Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика




НазваниеМесто микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика
страница5/27
Дата публикации17.10.2016
Размер9.76 Kb.
ТипДокументы
dopoln.ru > Биология > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   27
ГЛАВА 8.

^ ^ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ (МИКРОЭКОЛОГИЯ)

Экологическая микробиология изучает взаимоотношения микро-и макроорганизмов, совместно обитающих в биотопах. Это часть об­щей экологии - науки, изучающей взаимоотношения животных, расте­ний, микроорганизмов между собой и с окружающей средой.

Основные понятия:

- биотоп - участок биосферы с относительно однородными усло­виями жизни;

- популяция - совокупность особей одного вида, обитающих в оп­ределенном биотопе;

- микробиоценоз - сообщество популяций разных микроорганиз­мов, обитающих в определенном биотопе;

- экосистема (экологическая система) - совокупность организмов и среды их обитания, то есть система, состоящая из биотопа и биоцено­за; .

- геосфера - почвенная экосистема;

- гидросфера - водная экосистема;

- атмосфера - воздушная экосистема;

- биосфера - общая сумма всех экосистем, область распространения жизни на Земле.

В зависимости от среды обитания микроорганизмы разделяют на свободноживущяе и симбионты. Свободноживущие заселяют почву, воду, воздух и различные объекты внешней среды. В природе микроор­ганизмы распространены гораздо шире, чем другие живые существа. Благодаря малым размерам, приспособляемости к изменению условий существования, разнообразию источников питания, микроорганизмы можно обнаружить там, где другие живые существа жить не могут.

Характеризуя микрофлору почвы, воды и воздуха, целесообразно придерживаться определенного плана:

1) постоянная микрофлора данной среды;

2) значение данной среды как фактора передачи возбудителей за­болеваний;

3) определение микробной флоры.

При исследовании объектов внешней среды методами санитарной микробиологии определяются количественные показатели - общее ко­личество микроорганизмов в определенном объеме. Важной задачей исследования является обнаружение патогенных микробов и их ток­синов. Однако непосредственное их выявление представляет значи­тельные трудности. Причина в том, что патогенные микроорганизмы встречаются во внешней среде непостоянно, обычно в небольших ко­личествах, их трудно культивировать на питательных средах, некоторые из них вообще не культивируются на искусственных средах. Поэтому возможное загрязнение внешней среды патогенными микробами опре­деляют по косвенному показателю - обнаружению санитарно-показа-тельного микроорганизма.

В качестве санитарно-показательных выбирают те микробы, ко­торые постоянно и в больших количествах содержатся в тех выделе­ниях человека, которые для данной среды наиболее опасны. Сроки их выживания во внешней среде должны совпадать примерно со сроками выживания патогенных микробов. Санитарно-показательные мик­роорганизмы не должны интенсивно размножаться во внешней среде и должны легко обнаруживаться при лабораторном исследовании.

^ Микрофлора почвы

Почва является основной средой обитания многих микроорга­низмов, которые вместе с растениями и животными составляют раз­нообразные биогеоценозы. Состав микробиоценозов почвы зависит от многих внешних факторов, в том числе от агротехнических меропри­ятий, таких как вспашка, внесение удобрений, ядохимикатов.

Самый поверхностный тонкий слой почвы содержит мало микро­организмов, так как они погибают под влиянием солнечных лучей и высушивания. Наиболее обильна микрофлора почвы на глубине 10-20 см, а в более глубоких слоях количество микробов уменьшается.

Видовой состав почвенной микрофлоры весьма разнообразен: ана­эробные и аэробные бактерии, грибы, простейшие, вирусы.

Значение микрофлоры почвы велико для круговорота веществ в природе. Микробы осуществляют разложение и минерализацию органических животных и растительных остатков, попадающих в по­чву, процесс очищения ее от нечистот и отбросов.

Среди патогенных микробов имеются такие, для которых почва является постоянным местом обитания. Это возбудители ботулизма, ак-тиномицеты и грибы - возбудители микозов. Вторая группа - это спо-рообразующие бациллы и клостридии, которые попадают в почву с выделениями человека и животных и могут длительно здесь сохраняться в виде спор. Это бациллы сибирской язвы, клостридии столбняка и газовой анаэробной инфекции.

К третьей группе относятся неспорообразующие бактерии и ви­русы, которые попадают в почву с выделениями человека и живот­ных, сохраняются здесь в течение нескольких дней и месяцев. Это бактерии - возбудители брюшного тифа и дизентерии, палочки ту­беркулеза, лептоспиры, вирусы. Значение почвы как фактора пере­дачи при этих инфекциях относительно невелико.

Микробиологическое исследование почвы имеет значение при строительстве жилищ, детских учреждений, водохранилищ. Пробы по­чвы берут из глубины. Определяют микробное число - общее количество микроорганизмов в 1 г почвы и наличие санитарно-показательных мик­роорганизмов. Присутствие в почве Escherichia coli и Streptococcus faecalis указывает на свежее фекальное загрязнение, бактерий рода

Citrobacter и Enterobacter - на несвежее, a Clostridium perfringens - на давнее.

^ Микрофлора воды

Вода открытых водоемов, подобно почве, является естественной средой обитания многих видов бактерий, грибов, вирусов, простей­ших. В воде обитают также различные виды микробов, принимающих участие в круговороте веществ в природе и способствующих самоочи­щению воды благодаря разложению органических соединений. Харак­тер микрофлоры воды зависит от многих причин, и в особенности от загрязнения стоками ливневых, фекальных и промышленных нечистот. По мере удаления от населенных пунктов число микробов постепенно уменьшается. Наиболее чистыми являются воды глубоких артезианс­ких скважин и родников.

Вода имеет эпидемиологическое значение как фактор передачи ин­фекций. Наблюдались водные эпидемии холеры, брюшного тифа, леп-тоспирозов и других инфекционных болезней.

Санитарно-гюказательными микроорганизмами для воды являют­ся бактерии группы кишечной палочки (БГКП), принадлежащие к раз­ным родам семейства энтеробактерий. Санитарно-микробиологическое состояние воды оценивается по следующим показателям:

1) микробное число - общее количество бактерий в 1 мл воды;

2) коли-титр - наименьший объем воды в миллилитрах, в котором обнаруживаются БГКП;

3) коли-индекс - количество БГКП в 1 литре воды;

4) кроме того, в воде определяют наличие патогенных и условнопатогенных микроорганизмов: энтерококков, сальмонелл, холерного вибриона, энтеровирусов.

В соответствии с ГОСТом на питьевую водопроводную воду, мик­робное число ее должно быть не более 100, коли-титр должен быть не ниже 300, коли-индекс - не более 3.

^ Микрофлора воздуха

В воздух микробы попадают из почвы с поверхностей растений и животных, а также с промышленными отходами некоторых предпри­ятий. В отличие от воды и почвы, где микробы могут размножаться, в воздухе они только сохраняются в течение некоторого времени, а за­тем гибнут вследствие высыхания и влияния солнечных лучей. Ус­тойчивые к таким воздействиям микроорганизмы могут долго сохра­няться в воздухе. Это споры грибов, споры бактерий, сарцины и дру­гие кокки, образующие пигменты. Больше всего микробов в воздухе промышленных городов, меньше всего - в воздухе лесов и гор. В от­крытом воздухе количество микробов летом больше, чем зимой, в воз­духе закрытых помещений - наоборот.

Воздух может служить фактором передачи патогенных микробов: стафилококков, стрептококков, палочек дифтерии, коклюша, тубер­кулеза, а также вирусов кори, гриппа. Передача воздушно-капельным и воздушно-пылевым путем почти всегда происходит в закрытых по­мещениях и редко - на открытом воздухе.

Показатели санитарно-микробиологического состояния воздуха

закрытых помещений:

- микробное число - количество микробов, обнаруженных в 1 м3

воздуха;

- наличие санитарно-показательных бактерий: Streptococcus

haeraolyticus и Staphylococcus aureus.

Чистота воздуха зависит от своевременного проветривания по­мещения и влажной уборки. Применяется обработка воздуха бактери­цидными УФ-лампами. Для уменьшения контаминации воздуха при­меняют марлевые и ватно-марлевые маски.

^ Микроорганизмы пищевых продуктов

Пищевые продукты и готовые блюда являются благоприятной сре­дой для размножения микроорганизмов. Некоторые пищевые продукты содержат специфические виды микробов, необходимые для технологии их изготовления, например молочнокислые микробы в кисломолочных продуктах, квашеных овощах, некоторых напитках. Неспецифическая микрофлора - это микробы, случайно попавшие в пищевые продукты из внешней среды. Одни из них не оказывают действия на пищевые продукты, другие вызывают их порчу.

Пищевые продукты могут быть факторами передачи возбудите­лей кишечных инфекций: дизентерии, холеры, брюшного тифа, а так­же сибирской язвы, бруцеллеза, Ку-лихорадки и других.

Попадание в пищевые продукты и размножение в них сальмонелл, стафилококков, возбудителей ботулизма приводит к возникновению у человека пищевых токсикоинфекций и интоксикаций.

Для санитарно-микробиологической оценки пищевых прдуктов оп­ределяют микробное число и санитарно-показательные микроорга­низмы (БГКП), а также наличие патогенных микробов. Санитарно-микробиологические показатели некоторых молочных продуктов, кол­басных, консервированных изделий и других продуктов нормированы ГОСТами.

^ Микрофлора различных объектов

Разнообразные предметы в окружении человека можно разделить на три группы: бытовые, производственные и медицинские. В меди­цинских учреждениях, кроме бытовых предметов, имеются специфи­ческие медицинские объекты. Это медицинские инструменты, обору­дование, перевязочный и шовный материал, лекарственные средства,

дезинфицирующие растворы, халаты, предметы ухода за больными. В этих объектах могут быть обнаружены как безвредные для человека, так и условно-патогенные и патогенные бактерии. Некоторые возбу­дители инфекционных заболеваний (легионеллы, синегнойная палоч­ка, протей, иерсинии) способны размножаться в ванных комнатах, ду­шевых, раковинах, кондиционерах. Другие микроорганизмы, не раз­множаясь в объектах внешней среды, могут сохраняться здесь в тече­ние сроков, достаточных для того, чтобы могло произойти заражение. Возбудители кори, коклюша могут сохраняться в течение нескольких минут, возбудители туберкулеза - месяцами, а споры палочки сибирской язвы - годами.

Санитарно-микробиологические иследования проводятся в меди­цинских и детских учреждениях, предприятиях общественного пита­ния и пищевой торговой сети. Определяют бактериологическую заг­рязненность рук работающего персонала и предметов окружающей обстановки путем исследования микрофлоры смывов. В смывах опре­деляют: общее микробное число, наличие БГКП, протея, энтерококка, синегнойной палочки, стафилококка и других патогенных бактерий.

^ 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. 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-

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.

^ Круговорот серы, фосфора, железа

Круговорот серы совершается в результате жизнедеятельности бак­терий, причем одни из них окисляют серу, другие - восстанавливают.

Фосфор освобождается из органических соединений в результате процессов гниения. Фосфорные бактерии, находящиеся в почве и в воде, в процессе своей жизнедеятельности переводят нерастворимые соединения фосфора в растворимые.

Круговорот железа осуществляют железобактерии, живущие в воде. Они используют растворимые соли железа как источник энергии, окис­ляя их до окисных соединений, нерастворимых в воде. Образующийся осадок откладывается в оболочке бактерий. Иногда большое количе­ство железобактерий, накапливаясь в просветах водопроводных труб, вызывает их сужение и закупорку.

^ Микробиологические аспекты охраны окружающей среды

Задачей охраны окружающей среды является сохранение эколо­гического равновесия в биосфере. Микробиологические аспекты сос­тоят в следующем:

1) охрана микроорганизмов, участвующих в круговороте веществ в природе. Сброс в почву и воду промышленных и автомобильных от­ходов приводит к гибели почвенных микробов, осуществляющих про­цессы минерализации органических веществ, а это в свою очередь, ве­дет к накоплению неразложившихся органических веществ, к умень­шению количества нитратов в почве, снижению ее плодородия.

2) охрана микроорганизмов, осуществляющих биодеградацию, то есть разрушение вредных для человека веществ, которые обычно не встречаются в природе и попадают во внешнюю среду в результате деятельности человека. С другой стороны, подавление развития мик­роорганизмов, вызывающих порчу пищевых продуктов и лекарств или разрушение различных материалов и приборов;

3) защита биосферы от загрязнения (контаминации) патогенными и условно-патогенными микроорганизмами.

С прогрессом науки возникают новые аспекты. С развитием ге­нетической инженерии возникла проблема защиты природы от искусс­твенно полученных рекомбинантов, а с освоением космоса - защита от заноса на нашу планету внеземных и попадания в космос земных микроорганизмов.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   27

Похожие:

Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconМетодические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ

Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconУрок №28, 29 «Систематика цветковых растений»
Систематика – это наука, которая изучает многообразие организмов, создает их классификацию, отражающую родственные взаимоотношения,...
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconК какой группе микроорганизмов относятся стрептококки и стафилококки?
Какие из перечисленных микроорганизмов могут использоваться при производстве каких-либо продуктов?
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconВзаимодействие живых существ с внешней средой
Другие исследователи французские химики Ж. Б. Дюма (1800- 1884), Ж. Бусенго (1802- 1887), немецкий химик Ю. Либих (1803- 1873) выяснили...
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconЧто такое сознаваемое нами пространство? Никакого объективного и...
Ельной способностью различных существ. (Оно вовсе отсутствует для слепых и существ, не одаренных зрительной способностью). Зрительное...
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconСистематика, филогения, кладистика
Емельянов А. Ф., Расницын А. П. Систематика, филогения, кладистика // Природа. – 1991. – № – С. 26–37
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconБиология 7 класс: вирусы, бактерии, грибы, растения
Введение: основы эволюционного учения. Классификация живых организмов. Вирусы. 24 часа
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconЗадачи: Образовательная: показать основные методы селекции, выявить...
Цели урока: изучить основные методы, выявить особенности селекции растений, животных, микроорганизмов
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconТема Основные свойства живых организмов
Многообразие живых организмов. Основные свойства живых организмов: клеточное строение, сходный химический состав, обмен веществ и...
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconЭкология Введение
Экология. Определение. Этапы становления. Задачи в современный период. Место среди других наук. Экологическая ситуация в мире и в...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
dopoln.ru
Главная страница