Apakah bakteri hidup di sumber air panas? Organisme air panas Hewan yang hidup di sumber air panas.

Extremophiles adalah organisme yang hidup dan berkembang di habitat di mana kehidupan tidak mungkin bagi sebagian besar organisme lain. Akhiran (-phil) dalam bahasa Yunani berarti cinta. Ekstremofil "suka" hidup dalam kondisi ekstrem. Mereka memiliki kemampuan untuk menahan kondisi seperti radiasi tinggi, tekanan tinggi atau rendah, pH tinggi atau rendah, kekurangan cahaya, panas atau dingin yang ekstrim, dan kekeringan yang ekstrim.

Kebanyakan ekstrofil adalah mikroorganisme seperti, dan. Organisme yang lebih besar seperti cacing, katak, dan serangga juga dapat hidup di habitat yang ekstrim. Ada berbagai kelas ekstrofil berdasarkan jenis lingkungan tempat mereka berkembang. Berikut adalah beberapa di antaranya:

• Acidophilus adalah organisme yang tumbuh subur di lingkungan asam dengan tingkat pH 3 ke bawah.
• Alkalifil adalah organisme yang tumbuh subur di lingkungan basa dengan tingkat pH 9 ke atas.
• Barofil adalah organisme yang hidup di lingkungan bertekanan tinggi seperti habitat laut dalam.
• Halofil adalah organisme yang hidup di habitat dengan konsentrasi garam yang sangat tinggi.
• Hyperthermophilus adalah organisme yang tumbuh subur di lingkungan dengan suhu yang sangat tinggi (80 ° hingga 122 ° C).
• Psikrofil/kriofil adalah organisme yang hidup dalam kondisi yang sangat dingin dan suhu rendah (dari -20° hingga +10° C).
• Organisme tahan radio - organisme yang tumbuh subur di lingkungan dengan tingkat radiasi yang tinggi, termasuk radiasi ultraviolet dan nuklir.
• Xerophile adalah organisme yang hidup dalam kondisi yang sangat kering.

tardigrade

Tardigrades atau beruang air dapat mentolerir beberapa jenis kondisi ekstrim. Mereka hidup di mata air panas, es Antartika, serta di lingkungan yang dalam, di puncak gunung dan bahkan di dalam. Tardigrades umumnya ditemukan di lumut dan lumut. Mereka memakan sel tumbuhan dan invertebrata kecil seperti nematoda dan rotifera. Beruang air bereproduksi, meskipun beberapa akan bereproduksi melalui partenogenesis.

Tardigrades dapat bertahan hidup di berbagai lingkungan yang ekstrim karena mereka mampu menghentikan sementara metabolisme mereka ketika kondisi tidak cocok untuk bertahan hidup. Proses ini disebut kriptobiosis dan memungkinkan beruang air memasuki keadaan yang memungkinkan mereka bertahan hidup dalam kondisi kekeringan ekstrem, kekurangan oksigen, dingin ekstrem, tekanan rendah, dan toksisitas atau radiasi tinggi. Tardigrades dapat bertahan dalam kondisi ini selama beberapa tahun dan keluar dari sana ketika lingkungan menjadi layak huni.

Artemia ( Artemia salina)

Artemia adalah jenis krustasea kecil yang mampu hidup dalam kondisi dengan konsentrasi garam yang sangat tinggi. Ekstrofil ini hidup di danau garam, rawa asin, laut, dan pantai berbatu. Sumber makanan utama mereka adalah ganggang hijau. Artemia memiliki insang yang membantu mereka bertahan hidup di lingkungan asin dengan menyerap dan mengeluarkan ion dan menghasilkan urin pekat. Seperti tardigrades, udang air asin bereproduksi baik secara seksual maupun aseksual (melalui partenogenesis).

Bakteri Helicobacter pylori ( Helicobacter pylori)

Helicobacter pylori- bakteri yang hidup di lingkungan lambung yang sangat asam. Bakteri ini mengeluarkan urease enzimatik yang menetralkan asam klorida. Diketahui bahwa bakteri lain tidak mampu menahan keasaman lambung. Helicobacter pylori adalah bakteri spiral yang dapat menggali ke dalam dinding perut dan menyebabkan bisul atau bahkan kanker perut pada manusia. Kebanyakan orang di dunia memiliki bakteri ini di perut mereka, menurut Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit (CDC), tetapi mereka umumnya jarang menyebabkan penyakit.

cyanobacteria Gloeocapsa

Gloeocapsa- genus cyanobacteria yang biasanya hidup di bebatuan basah di pantai berbatu. Bakteri ini mengandung klorofil dan mampu sel Gloeocapsa dikelilingi oleh cangkang agar-agar, yang mungkin berwarna cerah atau tidak berwarna. Para ilmuwan telah menemukan bahwa mereka mampu bertahan hidup di luar angkasa selama satu setengah tahun. Contoh batuan yang mengandung Gloeocapsa, ditempatkan di luar Stasiun Luar Angkasa Internasional, dan mikroorganisme ini mampu bertahan dalam kondisi ruang yang ekstrem, seperti fluktuasi suhu, paparan vakum, dan paparan radiasi.

Suhu adalah faktor lingkungan yang paling penting. Suhu memiliki dampak besar pada banyak aspek kehidupan organisme, geografi distribusi, reproduksi, dan sifat biologis organisme lainnya yang terutama bergantung pada suhu. Rentang, yaitu batas suhu di mana kehidupan dapat ada berkisar dari sekitar -200 °C hingga +100 °C, kadang-kadang ditemukan keberadaan bakteri di sumber air panas pada suhu 250 °C. Faktanya, sebagian besar organisme dapat bertahan hidup dalam kisaran suhu yang lebih sempit.

Beberapa jenis mikroorganisme, terutama bakteri dan alga, dapat hidup dan berkembang biak di sumber air panas pada suhu yang mendekati titik didih. Batas suhu atas untuk bakteri sumber air panas adalah sekitar 90°C. Variabilitas suhu sangat penting dari sudut pandang ekologi.

Setiap spesies hanya dapat hidup dalam kisaran suhu tertentu, yang disebut suhu mematikan maksimum dan minimum. Di luar suhu ekstrim yang kritis ini, dingin atau panas, kematian organisme terjadi. Di suatu tempat di antara mereka adalah suhu optimal di mana aktivitas vital semua organisme, materi hidup secara keseluruhan, aktif.

Menurut toleransi organisme terhadap rezim suhu, mereka dibagi menjadi eurythermal dan stenothermic, mis. mampu menahan fluktuasi suhu yang lebar atau sempit. Misalnya, lumut kerak dan banyak bakteri dapat hidup pada suhu yang berbeda, atau anggrek dan tanaman lain yang menyukai panas di zona tropis bersifat stenoterm.

Beberapa hewan mampu mempertahankan suhu tubuh yang konstan, terlepas dari suhu lingkungan. Organisme semacam itu disebut homeotermik. Pada hewan lain, suhu tubuh berubah tergantung pada suhu lingkungan. Mereka disebut poikiloterm. Tergantung pada cara organisme beradaptasi dengan rezim suhu, mereka dibagi menjadi dua kelompok ekologis: cryophylls - organisme yang beradaptasi dengan dingin, suhu rendah; thermophiles - atau suka panas.

aturan Allen- aturan ekogeografis yang ditetapkan oleh D. Allen pada tahun 1877. Menurut aturan ini, di antara bentuk-bentuk terkait hewan homoiothermic (berdarah panas) yang menjalani gaya hidup serupa, mereka yang hidup di iklim dingin memiliki bagian tubuh menonjol yang relatif lebih kecil: telinga, kaki, ekor , dll.

Mengurangi bagian tubuh yang menonjol menyebabkan penurunan permukaan relatif tubuh dan membantu menghemat panas.

Contoh aturan ini adalah perwakilan dari keluarga Anjing dari berbagai daerah. Telinga terkecil (relatif terhadap panjang tubuh) dan moncong yang kurang memanjang dalam keluarga ini ada di rubah kutub (kisaran - Arktik), dan telinga terbesar dan moncong yang sempit dan memanjang - di rubah fennec (kisaran - Sahara).

Aturan ini juga dilakukan dalam kaitannya dengan populasi manusia: hidung, lengan, dan kaki terpendek (relatif terhadap ukuran tubuh) adalah karakteristik orang Eskimo-Aleut (Eskimo, Inuit), dan lengan dan kaki panjang untuk bulu dan Tutsi.

Aturan Bergman adalah aturan ekogeografis yang dirumuskan pada tahun 1847 oleh ahli biologi Jerman Carl Bergman. Aturan mengatakan bahwa di antara bentuk-bentuk serupa dari hewan homoiothermic (berdarah panas), yang terbesar adalah mereka yang hidup di iklim yang lebih dingin - di lintang tinggi atau di pegunungan. Jika ada spesies yang berkerabat dekat (misalnya, spesies dari genus yang sama) yang tidak berbeda secara signifikan dalam pola makan dan gaya hidupnya, maka spesies yang lebih besar juga muncul di iklim yang lebih parah (dingin).

Aturan ini didasarkan pada asumsi bahwa produksi panas total pada spesies endotermik tergantung pada volume tubuh, dan laju perpindahan panas tergantung pada luas permukaannya. Dengan peningkatan ukuran organisme, volume tubuh tumbuh lebih cepat daripada permukaannya. Secara eksperimental, aturan ini pertama kali diuji pada anjing dengan ukuran berbeda. Ternyata produksi panas pada anjing kecil lebih tinggi per satuan massa, tetapi terlepas dari ukurannya, tetap hampir konstan per satuan luas permukaan.

Aturan Bergman memang sering dipenuhi baik di dalam spesies yang sama maupun di antara spesies yang berkerabat dekat. Misalnya, bentuk harimau Amur dari Timur Jauh lebih besar dari bentuk harimau Sumatera dari Indonesia. Subspesies serigala utara rata-rata lebih besar daripada subspesies selatan. Di antara spesies terkait dari genus beruang, yang terbesar hidup di garis lintang utara (beruang kutub, beruang coklat dari Pulau Kodiak), dan spesies terkecil (misalnya, beruang berkacamata) hidup di daerah dengan iklim hangat.

Pada saat yang sama, aturan ini sering dikritik; dicatat bahwa itu tidak dapat bersifat umum, karena ukuran mamalia dan burung dipengaruhi oleh banyak faktor lain selain suhu. Selain itu, adaptasi terhadap iklim yang keras pada tingkat populasi dan spesies sering terjadi bukan karena perubahan ukuran tubuh, tetapi karena perubahan ukuran organ dalam (peningkatan ukuran jantung dan paru-paru) atau karena adaptasi biokimia. Mengingat kritik ini, harus ditekankan bahwa aturan Bergman bersifat statistik dan memanifestasikan efeknya dengan jelas, hal-hal lain dianggap sama.

Memang, ada banyak pengecualian untuk aturan ini. Jadi, ras terkecil dari mamut berbulu diketahui dari Pulau Wrangel kutub; banyak subspesies serigala hutan lebih besar daripada tundra (misalnya, subspesies punah dari Semenanjung Kenai; diasumsikan bahwa ukuran besar dapat memberi serigala ini keuntungan saat berburu rusa besar yang menghuni semenanjung). Subspesies macan tutul Timur Jauh yang hidup di Amur secara signifikan lebih kecil daripada subspesies Afrika. Dalam contoh yang diberikan, bentuk yang dibandingkan berbeda dalam cara hidupnya (populasi pulau dan benua; subspesies tundra memakan mangsa yang lebih kecil dan subspesies hutan memakan mangsa yang lebih besar).

Sehubungan dengan manusia, aturan itu berlaku sampai batas tertentu (misalnya, suku-suku pigmi, tampaknya, berulang kali dan secara mandiri muncul di berbagai daerah dengan iklim tropis); namun, karena perbedaan dalam pola makan dan kebiasaan lokal, migrasi dan pergeseran genetik antar populasi, pembatasan diterapkan pada penerapan aturan ini.

Aturan Gloger terdiri dari fakta bahwa di antara bentuk-bentuk terkait (ras atau subspesies yang berbeda dari spesies yang sama, spesies terkait) dari hewan homoiothermic (berdarah panas), mereka yang hidup di iklim hangat dan lembab berwarna lebih cerah daripada yang hidup di iklim dingin dan kering. . Didirikan pada tahun 1833 oleh Konstantin Gloger (Gloger C. W. L.; 1803-1863), ahli burung Polandia dan Jerman.

Misalnya, sebagian besar spesies burung gurun memiliki warna yang lebih redup daripada kerabat mereka yang berasal dari hutan subtropis dan tropis. Aturan Gloger dapat dijelaskan baik dengan pertimbangan masking dan oleh pengaruh kondisi iklim pada sintesis pigmen. Sampai batas tertentu, aturan Gloger juga berlaku untuk hewan mabuk-kilothermic (berdarah dingin), khususnya serangga.

Kelembaban sebagai faktor lingkungan

Awalnya, semua organisme adalah akuatik. Setelah menaklukkan tanah, mereka tidak kehilangan ketergantungan pada air. Air merupakan bagian integral dari semua organisme hidup. Kelembaban adalah jumlah uap air di udara. Tanpa kelembaban atau air, tidak ada kehidupan.

Kelembaban merupakan parameter yang mencirikan kandungan uap air di udara. Kelembaban mutlak adalah jumlah uap air di udara dan tergantung pada suhu dan tekanan. Jumlah ini disebut kelembaban relatif (yaitu rasio jumlah uap air di udara dengan jumlah uap jenuh di bawah kondisi suhu dan tekanan tertentu.)

Di alam, ada ritme kelembaban harian. Kelembaban berfluktuasi baik secara vertikal maupun horizontal. Faktor ini, bersama dengan cahaya dan suhu, memainkan peran penting dalam mengatur aktivitas organisme dan distribusinya. Kelembaban juga mengubah efek suhu.

Pengeringan udara merupakan faktor lingkungan yang penting. Khusus untuk organisme terestrial, efek pengeringan udara sangat penting. Hewan beradaptasi dengan berpindah ke kawasan lindung dan aktif pada malam hari.

Tanaman menyerap air dari tanah dan hampir seluruhnya (97-99%) menguap melalui daun. Proses ini disebut transpirasi. Penguapan mendinginkan daun. Berkat penguapan, ion diangkut melalui tanah ke akar, pengangkutan ion antar sel, dll.

Kelembaban dalam jumlah tertentu sangat penting bagi organisme terestrial. Banyak dari mereka membutuhkan kelembaban relatif 100% untuk kehidupan normal, dan sebaliknya, organisme dalam keadaan normal tidak dapat hidup lama di udara yang benar-benar kering, karena terus-menerus kehilangan air. Air merupakan bagian penting dari makhluk hidup. Oleh karena itu, kehilangan air dalam jumlah tertentu menyebabkan kematian.

Tanaman yang beriklim kering beradaptasi dengan perubahan morfologi, pengurangan organ vegetatif, terutama daun.

Hewan darat juga beradaptasi. Banyak dari mereka minum air, yang lain menyedotnya melalui integumen tubuh dalam keadaan cair atau uap. Misalnya, sebagian besar amfibi, beberapa serangga, dan tungau. Sebagian besar hewan gurun tidak pernah minum; mereka memenuhi kebutuhan mereka dengan mengorbankan air yang dipasok dengan makanan. Hewan lain menerima air dalam proses oksidasi lemak.

Air sangat penting bagi organisme hidup. Oleh karena itu, organisme menyebar ke seluruh habitat tergantung pada kebutuhannya: organisme akuatik hidup di air terus-menerus; hidrofit hanya dapat hidup di lingkungan yang sangat lembab.

Dari sudut pandang valensi ekologi, hidrofit dan higrofit termasuk dalam kelompok stenogiger. Kelembaban sangat mempengaruhi fungsi vital organisme, misalnya 70% kelembaban relatif sangat menguntungkan untuk pematangan lapangan dan fekunditas belalang betina yang bermigrasi. Dengan reproduksi yang menguntungkan, mereka menyebabkan kerusakan ekonomi yang sangat besar pada tanaman di banyak negara.

Untuk penilaian ekologi distribusi organisme, indikator kekeringan iklim digunakan. Kekeringan berfungsi sebagai faktor selektif untuk klasifikasi ekologi organisme.

Jadi, tergantung pada karakteristik kelembaban iklim lokal, spesies organisme didistribusikan ke dalam kelompok ekologis:

1. Hidatofit adalah tumbuhan air.

2. Hidrofit adalah tumbuhan darat-akuatik.

3. Hygrophytes - tanaman terestrial yang hidup dalam kondisi kelembaban tinggi.

4. Mesofit adalah tumbuhan yang tumbuh dengan kelembaban rata-rata.

5. Xerophytes adalah tanaman yang tumbuh dengan kelembaban yang tidak mencukupi. Mereka, pada gilirannya, dibagi menjadi: sukulen - tanaman sukulen (kaktus); sclerophytes adalah tanaman dengan daun sempit dan kecil, dan dilipat menjadi tubulus. Mereka juga dibagi menjadi euxerophytes dan stipaxerophytes. Euxerophytes adalah tumbuhan stepa. Stipaxerophytes adalah sekelompok rumput berdaun sempit (rumput bulu, fescue, berkaki tipis, dll). Pada gilirannya, mesofit juga dibagi menjadi mesohygrophytes, mesoxerophytes, dll.

Menghasilkan nilainya terhadap suhu, kelembaban tetap merupakan salah satu faktor lingkungan utama. Untuk sebagian besar sejarah satwa liar, dunia organik diwakili secara eksklusif oleh norma-norma air organisme. Bagian integral dari sebagian besar makhluk hidup adalah air, dan untuk reproduksi atau fusi gamet, hampir semuanya membutuhkan lingkungan akuatik. Hewan darat dipaksa untuk menciptakan di dalam tubuh mereka lingkungan akuatik buatan untuk pembuahan, dan ini mengarah pada fakta bahwa yang terakhir menjadi internal.

Kelembaban adalah jumlah uap air di udara. Hal ini dapat dinyatakan dalam gram per meter kubik.

Cahaya sebagai faktor lingkungan. Peran cahaya dalam kehidupan organisme

Cahaya adalah salah satu bentuk energi. Menurut hukum pertama termodinamika, atau hukum kekekalan energi, energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Menurut hukum ini, organisme adalah sistem termodinamika yang terus-menerus bertukar energi dan materi dengan lingkungan. Organisme di permukaan bumi terkena aliran energi, terutama energi matahari, serta radiasi termal gelombang panjang dari benda-benda kosmik.

Kedua faktor ini menentukan kondisi iklim lingkungan (suhu, laju penguapan air, pergerakan udara dan air). Sinar matahari dengan energi 2 kal jatuh di biosfer dari luar angkasa. per 1 cm 2 dalam 1 menit. Ini disebut konstanta matahari. Cahaya ini, yang melewati atmosfer, dilemahkan dan tidak lebih dari 67% energinya dapat mencapai permukaan bumi pada siang hari yang cerah, mis. 1,34 kal. per cm2 dalam 1 menit. Melewati tutupan awan, air dan tumbuh-tumbuhan, sinar matahari semakin melemah, dan distribusi energi di dalamnya di berbagai bagian spektrum berubah secara signifikan.

Tingkat redaman sinar matahari dan radiasi kosmik tergantung pada panjang gelombang (frekuensi) cahaya. Radiasi ultraviolet dengan panjang gelombang kurang dari 0,3 mikron hampir tidak menembus lapisan ozon (pada ketinggian sekitar 25 km). Radiasi seperti itu berbahaya bagi organisme hidup, khususnya untuk protoplasma.

Di alam yang hidup, cahaya adalah satu-satunya sumber energi; semua tumbuhan, kecuali bakteri, berfotosintesis, mis. mensintesis zat organik dari zat anorganik (yaitu dari air, garam mineral dan CO2) Di alam yang hidup, cahaya adalah satu-satunya sumber energi, semua tumbuhan, kecuali bakteri 2, menggunakan energi radiasi dalam proses asimilasi). Semua organisme bergantung untuk makanan pada fotosintesis terestrial yaitu. tumbuhan yang mengandung klorofil.

Cahaya sebagai faktor lingkungan dibagi menjadi ultraviolet dengan panjang gelombang 0,40 - 0,75 mikron dan inframerah dengan panjang gelombang lebih besar dari kebesaran tersebut.

Efek dari faktor-faktor ini tergantung pada sifat-sifat organisme. Setiap jenis organisme disesuaikan dengan satu atau beberapa spektrum panjang gelombang cahaya. Beberapa spesies organisme telah beradaptasi dengan ultraviolet, sementara yang lain dengan inframerah.

Beberapa organisme mampu membedakan panjang gelombang. Mereka memiliki sistem persepsi cahaya khusus dan memiliki penglihatan warna, yang sangat penting dalam kehidupan mereka. Banyak serangga sensitif terhadap radiasi gelombang pendek, yang tidak dirasakan manusia. Kupu-kupu malam merasakan sinar ultraviolet dengan baik. Lebah dan burung secara akurat menentukan lokasi mereka dan menavigasi medan bahkan di malam hari.

Organisme juga bereaksi kuat terhadap intensitas cahaya. Menurut karakteristik ini, tumbuhan dibagi menjadi tiga kelompok ekologi:

1. Menyukai cahaya, menyukai sinar matahari atau heliophyta - yang dapat berkembang secara normal hanya di bawah sinar matahari.

2. Pencinta naungan, atau sciophytes, adalah tanaman dari tingkat bawah hutan dan tanaman laut dalam, misalnya, bunga lili lembah dan lainnya.

Saat intensitas cahaya berkurang, fotosintesis juga melambat. Semua organisme hidup memiliki kepekaan ambang batas terhadap intensitas cahaya, serta faktor lingkungan lainnya. Organisme yang berbeda memiliki sensitivitas ambang batas yang berbeda terhadap faktor lingkungan. Misalnya, cahaya yang kuat menghambat perkembangan lalat Drosophyll, bahkan menyebabkan kematiannya. Mereka tidak suka cahaya dan kecoak dan serangga lainnya. Pada sebagian besar tumbuhan fotosintesis, pada intensitas cahaya rendah, sintesis protein terhambat, sedangkan pada hewan, proses biosintesis terhambat.

3. Heliophytes toleran naungan atau fakultatif. Tanaman yang tumbuh baik di tempat teduh dan terang. Pada hewan, sifat-sifat organisme ini disebut pencinta cahaya (fotofil), pencinta naungan (fotofobik), euryphobic - stenophobic.

Valensi ekologis

tingkat kemampuan beradaptasi organisme hidup terhadap perubahan kondisi lingkungan. E.v. adalah properti tampilan. Secara kuantitatif, ini dinyatakan dengan kisaran perubahan lingkungan di mana spesies tertentu mempertahankan aktivitas vitalnya yang normal. E.v. dapat dipertimbangkan baik dalam kaitannya dengan respon suatu spesies terhadap faktor lingkungan individu, dan dalam kaitannya dengan kompleks faktor.

Dalam kasus pertama, spesies yang mentolerir perubahan besar dalam kekuatan faktor yang mempengaruhi ditunjuk oleh istilah yang terdiri dari nama faktor ini dengan awalan "evry" (eurythermal - dalam kaitannya dengan pengaruh suhu, euryhaline - terhadap salinitas , eurybatic - hingga kedalaman, dll.); spesies yang hanya beradaptasi dengan perubahan kecil dalam faktor ini disebut dengan istilah serupa dengan awalan "steno" (stenotermik, stenohalin, dll.). Jenis-jenis yang memiliki luas E. in. dalam kaitannya dengan kompleks faktor, mereka disebut eurybionts (Lihat Eurybionts) sebagai lawan stenobionts (Lihat Stenobionts), yang memiliki sedikit kemampuan beradaptasi. Karena eurybionticity memungkinkan untuk mengisi berbagai habitat, dan stenobionticity secara tajam mempersempit kisaran habitat yang cocok untuk spesies tersebut, kedua kelompok ini sering disebut eury- atau stenotopic, masing-masing.

eurybion, organisme hewan dan tumbuhan yang dapat eksis dengan perubahan kondisi lingkungan yang signifikan. Jadi, misalnya, penghuni pesisir pantai mengalami pengeringan teratur saat air surut, di musim panas - pemanasan yang kuat, dan di musim dingin - pendinginan, dan terkadang pembekuan (hewan eurythermal); penduduk muara sungai menahan sarana. fluktuasi salinitas air (hewan euryhaline); sejumlah hewan ada dalam berbagai tekanan hidrostatik (eurybats). Banyak penduduk terestrial dari garis lintang sedang mampu menahan fluktuasi suhu musiman yang besar.

Euribiontitas spesies meningkat dengan kemampuan untuk bertahan dalam kondisi yang tidak menguntungkan dalam keadaan anabiosis (banyak bakteri, spora dan biji dari banyak tanaman, tanaman tahunan dewasa dari garis lintang dingin dan sedang, kuncup musim dingin dari spons air tawar dan bryozoa, telur branchiopoda , tardigrades dewasa dan beberapa rotifera, dll.) atau hibernasi (beberapa mamalia).

ATURAN CHETVERIKOV, sebagai aturan, menurut Krom di alam, semua jenis organisme hidup tidak diwakili oleh individu-individu terisolasi yang terpisah, tetapi dalam bentuk kumpulan dari sejumlah (kadang-kadang sangat besar) individu-populasi. Dibesarkan oleh S. S. Chetverikov (1903).

Melihat- ini adalah kumpulan populasi individu yang terbentuk secara historis yang serupa dalam sifat morfologis dan fisiologis, yang mampu kawin silang secara bebas dan menghasilkan keturunan yang subur, menempati area tertentu. Setiap jenis organisme hidup dapat dideskripsikan dengan seperangkat ciri khas, sifat, yang disebut ciri spesies. Karakteristik suatu spesies, yang dengannya satu spesies dapat dibedakan dari yang lain, disebut kriteria spesies.

Tujuh kriteria tampilan umum yang paling umum digunakan adalah:

1. Jenis organisasi khusus: seperangkat fitur karakteristik yang memungkinkan untuk membedakan individu dari spesies tertentu dari individu lain.

2. Kepastian geografis: keberadaan individu suatu spesies di suatu tempat tertentu di dunia; jangkauan - daerah di mana individu dari spesies tertentu hidup.

3. Kepastian ekologis: individu dari suatu spesies hidup dalam kisaran nilai tertentu dari faktor lingkungan fisik, seperti suhu, kelembaban, tekanan, dll.

4. Diferensiasi: spesies terdiri dari kelompok individu yang lebih kecil.

5. Keterpisahan: individu-individu dari spesies ini dipisahkan dari individu-individu lain oleh suatu celah - hiatus Hiatus ditentukan oleh aksi mekanisme isolasi, seperti ketidakcocokan dalam periode perkembangbiakan, penggunaan reaksi perilaku spesifik, sterilitas hibrida, dll.

6. Reproduksibilitas: reproduksi individu dapat dilakukan secara aseksual (tingkat variabilitas rendah) dan seksual (tingkat variabilitas tinggi, karena setiap organisme menggabungkan karakteristik ayah dan ibu).

7. Tingkat kelimpahan tertentu: populasi mengalami perubahan periodik (gelombang kehidupan) dan non-periodik.

Individu dari spesies apa pun didistribusikan di ruang angkasa dengan sangat tidak merata. Misalnya, jelatang dalam jangkauannya hanya ditemukan di tempat teduh yang lembab dengan tanah subur, membentuk semak belukar di dataran banjir sungai, aliran, di sekitar danau, di sepanjang pinggiran rawa, di hutan campuran dan semak belukar. Koloni tahi lalat Eropa, terlihat jelas di gundukan tanah, ditemukan di tepi hutan, padang rumput, dan ladang. Cocok untuk hidup
meskipun habitat sering ditemukan dalam kisaran, mereka tidak mencakup seluruh kisaran, dan oleh karena itu individu dari spesies ini tidak ditemukan di bagian lain dari itu. Tidak masuk akal untuk mencari jelatang di hutan pinus atau tahi lalat di rawa.

Dengan demikian, distribusi spesies yang tidak merata di ruang angkasa dinyatakan dalam bentuk "pulau-pulau kepadatan", "rumpun". Daerah dengan sebaran spesies ini relatif tinggi bergantian dengan daerah dengan kelimpahan rendah. "Pusat kepadatan" seperti itu dari populasi setiap spesies disebut populasi. Populasi adalah kumpulan individu dari spesies tertentu, untuk waktu yang lama (sejumlah besar generasi) menghuni ruang tertentu (bagian dari jangkauan), dan terisolasi dari populasi lain yang serupa.

Dalam populasi, penyeberangan bebas (panmixia) praktis dilakukan. Dengan kata lain, populasi adalah sekelompok individu yang terikat secara bebas di antara mereka sendiri, hidup untuk waktu yang lama di wilayah tertentu, dan relatif terisolasi dari kelompok lain yang sejenis. Dengan demikian, spesies adalah kumpulan populasi, dan populasi adalah unit struktural suatu spesies.

Perbedaan populasi dan spesies :

1) individu dari populasi yang berbeda saling kawin secara bebas,

2) individu dari populasi yang berbeda sedikit berbeda satu sama lain,

3) tidak ada kesenjangan antara dua populasi tetangga, yaitu, ada transisi bertahap di antara mereka.

Proses spesiasi. Mari kita asumsikan bahwa spesies tertentu menempati area tertentu, ditentukan oleh sifat makanannya. Sebagai akibat dari perbedaan antar individu, jangkauannya meningkat. Area baru akan berisi area dengan tanaman hijauan yang berbeda, sifat fisik dan kimia, dll. Individu yang menemukan diri mereka di berbagai bagian area membentuk populasi. Di masa depan, sebagai akibat dari perbedaan yang semakin meningkat antara individu-individu populasi, akan menjadi semakin jelas bahwa individu-individu dari satu populasi berbeda dalam beberapa hal dari individu-individu dari populasi lain. Ada proses divergensi populasi. Mutasi menumpuk di masing-masingnya.

Perwakilan dari setiap spesies di bagian lokal dari jangkauan membentuk populasi lokal. Totalitas populasi lokal yang berasosiasi dengan bagian-bagian wilayah yang homogen dalam hal kondisi kehidupan merupakan populasi ekologis. Jadi, jika suatu spesies hidup di padang rumput dan di hutan, maka mereka berbicara tentang populasi gum dan padang rumputnya. Populasi dalam kisaran spesies yang terkait dengan batas-batas geografis tertentu disebut populasi geografis.
Ukuran dan batas populasi dapat berubah secara dramatis. Selama wabah reproduksi massal, spesies menyebar sangat luas dan populasi raksasa muncul.

Himpunan populasi geografis dengan sifat-sifat yang stabil, kemampuan untuk kawin silang dan menghasilkan keturunan yang subur disebut subspesies. Darwin mengatakan bahwa pembentukan spesies baru melalui varietas (subspesies).

Namun, harus diingat bahwa beberapa elemen sering tidak ada di alam.
Mutasi yang terjadi pada individu masing-masing subspesies tidak dapat dengan sendirinya mengarah pada pembentukan spesies baru. Alasannya terletak pada kenyataan bahwa mutasi ini akan menyebar melalui populasi, karena individu-individu dari subspesies, seperti yang kita ketahui, tidak terisolasi secara reproduktif. Jika mutasi menguntungkan, itu meningkatkan heterozigositas populasi; jika berbahaya, itu hanya akan ditolak oleh seleksi.

Sebagai hasil dari proses mutasi yang terus menerus dan persilangan bebas, mutasi terakumulasi dalam populasi. Menurut teori I. I. Schmalhausen, cadangan variabilitas herediter dibuat, yaitu, sebagian besar mutasi yang muncul bersifat resesif dan tidak muncul secara fenotip. Setelah mencapai konsentrasi mutasi yang tinggi dalam keadaan heterozigot, persilangan individu yang membawa gen resesif menjadi mungkin. Dalam hal ini, individu homozigot muncul, di mana mutasi sudah dimanifestasikan secara fenotip. Dalam kasus ini, mutasi sudah berada di bawah kendali seleksi alam.
Tetapi ini belum menjadi penentu penting untuk proses spesiasi, karena populasi alami terbuka dan gen asing dari populasi tetangga terus-menerus dimasukkan ke dalamnya.

Ada aliran gen yang cukup untuk mempertahankan kesamaan besar dari kumpulan gen (totalitas semua genotipe) dari semua populasi lokal. Diperkirakan bahwa pengisian kembali kumpulan gen karena gen asing dalam populasi 200 individu, yang masing-masing memiliki 100.000 lokus, 100 kali lebih banyak daripada - karena mutasi. Akibatnya, tidak ada populasi yang dapat berubah secara dramatis selama populasi tersebut tunduk pada pengaruh normalisasi aliran gen. Ketahanan suatu populasi terhadap perubahan komposisi genetiknya di bawah pengaruh seleksi disebut homeostasis genetik.

Akibat homeostasis genetik dalam suatu populasi, pembentukan spesies baru sangat sulit. Satu syarat lagi harus dipenuhi! Yaitu, perlu untuk mengisolasi kumpulan gen populasi anak perempuan dari kumpulan gen ibu. Isolasi dapat dalam dua bentuk: spasial dan temporal. Isolasi spasial terjadi karena berbagai hambatan geografis seperti gurun, hutan, sungai, bukit pasir, dataran banjir. Paling sering, isolasi spasial terjadi karena pengurangan tajam dalam rentang kontinu dan pemisahannya menjadi kantong atau relung yang terpisah.

Seringkali suatu populasi menjadi terisolasi sebagai akibat dari migrasi. Dalam hal ini, muncul populasi yang terisolasi. Namun, karena jumlah individu dalam populasi isolat biasanya kecil, ada bahaya perkawinan sedarah - degenerasi yang terkait dengan perkawinan sedarah. Spesiasi berdasarkan isolasi spasial disebut geografis.

Bentuk isolasi sementara mencakup perubahan waktu reproduksi dan pergeseran seluruh siklus hidup. Spesiasi berdasarkan isolasi sementara disebut ekologi.
Hal yang menentukan dalam kedua kasus tersebut adalah penciptaan yang baru, yang tidak sesuai dengan sistem genetik yang lama. Melalui spesiasi, evolusi diwujudkan, itulah sebabnya mereka mengatakan bahwa suatu spesies adalah sistem evolusi dasar. Populasi adalah unit evolusioner dasar!

Karakteristik statistik dan dinamis populasi.

Spesies organisme yang termasuk dalam biocenosis bukan sebagai individu yang terpisah, tetapi sebagai populasi atau bagian-bagiannya. Populasi adalah bagian dari suatu spesies (terdiri dari individu-individu dari spesies yang sama), menempati ruang yang relatif homogen dan mampu mengatur diri sendiri dan memelihara sejumlah tertentu. Setiap spesies dalam wilayah yang diduduki dibagi menjadi populasi.Jika kita mempertimbangkan dampak faktor lingkungan pada satu organisme, maka pada tingkat faktor tertentu (misalnya, suhu), individu yang diteliti akan bertahan hidup atau mati. Gambaran berubah ketika mempelajari dampak faktor yang sama pada sekelompok organisme dari spesies yang sama.

Beberapa individu akan mati atau mengurangi aktivitas vitalnya pada satu suhu tertentu, yang lain pada suhu yang lebih rendah, dan yang lain pada suhu yang lebih tinggi.Oleh karena itu, satu definisi lagi dari populasi dapat diberikan: untuk bertahan hidup dan memberikan keturunan, semua yang hidup organisme harus, di bawah kondisi rezim lingkungan yang dinamis, ada faktor dalam bentuk pengelompokan, atau populasi, yaitu. kumpulan individu yang hidup bersama dengan hereditas yang sama Ciri terpenting dari suatu populasi adalah total wilayah yang ditempatinya. Tetapi dalam suatu populasi mungkin ada pengelompokan yang lebih atau kurang terisolasi karena berbagai alasan.

Oleh karena itu, sulit untuk memberikan definisi yang lengkap tentang populasi karena kaburnya batas-batas antara individu kelompok individu. Setiap spesies terdiri dari satu atau lebih populasi, dan populasi dengan demikian merupakan bentuk keberadaan spesies, unit evolusi terkecilnya. Untuk populasi berbagai spesies, ada batas yang dapat diterima untuk penurunan jumlah individu, di luar itu keberadaan populasi menjadi tidak mungkin. Tidak ada data pasti tentang nilai kritis ukuran populasi dalam literatur. Nilai-nilai yang diberikan bertentangan. Namun, faktanya tetap bahwa semakin kecil individu, semakin tinggi nilai kritis dari jumlah mereka. Untuk mikroorganisme, ini adalah jutaan individu, untuk serangga - puluhan dan ratusan ribu, dan untuk mamalia besar - beberapa puluh.

Jumlahnya tidak boleh berkurang di bawah batas di mana kemungkinan bertemu pasangan seksual berkurang tajam. Angka kritis juga tergantung pada faktor lain. Misalnya, untuk beberapa organisme, gaya hidup kelompok bersifat spesifik (koloni, kawanan, kawanan). Kelompok-kelompok dalam suatu populasi relatif terisolasi. Mungkin ada kasus ketika ukuran populasi secara keseluruhan masih cukup besar, dan jumlah kelompok individu berkurang di bawah batas kritis.

Misalnya, koloni (kelompok) burung kormoran Peru harus memiliki populasi setidaknya 10 ribu individu, dan kawanan rusa kutub - 300 - 400 ekor. Untuk memahami mekanisme berfungsi dan memecahkan masalah menggunakan populasi, informasi tentang struktur mereka sangat penting. Ada jenis kelamin, usia, teritorial dan jenis struktur lainnya. Dalam istilah teoretis dan terapan, data tentang struktur usia paling penting - rasio individu (sering digabungkan ke dalam kelompok) dari berbagai usia.

Hewan dibagi ke dalam kelompok umur berikut:

Kelompok remaja (anak-anak) kelompok pikun (pikun, tidak terlibat dalam reproduksi)

Kelompok dewasa (individu yang melakukan reproduksi).

Biasanya, populasi normal dicirikan oleh viabilitas terbesar, di mana semua umur terwakili secara relatif merata. Pada populasi regresif (terancam punah), individu pikun mendominasi, yang menunjukkan adanya faktor negatif yang mengganggu fungsi reproduksi. Tindakan mendesak diperlukan untuk mengidentifikasi dan menghilangkan penyebab kondisi ini. Populasi yang menyerang (invasif) diwakili terutama oleh individu muda. Vitalitas mereka biasanya tidak menimbulkan kekhawatiran, tetapi wabah dengan jumlah individu yang terlalu tinggi mungkin terjadi, karena hubungan trofik dan lainnya belum terbentuk dalam populasi tersebut.

Ini sangat berbahaya jika itu adalah populasi spesies yang sebelumnya tidak ada di daerah tersebut. Dalam hal ini, populasi biasanya menemukan dan menempati ceruk ekologis yang bebas dan menyadari potensi perkembangbiakannya, meningkatkan jumlah mereka secara intensif.Jika populasi dalam keadaan normal atau mendekati normal, seseorang dapat menghilangkan jumlah individu (pada hewan) darinya. ) atau biomassa (pada tumbuhan), yang meningkat selama periode waktu antara kejang. Pertama-tama, individu usia pasca-produktif (reproduksi lengkap) harus ditarik. Jika tujuannya adalah untuk memperoleh suatu produk tertentu, maka umur, jenis kelamin, dan karakteristik lain dari populasi disesuaikan dengan mempertimbangkan tugas.

Eksploitasi populasi komunitas tumbuhan (misalnya, untuk memperoleh kayu) biasanya diatur waktunya bertepatan dengan periode perlambatan pertumbuhan (akumulasi produksi) yang berkaitan dengan usia. Periode ini biasanya bertepatan dengan akumulasi maksimum massa kayu per satuan luas. Penduduk juga dicirikan oleh rasio jenis kelamin tertentu, dan rasio pria dan wanita tidak sama dengan 1:1. Ada kasus-kasus yang diketahui tentang dominasi yang tajam dari satu jenis kelamin atau yang lain, pergantian generasi dengan tidak adanya laki-laki. Setiap populasi juga dapat memiliki struktur spasial yang kompleks, (dibagi lagi menjadi kelompok hierarkis yang kurang lebih besar - dari geografis hingga dasar (populasi mikro).

Jadi, jika angka kematian tidak tergantung pada usia individu, maka kurva kelangsungan hidup adalah garis yang menurun (lihat gambar, tipe I). Artinya, kematian individu terjadi secara merata pada tipe ini, angka kematian tetap konstan sepanjang hidup. Kurva kelangsungan hidup seperti itu adalah karakteristik spesies yang perkembangannya terjadi tanpa metamorfosis dengan stabilitas keturunan yang cukup. Jenis ini biasa disebut dengan jenis hydra - ditandai dengan kurva kelangsungan hidup yang mendekati garis lurus. Pada spesies yang peran faktor eksternal dalam kematian kecil, kurva kelangsungan hidup ditandai dengan sedikit penurunan sampai usia tertentu, setelah itu ada penurunan tajam karena kematian alami (fisiologis).

Tipe II pada gambar. Kurva kelangsungan hidup yang mendekati tipe ini adalah karakteristik manusia (walaupun kurva kelangsungan hidup manusia agak lebih datar dan dengan demikian berada di antara tipe I dan II). Jenis ini disebut jenis Drosophila: jenis inilah yang diperlihatkan Drosophila dalam kondisi laboratorium (tidak dimakan oleh predator). Banyak spesies dicirikan oleh kematian yang tinggi pada tahap awal ontogeni. Pada spesies seperti itu, kurva kelangsungan hidup ditandai dengan penurunan tajam di wilayah usia yang lebih muda. Individu yang selamat dari usia "kritis" menunjukkan kematian yang rendah dan hidup sampai usia yang hebat. Jenisnya disebut jenis tiram. Tipe III pada gambar. Studi tentang kurva kelangsungan hidup sangat menarik bagi ahli ekologi. Ini memungkinkan Anda untuk menilai pada usia berapa spesies tertentu paling rentan. Jika tindakan penyebab yang dapat mengubah angka kelahiran atau kematian jatuh pada tahap yang paling rentan, maka pengaruhnya terhadap perkembangan populasi selanjutnya akan menjadi yang terbesar. Pola ini harus diperhitungkan saat mengatur perburuan atau pengendalian hama.

Struktur umur dan jenis kelamin penduduk.

Setiap populasi memiliki organisasi tertentu. Distribusi individu di wilayah, rasio kelompok individu berdasarkan jenis kelamin, usia, morfologi, fisiologis, perilaku dan karakteristik genetik mencerminkan yang sesuai. struktur populasi : spasial, jenis kelamin, usia, dll. Struktur terbentuk, di satu sisi, atas dasar sifat biologis umum spesies, dan, di sisi lain, di bawah pengaruh faktor lingkungan abiotik dan populasi spesies lain.

Struktur populasi dengan demikian memiliki karakter adaptif. Populasi yang berbeda dari spesies yang sama memiliki ciri yang sama dan ciri khas yang mencirikan kekhususan kondisi lingkungan di habitatnya.

Secara umum, selain kemampuan adaptif individu, fitur adaptif adaptasi kelompok suatu populasi sebagai sistem supra-individu terbentuk di wilayah tertentu, yang menunjukkan bahwa fitur adaptif suatu populasi jauh lebih tinggi daripada individu penyusunnya. .

Komposisi usia- sangat penting untuk keberadaan populasi. Umur rata-rata organisme dan rasio jumlah (atau biomassa) individu dari berbagai usia dicirikan oleh struktur usia populasi. Pembentukan struktur usia terjadi sebagai hasil dari tindakan gabungan dari proses reproduksi dan kematian.

Dalam populasi mana pun, 3 kelompok usia ekologis dibedakan secara kondisional:

Pra-reproduksi;

reproduksi;

Pasca-reproduksi.

Kelompok pra-reproduksi termasuk individu yang belum mampu bereproduksi. Reproduksi - individu yang mampu bereproduksi. Pasca-reproduksi - individu yang telah kehilangan kemampuan untuk bereproduksi. Durasi periode ini sangat bervariasi tergantung pada jenis organisme.

Di bawah kondisi yang menguntungkan, populasi berisi semua kelompok umur dan mempertahankan komposisi usia yang kurang lebih stabil. Dalam populasi yang berkembang pesat, individu muda mendominasi, sementara pada populasi yang menurun, yang tua, tidak lagi mampu bereproduksi secara intensif, mendominasi. Populasi seperti itu tidak produktif dan tidak cukup stabil.

Ada pemandangan dari struktur umur sederhana populasi yang terdiri dari individu-individu dengan usia yang hampir sama.

Misalnya, semua tanaman tahunan dari satu populasi berada dalam tahap pembibitan di musim semi, kemudian mekar hampir bersamaan, dan menghasilkan biji di musim gugur.

Dalam spesies dari struktur usia yang kompleks populasi hidup secara bersamaan selama beberapa generasi.

Misalnya, dalam pengalaman gajah ada hewan muda, dewasa dan tua.

Populasi yang mencakup banyak generasi (dari kelompok umur yang berbeda) lebih stabil, kurang rentan terhadap pengaruh faktor-faktor yang mempengaruhi reproduksi atau kematian pada tahun tertentu. Kondisi ekstrim dapat menyebabkan kematian kelompok usia yang paling rentan, tetapi yang paling tangguh bertahan dan menghasilkan generasi baru.

Misalnya, seseorang dianggap sebagai spesies biologis dengan struktur usia yang kompleks. Stabilitas populasi spesies memanifestasikan dirinya, misalnya, selama Perang Dunia Kedua.

Untuk mempelajari struktur usia populasi, teknik grafik digunakan, misalnya, piramida usia suatu populasi, yang banyak digunakan dalam studi demografi (Gbr. 3.9).

Gbr.3.9. Piramida usia penduduk.

A - reproduksi massal, B - populasi stabil, C - populasi menurun

Stabilitas populasi suatu spesies sangat bergantung pada struktur seksual , yaitu rasio individu dari jenis kelamin yang berbeda. Kelompok jenis kelamin dalam populasi terbentuk atas dasar perbedaan morfologi (bentuk dan struktur tubuh) dan ekologi dari jenis kelamin yang berbeda.

Misalnya, pada beberapa serangga, jantan memiliki sayap, tetapi betina tidak, jantan dari beberapa mamalia memiliki tanduk, tetapi betina tidak memilikinya, burung jantan memiliki bulu yang cerah, dan betina memiliki kamuflase.

Perbedaan ekologis diekspresikan dalam preferensi makanan (betina dari banyak nyamuk menghisap darah, sedangkan jantan memakan nektar).

Mekanisme genetik memberikan rasio yang kira-kira sama dari individu dari kedua jenis kelamin saat lahir. Namun, rasio asli segera rusak sebagai akibat dari perbedaan fisiologis, perilaku dan ekologi antara laki-laki dan perempuan, menyebabkan kematian yang tidak merata.

Analisis struktur usia dan jenis kelamin populasi memungkinkan untuk memprediksi jumlahnya untuk beberapa generasi dan tahun berikutnya. Ini penting ketika menilai kemungkinan memancing, menembak binatang, menyelamatkan tanaman dari invasi belalang, dan dalam kasus lain.

Mata air panas, biasanya ditemukan di daerah vulkanik, memiliki populasi hidup yang cukup kaya.

Dahulu kala, ketika ada gagasan yang paling dangkal tentang bakteri dan makhluk rendah lainnya, keberadaan flora dan fauna aneh di pemandian telah ditetapkan. Jadi, misalnya, pada tahun 1774 Sonnerath melaporkan keberadaan ikan di mata air panas Islandia, yang bersuhu 69°. Kesimpulan ini kemudian tidak dikonfirmasi oleh peneliti lain sehubungan dengan istilah Islandia, tetapi di tempat lain pengamatan serupa tetap dilakukan. Di pulau Ischia, Ehrenberg (1858) mencatat keberadaan ikan di mata air dengan suhu di atas 55 °. Hoppe-Seyler (1875) juga melihat ikan di air dengan suhu sekitar 55 °. Bahkan jika kita berasumsi bahwa dalam semua kasus yang dicatat bahwa termometer tidak akurat, masih mungkin untuk menarik kesimpulan tentang kemampuan beberapa ikan untuk hidup pada suhu yang agak tinggi. Selain ikan, keberadaan katak, cacing, dan moluska terkadang terlihat di pemandian. Di kemudian hari, protozoa juga ditemukan di sini.

Pada tahun 1908, karya Issel diterbitkan, yang menetapkan secara lebih rinci batas suhu untuk dunia hewan yang hidup di sumber air panas.

Seiring dengan dunia binatang, keberadaan ganggang di bak mandi sangat mudah ditemukan, terkadang membentuk pengotoran yang kuat. Menurut Rodina (1945), ketebalan alga yang terakumulasi di sumber air panas seringkali mencapai beberapa meter.

Kami telah berbicara cukup banyak tentang asosiasi alga termofilik dan faktor-faktor yang menentukan komposisi mereka di bagian "Alga yang hidup pada suhu tinggi." Di sini kita hanya ingat bahwa yang paling stabil secara termal di antara mereka adalah ganggang biru-hijau, yang dapat berkembang hingga suhu 80-85 °. Ganggang hijau mentolerir suhu sedikit di atas 60 ° C, sementara diatom berhenti berkembang pada sekitar 50 ° C.

Seperti yang telah dicatat, ganggang yang berkembang di pemandian air panas memainkan peran penting dalam pembentukan berbagai jenis sisik, yang meliputi senyawa mineral.

Alga termofilik memiliki pengaruh besar pada perkembangan populasi bakteri di pemandian air panas. Selama hidup mereka, dengan eksosmosis, mereka melepaskan sejumlah senyawa organik ke dalam air, dan ketika mereka mati, mereka menciptakan substrat yang lebih menguntungkan bagi bakteri. Oleh karena itu, tidak mengherankan bahwa populasi bakteri air panas paling banyak terwakili di tempat-tempat di mana alga menumpuk.

Beralih ke bakteri termofilik dari sumber air panas, kita harus menunjukkan bahwa di negara kita mereka telah dipelajari oleh beberapa ahli mikrobiologi. Di sini nama-nama Tsiklinskaya (1899), Gubin (1924-1929), Afanasyeva-Kester (1929), Egorova (1936-1940), Volkova (1939), Tanah Air (1945) dan Isachenko (1948) harus dicatat.

Sebagian besar peneliti yang berurusan dengan sumber air panas membatasi diri mereka hanya pada fakta membangun flora bakteri di dalamnya. Hanya sedikit ahli mikrobiologi yang membahas aspek fundamental kehidupan bakteri dalam termae.

Dalam ulasan kami, kami hanya akan berlama-lama pada studi kelompok terakhir.

Bakteri termofilik telah ditemukan di mata air panas di sejumlah negara - Uni Soviet, Prancis, Italia, Jerman, Slovakia, Jepang, dll. Karena air mata air panas seringkali miskin bahan organik, tidak mengherankan jika terkadang mereka mengandung sedikit bakteri saprofit.

Reproduksi bakteri pemakan autotrofik, di antaranya bakteri besi dan belerang cukup tersebar luas di bak mandi, ditentukan terutama oleh komposisi kimia air, serta suhunya.

Beberapa bakteri termofilik yang diisolasi dari air panas telah digambarkan sebagai spesies baru. Bentuk-bentuk ini meliputi: Bac. thermophilus filiformis. dipelajari oleh Tsiklinskaya (1899), dua batang pembawa spora - Bac. ludwigi dan Bac. ilidzensis capsulatus diisolasi oleh Karlinsky (1895), Spirochaeta daxensis diisolasi oleh Kantakouzen (1910), dan Thiospirillum pistiense diisolasi oleh Czurda (1935).

Suhu air mata air panas sangat mempengaruhi komposisi spesies populasi bakteri. Di perairan dengan suhu yang lebih rendah, kokus dan bakteri seperti spirochete telah ditemukan (karya Rodina dan Kantakouzena). Namun, di sini juga, batang pembawa spora adalah bentuk yang dominan.

Baru-baru ini, pengaruh suhu pada komposisi spesies populasi bakteri dari istilah tersebut sangat berwarna ditunjukkan dalam karya Rodina (1945), yang mempelajari mata air panas Khoji-Obi-Garm di Tajikistan. Suhu masing-masing sumber sistem ini berkisar antara 50-86°. Menghubungkan, istilah-istilah ini memberikan aliran, di bagian bawahnya, di tempat-tempat dengan suhu tidak melebihi 68 °, pertumbuhan ganggang biru-hijau yang cepat diamati. Di beberapa tempat, ganggang membentuk lapisan tebal dengan warna berbeda. Di tepi air, di dinding samping relung, ada endapan belerang.

Di sumber yang berbeda, di limpasan, serta dalam ketebalan ganggang biru-hijau, gelas pengotoran ditempatkan selama tiga hari. Selain itu, bahan yang dikumpulkan ditaburkan pada media nutrisi. Ditemukan bahwa air dengan suhu tertinggi didominasi oleh bakteri berbentuk batang. Bentuk berbentuk baji, khususnya menyerupai Azotobacter, terjadi pada suhu tidak melebihi 60 °. Dilihat dari semua data, dapat dikatakan bahwa Azotobacter sendiri tidak tumbuh di atas 52°C, sedangkan sel-sel bulat besar yang ditemukan pada pengotoran milik mikroba jenis lain.

Yang paling tahan panas adalah beberapa bentuk bakteri yang berkembang pada agar pepton daging, thio-bakteri seperti Tkiobacillus thioparus dan desulfurizer. Kebetulan, perlu disebutkan bahwa Egorova dan Sokolova (1940) menemukan Microspira dalam air pada suhu 50-60 °.

Dalam karya Rodina, bakteri pengikat nitrogen tidak ditemukan dalam air pada suhu 50 °C. Namun, ketika mempelajari tanah, pemfiksasi nitrogen anaerobik ditemukan bahkan pada suhu 77°C, dan Azotobacter - pada suhu 52°C. Hal ini menunjukkan bahwa air umumnya bukan substrat yang cocok untuk pemfiksasi nitrogen.

Studi tentang bakteri di tanah sumber air panas mengungkapkan ketergantungan yang sama dari komposisi kelompok pada suhu di sana seperti di air. Namun, populasi mikro tanah jauh lebih kaya secara numerik. Tanah berpasir yang miskin senyawa organik memiliki mikropopulasi yang agak buruk, sedangkan tanah yang mengandung bahan organik berwarna gelap banyak dihuni oleh bakteri. Dengan demikian, hubungan antara komposisi substrat dan sifat makhluk mikroskopis yang terkandung di dalamnya terungkap dengan sangat jelas di sini.

Patut dicatat bahwa bakteri termofilik yang menguraikan selulosa tidak ditemukan baik di air maupun di lanau Rodina. Kami cenderung menjelaskan hal ini dengan kesulitan metodologis, karena bakteri pengurai selulosa termofilik cukup menuntut media nutrisi. Seperti yang ditunjukkan Imshenetsky, substrat nutrisi yang agak spesifik diperlukan untuk isolasi mereka.

Di sumber air panas, selain saprofit, ada bakteri autotrof - belerang dan besi.

Pengamatan tertua tentang kemungkinan pertumbuhan bakteri belerang dalam termae tampaknya dilakukan oleh Meyer dan Ahrens, dan juga oleh Mioshi. Mioshi mengamati perkembangan bakteri belerang berfilamen di mata air yang suhu airnya mencapai 70°C. Egorova (1936), yang mempelajari mata air belerang Bragun, mencatat adanya bakteri belerang bahkan pada suhu air 80°C.

Dalam bab "Karakteristik Umum Ciri Morfologi dan Fisiologis Bakteri Termofilik" telah dijelaskan dengan cukup rinci sifat-sifat bakteri besi dan belerang termofilik. Tidaklah bijaksana untuk mengulangi informasi ini, dan kami akan membatasi diri di sini pada pengingat bahwa genera individu dan bahkan spesies bakteri autotrofik menghentikan perkembangannya pada suhu yang berbeda.

Jadi, suhu maksimum untuk bakteri belerang adalah sekitar 80°C. Untuk bakteri besi seperti Streptothrix ochraceae dan Spirillum ferrugineum, Mioshi menetapkan maksimum 41-45 °.

Dufrenois (Dufrencfy, 1921) ditemukan pada sedimen di perairan panas dengan suhu 50-63° bakteri besi sangat mirip dengan Siderocapsa. Menurut pengamatannya, pertumbuhan bakteri besi berfilamen hanya terjadi di perairan dingin.

Volkova (1945) mengamati perkembangan bakteri dari genus Gallionella di mata air mineral kelompok Pyatigorsk ketika suhu air tidak melebihi 27-32°. Di bak mandi dengan suhu lebih tinggi, bakteri besi sama sekali tidak ada.

Membandingkan bahan-bahan yang kami catat, kami tanpa sadar harus menyimpulkan bahwa dalam beberapa kasus bukan suhu air, tetapi komposisi kimianya yang menentukan perkembangan mikroorganisme tertentu.

Bakteri, bersama dengan ganggang, berperan aktif dalam pembentukan beberapa mineral, biolit, dan caustobiolith. Peran bakteri dalam pengendapan kalsium telah dipelajari secara lebih rinci. Masalah ini dibahas secara rinci di bagian proses fisiologis yang disebabkan oleh bakteri termofilik.

Kesimpulan yang dibuat oleh Volkova patut mendapat perhatian. Dia mencatat bahwa "barezina", yang disimpan dalam lapisan tebal di aliran sumber sumber belerang Pyatigorsk, mengandung banyak unsur belerang dan pada dasarnya memiliki miselium jamur kapang dari genus Penicillium. Miselium membentuk stroma, yang termasuk bakteri berbentuk batang, tampaknya terkait dengan bakteri belerang.

Brussoff percaya bahwa istilah bakteri juga berperan dalam pembentukan endapan asam silikat.

Bakteri pereduksi sulfat ditemukan di bak mandi. Menurut Afanasieva-Kester, mereka menyerupai Microspira aestuarii van Delden dan Vibrio thermodesulfuricans Elion. Gubin (1924-1929) mengungkapkan sejumlah ide tentang kemungkinan peran bakteri ini dalam pembentukan hidrogen sulfida di bak mandi.

Jika Anda menemukan kesalahan, sorot sepotong teks dan klik Ctrl+Enter.

Bakteri adalah kelompok organisme tertua yang diketahui.
Struktur batu berlapis - stromatolit - dalam beberapa kasus berasal dari awal Archeozoic (Archaean), yaitu. yang muncul 3,5 miliar tahun yang lalu, adalah hasil dari aktivitas vital bakteri, biasanya fotosintesis, yang disebut. alga biru-hijau. Struktur serupa (film bakteri yang diresapi dengan karbonat) terbentuk sekarang, terutama di lepas pantai Australia, Bahama, di California dan Teluk Persia, tetapi mereka relatif jarang dan tidak mencapai ukuran besar, karena organisme herbivora, seperti gastropoda, makan pada mereka. Sel nuklir pertama berevolusi dari bakteri sekitar 1,4 miliar tahun yang lalu.

Archaeobacteria thermoacidophiles dianggap sebagai organisme hidup paling kuno. Mereka hidup di mata air panas dengan kandungan asam yang tinggi. Di bawah 55oC (131oF) mereka mati!

90% biomassa di laut ternyata adalah mikroba.

Kehidupan di Bumi muncul
3,416 miliar tahun yang lalu, yaitu 16 juta tahun lebih awal dari yang diyakini secara umum di dunia ilmiah. Analisis salah satu karang yang berusia lebih dari 3,416 miliar tahun, membuktikan bahwa pada saat pembentukan karang ini, kehidupan sudah ada di Bumi pada tingkat mikroba.

Mikrofosil tertua
Kakabekia barghoorniana (1964-1986) ditemukan di Harich, Gunedd, Wales, diperkirakan berumur lebih dari 4.000.000.000 tahun.
Bentuk kehidupan tertua
Jejak fosil sel mikroskopis telah ditemukan di Greenland. Mereka ternyata berusia 3.800 juta tahun, menjadikannya bentuk kehidupan tertua yang diketahui.

Bakteri dan eukariota
Kehidupan bisa eksis dalam bentuk bakteri - organisme paling sederhana yang tidak memiliki nukleus di dalam sel, yang tertua (archaea), hampir sesederhana bakteri, tetapi dibedakan oleh membran yang tidak biasa, eukariota dianggap sebagai yang teratas - pada kenyataannya, semua organisme lain yang kode genetiknya disimpan dalam inti sel.

Penghuni tertua di bumi ditemukan di Palung Mariana
Di dasar Palung Mariana terdalam di dunia di tengah Samudra Pasifik, 13 spesies organisme uniseluler yang tidak diketahui sains telah ditemukan yang telah ada tidak berubah selama hampir satu miliar tahun. Mikroorganisme ditemukan dalam sampel tanah yang diambil pada musim gugur 2002 di Sesar Challenger oleh bathyscaphe Kaiko otomatis Jepang pada kedalaman 10.900 meter. Dalam 10 sentimeter kubik tanah, ditemukan 449 bulat uniseluler primitif yang sebelumnya tidak diketahui atau memanjang dengan ukuran 0,5 - 0,7 mm. Setelah beberapa tahun penelitian, mereka dibagi menjadi 13 spesies. Semua organisme ini hampir sepenuhnya sesuai dengan apa yang disebut. "fosil biologis yang tidak diketahui" yang ditemukan di Rusia, Swedia dan Austria pada tahun 80-an di lapisan tanah dari 540 juta hingga satu miliar tahun.

Berdasarkan analisis genetik, peneliti Jepang mengklaim bahwa organisme bersel tunggal yang ditemukan di dasar Palung Mariana telah ada tidak berubah selama lebih dari 800 juta, atau bahkan satu miliar tahun. Rupanya, ini adalah yang paling kuno dari semua penghuni Bumi yang sekarang dikenal. Organisme uniseluler dari Sesar Challenger terpaksa pergi ke kedalaman yang ekstrim untuk bertahan hidup, karena di lapisan laut yang dangkal mereka tidak dapat bersaing dengan organisme yang lebih muda dan lebih agresif.

Bakteri pertama muncul di era Archeozoic
Perkembangan bumi dibagi menjadi lima periode waktu, yang disebut era. Dua era pertama, Archaeozoic dan Proterozoic, berlangsung selama 4 miliar tahun, yaitu hampir 80% dari seluruh sejarah bumi. Selama Archeozoic, Bumi terbentuk, air dan oksigen muncul. Sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu, bakteri dan ganggang kecil pertama muncul. Di era Proterozoikum, sekitar 700 tahun yang lalu, hewan pertama muncul di laut. Mereka adalah invertebrata primitif seperti cacing dan ubur-ubur. Era Paleozoikum dimulai 590 juta tahun yang lalu dan berlangsung 342 juta tahun. Kemudian bumi ditutupi rawa-rawa. Selama Paleozoikum, tanaman besar, ikan, dan amfibi muncul. Era Mesozoikum dimulai 248 juta tahun yang lalu dan berlangsung selama 183 juta tahun. Saat itu, Bumi dihuni oleh dinosaurus kadal besar. Mamalia dan burung pertama juga muncul. Era Kenozoikum dimulai 65 juta tahun yang lalu dan berlanjut hingga hari ini. Pada saat ini, tumbuh-tumbuhan dan hewan yang mengelilingi kita hari ini muncul.

Di mana bakteri hidup?
Ada banyak bakteri di tanah, di dasar danau dan lautan - di mana-mana di mana bahan organik terakumulasi. Mereka hidup dalam dingin, ketika termometer sedikit di atas nol, dan di mata air asam panas dengan suhu di atas 90 ° C. Beberapa bakteri mentolerir salinitas lingkungan yang sangat tinggi; khususnya, mereka adalah satu-satunya organisme yang ditemukan di Laut Mati. Di atmosfer, mereka hadir dalam tetesan air, dan kelimpahannya di sana biasanya berkorelasi dengan debu di udara. Jadi, di kota, air hujan mengandung lebih banyak bakteri daripada di pedesaan. Ada beberapa dari mereka di udara dingin dataran tinggi dan daerah kutub, namun mereka ditemukan bahkan di lapisan bawah stratosfer pada ketinggian 8 km.

Bakteri terlibat dalam pencernaan
Saluran pencernaan hewan padat dengan bakteri (biasanya tidak berbahaya). Untuk kehidupan sebagian besar spesies, mereka tidak diperlukan, meskipun mereka dapat mensintesis beberapa vitamin. Namun, pada ruminansia (sapi, kijang, domba) dan banyak rayap, mereka terlibat dalam pencernaan makanan nabati. Selain itu, sistem kekebalan hewan yang dibesarkan dalam kondisi steril tidak berkembang secara normal karena kurangnya stimulasi oleh bakteri. "flora" bakteri normal usus juga penting untuk menekan mikroorganisme berbahaya yang masuk ke sana.

Satu titik menampung seperempat juta bakteri
Bakteri jauh lebih kecil daripada sel tumbuhan dan hewan multiseluler. Ketebalannya biasanya 0,5–2,0 m, dan panjangnya 1,0–8,0 m. Beberapa bentuk hampir tidak dapat dilihat dengan resolusi mikroskop cahaya standar (sekitar 0,3 m), tetapi ada juga spesies yang dikenal dengan panjang lebih dari 10 m dan lebar yang juga melampaui batas ini, dan sejumlah bakteri yang sangat tipis. panjangnya dapat melebihi 50 m. Seperempat juta bakteri berukuran sedang akan muat di permukaan sesuai dengan titik yang digambar dengan pensil.

Bakteri memberikan pelajaran tentang pengorganisasian diri
Dalam koloni bakteri yang disebut stromatolit, bakteri mengorganisir diri dan membentuk kelompok kerja yang besar, meskipun tidak satupun dari mereka memimpin sisanya. Asosiasi semacam itu sangat stabil dan cepat pulih jika terjadi kerusakan atau perubahan lingkungan. Yang juga menarik adalah fakta bahwa bakteri dalam stromatolit memiliki peran yang berbeda tergantung di mana mereka berada dalam koloni, dan mereka semua berbagi informasi genetik yang sama. Semua properti ini dapat berguna untuk jaringan komunikasi masa depan.

Kemampuan bakteri
Banyak bakteri memiliki reseptor kimia yang mendeteksi perubahan keasaman lingkungan dan konsentrasi gula, asam amino, oksigen dan karbon dioksida. Banyak bakteri motil juga menanggapi fluktuasi suhu, dan spesies fotosintesis terhadap perubahan cahaya. Beberapa bakteri merasakan arah garis medan magnet, termasuk medan magnet bumi, dengan bantuan partikel magnetit (bijih besi magnetik - Fe3O4) yang ada di sel mereka. Di dalam air, bakteri menggunakan kemampuan ini untuk berenang di sepanjang garis kekuatan untuk mencari lingkungan yang menguntungkan.

Memori bakteri
Refleks terkondisi pada bakteri tidak diketahui, tetapi mereka memiliki jenis memori primitif tertentu. Saat berenang, mereka membandingkan intensitas rangsangan yang dirasakan dengan nilai sebelumnya, mis. menentukan apakah itu menjadi lebih besar atau lebih kecil, dan, berdasarkan ini, pertahankan arah gerakan atau ubah.

Bakteri berlipat ganda jumlahnya setiap 20 menit
Sebagian karena ukuran bakteri yang kecil, intensitas metabolismenya sangat tinggi. Di bawah kondisi yang paling menguntungkan, beberapa bakteri dapat menggandakan massa total dan kelimpahannya kira-kira setiap 20 menit. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa sejumlah sistem enzim terpenting mereka berfungsi pada kecepatan yang sangat tinggi. Jadi, kelinci membutuhkan beberapa menit untuk mensintesis molekul protein, dan bakteri - detik. Namun, di lingkungan alami, misalnya, di dalam tanah, sebagian besar bakteri "melakukan diet kelaparan", jadi jika sel mereka membelah, maka tidak setiap 20 menit, tetapi setiap beberapa hari.

Dalam sehari, 1 bakteri dapat membentuk 13 triliun bakteri lainnya
Satu bakteri E. coli (Esherichia coli) pada siang hari dapat menghasilkan keturunan, yang volume totalnya cukup untuk membangun piramida dengan luas 2 km persegi dan tinggi 1 km. Dalam kondisi yang menguntungkan, dalam 48 jam, satu vibrio kolera (Vibrio cholerae) akan menghasilkan keturunan dengan berat 22 * ​​1024 ton, yang 4 ribu kali lebih banyak dari massa dunia. Untungnya, hanya sejumlah kecil bakteri yang bertahan.

Berapa banyak bakteri di dalam tanah?
Lapisan tanah atas mengandung 100.000 hingga 1 miliar bakteri per 1 g, mis. sekitar 2 ton per hektar. Biasanya, semua residu organik, begitu berada di tanah, dengan cepat teroksidasi oleh bakteri dan jamur.

Bakteri memakan pestisida
E. coli umum yang dimodifikasi secara genetik mampu memakan senyawa organofosfat - zat beracun yang tidak hanya beracun bagi serangga, tetapi juga bagi manusia. Golongan senyawa organofosfat mencakup beberapa jenis senjata kimia, seperti gas sarin, yang memiliki efek lumpuh saraf.

Sebuah enzim khusus, sejenis hidrolase, awalnya ditemukan di beberapa bakteri tanah "liar", membantu E. coli yang dimodifikasi untuk menangani organofosfat. Setelah menguji banyak varietas bakteri yang terkait secara genetik, para ilmuwan memilih strain yang 25 kali lebih efektif membunuh pestisida metil parathion daripada bakteri tanah asli. Agar pemakan racun tidak "lari", mereka terpaku pada matriks selulosa - tidak diketahui bagaimana perilaku E. coli transgenik setelah dilepaskan.

Bakteri akan dengan senang hati memakan plastik dengan gula
Polyethylene, polystyrene dan polypropylene, yang merupakan seperlima dari sampah perkotaan, telah menjadi daya tarik bagi bakteri tanah. Saat mencampur unit stirena polistirena dengan sejumlah kecil zat lain, "kait" terbentuk, di mana partikel sukrosa atau glukosa dapat menangkapnya. Gula "menggantung" pada rantai stirena seperti liontin, hanya membentuk 3% dari total berat polimer yang dihasilkan. Tetapi bakteri Pseudomonas dan Bacillus memperhatikan keberadaan gula dan, dengan memakannya, menghancurkan rantai polimer. Akibatnya, dalam beberapa hari, plastik mulai terurai. Produk akhir dari pemrosesan adalah karbon dioksida dan air, tetapi asam organik dan aldehida muncul dalam perjalanan ke sana.

Asam suksinat dari bakteri
Dalam rumen - bagian dari saluran pencernaan ruminansia - ditemukan jenis bakteri baru yang menghasilkan asam suksinat. Mikroba hidup dan berkembang biak dengan sempurna tanpa oksigen, dalam atmosfer karbon dioksida. Selain asam suksinat, mereka menghasilkan asetat dan format. Sumber nutrisi utama bagi mereka adalah glukosa; dari 20 gram glukosa, bakteri membuat hampir 14 gram asam suksinat.

Krim Bakteri Laut Dalam
Bakteri yang dipanen dari celah hidrotermal sedalam 2 km di Teluk Pasifik California akan membantu menciptakan losion yang secara efektif melindungi kulit Anda dari sinar matahari yang merusak. Di antara mikroba yang hidup di sini pada suhu dan tekanan tinggi, ada Thermus thermophilus. Koloni mereka tumbuh subur pada suhu 75 derajat Celcius. Para ilmuwan akan menggunakan proses fermentasi bakteri ini. Hasilnya adalah "koktail protein" termasuk enzim yang sangat bersemangat dalam menghancurkan bahan kimia yang sangat aktif yang dihasilkan oleh sinar UV dan terlibat dalam reaksi perusakan kulit. Menurut pengembang, komponen baru dapat menghancurkan hidrogen peroksida tiga kali lebih cepat pada 40 derajat Celcius daripada pada 25.

Manusia adalah hibrida dari Homo sapiens dan bakteri
Manusia adalah kumpulan, pada kenyataannya, sel manusia, serta bentuk kehidupan bakteri, jamur, dan virus, kata orang Inggris, dan genom manusia sama sekali tidak berlaku di konglomerat ini. Omong-omong, dalam tubuh manusia, ada beberapa triliun sel dan lebih dari 100 triliun bakteri, lima ratus spesies. Bakteri, bukan sel manusia, memimpin dalam hal jumlah DNA dalam tubuh kita. Kohabitasi biologis ini menguntungkan kedua belah pihak.

Bakteri mengakumulasi uranium
Salah satu strain bakteri Pseudomonas mampu secara efisien menangkap uranium dan logam berat lainnya dari lingkungan. Para peneliti telah mengisolasi jenis bakteri ini dari air limbah salah satu pabrik metalurgi Teheran. Keberhasilan pekerjaan pembersihan tergantung pada suhu, keasaman lingkungan dan kandungan logam berat. Hasil terbaik adalah pada suhu 30 derajat Celcius di lingkungan yang sedikit asam dengan konsentrasi uranium 0,2 gram per liter. Butirannya menumpuk di dinding bakteri, mencapai 174 mg per gram berat kering bakteri. Selain itu, bakteri menangkap tembaga, timbal dan kadmium dan logam berat lainnya dari lingkungan. Penemuan ini dapat menjadi dasar untuk pengembangan metode baru pengolahan air limbah dari logam berat.

Dua spesies bakteri yang tidak diketahui sains ditemukan di Antartika
Mikroorganisme baru Sejongia jeonnii dan Sejongia antarctica adalah bakteri gram negatif yang mengandung pigmen kuning.

Begitu banyak bakteri di kulit!
Pada kulit tikus mol hewan pengerat, terdapat hingga 516.000 bakteri per inci persegi; pada area kering dari kulit hewan yang sama, misalnya, di kaki depan, hanya ada 13.000 bakteri per inci persegi.

Bakteri melawan radiasi pengion
Mikroorganisme Deinococcus radiodurans mampu menahan 1,5 juta rad. radiasi pengion melebihi tingkat mematikan untuk bentuk kehidupan lain lebih dari 1000 kali. Sementara DNA organisme lain akan dihancurkan dan dihancurkan, genom mikroorganisme ini tidak akan rusak. Rahasia stabilitas tersebut terletak pada bentuk spesifik genom, yang menyerupai lingkaran. Fakta inilah yang berkontribusi pada ketahanan terhadap radiasi.

Mikroorganisme melawan rayap
Agen pengendalian rayap Formosa (USA) menggunakan musuh alami rayap - beberapa jenis bakteri dan jamur yang menginfeksi dan membunuh mereka. Setelah serangga terinfeksi, jamur dan bakteri menetap di tubuhnya, membentuk koloni. Ketika serangga mati, sisa-sisanya menjadi sumber spora yang menginfeksi sesama serangga. Mikroorganisme dipilih yang bereproduksi relatif lambat - serangga yang terinfeksi harus memiliki waktu untuk kembali ke sarang, di mana infeksi akan ditularkan ke semua anggota koloni.

Mikroorganisme hidup di kutub
Koloni mikroba telah ditemukan di bebatuan dekat kutub utara dan selatan. Tempat-tempat ini sangat tidak cocok untuk kehidupan - kombinasi suhu yang sangat rendah, angin kencang, dan radiasi ultraviolet yang keras terlihat mengagumkan. Tetapi 95 persen dataran berbatu yang dipelajari oleh para ilmuwan dihuni oleh mikroorganisme!

Mikroorganisme ini memiliki cukup cahaya yang masuk ke bawah batu melalui celah di antara mereka, yang dipantulkan dari permukaan batu tetangga. Karena perubahan suhu (batu dipanaskan oleh matahari dan menjadi dingin ketika tidak), pergeseran terjadi pada penempatan batu, beberapa batu berada dalam kegelapan total, sementara yang lain, sebaliknya, jatuh ke dalam cahaya. Setelah pergeseran seperti itu, mikroorganisme "bermigrasi" dari batu yang gelap ke batu yang diterangi.

Bakteri hidup di tumpukan terak
Organisme hidup yang paling menyukai alkali di planet ini hidup di air yang tercemar di Amerika Serikat. Para ilmuwan telah menemukan komunitas mikroba yang tumbuh subur di tumpukan terak di daerah Danau Calume di barat daya Chicago, di mana pH airnya 12,8. Hidup di lingkungan seperti itu sebanding dengan hidup di soda api atau cairan pencuci lantai. Dalam pembuangan seperti itu, udara dan air bereaksi dengan terak, di mana kalsium hidroksida (soda api) terbentuk, yang meningkatkan pH. Bakteri ini ditemukan dalam penelitian air tanah yang terkontaminasi dari lebih dari satu abad pembuangan besi industri dari Indiana dan Illinois.

Analisis genetik telah menunjukkan bahwa beberapa dari bakteri ini adalah kerabat dekat spesies Clostridium dan Bacillus. Spesies ini sebelumnya telah ditemukan di perairan asam Danau Mono di California, pilar tufa di Greenland, dan perairan tambang emas dalam di Afrika yang terkontaminasi semen. Beberapa organisme ini menggunakan hidrogen yang dilepaskan selama korosi terak besi metalik. Bagaimana tepatnya bakteri yang tidak biasa masuk ke tumpukan terak tetap menjadi misteri. Ada kemungkinan bahwa bakteri asli telah beradaptasi dengan habitat ekstrim mereka selama satu abad terakhir.

Mikroba menentukan polusi air
Bakteri E. coli yang dimodifikasi tumbuh di lingkungan dengan polutan dan jumlahnya ditentukan pada titik waktu yang berbeda. Bakteri memiliki gen bawaan yang memungkinkan sel bersinar dalam gelap. Dengan kecerahan cahaya, Anda dapat menilai jumlah mereka. Bakteri dibekukan dalam polivinil alkohol, kemudian mereka dapat menahan suhu rendah tanpa kerusakan serius. Mereka kemudian dicairkan, ditanam dalam suspensi, dan digunakan dalam penelitian. Dalam lingkungan yang tercemar, sel-sel tumbuh lebih buruk dan lebih sering mati. Jumlah sel mati tergantung pada waktu dan tingkat kontaminasi. Indikator ini berbeda untuk logam berat dan zat organik. Untuk zat apa pun, tingkat kematian dan ketergantungan jumlah bakteri mati pada dosis berbeda.

Virus memiliki
... struktur kompleks molekul organik, yang bahkan lebih penting - keberadaan kode genetik virusnya sendiri dan kemampuan untuk bereproduksi.

Asal virus
Secara umum diterima bahwa virus berasal sebagai hasil isolasi (otonomisasi) elemen genetik individu sel, yang, di samping itu, menerima kemampuan untuk ditularkan dari organisme ke organisme. Ukuran virus bervariasi dari 20 hingga 300 nm (1 nm = 10-9 m). Hampir semua virus berukuran lebih kecil dari bakteri. Namun, virus terbesar, seperti virus vaccinia, berukuran sama dengan bakteri terkecil (klamidia dan riketsia.

Virus - suatu bentuk transisi dari sekadar kimia ke kehidupan di Bumi
Ada versi bahwa virus muncul dulu sekali - berkat kompleks intraseluler yang memperoleh kebebasan. Di dalam sel normal, ada pergerakan banyak struktur genetik yang berbeda (RNA pembawa pesan, dll., dll.), Yang dapat menjadi nenek moyang virus. Tapi, mungkin, semuanya justru sebaliknya - dan virus adalah bentuk kehidupan tertua, atau lebih tepatnya tahap transisi dari "hanya kimia" ke kehidupan di Bumi.
Bahkan asal usul eukariota itu sendiri (dan, oleh karena itu, dari semua organisme uniseluler dan multiseluler, termasuk Anda dan saya), beberapa ilmuwan mengasosiasikan dengan virus. Ada kemungkinan bahwa kita muncul sebagai hasil dari "kolaborasi" virus dan bakteri. Yang pertama menyediakan materi genetik, dan yang kedua - ribosom - pabrik protein intraseluler.

Virus tidak bisa
... mereproduksi sendiri - bagi mereka, itu dilakukan oleh mekanisme internal sel yang menginfeksi virus. Virus itu sendiri juga tidak dapat bekerja dengan gennya - ia tidak dapat mensintesis protein, meskipun memiliki cangkang protein. Itu hanya mencuri protein yang sudah jadi dari sel. Beberapa virus bahkan mengandung karbohidrat dan lemak - tetapi sekali lagi virus curian. Di luar sel korban, virus hanyalah akumulasi raksasa dari molekul yang sangat kompleks, tetapi Anda tidak memiliki metabolisme, atau tindakan aktif lainnya.

Anehnya, makhluk paling sederhana di planet ini (kita masih akan menyebutnya makhluk virus secara konvensional) adalah salah satu misteri terbesar sains.

Virus Mimi terbesar, atau Mimivirus
... (yang menyebabkan wabah influenza) adalah 3 kali lebih banyak dari virus lain, 40 kali lebih banyak dari yang lain. Ia membawa 1260 gen (1,2 juta basis "huruf", yang lebih banyak daripada bakteri lain), sementara virus yang diketahui hanya memiliki tiga hingga seratus gen. Pada saat yang sama, kode genetik virus terdiri dari DNA dan RNA, sementara semua virus yang dikenal hanya menggunakan salah satu dari "tablet kehidupan" ini, tetapi tidak pernah keduanya bersama-sama. 50 Gen mimi bertanggung jawab atas hal-hal yang belum pernah terlihat pada virus sebelumnya. Secara khusus, Mimi mampu secara mandiri mensintesis 150 jenis protein dan bahkan memperbaiki DNA-nya sendiri yang rusak, yang umumnya tidak masuk akal bagi virus.

Perubahan dalam kode genetik virus dapat membuatnya mematikan
Ilmuwan Amerika bereksperimen dengan virus flu modern - penyakit yang jahat dan parah, tetapi tidak terlalu mematikan - dengan menyilangkannya dengan virus "flu Spanyol" yang terkenal pada tahun 1918. Virus yang dimodifikasi itu membunuh tikus di tempat dengan gejala khas "flu Spanyol" (pneumonia akut dan pendarahan internal). Pada saat yang sama, perbedaannya dari virus modern pada tingkat genetik ternyata minimal.

Lebih banyak orang meninggal karena epidemi flu Spanyol pada tahun 1918 daripada selama epidemi wabah dan kolera abad pertengahan yang terburuk, dan bahkan lebih dari kerugian garis depan dalam Perang Dunia Pertama. Para ilmuwan berpendapat bahwa virus flu Spanyol dapat muncul dari apa yang disebut virus "flu burung", bergabung dengan virus umum, misalnya, dalam tubuh babi. Jika flu burung berhasil kawin silang dengan flu manusia dan mendapat kesempatan untuk menular dari orang ke orang, maka kita mendapatkan penyakit yang dapat menyebabkan pandemi global dan membunuh beberapa juta orang.

Racun terkuat
... sekarang dianggap sebagai racun basil D. 20 mg itu sudah cukup untuk meracuni seluruh penduduk Bumi.

Virus bisa berenang
Delapan jenis virus fag hidup di perairan Ladoga, berbeda bentuk, ukuran dan panjang kakinya. Jumlah mereka jauh lebih tinggi daripada biasanya untuk air tawar: dari dua hingga dua belas miliar partikel per liter sampel. Pada beberapa sampel hanya terdapat tiga jenis fag, kandungan dan keragaman tertingginya berada di bagian tengah reservoir, kedelapan jenis tersebut. Biasanya yang terjadi sebaliknya, mikroorganisme lebih banyak terdapat di daerah pesisir danau.

Keheningan virus
Banyak virus, seperti herpes, memiliki dua fase dalam perkembangannya. Yang pertama terjadi segera setelah infeksi inang baru dan tidak berlangsung lama. Kemudian virus, seolah-olah, "diam" dan diam-diam menumpuk di dalam tubuh. Yang kedua dapat dimulai dalam beberapa hari, minggu atau tahun, ketika virus "diam" untuk sementara waktu mulai berkembang biak seperti longsoran salju dan menyebabkan penyakit. Kehadiran fase "laten" melindungi virus dari kepunahan ketika populasi inang dengan cepat menjadi kebal terhadapnya. Semakin tidak terduga lingkungan eksternal dari sudut pandang virus, semakin penting untuk memiliki periode "keheningan".

Virus memainkan peran penting
Dalam kehidupan reservoir apa pun, virus memainkan peran penting. Jumlahnya mencapai beberapa miliar partikel per liter air laut di garis lintang kutub, sedang dan tropis. Di danau air tawar, kandungan virus biasanya kurang dari 100 kali.Mengapa ada begitu banyak virus di Ladoga dan penyebarannya begitu luar biasa masih harus dilihat. Tetapi para peneliti tidak ragu bahwa mikroorganisme memiliki dampak signifikan pada keadaan ekologis air alami.

Reaksi positif terhadap sumber getaran mekanis ditemukan pada amuba biasa
Amoeba proteus adalah amuba air tawar dengan panjang sekitar 0,25 mm, salah satu spesies paling umum dari kelompok tersebut. Ini sering digunakan dalam eksperimen sekolah dan untuk penelitian laboratorium. Amuba umum ditemukan di lumpur di dasar kolam dengan air yang tercemar. Itu terlihat seperti benjolan kecil agar-agar tidak berwarna, hampir tidak terlihat dengan mata telanjang.

Pada amuba biasa (Amoeba proteus), yang disebut vibrotaxis ditemukan dalam bentuk reaksi positif terhadap sumber getaran mekanis dengan frekuensi 50 Hz. Ini menjadi jelas jika kita mempertimbangkan bahwa pada beberapa spesies ciliata yang berfungsi sebagai makanan bagi amuba, frekuensi pemukulan silia berfluktuasi antara 40 dan 60 Hz. Amuba juga menunjukkan fototaksis negatif. Fenomena ini terdiri dari fakta bahwa hewan itu mencoba bergerak dari area yang diterangi ke tempat teduh. Termotaksis dalam amuba juga negatif: ia bergerak dari bagian badan air yang lebih hangat ke bagian yang kurang panas. Sangat menarik untuk mengamati galvanotaksis amuba. Jika arus listrik lemah dilewatkan melalui air, amuba melepaskan pseudopoda hanya dari sisi yang menghadap kutub negatif - katoda.

amuba terbesar
Salah satu amuba terbesar adalah spesies air tawar Pelomyxa (Chaos) carolinensis, panjangnya 2–5 mm.

Amoeba bergerak
Sitoplasma sel bergerak konstan. Jika arus sitoplasma mengalir ke satu titik di permukaan amuba, tonjolan muncul di tubuhnya di tempat ini. Ini meningkat, menjadi hasil dari tubuh - pseudopoda, sitolasme mengalir ke dalamnya, dan amuba bergerak dengan cara ini.

Bidan untuk amuba
Amoeba adalah organisme yang sangat sederhana, terdiri dari satu sel yang berkembang biak dengan pembelahan sederhana. Pertama, sel amuba menggandakan materi genetiknya, menciptakan nukleus kedua, dan kemudian berubah bentuk, membentuk penyempitan di tengah, yang secara bertahap membaginya menjadi dua sel anak. Di antara mereka ada seikat tipis, yang mereka tarik ke arah yang berbeda. Pada akhirnya, ligamen putus, dan sel anak memulai kehidupan yang mandiri.

Tetapi pada beberapa spesies amuba, proses reproduksi sama sekali tidak sesederhana itu. Sel anak mereka tidak dapat memecahkan ligamen sendiri dan terkadang bergabung lagi menjadi satu sel dengan dua inti. Amoeba yang membelah berteriak minta tolong dengan melepaskan bahan kimia khusus yang ditanggapi oleh "bidan amoeba". Para ilmuwan percaya bahwa, kemungkinan besar, ini adalah zat yang kompleks, termasuk fragmen protein, lipid, dan gula. Rupanya, ketika sel amuba membelah, membrannya mengalami ketegangan, yang menyebabkan pelepasan sinyal kimia ke lingkungan eksternal. Kemudian amuba yang membelah dibantu oleh amuba lain, yang datang sebagai respons terhadap sinyal kimia khusus. Ini diperkenalkan di antara sel-sel yang membelah dan memberi tekanan pada ligamen sampai pecah.

fosil hidup
Yang paling kuno di antaranya adalah radiolaria, organisme bersel tunggal yang ditutupi dengan pertumbuhan seperti cangkang dengan campuran silika, sisa-sisanya ditemukan di endapan Prakambrium, yang usianya dari satu hingga dua miliar tahun.

Yang paling bertahan
Tardigrade, hewan yang panjangnya kurang dari setengah milimeter, dianggap sebagai bentuk kehidupan paling keras di Bumi. Hewan ini dapat menahan suhu dari 270 derajat Celcius hingga 151 derajat, paparan sinar-X, kondisi vakum dan tekanan enam kali tekanan di dasar laut terdalam. Tardigrades dapat hidup di selokan dan di celah-celah batu. Beberapa makhluk kecil ini hidup kembali setelah satu abad hibernasi di lumut kering koleksi museum.

Acantharia (Acantharia), organisme paling sederhana yang terkait dengan radiolaria, mencapai panjang 0,3 mm. Kerangka mereka terdiri dari strontium sulfat.

Massa total fitoplankton hanya 1,5 miliar ton, sedangkan massa zoopalkton adalah 20 miliar ton.

Kecepatan gerakan sepatu ciliates (Paramecium caudatum) adalah 2 mm per detik. Ini berarti sepatu itu berenang dalam sedetik dengan jarak 10-15 kali lebih besar dari panjang tubuhnya. Ada 12 ribu silia di permukaan sepatu ciliates.

Euglena green (Euglena viridis) dapat berfungsi sebagai indikator yang baik untuk tingkat pemurnian air secara biologis. Dengan penurunan polusi bakteri, jumlahnya meningkat tajam.

Apa bentuk kehidupan paling awal di bumi?
Makhluk yang bukan tumbuhan atau hewan disebut rangeomorph. Mereka pertama kali menetap di dasar laut sekitar 575 juta tahun yang lalu, setelah glasiasi global terakhir (kali ini disebut periode Ediacaran), dan termasuk di antara makhluk bertubuh lunak pertama. Kelompok ini ada sampai 542 juta tahun yang lalu, ketika hewan modern yang berkembang biak dengan cepat menggantikan sebagian besar spesies ini.

Organisme dikumpulkan dalam pola fraktal bagian percabangan. Mereka tidak dapat bergerak dan tidak memiliki organ reproduksi, tetapi berkembang biak, tampaknya menciptakan cabang baru. Setiap elemen percabangan terdiri dari banyak tabung yang disatukan oleh kerangka organik semi-kaku. Para ilmuwan telah menemukan rangeomorph, yang dikumpulkan dalam beberapa bentuk berbeda, yang, menurutnya, mengumpulkan makanan di berbagai lapisan kolom air. Pola fraktal tampaknya cukup kompleks, tetapi menurut peneliti, kesamaan organisme satu sama lain membuat genom sederhana cukup untuk membuat cabang baru yang mengambang bebas dan untuk menghubungkan cabang ke struktur yang lebih kompleks.

Organisme fraktal yang ditemukan di Newfoundland memiliki lebar 1,5 sentimeter dan panjang 2,5 sentimeter.
Organisme tersebut menyumbang hingga 80% dari semua yang hidup di Ediacaran ketika tidak ada hewan yang bergerak. Namun, dengan munculnya organisme yang lebih mobile, penurunan mereka dimulai, dan sebagai hasilnya mereka sepenuhnya tergantikan.

Jauh di bawah dasar laut ada kehidupan abadi
Di bawah permukaan dasar laut dan samudera ada seluruh biosfer. Ternyata di kedalaman 400-800 meter di bawah dasar, di ketebalan sedimen dan bebatuan purba, hidup berjuta bakteri. Usia beberapa spesimen tertentu diperkirakan mencapai 16 juta tahun. Mereka praktis abadi, kata para ilmuwan.

Para peneliti percaya bahwa dalam kondisi seperti itu, di kedalaman batuan dasar, kehidupan berasal lebih dari 3,8 miliar tahun yang lalu dan baru kemudian, ketika lingkungan di permukaan menjadi layak huni, ia menguasai lautan dan daratan. Jejak kehidupan (fosil) di batuan dasar yang diambil dari kedalaman yang sangat dalam di bawah permukaan dasar telah ditemukan oleh para ilmuwan sejak lama. Mengumpulkan massa sampel di mana mereka menemukan mikroorganisme hidup. Termasuk - di bebatuan yang diangkat dari kedalaman lebih dari 800 meter di bawah dasar laut. Beberapa sampel sedimen berusia jutaan tahun, yang berarti bahwa, misalnya, bakteri yang terperangkap dalam sampel tersebut memiliki usia yang sama. Sekitar sepertiga dari bakteri yang ditemukan para ilmuwan di dasar batuan yang dalam masih hidup. Dengan tidak adanya sinar matahari, sumber energi bagi makhluk ini adalah berbagai proses geokimia.

Biosfer bakteri yang terletak di bawah dasar laut sangat besar dan melebihi jumlah semua bakteri yang hidup di darat. Oleh karena itu, ia memiliki efek nyata pada proses geologis, pada keseimbangan karbon dioksida, dan sebagainya. Mungkin, para peneliti menyarankan, tanpa bakteri bawah tanah seperti itu, kita tidak akan memiliki minyak dan gas.

Dalam air mendidih, pada suhu 100 ° C, semua bentuk organisme hidup mati, termasuk bakteri dan mikroba, yang dikenal karena ketahanan dan vitalitasnya - ini adalah fakta yang diketahui secara luas dan diakui secara umum. Tapi ternyata salah!

Pada akhir 1970-an, dengan munculnya kendaraan laut dalam pertama, mata air hidrotermal, dari mana aliran air mineral yang sangat panas terus menerus berdenyut. Suhu aliran seperti itu mencapai 200-400 °C yang luar biasa. Pada awalnya, tidak ada yang bisa membayangkan bahwa kehidupan bisa ada di kedalaman beberapa ribu meter dari permukaan, dalam kegelapan abadi, dan bahkan pada suhu seperti itu. Tapi dia ada di sana. Dan bukan kehidupan uniseluler primitif, tetapi seluruh ekosistem independen, terdiri dari spesies yang sebelumnya tidak diketahui sains.

Mata air hidrotermal ditemukan di dasar Palung Cayman pada kedalaman sekitar 5.000 meter. Sumber seperti ini disebut black smoker karena semburan airnya yang seperti asap hitam.

Dasar ekosistem yang hidup di dekat mata air hidrotermal adalah bakteri kemosintetik - mikroorganisme yang menerima nutrisi yang diperlukan dengan mengoksidasi berbagai elemen kimia; dalam kasus tertentu dengan oksidasi karbon dioksida. Semua perwakilan ekosistem termal lainnya, termasuk kepiting pemakan filter, udang, berbagai moluska, dan bahkan cacing laut besar, bergantung pada bakteri ini.

Perokok hitam ini benar-benar diselimuti oleh anemon laut putih. Kondisi yang berarti kematian bagi organisme laut lainnya adalah hal biasa bagi makhluk ini. Anemon putih mendapatkan makanannya dengan menyerap bakteri kemosintetik.

Organisme yang hidup di perokok hitam"sepenuhnya tergantung pada kondisi lokal dan tidak dapat bertahan hidup di habitat yang akrab bagi sebagian besar kehidupan laut. Karena alasan ini, untuk waktu yang lama tidak mungkin mengangkat satu makhluk hidup ke permukaan, mereka semua mati ketika suhu air turun.

Cacing Pompeii (lat. Alvinella pompejana) - penghuni ekosistem hidrotermal bawah air ini menerima nama yang agak simbolis.

Sebuah kendaraan tak berawak bawah air ISIS yang dikelola oleh ahli kelautan Inggris berhasil mengangkat makhluk hidup pertama. Para ilmuwan telah menemukan bahwa suhu di bawah 70 ° C mematikan bagi makhluk menakjubkan ini. Ini sangat luar biasa, karena suhu 70°C mematikan 99% organisme yang hidup di Bumi.

Penemuan ekosistem termal bawah air sangat penting bagi sains. Pertama, batas-batas di mana kehidupan dapat eksis telah diperluas. Kedua, penemuan itu membawa para ilmuwan ke versi baru tentang asal usul kehidupan di Bumi, yang menurutnya kehidupan berasal dari lubang hidrotermal. Dan ketiga, penemuan ini sekali lagi menyadarkan kita bahwa kita hanya tahu sedikit tentang dunia di sekitar kita.