноманітні та численні вони у морях, прісних та надсолоних водоймах, гарячих джерелах, а також у ґрунтах спекотних та холодних пустель.

Внаслідок фотосинтезу, який здійснювали ціанопрокаріоти задовго до появи рослин, на Землі утворилася киснева атмосфера. У теперішній час планетарна роль ціанопрокаріот полягає у збагаченні ґрунту доступним для рослин Нітрогеном, який синьо-зелені водорості можуть засвоювати безпосередньо з атмосфери.

Деякі бактерії здатні отримувати енергію у спосіб, недоступний для рослин або тварин. Для синтезу молекул АТФ вони використовують багаті на енергію неорганічні речовини — сірководень, водень, аміак, навіть деякі сполуки заліза.

Дивовижним прикладом таких бактерій є ті, що живуть на дні Світового океану при температурі до +300 °С та тиску до 300 атмосфер біля підводних гейзерів — так званих «чорних курців». Перегріта вода, збагачена вуглекислим газом та сірководнем, для бактеріального населення «чорних курців» є джерелом їжі та енергії, а органічна речовина клітин самих бактерій — джерелом їжі та енергії для унікальних глибоководних червів, молюсків та риб. Бактерії, що розвиваються на дні Світового океану біля «чорних курців» представляють не численну, але дуже своєрідну групу найдавніших прокаріот нашої планети, ява отримала назву Архебактерій, або Архей.

Бактерії по-різному взаємодіють з іншими організмами. Більшість бактерій веде вільний спосіб існування. Чимало бактерій є паразитами — вони оселяються у тілі тварин, рослин або грибів, і, живлячись органічними речовинами хазяїна, спричинюють його захворювання або навіть загибель.

Паразитизм — взаємовідносини двох організмів, які вигідні одному (паразиту), проте шкідливі для іншого (хазяїна).

Проте з багатьма організмами бактерії здатні вступати у взаємовигідний симбіоз, при якому як бактерія, так і хазяїн, у тілі якого вона оселилась, отримують взаємну користь (мал. 38). Окрім симбіозу, який вигідний для обох організмів, існують відносини, корисні одному, але байдужі для іншого симбіонта. Ще один вид симбіозу — це відносини, які шкідливі одному, але байдужі для іншого.

Симбіоз — співіснування двох різник організмів. Організми, що знаходяться в таких відносинах, називаються симбіонтами.

Прикладами взаємовигідного симбіозу є взаємовідносини молочнокислих бактерій з людиною: людський організм надає бактеріям домівку та їжу, а бактерії допомагають людині у травленні та боротьбі з хвороботворними мікроорганізмами.

Приклад взаємовигідних симбіотичних відносин з рослинами демонструють бульбочкові бактерії: вони розвиваються у коренях бобових рослин — гороху, квасолі, люцерни, конюшини, і забезпечують рослину необхідними сполуками Нітрогену, виконуючи роль живих азотних добрив. Натомість від хазяїна вони отримують частину органічних речовин, які утворює рослина у процесі фотосинтезу (мал. 38, а).

Чайний гриб — це симбіоз оцтовокислих бактерій та грибів-дріжджів (мал. 38, б).

Корова перетравлює рослинну їжу завдяки симбіотичним бактеріям, що мешкають в особливій частині її шлунка — (мал. 38, в).

Maл. 38. Деякі приклади взаємовигідних симбіозів бактерій з іншими організмами

Черв олавіус, що мешкає у Середземному морі, взагалі не має травної системи — всі поживні речовини вія отримує від симбіотичних автотрофних бактерій, що розвиваються в його тілі.

Бактерії представляють найдавнішу групу живих організмів нашої планети. Сучасні рослини, тварини та гриби є дуже далекими нащадками прадавніх бактерій. Перші рештки бактерій та сліди їхньої діяльності мають вік від 3,6 до 3,2 млрд років. Для порівняння: вік нашої планети за результатами аналізу метеоритного свинцю становить 4,6 млрд років; перші примітивні тварини з’явилися на ній майже 1,8-1,5 млрд років тому.

ВИСНОВКИ

  • 1. Бактерії відіграють визначальну роль у процесах очищення планети від органічних решток та продуктів життєдіяльності живих істот.
  • 2. Різноманітність способів живлення та шляхів отримання енергії, а також відносин з іншими організмами є головними причинами повсюдного поширення бактерій.
  • 3. Ціанопрокаріоти є прокаріотичиими організмами, які живляться як рослини — шляхом фотосинтезу. Вони мають хлорофіл, але не мають хлоропластів.
  • 4. Завдяки ціанопрокаріотам на Землі виникла киснева атмосфера. Бактерії є найдавнішою групою живих організмів нашої планети.

ТЕРМІНИ І ПОНЯТТЯ, ЯКІ ПОТРІБНО ЗАСВОЇТИ

Гетеротрофи, автотрофи, бродіння, ціанопрокаріоти, паразитизм, симбіоз.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

  • 1. Як бактерії отримують енергію?
  • 2. Чим паразитизм відрізняється від взаємовигідного симбіозу?
  • 3. Якi приклади взаємовигідного симбіозу бактерій з іншими організмами ви знаєте?
  • 4. Якa особливість будови тіла характерна для ціанопрокаріот, але не характерна для більшості бактерій?

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ

Бактерії — найвитриваліші організми нашої планети

(Відповіді на запитання школярів:

Чи є бактерії в космосі? Чи можна вбити бактерію радіацією?)

Найстійкішим до радіоактивного випромінювання організмом є бактерія Двінокок радіовитривалий. Він витримує опромінювання, що у 1000-3000 разів перевищує смертельну для людини дозу. Двінокок здатний виживати навіть у охолоджувальних системах атомних реакторів. Через високу радіовитривалість деякий час навіть існувала гіпотеза про «марсіанське походження» цієї бактерії. Проте дослідження ДНК засвідчили її суто земну природу.

Піродикцій безодневий мешкає на дні океану на глибині близько 3 км поблизу підводних гейзерів — «чорних курців», які викидають воду, нагріту до 300-400 °С. Середовище, у якому мешкає піродикцій, можна порівняти з умовами на Венері, де середня температура становить близько +450 °С, тиск — близько 100 атмосфер, «повітря» складається з вуглекислого газу, просякнутого сірковмісними сполуками.

У 2009 р. бактерії (а також деякі мікроскопічні гриби) були виявлені у стратосфері, на висотах 20-41 км, де температура коливалась у межах від -50 до 0 °С, а тиск становив лише 0,003-0,06 від нормального. Проте ще раніше бактерії були виявлені радянськими вченими на більших висотах: 70 км та 84 км.

У 1967 р. на поверхню Місяця «прилунився» американський безпілотний апарат «Сервейор 3». У 1969 р. біля нього сів посадочний модуль корабля «Аполон 12» з двома астронавтами на борту. Астронавти демонтували частину приладів «Сервейора», запакували їх і повернули на Землю. В лабораторії на одному з приладів було виявлено кілька видів земних бактерій, які потрапили туди перед запуском «Сервейора 3». Клітини цих бактерій витримали майже трирічне перебування поза межами Землі, будучи відділені від космічного простору лито клітинною мембраною та клітинною оболонкою, а один вид — тільки клітинною мембраною!

ГДЗ до підручника можна знайти тут.