Bacteriile trăiesc în izvoarele termale? Organisme cu apă termală Animale care trăiesc în izvoarele termale.

Extremofilii sunt organisme care trăiesc și prosperă în habitate în care viața este imposibilă pentru majoritatea celorlalte organisme. Sufixul (-phil) în greacă înseamnă iubire. Extremofilii „adoră” să trăiască în condiții extreme. Au capacitatea de a rezista la condiții precum radiații ridicate, presiune ridicată sau scăzută, pH ridicat sau scăzut, lipsă de lumină, căldură sau frig extrem și secetă extremă.

Majoritatea extremofililor sunt microorganisme precum și. Organismele mai mari, cum ar fi viermii, broaștele și insectele, pot trăi și în habitate extreme. Există diferite clase de extremofili în funcție de tipul de mediu în care se dezvoltă. Iată câteva dintre ele:

• Un acidophilus este un organism care prosperă într-un mediu acid cu niveluri de pH de 3 sau mai mici.
• Alcalifilul este un organism care prosperă în medii alcaline cu niveluri de pH de 9 și peste.
• Barofilul este un organism care trăiește în medii cu presiune ridicată, cum ar fi habitatele de adâncime.
• Un halofil este un organism care trăiește în habitate cu concentrații extrem de mari de sare.
• Un hipertermofil este un organism care prosperă în medii cu temperaturi extrem de ridicate (80° până la 122° C).
• Psicrofil/criofil - un organism care trăiește în condiții extrem de reci și temperaturi scăzute (de la -20° la +10° C).
• Organismele radiorezistente sunt organisme care prosperă în medii cu niveluri ridicate de radiații, inclusiv radiații ultraviolete și nucleare.
• Un xerofil este un organism care trăiește în condiții extrem de uscate.

Tardigrade

Tardigradele, sau urșii de apă, pot tolera mai multe tipuri de condiții extreme. Ei trăiesc în izvoare termale, gheață antarctică, precum și în medii adânci, pe vârfuri de munți și chiar în... Tardigradele se găsesc în mod obișnuit în licheni și mușchi. Se hrănesc cu celule vegetale și nevertebrate minuscule, cum ar fi nematode și rotifere. Urșii acvatici se reproduc, deși unii se reproduc prin partenogeneză.

Tardigradele pot supraviețui într-o varietate de condiții extreme, deoarece sunt capabile să-și închidă temporar metabolismul atunci când condițiile nu sunt potrivite pentru supraviețuire. Acest proces se numește criptobioză și permite urșilor acvatici să intre într-o stare care le permite să supraviețuiască în condiții de ariditate extremă, lipsă de oxigen, frig extrem, presiune scăzută și toxicitate sau radiații ridicate. Tardigradele pot rămâne în această stare câțiva ani și pot părăsi atunci când mediul devine locuibil.

Artemia ( Artemia salina)

Artemia este o specie de crustacee mici care poate trăi în condiții cu concentrații extrem de mari de sare. Acești extremofili trăiesc în lacuri sărate, mlaștini sărate, mări și țărmuri stâncoase. Sursa lor principală de hrană sunt algele verzi. Artemia are branhii care îi ajută să supraviețuiască în medii sărate prin absorbția și eliberarea de ioni și producând urină concentrată. La fel ca tardigradele, creveții de saramură se reproduc sexual și asexuat (prin partenogeneză).

Bacteria Helicobacter pylori ( Helicobacter pylori)

Helicobacter pylori- o bacterie care traieste in mediul extrem de acid al stomacului. Aceste bacterii secretă enzima urază, care neutralizează acid clorhidric. Se știe că alte bacterii nu sunt capabile să reziste la aciditatea stomacului. Helicobacter pylori sunt bacterii în formă de spirală care se pot îngropa în peretele stomacului și pot provoca ulcere sau chiar cancer de stomac la oameni. Majoritatea oamenilor din lume au această bacterie în stomac, dar de obicei cauzează rareori boli, potrivit Centrelor pentru Controlul și Prevenirea Bolilor (CDC).

Cianobacterii Gloeocapsa

Gloeocapsa- un gen de cianobacterii care trăiesc de obicei pe stâncile umede ale țărmurilor stâncoase. Aceste bacterii conțin clorofilă și sunt capabile să... Celulele Gloeocapsaînconjurat de membrane gelatinoase care pot fi viu colorate sau incolore. Oamenii de știință au descoperit că sunt capabili să supraviețuiască în spațiu timp de un an și jumătate. Mostre stânci conţinând Gloeocapsa, au fost plasate în afara Stației Spațiale Internaționale, iar aceste microorganisme au fost capabile să reziste la condițiile extreme ale spațiului, cum ar fi fluctuațiile de temperatură, expunerea la vid și expunerea la radiații.

Temperatura este cel mai important factor de mediu. Temperatura are un impact enorm asupra multor aspecte ale vieții organismelor, geografia lor de distribuție, reproducere și alte proprietăți biologice ale organismelor, care depind în principal de temperatură. Raza de acțiune, adică Limitele de temperatură în care poate exista viața variază de la aproximativ -200°C până la +100°C, iar bacteriile s-au descoperit uneori că există în izvoarele termale la temperaturi de 250°C. În realitate, majoritatea organismelor pot supraviețui într-un interval și mai restrâns de temperaturi.

Unele tipuri de microorganisme, în principal bacterii și alge, sunt capabile să trăiască și să se reproducă în izvoarele termale la temperaturi apropiate de punctul de fierbere. Limita superioară de temperatură pentru bacteriile termale este de aproximativ 90°C. Variabilitatea temperaturii este foarte importantă din punct de vedere al mediului.

Orice specie este capabilă să trăiască numai într-un anumit interval de temperatură, așa-numitele temperaturi letale maxime și minime. Dincolo de aceste extreme critice de temperatură, frig sau căldură, are loc moartea organismului. Undeva la mijloc este temperatura optima, în care este activă activitatea vitală a tuturor organismelor, materia vie în ansamblu.

În funcție de toleranța organismelor la condițiile de temperatură, acestea sunt împărțite în euriterme și stenoterme, adică. capabil să tolereze fluctuațiile de temperatură în limite largi sau înguste. De exemplu, lichenii și multe bacterii pot trăi la temperaturi diferite sau orhideele și alte plante iubitoare de căldură zone tropicale- sunt stenoterme.

Unele animale sunt capabile să mențină o temperatură constantă a corpului, indiferent de temperatura ambiantă. Astfel de organisme sunt numite homeoterme. La alte animale, temperatura corpului variază în funcție de temperatura ambiantă. Ele sunt numite poikiloterme. În funcție de metoda de adaptare a organismelor la condițiile de temperatură, acestea sunt împărțite în două grupuri de mediu: criofilele sunt organisme adaptate la frig si temperaturi scazute; termofili – sau iubitoare de căldură.

regula lui Allen- o regulă ecogeografică stabilită de D. Allen în 1877. Conform acestei reguli, dintre formele înrudite de animale homeoterme (cu sânge cald) care duc un stil de viață similar, cele care trăiesc în climate mai reci au părți ale corpului proeminente relativ mai mici: urechi, picioare, cozi, etc.

Reducerea părților proeminente ale corpului duce la o scădere a suprafeței relative a corpului și ajută la economisirea căldurii.

Un exemplu al acestei reguli sunt reprezentanții familiei Canine din diferite regiuni. Cele mai mici (față de lungimea corpului) urechi și botul mai puțin alungit din această familie se găsesc la vulpea arctică (zona: Arctica), iar cele mai mari urechi și botul îngust și alungit se găsesc la vulpea fennec (zona: Sahara).

Această regulă se aplică și populațiilor umane: nasul, brațele și picioarele cele mai scurte (în raport cu dimensiunea corpului) sunt caracteristice popoarelor eschimo-aleuți (eschimosi, inuiți) și brate lungiși picioare pentru blănuri și tootsies.

regula lui Bergman- o regulă ecogeografică formulată în 1847 de biologul german Karl Bergmann. Regula prevede că dintre formele similare de animale homeoterme (cu sânge cald), cele mai mari sunt cele care trăiesc în climă mai rece - la latitudini mari sau la munte. Dacă există specii strâns înrudite (de exemplu, specii din același gen) care nu diferă semnificativ în tiparele lor de hrănire și stilul de viață, atunci specii mai mari se găsesc și în climatele mai severe (reci).

Regula se bazează pe presupunerea că producția totală de căldură la speciile endoterme depinde de volumul corpului, iar rata transferului de căldură depinde de suprafața acestuia. Pe măsură ce dimensiunea organismelor crește, volumul corpului crește mai repede decât suprafața sa. Această regulă a fost testată pentru prima dată experimental pe câini de diferite dimensiuni. S-a dovedit că producția de căldură la câinii de talie mică este mai mare pe unitatea de masă, dar indiferent de dimensiune, rămâne aproape constantă pe unitatea de suprafață.

Într-adevăr, regula lui Bergmann este adesea îndeplinită atât în ​​cadrul aceleiași specii, cât și între specii strâns înrudite. De exemplu, forma Amur a tigrului din Orientul Îndepărtat este mai mare decât forma Sumatra din Indonezia. Subspeciile de lup nordic sunt în medie mai mari decât cele sudice. Dintre speciile strâns înrudite din genul ursului, cele mai mari trăiesc în latitudinile nordice (ursul polar, urșii bruni de pe insula Kodiak), iar cele mai mici specii (de exemplu, ursul cu ochelari) trăiesc în zone cu un climat cald.

În același timp, această regulă a fost adesea criticată; s-a remarcat că nu poate fi de natură generală, deoarece dimensiunea mamiferelor și păsărilor este influențată de mulți alți factori în afară de temperatură. În plus, adaptările la climă dure la nivelul populației și speciilor apar adesea nu prin modificări ale dimensiunii corpului, ci prin modificări ale dimensiunii. organele interne(creșterea dimensiunii inimii și plămânilor) sau datorită adaptărilor biochimice. Ținând cont de această critică, este necesar să subliniem că regula lui Bergman este de natură statistică și își manifestă efectul în mod clar, toate celelalte lucruri fiind egale.

Într-adevăr, există multe excepții de la această regulă. Deci, cea mai mică cursă mamut lânos cunoscut din insula polară Wrangel; multe subspecii de lup de pădure sunt mai mari decât lupii de tundră (de exemplu, subspeciile dispărute din Peninsula Kenai; se presupune că dimensiunea lor mare le-ar putea oferi acestor lupi un avantaj atunci când vânează elani mari care locuiesc în peninsula). Subspecia de leopard din Orientul Îndepărtat care trăiește pe Amur este semnificativ mai mică decât cea africană. În exemplele date, formele comparate diferă în ceea ce privește stilul de viață (populații insulare și continentale; subspecii tundră, care se hrănesc cu pradă mai mică și subspecii forestiere, care se hrănesc cu pradă mai mare).

În ceea ce privește oamenii, regula este aplicabilă într-o anumită măsură (de exemplu, triburile de pigmei au apărut aparent în mod repetat și independent în zone diferite cu climat tropical); cu toate acestea, diferențele în dietele și obiceiurile locale, migrația și deriva genetică între populații limitează aplicabilitatea acestei reguli.

Regula lui Gloger este aceea dintre formele înrudite între ele (rase sau subspecii diferite ale aceleiași specii, specii înrudite) animale homeoterme (cu sânge cald), cele care trăiesc în climă caldă și umedă au o culoare mai strălucitoare decât cele care trăiesc în climă rece și uscată. Înființată în 1833 de Konstantin Gloger (Gloger C. W. L.; 1803-1863), un ornitolog polonez și german.

De exemplu, majoritatea speciilor de păsări din deșert au o culoare mai plictisitoare decât rudele lor subtropicale și subtropicale. păduri tropicale. Regula lui Gloger poate fi explicată atât prin considerente de camuflaj, cât și prin influența condițiilor climatice asupra sintezei pigmenților. Într-o anumită măsură, regula lui Gloger se aplică și animalelor hipokiloterme (cu sânge rece), în special insectelor.

Umiditatea ca factor de mediu

Inițial, toate organismele erau acvatice. După ce au cucerit pământul, nu și-au pierdut dependența de apă. Apa este o parte integrantă a tuturor organismelor vii. Umiditatea este cantitatea de vapori de apă din aer. Fără umiditate sau apă nu există viață.

Umiditatea este un parametru care caracterizează conținutul de vapori de apă din aer. Umiditate absolută- aceasta este cantitatea de vapori de apa din aer si depinde de temperatura si presiune. Această cantitate se numește umiditate relativă (adică raportul dintre cantitatea de vapori de apă din aer și cantitatea saturată de vapori în anumite condiții de temperatură și presiune.)

În natură există un ritm zilnic de umiditate. Umiditatea fluctuează pe verticală și pe orizontală. Acest factor, împreună cu lumina și temperatura, joacă un rol important în reglarea activității organismelor și a distribuției lor. Umiditatea modifică și efectul temperaturii.

Un factor important de mediu este uscarea aerului. În special pentru organismele terestre, efectul de uscare al aerului este de mare importanță. Animalele se adaptează deplasându-se în locuri protejate și ducând un stil de viață activ pe timp de noapte.

Plantele absorb apa din sol si aproape toate (97-99%) se evapora prin frunze. Acest proces se numește transpirație. Evaporarea răcește frunzele. Datorită evaporării, ionii sunt transportați prin sol până la rădăcini, ionii sunt transportați între celule etc.

O anumită cantitate de umiditate este absolut necesară pentru organismele terestre. Multe dintre ele necesită o umiditate relativă de 100% pentru funcționarea normală și, dimpotrivă, un organism în stare normală nu poate trăi mult timp în aer absolut uscat, deoarece pierde constant apă. Apa este o parte esențială a materiei vii. Prin urmare, pierderea apei într-o anumită cantitate duce la moarte.

Plantele din climă uscată se adaptează prin modificări morfologice și reducerea organelor vegetative, în special a frunzelor.

Animalele terestre se adaptează și ele. Mulți dintre ei beau apă, alții o absorb prin corp sub formă lichidă sau vapori. De exemplu, majoritatea amfibienilor, unele insecte și acarieni. Majoritatea animalelor din deșert nu beau niciodată din apă alimentată; Alte animale obțin apă prin procesul de oxidare a grăsimilor.

Apa este absolut necesară organismelor vii. Prin urmare, organismele se răspândesc în habitatul lor în funcție de nevoile lor: organismele acvatice trăiesc constant în apă; hidrofitele pot trăi doar în medii foarte umede.

Din punct de vedere al valenței ecologice, hidrofitele și higrofitele aparțin grupului stenogirilor. Umiditatea afectează foarte mult funcțiile vitale ale organismelor, de exemplu, 70% umiditatea relativa a fost foarte favorabil pentru maturarea câmpului și fertilitatea femelelor lăcuste migratoare. Când sunt înmulțite cu succes, produc daune economice enorme culturilor din multe țări.

Pentru evaluarea de mediu Distribuția organismelor este folosită ca indicator al aridității climatice. Uscaciunea serveste ca factor selectiv pentru clasificarea ecologica a organismelor.

Astfel, în funcție de caracteristicile de umiditate ale climatului local, speciile de organisme sunt distribuite în grupuri ecologice:

1. Hidratofitele sunt plante acvatice.

2. Hidrofitele sunt plante terestre-acvatice.

3. Higrofitele – plante terestre care trăiesc în condiții de umiditate ridicată.

4. Mezofitele sunt plante care cresc cu umiditate medie

5. Xerofitele sunt plante care cresc cu umiditate insuficientă. Ele, la rândul lor, se împart în: suculente - plante suculente (cactusi); sclerofitele sunt plante cu frunze înguste și mici și rulate în tuburi. Ele sunt, de asemenea, împărțite în euxerofite și stypaxerophytes. Euxerofitele sunt plante de stepă. Stypaxerophytes sunt un grup de ierburi de gazon cu frunze înguste (iarbă cu pene, pădure, tonkonogo etc.). La rândul lor, mezofitele se împart și în mezohigrofite, mezoxerofite etc.

Deși inferioară ca importanță temperaturii, umiditatea este totuși unul dintre principalii factori de mediu. În cea mai mare parte a istoriei naturii vii, lumea organică a fost reprezentată exclusiv de organisme acvatice. O parte integrantă a marii majorități a ființelor vii este apa și aproape toate necesită un mediu acvatic pentru a se reproduce sau fuziona gameții. Animalele terestre sunt forțate să creeze un mediu acvatic artificial în corpurile lor pentru fertilizare, iar acest lucru duce la ca acestea din urmă să devină interne.

Umiditatea este cantitatea de vapori de apă din aer. Poate fi exprimat în grame pe metru cub.

Lumina ca factor de mediu. Rolul luminii în viața organismelor

Lumina este una dintre formele de energie. Conform primei legi a termodinamicii, sau legea conservării energiei, energia se poate schimba de la o formă la alta. Conform acestei legi, organismele sunt un sistem termodinamic care schimbă constant energie și materie cu mediul. Organismele de pe suprafața Pământului sunt expuse unui flux de energie, în principal energie solară, precum și radiațiilor termice cu undă lungă din corpurile cosmice.

Ambii acești factori determină conditiile climatice mediu (temperatura, rata de evaporare a apei, mișcarea aerului și a apei). Lumina soarelui cu o energie de 2 cal cade asupra biosferei din spațiu. cu 1 cm 2 în 1 min. Aceasta este așa-numita constantă solară. Această lumină, care trece prin atmosferă, este slăbită și nu mai mult de 67% din energia sa poate ajunge la suprafața Pământului într-o amiază senină, adică. 1,34 cal. pe cm 2 în 1 min. Trecând prin acoperirea norilor, apă și vegetație, lumina soarelui este și mai slăbită, iar distribuția energiei din ea în diferite părți ale spectrului se modifică semnificativ.

Gradul în care lumina solară și radiația cosmică sunt atenuate depinde de lungimea de undă (frecvența) luminii. Radiația ultravioletă cu o lungime de undă mai mică de 0,3 microni aproape că nu trece prin stratul de ozon (la o altitudine de aproximativ 25 km). O astfel de radiație este periculoasă pentru un organism viu, în special pentru protoplasmă.

În natura vie, lumina este singura sursă de energie toate plantele, cu excepția bacteriilor, fotosintetizează, adică. sintetiza substante organice din non materie organică(adică din apă, săruri minerale și CO-În natura vie, lumina este singura sursă de energie; toate plantele, cu excepția bacteriilor 2, folosesc energie radiantă în procesul de asimilare). Toate organismele depind pentru nutriție de organismele fotosintetice terestre, adică. plante purtătoare de clorofilă.

Lumina ca factor de mediu este împărțită în ultraviolete cu o lungime de undă de 0,40 - 0,75 microni și infraroșii cu o lungime de undă mai mare decât aceste magnitudini.

Acțiunea acestor factori depinde de proprietățile organismelor. Fiecare tip de organism este adaptat la o anumită lungime de undă a luminii. Unele tipuri de organisme s-au adaptat la radiațiile ultraviolete, în timp ce altele s-au adaptat la radiațiile infraroșii.

Unele organisme sunt capabile să distingă între lungimi de undă. Au sisteme speciale de percepere a luminii și viziune a culorilor, care sunt de mare importanță în viața lor. Multe insecte sunt sensibile la radiațiile cu unde scurte, pe care oamenii nu le pot percepe. Moliile percep bine razele ultraviolete. Albinele și păsările își determină cu exactitate locația și navigați pe teren chiar și noaptea.

De asemenea, organismele reacţionează puternic la intensitatea luminii. Pe baza acestor caracteristici, plantele sunt împărțite în trei grupe ecologice:

1. Iubitoare de lumină, iubitoare de soare sau heliofite - care sunt capabile să se dezvolte normal doar sub razele soarelui.

2. Plantele iubitoare de umbră, sau sciofitele, sunt plante din nivelurile inferioare ale pădurilor și plante de adâncime, de exemplu, crinii și altele.

Pe măsură ce intensitatea luminii scade, fotosinteza încetinește și ea. Toate organismele vii au un prag de sensibilitate la intensitatea luminii, precum și la alți factori de mediu. Diferitele organisme au o sensibilitate diferită la prag la factorii de mediu. De exemplu, lumina intensă inhibă dezvoltarea muștelor Drosophila, provocând chiar moartea acestora. Gândacilor și altor insecte nu le place lumina. La majoritatea plantelor fotosintetice, la intensitate luminoasă scăzută, sinteza proteinelor este inhibată, iar la animale sunt inhibate procesele de biosinteză.

3. Heliofite tolerante la umbră sau facultative. Plante care cresc bine atât la umbră, cât și la lumină. La animale, aceste proprietăți ale organismelor sunt numite iubitoare de lumină (fotofile), iubitoare de umbră (fotofobe), eurifobe - stenofobe.

Valenta de mediu

gradul de adaptabilitate al unui organism viu la schimbările condițiilor de mediu. E.v. reprezintă o proprietate a speciei. Este exprimată cantitativ prin gama de schimbări de mediu în care o anumită specie își menține activitatea normală de viață. E.v. poate fi considerat atât în ​​raport cu reacția unei specii la factorii individuali de mediu, cât și în raport cu un complex de factori.

În primul caz, speciile care tolerează modificări largi ale puterii factorului de influență sunt desemnate printr-un termen constând din numele acestui factor cu prefixul „eury” (euritermal - în raport cu influența temperaturii, eurihalină - în relație cu la salinitate, eurybatherous - în raport cu adâncimea etc.); speciile adaptate doar la mici modificări ale acestui factor sunt desemnate printr-un termen similar cu prefixul „steno” (stenotermic, stenohalin etc.). Specia cu E. v. larg. în raport cu un complex de factori, se numesc eurybionts (Vezi Eurybionts) spre deosebire de stenobionti (Vezi Stenobionts), care au o adaptabilitate scăzută. Deoarece euribionticitatea face posibilă popularea unei varietăți de habitate, iar stenobionticitatea îngustează drastic gama de habitate potrivite pentru specie, aceste două grupuri sunt adesea numite eury- sau, respectiv, stenotopice.

Eurybionts, organisme animale și vegetale capabile să existe sub schimbări semnificative ale condițiilor de mediu. De exemplu, locuitorii zonei litorale marine suferă uscare regulată în timpul valului scăzut, încălzire puternică vara și răcire și uneori îngheț iarna (animale euritermale); Locuitorii estuarelor râurilor îi pot rezista. fluctuații ale salinității apei (animale eurihaline); un număr de animale există într-o gamă largă de presiuni hidrostatice (euribati). Mulți locuitori ai pământului latitudini temperate capabil să reziste la mari fluctuații sezoniere de temperatură.

Euribiontismul unei specii crește odată cu capacitatea ei de a tolera conditii nefavorabileîn stare de animație suspendată (multe bacterii, spori și semințe ale multor plante, plante perene adulte de latitudini reci și temperate, muguri de iernare de bureți și briozoare de apă dulce, ouă de crustacee branchiale, tardigrade adulte și unele rotifere etc.) sau hibernare (unele mamifere).

REGULA LUI CHETVERIKOV, De regulă, conform lui Krom, în natură toate tipurile de organisme vii sunt reprezentate nu de indivizi izolați, ci sub formă de agregate de numere (uneori foarte mari) de indivizi-populații. Crescut de S. S. Chetverikov (1903).

Vedere- este un ansamblu stabilit istoric de populații de indivizi, asemănătoare ca proprietăți morfo-fiziologice, capabile să se încrucișeze liber între ele și să producă descendenți fertili, ocupând o anumită zonă. Fiecare specie de organisme vii poate fi descrisă printr-un set de trăsături și proprietăți caracteristice, care se numesc caracteristici ale speciei. Caracteristicile unei specii prin care o specie poate fi distinsă de alta se numesc criterii de specie.

Cele mai frecvent utilizate sunt șapte criterii generale de forma:

1. Tip specific de organizare: un set de trăsături caracteristice care fac posibilă distingerea indivizilor unei specii date de indivizii alteia.

2. Certitudine geografică: existența unor indivizi ai unei specii într-un anumit loc de pe glob; interval - zona în care trăiesc indivizii unei anumite specii.

3. Certitudine ecologică: indivizii unei specii trăiesc într-un interval specific de valori ale factorilor fizici de mediu, cum ar fi temperatura, umiditatea, presiunea etc.

4. Diferențiere: o specie este formată din grupuri mai mici de indivizi.

5. Discrete: indivizii unei anumite specii sunt separați de indivizii alteia printr-un decalaj - hiatus este determinat de acțiunea unor mecanisme de izolare, cum ar fi discrepanțe în timpul reproducerii, utilizarea reacțiilor comportamentale specifice, sterilitatea hibrizilor. , etc.

6. Reproductibilitate: reproducerea indivizilor se poate desfășura pe cale asexuată (gradul de variabilitate este scăzut) și sexual (gradul de variabilitate este ridicat, deoarece fiecare organism combină caracteristicile tatălui și ale mamei).

7. Un anumit nivel de numere: numerele suferă modificări periodice (valuri ale vieții) și neperiodice.

Indivizii oricărei specii sunt distribuiți extrem de neuniform în spațiu. De exemplu, urzica, în raza sa de acțiune, se găsește numai în locuri umede, umbrite, cu sol fertil, formând desișuri în câmpiile inundabile ale râurilor, pâraielor, în jurul lacurilor, de-a lungul marginilor mlaștinilor, în pădurile mixte și desișurile de arbuști. Colonii de aluniță europeană, vizibile clar pe movilele de pământ, se găsesc pe marginile pădurilor, pajiști și câmpuri. Potrivit pentru viață
Deși habitatele se găsesc adesea în aria de distribuție, ele nu acoperă întreaga gamă și, prin urmare, indivizii acestei specii nu se găsesc în alte zone din gamă. Nu are rost să cauți urzici într-o pădure de pini sau o cârtiță într-o mlaștină.

Astfel, distribuția neuniformă a unei specii în spațiu se exprimă sub formă de „insule de densitate”, „condensări”. Zonele cu o distribuție relativ mare a acestei specii alternează cu zone cu abundență redusă. Astfel de „centre de densitate” ale populației fiecărei specii sunt numite populații. O populație este o colecție de indivizi ai unei anumite specii, care locuiesc într-un anumit spațiu (parte din aria sa) pentru o lungă perioadă de timp (un număr mare de generații) și izolați de alte populații similare.

Traversarea liberă (panmixia) are loc practic în cadrul populației. Cu alte cuvinte, o populație este un grup de indivizi care se unesc liber, care trăiesc mult timp pe un anumit teritoriu și relativ izolat de alte grupuri similare. Prin urmare, o specie este o colecție de populații, iar o populație este o unitate structurală a unei specii.

Diferența dintre o populație și o specie:

1) indivizii din diferite populații se încrucișează liber între ei,

2) indivizii diferitelor populații diferă puțin unul de celălalt,

3) nu există un decalaj între două populații învecinate, adică există o tranziție treptată între ele.

Procesul de speciație. Să presupunem că o anumită specie ocupă un anumit habitat determinat de modelul său de hrănire. Ca urmare a divergenței dintre indivizi, intervalul crește. Noul habitat va conține zone cu diferite plante alimentare, proprietăți fizice și chimice etc. Indivizii care se găsesc în diferite părți ale habitatului formează populații. În viitor, ca urmare a diferențelor din ce în ce mai mari dintre indivizii populațiilor, va deveni din ce în ce mai clar că indivizii unei populații diferă într-un fel de indivizii unei alte populații. Are loc un proces de divergență a populației. Mutațiile se acumulează în fiecare dintre ele.

Reprezentanții oricărei specii din zona locală formează o populație locală. Totalitatea populațiilor locale asociate cu zone ale habitatului omogene din punct de vedere al condițiilor de viață constituie o populație ecologică. Deci, dacă o specie trăiește într-o pajiște și o pădure, atunci vorbesc despre populațiile sale de gumă și luncă. Populațiile din cadrul unei specii care sunt asociate cu limite geografice specifice sunt numite populații geografice.
Dimensiunile și limitele populației se pot schimba dramatic. În timpul focarelor de reproducere în masă, specia se răspândește foarte larg și apar populații gigantice.

Un set de populații geografice cu caracteristici stabile, capacitatea de a se încrucișa și de a produce descendenți fertili se numește subspecie. Darwin spunea că formarea de noi specii are loc prin soiuri (subspecii).

Cu toate acestea, trebuie amintit că în natură adesea lipsește un element.
Mutațiile care apar la indivizii fiecărei subspecii nu pot conduce prin ele însele la formarea de noi specii. Motivul constă în faptul că această mutație va rătăci în întreaga populație, deoarece indivizii subspeciei, după cum știm, nu sunt izolați din punct de vedere reproductiv. Dacă o mutație este benefică, crește heterozigositatea populației dacă este dăunătoare, pur și simplu va fi respinsă prin selecție;

Ca rezultat al procesului de mutație care apare constant și al încrucișării libere, mutațiile se acumulează în populații. Conform teoriei lui I. I. Shmalhausen, se creează o rezervă de variabilitate ereditară, adică marea majoritate a mutațiilor care apar sunt recesive și nu se manifestă fenotipic. Odată ce este atinsă o concentrație mare de mutații în starea heterozigotă, încrucișarea indivizilor purtători de gene recesive devine posibilă. În acest caz apar indivizi homozigoți la care mutațiile se manifestă deja fenotipic. În aceste cazuri, mutațiile sunt deja sub control selecția naturală.
Dar acest lucru nu este încă decisiv pentru procesul de speciație, deoarece populațiile naturale sunt deschise și gene străine de la populațiile vecine sunt introduse constant în ele.

Există un flux de gene suficient pentru a menține o similaritate ridicată a pool-urilor de gene (totalitatea tuturor genotipurilor) tuturor populațiilor locale. Se estimează că completarea fondului de gene din cauza genelor străine într-o populație formată din 200 de indivizi, fiecare având 100.000 de loci, este de 100 de ori mai mare decât datorită mutațiilor. În consecință, nicio populație nu se poate schimba dramatic atâta timp cât este supusă influenței de normalizare a fluxului de gene. Rezistența unei populații la modificări ale compoziției sale genetice sub influența selecției se numește homeostazie genetică.

Ca urmare a homeostaziei genetice într-o populație, formarea unei noi specii este foarte dificilă. Mai trebuie îndeplinită o condiție! Și anume, este necesar să se izoleze fondul de gene al populației fiice de fondul de gene materne. Izolarea poate avea două forme: spațială și temporală. Izolarea spațială are loc din cauza diferitelor bariere geografice, cum ar fi deșerturile, pădurile, râurile, dunele și câmpiile inundabile. Cel mai adesea, izolarea spațială are loc din cauza unei reduceri accentuate a intervalului continuu și a dezintegrarii sale în buzunare sau nișe separate.

Adesea, o populație devine izolată ca urmare a migrației. În acest caz, apare o populație izolată. Cu toate acestea, deoarece numărul de indivizi dintr-o populație izolată este de obicei mic, există pericolul de consangvinizare - degenerare asociată consangvinizării. Speciația bazată pe izolarea spațială se numește geografică.

Forma temporară de izolare include schimbări în timpul reproducerii și schimbări în întregul ciclu de viață. Speciația bazată pe izolare temporară se numește ecologică.
Lucrul decisiv în ambele cazuri este crearea unui sistem genetic nou, incompatibil cu vechiul sistem. Evoluția se realizează prin speciație, motiv pentru care se spune că o specie este un sistem evolutiv elementar. O populație este o unitate evolutivă elementară!

Caracteristicile statistice și dinamice ale populațiilor.

Speciile de organisme intră în biocenoză nu ca indivizi, ci ca populații sau părți ale acestora. O populație este o parte a unei specii (constă din indivizi din aceeași specie), ocupând un spațiu relativ omogen și capabilă să se autoregleze și să mențină un anumit număr. Fiecare specie din teritoriul ocupat se împarte în populații Dacă luăm în considerare impactul factorilor de mediu asupra unui organism individual, atunci la un anumit nivel al factorului (de exemplu, temperatura), individul studiat fie va supraviețui, fie va muri. Imaginea se schimbă atunci când se studiază efectul aceluiași factor asupra unui grup de organisme din aceeași specie.

Unii indivizi vor muri sau își vor reduce activitatea vitală la o anumită temperatură, alții - la o temperatură mai scăzută, iar alții - la o temperatură mai ridicată. Prin urmare, putem da o altă definiție a unei populații: toate organismele vii, pentru a supraviețui și a produce urmași, trebuie, în condiții de mediu dinamice, factorii să existe sub formă de grupuri, sau populații, de ex. o colecţie de indivizi conlocuitori cu ereditate asemănătoare Cea mai importantă trăsătură a unei populaţii este teritoriul total pe care îl ocupă. Dar în cadrul unei populații pot exista grupuri mai mult sau mai puțin izolate din diverse motive.

Prin urmare, este dificil de dat o definiție exhaustivă a populației din cauza granițelor neclare dintre grupurile individuale de indivizi. Fiecare specie este formată din una sau mai multe populații, iar o populație este astfel forma de existență a unei specii, cea mai mică unitate evolutivă a acesteia. Pentru populațiile de diferite specii, există limite acceptabile pentru reducerea numărului de indivizi, dincolo de care existența populației devine imposibilă. Nu există date exacte despre valorile critice ale numărului populației în literatură. Valorile date sunt contradictorii. Cu toate acestea, rămâne neîndoielnic faptul că, cu cât indivizii sunt mai mici, cu atât valorile critice ale numerelor lor sunt mai mari. Pentru microorganisme este vorba de milioane de indivizi, pentru insecte - zeci și sute de mii, iar pentru mamiferele mari - câteva zeci.

Numărul nu trebuie să scadă sub limitele dincolo de care probabilitatea de a întâlni parteneri sexuali scade brusc. Numărul critic depinde și de alți factori. De exemplu, pentru unele organisme un stil de viață de grup (colonii, turme, turme) este specific. Grupurile dintr-o populație sunt relativ izolate. Pot exista cazuri când populația în ansamblu este încă destul de mare, iar numărul de grupuri individuale este redus sub limitele critice.

De exemplu, o colonie (grup) de cormoran peruan trebuie să aibă o populație de cel puțin 10 mii de indivizi, iar turma ren- 300 - 400 capete. Pentru a înțelege mecanismele de funcționare și a rezolva problemele de utilizare a populațiilor, informațiile despre structura acestora sunt de mare importanță. Există gen, vârstă, teritorială și alte tipuri de structură. În termeni teoretici și aplicați, cele mai importante date se referă la structura de vârstă - raportul dintre indivizi (deseori combinați în grupuri) de diferite vârste.

Animalele sunt împărțite în următoarele grupe de vârstă:

Grupul de tineri (copii) grupul senil (grupul senil, care nu este implicat în reproducere)

Grup de adulți (indivizi implicați în reproducere).

De obicei, populațiile normale sunt caracterizate de cea mai mare viabilitate, în care toate vârstele sunt reprezentate relativ uniform. Într-o populație regresivă (pe moarte), indivizii senili predomină, ceea ce indică prezența factorilor negativi care perturbă funcțiile reproductive. Sunt necesare măsuri urgente pentru identificarea și eliminarea cauzelor acestei afecțiuni. Populațiile invadatoare sunt reprezentate în principal de indivizi tineri. Vitalitatea lor de obicei nu provoacă îngrijorare, dar există o probabilitate mare de apariție a unui număr excesiv de mare de indivizi, deoarece în astfel de populații nu s-au format conexiuni trofice și de altă natură.

Este deosebit de periculos dacă este vorba despre o populație de specii care anterior lipseau din zonă. În acest caz, populațiile găsesc și ocupă de obicei o nișă ecologică liberă și își realizează potențialul de reproducere, crescându-și intens numărul, dacă populația este într-o stare normală sau aproape de normală, o persoană poate elimina din aceasta numărul de indivizi (la animale ) sau biomasă (în plante), care crește în perioada dintre retrageri. În primul rând, persoanele de vârstă post-productivă (care au terminat reproducerea) ar trebui îndepărtate. Dacă scopul este obținerea unui anumit produs, atunci vârsta, sexul și alte caracteristici ale populațiilor sunt ajustate ținând cont de sarcină.

Exploatarea populațiilor de comunități de plante (de exemplu, pentru producția de lemn) este de obicei programată pentru a coincide cu perioada de încetinire a creșterii (acumularea de produse) legată de vârstă. Această perioadă coincide de obicei cu acumularea maximă de masă lemnoasă pe unitatea de suprafață. Populația se caracterizează și printr-un anumit raport de sex, iar raportul dintre bărbați și femei nu este egal cu 1:1. Sunt cunoscute cazuri de predominare accentuată a unui sex sau altul, alternanță de generații cu absența masculilor. Fiecare populație poate avea și o structură spațială complexă (împărțită în grupuri ierarhice mai mult sau mai puțin mari - de la geografic la elementar (micropopulații).

Astfel, dacă rata mortalității nu depinde de vârsta indivizilor, atunci curba de supraviețuire este o linie descrescătoare (vezi figura, tipul I). Adică, moartea indivizilor are loc uniform la acest tip, rata mortalității rămâne constantă pe tot parcursul vieții. O astfel de curbă de supraviețuire este caracteristică speciilor a căror dezvoltare are loc fără metamorfoză cu suficientă stabilitate a urmașilor născuți. Acest tip este de obicei numit tip hidra - este caracterizat printr-o curbă de supraviețuire care se apropie de o linie dreaptă. La speciile pentru care rolul factorilor externi în mortalitate este mic, curba de supraviețuire se caracterizează printr-o scădere ușoară până la o anumită vârstă, după care are loc o scădere bruscă ca urmare a mortalității naturale (fiziologice).

Tip II din imagine. Natura curbei de supraviețuire apropiată de acest tip este caracteristică oamenilor (deși curba de supraviețuire umană este oarecum mai plată și, prin urmare, este ceva între tipurile I și II). Acest tip se numește tipul Drosophila: este ceea ce muștele fructelor prezintă în condiții de laborator (nu sunt mâncate de prădători). Multe specii se caracterizează prin rate ridicate de mortalitate stadii incipiente ontogenie. La astfel de specii, curba de supraviețuire se caracterizează printr-o scădere bruscă a regiunii vârste mai tinere. Indivizii care supraviețuiesc vârstei „critice” prezintă o mortalitate scăzută și trăiesc până la vârste mai înaintate. Tipul se numește tipul de stridii. Tip III în imagine. Studiul curbelor de supraviețuire este de mare interes pentru ecologist. Ne permite să judecăm la ce vârstă o anumită specie este cea mai vulnerabilă. Dacă efectele cauzelor care pot modifica fertilitatea sau mortalitatea apar în stadiul cel mai vulnerabil, atunci influența lor asupra dezvoltării ulterioare a populației va fi cea mai mare. Acest model trebuie luat în considerare atunci când se organizează vânătoarea sau combaterea dăunătorilor.

Structurile de vârstă și sex ale populațiilor.

Orice populație este caracterizată de o anumită organizare. Distribuția indivizilor pe teritoriu, raportul dintre grupurile de indivizi după sex, vârstă, caracteristicile morfologice, fiziologice, comportamentale și genetice reflectă caracteristicile corespunzătoare. structura populatiei : spațial, gen, vârstă etc. Structura se formează, pe de o parte, pe baza proprietăților biologice generale ale speciei și, pe de altă parte, sub influența factorilor de mediu abiotici și a populațiilor altor specii.

Structura populației este astfel de natură adaptativă. Populațiile diferite ale aceleiași specii au atât trăsături similare, cât și distinctive care caracterizează condițiile specifice de mediu din habitatele lor.

În general, pe lângă capacitățile adaptative ale indivizilor, în anumite teritorii se formează trăsături adaptative de adaptare de grup a populației ca sistem supraindividual, ceea ce indică faptul că trăsăturile adaptative ale populației sunt mult mai mari decât cele ale indivizilor. compunând-o.

Compoziția de vârstă- are important pentru existenţa unei populaţii. Durata medie Viața organismelor și raportul dintre numărul (sau biomasa) indivizilor de diferite vârste sunt caracterizate de structura de vârstă a populației. Formarea structurii de vârstă are loc ca urmare a acțiunii combinate a proceselor de reproducere și mortalitate.

În orice populație, se disting în mod convențional 3 grupuri ecologice de vârstă:

Pre-reproductive;

reproductivă;

Post-reproductive.

Grupul pre-reproductiv include indivizi care nu sunt încă capabili de reproducere. Reproductivă - indivizi capabili de reproducere. Postreproductive - indivizi care și-au pierdut capacitatea de a se reproduce. Durata acestor perioade variază foarte mult în funcție de tipul de organism.

La conditii favorabile populaţia cuprinde toate grupele de vârstă şi menţine o compoziţie de vârstă mai mult sau mai puţin stabilă. În populațiile cu creștere rapidă, indivizii tineri predomină, în timp ce în populațiile în scădere, indivizii mai în vârstă nu mai sunt capabili să se reproducă intensiv. Astfel de populații sunt neproductive și nu sunt suficient de stabile.

Există tipuri cu structură simplă de vârstă populaţii formate din indivizi aproape de aceeaşi vârstă.

De exemplu, toate plantele anuale ale unei populații sunt în stadiul de răsad primăvara, apoi înfloresc aproape simultan și produc semințe toamna.

La speciile cu structură complexă de vârstă populaţiile au mai multe generaţii care trăiesc în acelaşi timp.

De exemplu, istoria de viață a elefanților include animale tinere, mature și în vârstă.

Populațiile care includ multe generații (din diferite grupe de vârstă) sunt mai stabile și mai puțin susceptibile la influența factorilor care afectează reproducerea sau mortalitatea într-un anumit an. Condițiile extreme pot duce la moartea celor mai vulnerabile grupe de vârstă, dar cele mai rezistente supraviețuiesc și dau naștere unor noi generații.

De exemplu, o persoană este considerată o specie biologică cu o structură de vârstă complexă. Stabilitatea populațiilor speciei a fost demonstrată, de exemplu, în timpul celui de-al Doilea Război Mondial.

Pentru studierea structurilor de vârstă ale populațiilor se folosesc tehnici grafice, de exemplu, piramidele vârstei populației, utilizate pe scară largă în studiile demografice (Fig. 3.9).

Fig.3.9. Piramidele vârstei populației.

A - reproducere în masă, B - populație stabilă, C - populație în scădere

Stabilitatea populațiilor de specii depinde în mare măsură de structura sexuala , adică proporții ale indivizilor de diferite sexe. Grupurile sexuale din cadrul populațiilor se formează pe baza diferențelor de morfologie (forma și structura corpului) și ecologiei diferitelor sexe.

De exemplu, la unele insecte, masculii au aripi, dar femelele nu, masculii unor mamifere au coarne, dar femelele nu, păsările masculi au penaj strălucitor, în timp ce femelele au camuflaj.

Diferențele ecologice se reflectă în preferințele alimentare (femele multor țânțari sug sânge, în timp ce masculii se hrănesc cu nectar).

Mecanismul genetic asigură un raport aproximativ egal de indivizi de ambele sexe la naștere. Cu toate acestea, raportul inițial este în curând perturbat ca urmare a diferențelor fiziologice, comportamentale și de mediu dintre bărbați și femele, provocând o mortalitate inegală.

Analiza structurii de vârstă și sex a populațiilor face posibilă prezicerea numărului acesteia pentru un număr de generații și ani care urmează. Acest lucru este important atunci când se evaluează posibilitățile de pescuit, împușcarea animalelor, salvarea culturilor de atacurile lăcustelor și în alte cazuri.

Izvoarele termale, de obicei găsite în zonele vulcanice, au o populație vie destul de bogată.

Cu mult timp în urmă, când bacteriile și alte creaturi inferioare aveau cea mai superficială înțelegere, s-a stabilit existența unei flore și faune unice în băi. De exemplu, în 1774, Sonnerath a raportat prezența peștilor în izvoarele termale ale Islandei, care aveau o temperatură de 69°. Această concluzie nu a fost confirmată ulterior de alți cercetători în legătură cu băile Islandei, dar observații similare au fost făcute în alte locuri. Pe insula Ischia, Ehrenberg (1858) a remarcat prezența peștilor în izvoarele cu temperaturi peste 55°. Hoppe-Seyler (1875) a văzut și pești în apă cu o temperatură de aproximativ 55°. Chiar dacă presupunem că în toate cazurile menționate termometria a fost efectuată incorect, este totuși posibil să tragem o concluzie despre capacitatea unor pești de a trăi la temperaturi destul de ridicate. temperatură ridicată. Alături de pești, în băile termale s-a remarcat uneori prezența broaștelor, viermilor și moluștelor. Mai târziu, aici au fost descoperite și animale simple.

În 1908, a fost publicată lucrarea lui Issel, care a stabilit mai detaliat limitele de temperatură pentru lumea animală care trăiește în izvoarele termale.

Alături de lumea animală, prezența algelor în băile termale se stabilește extrem de ușor, formând uneori murdari puternice. După Rodina (1945), grosimea algelor acumulate în izvoarele termale ajunge adesea la câțiva metri.

Am vorbit suficient despre asociațiile de alge termofile și despre factorii care determină compoziția lor în secțiunea „Algele care trăiesc la temperaturi ridicate”. Aici amintim doar că cele mai rezistente la căldură dintre ele sunt algele albastre-verzi, care se pot dezvolta până la o temperatură de 80-85°. Algele verzi tolerează temperaturi puțin peste 60°, iar diatomeele încetează să se dezvolte la aproximativ 50°.

După cum sa menționat deja, algele care se dezvoltă în băile termale joacă un rol semnificativ în formare diverse feluri solzi, care conțin compuși minerali.

Algele termofile au o mare influență asupra dezvoltării populației bacteriene din băile termale. Pe parcursul vieții, prin exosmoză, ei eliberează o anumită cantitate de compuși organici în apă, iar atunci când mor, creează chiar un substrat destul de favorabil pentru bacterii. Nu este deci surprinzător că populația bacteriană a apelor termale este cea mai bogat reprezentată în locurile în care se acumulează alge.

Trecând la bacteriile termofile ale izvoarelor termale, trebuie să subliniem că la noi au fost studiate de mulți microbiologi. Aici trebuie menționate numele lui Tsiklinskaya (1899), Gubin (1924-1929), Afanasyeva-Kester (1929), Egorova (1936-1940), Volkova (1939), Rodina (1945) și Isachenko (1948).

Majoritatea cercetătorilor care s-au ocupat de izvoarele termale s-au limitat la faptul de a stabili în ele flora bacteriană. Doar relativ puțini microbiologi s-au oprit asupra aspectelor fundamentale ale vieții bacteriilor în băile termale.

În recenzia noastră ne vom concentra doar pe studiile ultimului grup.

Bacteriile termofile au fost găsite în izvoarele termale dintr-o serie de țări - Uniunea Sovietică, Franța, Italia, Germania, Slovacia, Japonia etc. Deoarece apele izvoarelor termale sunt adesea sărace în substanțe organice, nu este surprinzător că acestea conțin uneori. cantități foarte mici de bacterii saprofite.

Reproducerea bacteriilor de hrănire autotrofe, printre care bacteriile de fier și sulf sunt destul de răspândite în băile termale, este determinată în principal de compoziția chimică a apei, precum și de temperatura acesteia.

Unele bacterii termofile izolate din apele fierbinți au fost descrise ca specii noi. Formele similare includ: Bac. thermophilus filiformis. studiat de Tsiklinskaya (1899), două tije purtătoare de spori - Bac. ludwigi si Bac. ilidzensis capsulatus izolat de Karlinsky (1895), Spirochaeta daxensis izolat de Cantacuzene (1910) și Thiospirillum pistiense izolat de Churda (1935).

Temperatura apei din izvoarele termale afectează foarte mult compoziția în specii a populației bacteriene. În apele cu temperatură mai scăzută s-au găsit coci și bacterii asemănătoare spirohetelor (lucrări de Rodina, Cantacuzena). Totuși, și aici forma predominantă este tijele purtătoare de spori.

Recent, influența temperaturii asupra compoziției speciilor a populației bacteriene a băilor termale a fost arătată foarte colorat în lucrarea lui Rodina (1945), care a studiat izvoarele termale din Khoja-Obi-Garm din Tadjikistan. Temperatura surselor individuale ale acestui sistem variază de la 50-86°. Atunci când sunt combinate, aceste băi termale produc un flux, în fundul căruia, în locurile cu temperaturi care nu depășesc 68°, s-a observat creșterea rapidă a algelor albastre-verzi. În unele locuri, algele au format straturi groase de diferite culori. La malul apei, pe pereţii laterali ai nişelor erau depozite de sulf.

În diferite surse, în scurgere, precum și în grosimea algelor albastre-verzi, timp de trei zile s-au așezat pahare de murdărie. În plus, materialul colectat a fost însămânțat pe medii nutritive. S-a constatat că apa cu cea mai ridicată temperatură are predominant bacterii în formă de tijă. Formele în formă de pană, în special cele care seamănă cu Azotobacter, apar la temperaturi care nu depășesc 60°. Judecând după toate datele, putem spune că Azotobacter în sine nu crește peste 52°, iar celulele mari rotunde găsite în murdărire aparțin altor tipuri de microbi.

Cele mai rezistente la căldură sunt unele forme de bacterii care se dezvoltă pe agar peptonă din carne, tiobacteriile precum Tkiobacillus thioparus și desulfurizanții. Apropo, merită menționat că Egorova și Sokolova (1940) au găsit Microspira în apă care avea o temperatură de 50-60°.

În lucrarea Rodinei, bacteriile fixatoare de azot nu au fost detectate în apă la 50°C. Cu toate acestea, la studierea solurilor, fixatorii de azot anaerobi s-au găsit la 77°C și Azotobacter la 52°C. Acest lucru ne face să credem că apa nu este, în general, un substrat potrivit pentru fixatorii de azot.

Un studiu al bacteriilor din solurile izvoarelor termale a relevat aceeași dependență a compoziției grupului de temperatură acolo ca și în apă. Cu toate acestea, micropopulația solului a fost mult mai bogată ca număr. Solurile nisipoase, sărace în compuși organici, aveau o micropopulație destul de rară, în timp ce cele care conțineau materie organică de culoare închisă erau populate din belșug de bacterii. Astfel, legătura dintre compoziția substratului și natura creaturilor microscopice conținute în acesta a fost dezvăluită extrem de clar.

Este de remarcat faptul că bacteriile termofile care descompun fibrele nu au fost găsite nici în apă, nici în noroiul Rodinei. Suntem înclinați să explicăm acest punct prin dificultăți metodologice, deoarece bacteriile termofile care descompun celuloza sunt destul de solicitante cu mediile nutritive. După cum a arătat Imshenetsky, pentru izolarea lor sunt necesare substraturi nutritive destul de specifice.

În izvoarele termale, pe lângă saprofite, există și autotrofe - bacterii cu sulf și fier.

Cele mai vechi observații despre posibilitatea creșterii bacteriilor cu sulf în băile termale au fost făcute aparent de Meyer și Ahrens, precum și de Miyoshi. Miyoshi a observat dezvoltarea bacteriilor filamentoase sulfuroase în izvoarele a căror temperatură a apei a atins 70°. Egorova (1936), care a studiat izvoarele sulfuroase Bragun, a remarcat prezența bacteriilor cu sulf chiar și la o temperatură a apei de 80°.

La capitolul " Caracteristici generale caracteristicile morfologice și fiziologice ale bacteriilor termofile”, am descris suficient de detaliat proprietățile bacteriilor termofile de fier și sulf. Nu este recomandabil să repetăm ​​aceste informații și ne vom limita aici doar să reamintim că genurile individuale și chiar speciile de bacterii autotrofe își finalizează dezvoltarea la diferite temperaturi.

Prin urmare, temperatura maximă pentru bacteriile cu sulf este înregistrată la aproximativ 80°. Pentru bacteriile de fier, cum ar fi Streptothrix ochraceae și Spirillum ferrugineum, Miyoshi a stabilit un maxim de 41-45°.

Dufrenois (Dufrencfy, 1921) a găsit bacterii de fier foarte asemănătoare cu Siderocapsa pe sedimentele din apele fierbinți cu o temperatură de 50-63°. Conform observațiilor sale, creșterea bacteriilor filamentoase de fier a avut loc numai în apele reci.

Volkova (1945) a observat în izvoare minerale Grupul Pyatigorsk, dezvoltarea bacteriilor din genul Gallionella în cazul în care temperatura apei nu a depășit 27-32 °. În băile termale cu temperaturi mai ridicate, bacteriile de fier erau complet absente.

Comparând materialele pe care le-am observat, nu putem să nu ajungem la concluzia că în unele cazuri nu temperatura apei, ci compoziția chimică a acesteia determină dezvoltarea anumitor microorganisme.

Bacteriile, împreună cu algele, participă activ la formarea unor minerale biolit și caustobiolit. Rolul bacteriilor în precipitarea calciului a fost studiat mai detaliat. Această problemă este tratată în detaliu în secțiunea privind procesele fiziologice cauzate de bacteriile termofile.

Concluzia făcută de Volkova merită atenție. Ea notează că „barezhina”, depusă într-o acoperire groasă în fluxurile izvoarelor cu sulf din Pyatigorsk, conține mult sulf elementar și se bazează pe miceliul unei ciuperci de mucegai din genul Penicillium. Miceliul alcătuiește stroma, care include bacterii în formă de tijă, aparent legate de bacteriile cu sulf.

Brussoff consideră că și bacteriile termice participă la formarea depozitelor de acid silicic.

În băile termale au fost găsite bacterii care reduc sulfații. Potrivit Afanasyeva-Kester, ele seamănă cu Microspira aestuarii van Delden și Vibrio thermodesulfuricans Elion. O serie de gânduri despre posibilul rol al acestor bacterii în formarea hidrogenului sulfurat în băile termale au fost exprimate de Gubin (1924-1929).

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.

Bacteriile sunt cele mai vechi grup celebru organisme
Structuri de piatră stratificată - stromatolite - datate în unele cazuri de la începutul Arheozoicului (Arheic), adică. apărut în urmă cu 3,5 miliarde de ani, este rezultatul activității vitale a bacteriilor, de obicei fotosintetizante, așa-numitele. alge albastre-verzi. Structuri similare (filme bacteriene impregnate cu carbonați) sunt încă formate acum, în principal în largul coastei Australiei, Bahamas, în Golful California și Persic, dar sunt relativ rare și nu ajung. dimensiuni mari, deoarece organismele erbivore, precum gasteropodele, se hrănesc cu ele. Primele celule nucleate au evoluat din bacterii acum aproximativ 1,4 miliarde de ani.

Arheobacteriile termoacidofile sunt considerate a fi cele mai vechi dintre organismele vii existente. Ei trăiesc în apa izvoarelor termale cu continut ridicat acizi. La temperaturi sub 55oC (131oF) mor!

90% din biomasa din mări se dovedește a fi microbi.

Viața a apărut pe Pământ
Acum 3,416 miliarde de ani, adică cu 16 milioane de ani mai devreme decât se crede în general în lumea științifică. Analizele unuia dintre corali, a cărui vârstă depășește 3,416 miliarde de ani, au demonstrat că la momentul formării acestui coral, viața la nivel microbian exista deja pe Pământ.

Cea mai veche microfosilă
Kakabekia barghoorniana (1964-1986) a fost găsită la Harich, Goonedd, Țara Galilor, cu o vârstă estimată la peste 4.000.000.000 de ani.
Cea mai veche formă de viață
În Groenlanda au fost descoperite amprente fosilizate ale celulelor microscopice. S-a dovedit că vârsta lor este de 3800 de milioane de ani, ceea ce le face cele mai vechi forme de viață cunoscute nouă.

Bacterii și eucariote
Viața poate exista sub formă de bacterii - cele mai simple organisme care nu au un nucleu în celulă, cele mai vechi (arheile), aproape la fel de simple ca bacteriile, dar care se disting printr-o membrană neobișnuită sunt considerate eucariote - de fapt, toate celelalte organisme al căror cod genetic este stocat în nucleul celular.

Cei mai vechi locuitori ai Pământului au fost găsiți în șanțul Marianelor
În partea de jos a celui mai adânc șanț al Marianelor din lume, în centrul Oceanului Pacific, au fost descoperite 13 specii de organisme unicelulare necunoscute științei, care există neschimbate de aproape un miliard de ani. Microorganismele au fost găsite în probe de sol prelevate în falia Challenger în toamna anului 2002 de batiscaful automat japonez „Kaiko” la o adâncime de 10.900 de metri. În 10 centimetri cubi de sol, au fost descoperite 449 primitive unicelulare, rotunde sau alungite, necunoscute anterior, cu dimensiunea de 0,5 - 0,7 mm. După câțiva ani de cercetări, au fost împărțiți în 13 specii. Toate aceste organisme corespund aproape în totalitate așa-numitelor. „fosile biologice necunoscute” care au fost descoperite în anii 1980 în Rusia, Suedia și Austria în straturi de sol care datează de la 540 milioane până la un miliard de ani.

Pe baza analizei genetice, cercetătorii japonezi susțin că organismele unicelulare găsite în fundul șanțului Marianei au existat neschimbate de mai bine de 800 de milioane, sau chiar un miliard de ani. Aparent, aceștia sunt cei mai vechi dintre toți locuitorii Pământului cunoscuți în prezent. Organismele unicelulare din falia Challenger au fost forțate să meargă la adâncimi extreme pentru a supraviețui, deoarece în straturile de mică adâncime ale oceanului nu puteau concura cu organisme mai tinere și mai agresive.

Primele bacterii au apărut în epoca arheozoică
Dezvoltarea Pământului este împărțită în cinci perioade de timp numite ere. Primele două ere, arheozoic și proterozoic, au durat 4 miliarde de ani, adică aproape 80% din toată istoria pământului. În timpul arheozoicului a avut loc formarea Pământului, a apărut apa și oxigenul. În urmă cu aproximativ 3,5 miliarde de ani, au apărut primele bacterii și alge minuscule. În epoca Proterozoică, în urmă cu aproximativ 700 de ani, au apărut primele animale în mare. Acestea erau creaturi nevertebrate primitive, cum ar fi viermii și meduzele. Era paleozoică a început acum 590 de milioane de ani și a durat 342 de milioane de ani. Apoi Pământul a fost acoperit de mlaștini. În timpul Paleozoicului au apărut plante mari, pești și amfibieni. Era mezozoică a început acum 248 de milioane de ani și a durat 183 de milioane de ani. În acest moment, Pământul era locuit de uriașe șopârle dinozauri. Au apărut și primele mamifere și păsări. Era Cenozoică a început acum 65 de milioane de ani și continuă până în zilele noastre. În acest moment au apărut plantele și animalele care ne înconjoară astăzi.

Unde trăiesc bacteriile
Bacteriile sunt abundente în sol, pe fundul lacurilor și oceanelor – oriunde se acumulează materia organică. Ei trăiesc la frig, când termometrul este chiar peste zero, și în izvoare fierbinți acide cu temperaturi peste 90 C. Unele bacterii tolerează salinitate foarte mare; în special, sunt singurele organisme găsite în Marea Moartă. În atmosferă, sunt prezenți în picături de apă, iar abundența lor acolo se corelează de obicei cu praful aerului. Astfel, în orașe, apa de ploaie conține mult mai multe bacterii decât în ​​mediul rural. Sunt puțini dintre ei în aerul rece al munților înalți și al regiunilor polare, cu toate acestea, se găsesc chiar și în stratul inferior al stratosferei la o altitudine de 8 km.

Bacteriile sunt implicate în digestie
Tractul digestiv al animalelor este dens populat cu bacterii (de obicei inofensive). Nu sunt necesare vieții majorității speciilor, deși pot sintetiza unele vitamine. Cu toate acestea, la rumegătoare (vaci, antilope, oi) și multe termite, acestea sunt implicate în digestia hranei vegetale. În plus, sistemul imunitar al unui animal crescut în condiții sterile nu se dezvoltă normal din cauza lipsei de stimulare bacteriană. „Flora” bacteriană normală a intestinelor este, de asemenea, importantă pentru suprimarea microorganismelor dăunătoare care intră acolo.

Un sfert de milion de bacterii încap într-un loc
Bacteriile sunt mult mai mici decât celulele plantelor și animalelor pluricelulare. Grosimea lor este de obicei de 0,5–2,0 µm, iar lungimea lor este de 1,0–8,0 µm. Unele forme sunt abia vizibile la rezoluția microscoapelor ușoare standard (aproximativ 0,3 microni), dar sunt cunoscute și specii cu o lungime mai mare de 10 microni și o lățime care depășește, de asemenea, limitele specificate, iar un număr de bacterii foarte subțiri pot depășește 50 de microni lungime. Pe suprafața corespunzătoare punctului marcat cu creionul se vor încadra un sfert de milion de bacterii de talie medie.

Bacteriile oferă lecții de autoorganizare
În coloniile bacteriene numite stromatoliți, bacteriile se autoorganizează și formează un grup de lucru uriaș, deși niciuna nu le conduce pe celelalte. Această asociere este foarte stabilă și se recuperează rapid atunci când este deteriorată sau schimbări în mediu. Interesant este și faptul că bacteriile din stromatolit au roluri diferite în funcție de locul în care se află în colonie și toate împărtășesc informații genetice. Toate aceste proprietăți pot fi utile pentru viitoarele rețele de comunicații.

Abilitățile bacteriilor
Multe bacterii au receptori chimici care detectează modificări ale acidității mediului și ale concentrației de zaharuri, aminoacizi, oxigen și dioxid de carbon. Multe bacterii mobile răspund, de asemenea, la fluctuațiile de temperatură, iar speciile fotosintetice răspund la modificările intensității luminii. Unele bacterii percep direcția liniilor câmpului magnetic, inclusiv câmpul magnetic al Pământului, cu ajutorul particulelor de magnetită (minereu de fier magnetic - Fe3O4) prezente în celulele lor. În apă, bacteriile folosesc această capacitate de a înota de-a lungul liniilor de forță în căutarea unui mediu favorabil.

Memoria bacteriilor
Reflexele condiționate la bacterii sunt necunoscute, dar un anumit fel Au memorie primitivă. În timpul înotului, ei compară intensitatea percepută a stimulului cu valoarea sa anterioară, de exemplu. determinați dacă a devenit mai mare sau mai mic și, pe baza acesteia, mențineți direcția de mișcare sau schimbați-o.

Bacteriile se dublează la fiecare 20 de minute
Parțial datorită dimensiunii mici a bacteriilor, rata lor metabolică este foarte mare. În cele mai favorabile condiții, unele bacterii își pot dubla masa și numărul total aproximativ la fiecare 20 de minute. Acest lucru se explică prin faptul că unele dintre cele mai importante sisteme enzimatice ale acestora funcționează la o viteză foarte mare. Astfel, un iepure are nevoie de câteva minute pentru a sintetiza o moleculă de proteină, în timp ce bacteriile durează câteva secunde. Cu toate acestea, într-un mediu natural, de exemplu în sol, majoritatea bacteriilor sunt la o dietă de foame, așa că dacă celulele lor se divid, nu se întâmplă la fiecare 20 de minute, ci o dată la câteva zile.

În 24 de ore, o bacterie ar putea produce alte 13 trilioane.
O bacterie E. coli (Esherichia coli) ar putea produce descendenți în 24 de ore, al cărui volum total ar fi suficient pentru a construi o piramidă cu o suprafață de 2 km pătrați și o înălțime de 1 km. În condiții favorabile, în 48 de ore, un vibrion holeric (Vibrio cholerae) ar da naștere unui descendent cu o greutate de 22 * ​​1024 tone, adică de 4 mii de ori masa globului. Din fericire, doar un număr mic de bacterii supraviețuiesc.

Câte bacterii există în sol?
Stratul superior al solului conține de la 100.000 la 1 miliard de bacterii per 1 g, adică. aproximativ 2 tone la hectar. De obicei, toate reziduurile organice, odată ajunse în pământ, sunt oxidate rapid de bacterii și ciuperci.

Bacteriile mănâncă pesticide
E. coli obișnuită modificată genetic este capabilă să mănânce compuși organofosforici - substanțe toxice care sunt toxice nu numai pentru insecte, ci și pentru oameni. Clasa de compuși organofosforici include unele tipuri de arme chimice, de exemplu, gazul sarin, care are un efect nervos-paralitic.

O enzimă specială, un tip de hidrolază, găsită inițial în unele bacterii „sălbatice” din sol, ajută E. coli modificată să facă față organofosfaților. După ce au testat multe varietăți genetice similare de bacterii, oamenii de știință au ales o tulpină care ucide pesticidul metil paration de 25 de ori mai eficient decât bacteriile originale din sol. Pentru a preveni „fuga” consumatorilor de toxine, acestea au fost fixate pe o matrice de celuloză - nu se știe cum se va comporta E. coli transgenic odată eliberat.

Bacteriile vor mânca cu plăcere plastic cu zahăr
Polietilena, polistirenul și polipropilena, care reprezintă o cincime din deșeurile urbane, au devenit atractive pentru bacteriile din sol. Când unitățile de polistiren-stiren sunt amestecate cu o cantitate mică de altă substanță, se formează „cârlige” în care particulele de zaharoză sau glucoză pot fi prinse. Zaharurile „atârnă” de lanțuri de stiren ca niște pandantive, reprezentând doar 3% din greutatea totală a polimerului rezultat. Dar bacteriile Pseudomonas și Bacillus observă prezența zaharurilor și, mâncându-le, distrug lanțurile polimerice. Drept urmare, materialele plastice încep să se descompună în câteva zile. Produsele finali ale procesării sunt dioxidul de carbon și apa, dar în drum spre ele apar acizi organici și aldehide.

Acid succinic din bacterii
În rumen - o secțiune a tubului digestiv al rumegătoarelor - a fost descoperită aspect nou bacterii producătoare de acid succinic. Microbii trăiesc și se reproduc bine fără oxigen, într-o atmosferă de dioxid de carbon. Pe lângă acidul succinic, ele produc acid acetic și formic. Principala resursă nutritivă pentru ei este glucoza; din 20 de grame de glucoză, bacteriile creează aproape 14 grame de acid succinic.

Cremă cu bacterii de mare adâncime
Bacteriile colectate dintr-o fisură hidrotermală la doi kilometri adâncime în Golful Pacific din California vor ajuta la crearea unei loțiuni care protejează eficient pielea de razele dăunătoare ale soarelui. Printre microbii care trăiesc aici la temperaturi și presiuni ridicate se numără Thermus thermophilus. Coloniile lor prosperă la temperaturi de 75 de grade Celsius. Oamenii de știință vor folosi procesul de fermentație al acestor bacterii. Rezultatul va fi un „cocktail de proteine”, inclusiv enzime care sunt deosebit de dornice să distrugă compuși chimici foarte activi formați prin expunerea la razele ultraviolete și implicate în reacții care distrug pielea. Potrivit dezvoltatorilor, noile componente pot distruge peroxidul de hidrogen de trei ori mai repede la 40 de grade Celsius decât la 25.

Oamenii sunt hibrizi de Homo sapiens și bacterii
O persoană este o colecție, de fapt, de celule umane, precum și de forme de viață bacteriene, fungice și virale, spun britanicii, iar genomul uman nu predomină în acest conglomerat. În corpul uman există câteva trilioane de celule și peste 100 de trilioane de bacterii, cinci sute de specii, de altfel. În ceea ce privește cantitatea de ADN din corpul nostru, bacteriile sunt cele care conduc, nu celulele umane. Această conviețuire biologică este benefică ambelor părți.

Bacteriile acumulează uraniu
O tulpină a bacteriei Pseudomonas este capabilă să capteze eficient uraniul și alte metale grele din mediu. Cercetătorii au izolat acest tip de bacterii din apele uzate de la o uzină metalurgică din Teheran. Succesul lucrărilor de curățare depinde de temperatură, aciditatea mediului și conținutul de metale grele. Cele mai bune rezultate au fost la 30 de grade Celsius într-un mediu ușor acid, cu o concentrație de uraniu de 0,2 grame pe litru. Granulele sale se acumulează în pereții bacteriilor, ajungând la 174 mg pe gram de greutate uscată a bacteriilor. În plus, bacteria captează cuprul, plumbul și cadmiul și alte metale grele din mediu. Descoperirea poate servi drept bază pentru dezvoltarea de noi metode de tratare a apelor uzate din metale grele.

Două specii de bacterii necunoscute științei au fost găsite în Antarctica
Noile microorganisme Sejongia jeonnii și Sejongia antarctica sunt bacterii gram-negative care conțin un pigment galben.

Atâtea bacterii pe piele!
Pielea șobolanilor alunițe are până la 516.000 de bacterii pe inch pătrat zonele uscate ale pielii aceluiași animal, cum ar fi labele din față, au doar 13.000 de bacterii pe inch pătrat.

Bacteriile împotriva radiațiilor ionizante
Microorganismul Deinococcus radiodurans este capabil să reziste la 1,5 milioane de raduri. radiații ionizante care depășesc de peste 1000 de ori nivelurile letale pentru alte forme de viață. În timp ce ADN-ul altor organisme va fi distrus și distrus, genomul acestui microorganism nu va fi deteriorat. Secretul unei astfel de stabilități constă în forma specifică a genomului, care seamănă cu un cerc. Acest fapt contribuie la o astfel de rezistență la radiații.

Microorganisme împotriva termitelor
Medicamentul pentru combaterea termitelor „Formosan” (SUA) folosește inamicii naturali ai termitelor - mai multe tipuri de bacterii și ciuperci care le infectează și le ucid. După ce o insectă este infectată, ciupercile și bacteriile se instalează în corpul ei, formând colonii. Când o insectă moare, rămășițele sale devin o sursă de spori care îi infectează pe semenii lor. Au fost selectate microorganisme care se reproduc relativ lent - insecta infectată ar trebui să aibă timp să se întoarcă în cuib, unde infecția se va transmite tuturor membrilor coloniei.

Microorganismele trăiesc la pol
Colonii de microbi au fost găsite pe roci din apropierea polilor nord și sud. Aceste locuri nu sunt foarte potrivite pentru viață - o combinație de temperaturi extrem de scăzute, vânturi puternice iar radiațiile ultraviolete dure arată înfricoșător. Dar 95 la sută din câmpiile stâncoase studiate de oameni de știință sunt locuite de microorganisme!

Aceste microorganisme primesc suficientă lumină care intră sub pietre prin crăpăturile dintre ele, reflectându-se de pe suprafețele pietrelor învecinate. Din cauza schimbărilor de temperatură (pietrele sunt încălzite de soare și răcite atunci când nu există soare), în plasatoarele de piatră au loc mișcări, unele pietre se află în întuneric complet, în timp ce altele, dimpotrivă, sunt expuse la lumină. După astfel de mișcări, microorganismele „migrează” de la pietrele întunecate la cele iluminate.

Bacteriile trăiesc în haldele de zgură
Cele mai iubitoare de organisme alcaline de pe planetă trăiesc în apă poluată din Statele Unite. Oamenii de știință au descoperit comunități microbiene înfloritoare în haldele de cenuşă din zona Lacului Calume din sud-vestul Chicago, unde nivelul de aciditate (pH) al apei este de 12,8. A trăi într-un astfel de mediu este comparabil cu a trăi în sodă caustică sau lichid pentru curățarea podelei. În astfel de haldele, aerul și apa reacționează cu zgura, care produce hidroxid de calciu (sodă caustică), care crește pH-ul. Bacteriile au fost descoperite în timpul unui studiu asupra apelor subterane contaminate acumulate de la peste un secol de haldele industriale de fier provenite din Indiana și Illinois.

Analiza genetică a arătat că unele dintre aceste bacterii sunt rude apropiate ale speciilor Clostridium și Bacillus. Aceste specii au fost găsite anterior în apele acide ale lacului Mono din California, stâlpii de tuf din Groenlanda și apele poluate cu ciment ale unei mine de aur adânci din Africa. Unele dintre aceste organisme folosesc hidrogenul eliberat atunci când se corodează zgura metalică de fier. Cum exact bacteriile neobișnuite au ajuns în haldele de zgură rămâne un mister. Este posibil ca bacteriile locale să se fi adaptat la habitatul lor extrem în ultimul secol.

Microbii determină poluarea apei
Bacteriile modificate E. coli sunt crescute într-un mediu care conține contaminanți și cantitățile lor sunt determinate în momente diferite în timp. Bacteriile au o genă încorporată care permite celulelor să strălucească în întuneric. După strălucirea strălucirii se poate judeca numărul lor. Bacteriile sunt înghețate în alcool polivinilic, apoi pot rezista la temperaturi scăzute fără daune grave. Ele sunt apoi dezghețate, crescute în suspensie și utilizate în cercetare. Într-un mediu poluat, celulele cresc mai rău și mor mai des. Numărul de celule moarte depinde de timp și de gradul de contaminare. Acești indicatori diferă pentru metalele grele și substanțele organice. Pentru orice substanță, rata morții și dependența numărului de bacterii moarte de doză sunt diferite.

Virușii au
...o structură complexă de molecule organice, ceea ce este și mai important este prezența propriului cod genetic viral și capacitatea de a se reproduce.

Originea virusurilor
Este în general acceptat că virusurile au apărut ca urmare a izolării (autonomizării) elementelor genetice individuale ale celulei, care, în plus, au primit capacitatea de a fi transmise de la organism la organism. Dimensiunea virusurilor variază de la 20 la 300 nm (1 nm = 10–9 m). Aproape toți virusurile au dimensiuni mai mici decât bacteriile. Cu toate acestea, cei mai mari virusuri, cum ar fi virusul variolei bovine, au aceeași dimensiune cu cele mai mici bacterii (chlamydia și rickettsia.

Virușii sunt o formă de tranziție de la doar chimie la viața pe Pământ
Există o versiune că virușii au apărut cu mult timp în urmă - datorită complexelor intracelulare care au câștigat libertate. În interiorul unei celule normale, există o mișcare a multor structuri genetice diferite (ARN mesager etc., etc.), care pot fi progenitorii virusurilor. Dar poate că totul a fost exact invers - iar virușii sunt cea mai veche formă de viață, sau mai degrabă o etapă de tranziție de la „doar chimie” la viața pe Pământ.
Unii oameni de știință chiar asociază originea eucariotelor înșiși (și, prin urmare, a tuturor organismelor unice și multicelulare, inclusiv tu și eu) cu viruși. Este posibil să fi apărut ca urmare a „colaborării” virușilor și bacteriilor. Primul a furnizat material genetic, iar cel de-al doilea a furnizat ribozomi - fabrici intracelulare de proteine.

Virușii nu sunt capabili
... să se reproducă singuri - mecanismele interne ale celulei pe care virusul o infectează fac acest lucru pentru ei. De asemenea, virusul în sine nu poate funcționa cu genele sale - nu este capabil să sintetizeze proteine, deși are o înveliș proteic. Pur și simplu fură proteine ​​gata preparate din celule. Unii virusuri conțin chiar și carbohidrați și grăsimi - dar din nou, furați. În afara celulei victime, virusul este pur și simplu o acumulare gigantică de molecule, deși foarte complexe, dar fără metabolism sau alte acțiuni active.

În mod surprinzător, cele mai simple creaturi de pe planetă (vom numi în continuare creaturi viruși) sunt unul dintre cele mai mari mistere ale științei.

Cel mai mare virus Mimi, sau Mimivirus
...(care provoacă un focar de gripă) este de 3 ori mai mult decât alți viruși și de 40 de ori mai mult decât alții. Acesta poartă 1.260 de gene (1,2 milioane de baze „litere”, ceea ce este mai mult decât alte bacterii), în timp ce virușii cunoscuți au doar trei până la o sută de gene. Mai mult, codul genetic al virusului constă din ADN și ARN, în timp ce toți virușii cunoscuți folosesc doar una dintre aceste „tablete ale vieții”, dar niciodată pe amândouă împreună. 50 de gene Mimi sunt responsabile pentru lucruri care nu au mai fost văzute niciodată în viruși. În special, Mimi este capabilă să sintetizeze în mod independent 150 de tipuri de proteine ​​și chiar să-și repare propriul ADN deteriorat, ceea ce este în general un nonsens pentru viruși.

Modificările codului genetic al virușilor le pot face mortale
Oamenii de știință americani au experimentat cu virusul gripal modern - o boală neplăcută și severă, dar nu foarte letală - încrucișându-l cu virusul infamei „gripe spaniole” din 1918. Virusul modificat a ucis șoarecii cu simptome caracteristice gripei spaniole (pneumonie acută și sângerare internă). Cu toate acestea, diferențele sale față de virusul modern la nivel genetic s-au dovedit a fi minime.

Epidemia de gripă spaniolă din 1918 a ucis mai mulți oameni decât în ​​timpul celor mai grave epidemii medievale de ciumă și holeră și chiar mai mult decât pierderile din prima linie din Primul Război Mondial. război mondial. Oamenii de știință sugerează că virusul gripei spaniole ar fi putut apărea din așa-numitul virus „gripei aviare”, combinându-se cu un virus obișnuit, de exemplu, în corpul porcilor. Dacă gripa aviară se încrucișează cu succes cu gripa umană și este capabilă să se transmită de la o persoană la alta, atunci vom obține o boală care poate provoca o pandemie globală și poate ucide câteva milioane de oameni.

Cel mai mult otravă puternică
...acum considerată o toxină bacil D 20 mg sunt suficiente pentru a otrăvi întreaga populație a Pământului.

Virușii pot înota
Opt tipuri de virusuri fagice trăiesc în apele Ladoga, care diferă ca formă, dimensiune și lungime a picioarelor. Numărul lor este semnificativ mai mare decât cel tipic pentru apă dulce: de la două până la douăsprezece miliarde de particule pe litru de probă. În unele probe au existat doar trei tipuri de fagi, conținutul și diversitatea lor cel mai mare au fost în partea centrală a rezervorului, toate cele opt tipuri. De obicei, contrariul este adevărat: există mai multe microorganisme în zonele de coastă ale lacurilor.

Tăcerea virușilor
Mulți virusuri, cum ar fi herpesul, au două faze în dezvoltarea lor. Prima apare imediat după infectarea unei noi gazde și nu durează mult. Apoi virusul „tace” și se acumulează în liniște în organism. Al doilea poate începe în câteva zile, săptămâni sau ani, când virusul, „tăcut” deocamdată, începe să se înmulțească ca o avalanșă și provoacă boli. Prezența unei faze „latente” protejează virusul de la dispariție atunci când populația gazdă devine rapid imună la acesta. Cu cât mediul extern este mai imprevizibil din punctul de vedere al virusului, cu atât este mai important ca acesta să aibă o perioadă de „tăcere”.

Virușii joacă un rol important
Virușii joacă un rol important în viața oricărui corp de apă. Numărul lor ajunge la câteva miliarde de particule pe litru de apă de mare în latitudini polare, temperate și tropicale. În lacurile cu apă dulce, conținutul de virus este de obicei mai mic cu un factor de 100. De ce există atât de mulți viruși în Ladoga și sunt atât de neobișnuit de distribuit rămâne de văzut. Dar cercetătorii nu au nicio îndoială că microorganismele au un impact semnificativ asupra stării ecologice a apei naturale.

O ameba obișnuită are o reacție pozitivă la o sursă de vibrații mecanice
Amoeba proteus este o amibă de apă dulce de aproximativ 0,25 mm lungime, una dintre cele mai comune specii ale grupului. Este adesea folosit în experimente școlare și pentru cercetare de laborator. Ameba comună se găsește în nămolul de pe fundul iazurilor cu apă poluată. Arată ca o mică bucată gelatinoasă incoloră, abia vizibilă cu ochiul liber.

La amiba comună (Amoeba proteus), așa-numita vibrotaxis a fost descoperită sub forma unei reacții pozitive la o sursă de vibrații mecanice cu o frecvență de 50 Hz. Acest lucru devine de înțeles dacă ne gândim că la unele specii de ciliați care servesc drept hrană pentru amibe, frecvența bătăilor cililor variază între 40 și 60 Hz. Amoeba prezintă, de asemenea, fototaxie negativă. Acest fenomen este că animalul încearcă să se deplaseze din zona iluminată în umbră. Termotaxia amebei este, de asemenea, negativă: se deplasează dintr-o parte mai caldă într-o parte mai puțin încălzită a corpului de apă. Este interesant de observat galvanotaxia amebei. Dacă un curent electric slab este trecut prin apă, amiba eliberează pseudopode doar pe partea îndreptată spre polul negativ - catodul.

Cea mai mare ameba
Una dintre cele mai mari amibe este specia de apă dulce Pelomyxa (Chaos) carolinensis, cu lungimea de 2–5 mm.

Ameba se mișcă
Citoplasma unei celule este în continuă mișcare. Dacă curentul citoplasmei se grăbește într-un punct de pe suprafața amibei, în acest loc pe corpul acesteia apare o proeminență. Se mărește, devine o excrescere a corpului - un pseudopod, citoplasma curge în el, iar amiba se mișcă în acest fel.

Moașă pentru ameba
O ameba este un organism foarte simplu, format dintr-o singura celula care se reproduce prin simpla diviziune. Mai întâi, celula amibei își dublează materialul genetic, creând un al doilea nucleu, apoi își schimbă forma, formând o constricție în mijloc, care o împarte treptat în două celule fiice. Între ele rămâne un ligament subțire, pe care îl trag în direcții diferite. În cele din urmă ligamentul se rupe și celulele fiice încep viața independentă.

Dar la unele specii de amibe, procesul de reproducere nu este deloc atât de simplu. Celulele lor fiice nu pot rupe în mod independent ligamentul și uneori se unesc din nou într-o celulă cu doi nuclei. Ameba divizată strigă după ajutor prin eliberarea unei substanțe chimice speciale la care reacționează „amoeba moașă”. Oamenii de știință cred că, cel mai probabil, acesta este un complex de substanțe, inclusiv fragmente de proteine, lipide și zaharuri. Aparent, atunci când o celulă de amibe se divide, membrana ei experimentează tensiune, ceea ce determină eliberarea unui semnal chimic în mediu extern. Apoi, amiba care se divide este ajutată de o alta, care vine ca răspuns la un semnal chimic special. Se inserează între celulele care se divid și exercită presiune asupra ligamentului până când acesta se rupe.

Fosile vii
Cele mai vechi dintre ele sunt radiolarii, organisme unicelulare acoperite cu o creștere asemănătoare cochiliei amestecată cu silice, ale căror rămășițe au fost descoperite în zăcăminte precambriene, a căror vârstă variază de la unu la două miliarde de ani.

Cel mai rezistent
Tardigradul, un animal care măsoară mai puțin de jumătate de milimetru lungime, este considerată cea mai rezistentă formă de viață de pe Pământ. Acest animal poate rezista la temperaturi cuprinse între 270 de grade Celsius și 151 de grade Celsius, expunerea la raze X, condițiile de vid și presiunea de șase ori mai mare decât cea a fundului oceanic cel mai adânc. Tardigradele pot trăi în jgheaburi și fisuri în zidărie. Unele dintre aceste mici creaturi au prins viață după un secol de hibernare în mușchiul uscat al colecțiilor muzeelor.

Acantharia, cele mai simple organisme aparținând radiolarilor, ating o lungime de 0,3 mm. Scheletul lor este format din sulfat de stronțiu.

Masa totală a fitoplanctonului este de numai 1,5 miliarde de tone, în timp ce masa zoopalnctonului este de 20 de miliarde de tone.

Viteza de mișcare a papucului ciliat (Paramecium caudatum) este de 2 mm pe secundă. Aceasta înseamnă că pantoful înoată într-o secundă o distanță de 10-15 ori mai mare decât lungimea corpului său. Pe suprafața papucului ciliat există 12 mii de cili.

Euglena verde (Euglena viridis) poate servi ca un bun indicator al gradului tratament biologic apă. Odată cu scăderea contaminării bacteriene, numărul acesteia crește brusc.

Cum erau? forme timpurii viata pe pamant
Creaturile care nu sunt nici plante, nici animale sunt numite rangeomorfe. S-au așezat pentru prima dată pe fundul oceanului în urmă cu aproximativ 575 de milioane de ani, după ultima glaciație globală (de data aceasta se numește perioada Ediacaran) și au fost printre primele creaturi cu corp moale. Acest grup a existat până în urmă cu 542 de milioane de ani, când animalele moderne care proliferau rapid au înlocuit majoritatea acestor specii.

Organisme asamblate în modele fractale ale părților ramificate. Nu se puteau mișca și nu aveau organe de reproducere, dar s-au înmulțit, creând aparent noi ramuri. Fiecare element de ramificare a constat din mai multe tuburi ținute împreună de un schelet organic semirigid. Oamenii de știință au descoperit rangeomorfi asamblați în mai multe forme diferite, despre care el crede că colectau alimente în diferite straturi ale coloanei de apă. Modelul fractal pare destul de complex, dar, potrivit cercetătorului, asemănarea organismelor între ele a făcut ca un genom simplu să fie suficient pentru a crea noi ramuri care plutesc liber și pentru a conecta ramurile în structuri mai complexe.

Organismul fractal, găsit în Newfoundland, avea 1,5 centimetri lățime și 2,5 centimetri lungime.
Astfel de organisme reprezentau până la 80% din toți cei care trăiau în Ediacara atunci când nu existau animale mobile. Cu toate acestea, odată cu apariția mai multor organisme mobile, a început declinul lor și, ca urmare, au fost complet înlocuite.

Viața nemuritoare există adânc sub fundul oceanului
Sub suprafața fundului mărilor și oceanelor se află o întreagă biosferă. Se dovedește că la adâncimi de 400-800 de metri sub fund, în grosimea sedimentelor și a rocilor antice, trăiesc miriade de bacterii. Unele exemplare specifice sunt estimate la 16 milioane de ani. Sunt practic nemuritori, spun oamenii de știință.

Cercetătorii cred că în astfel de condiții, în adâncurile rocilor de fund, viața a apărut cu mai bine de 3,8 miliarde de ani în urmă și abia mai târziu, când mediul de la suprafață a devenit potrivit pentru locuire, a stăpânit oceanul și pământul. Oamenii de știință au găsit de multă vreme urme de viață (fosile) în rocile de fund luate de la adâncimi foarte mari de sub suprafața fundului. Au colectat o mulțime de probe în care au găsit microorganisme vii. Inclusiv în roci ridicate de la adâncimi de peste 800 de metri sub fundul oceanului. Unele mostre de sedimente aveau multe milioane de ani vechime, ceea ce însemna că, de exemplu, o bacterie prinsă într-o astfel de probă avea aceeași vârstă. Aproximativ o treime din bacteriile pe care oamenii de știință le-au descoperit în rocile de adâncime sunt vii. În absența luminii solare, sursa de energie pentru aceste creaturi sunt diverse procese geochimice.

Biosfera bacteriană situată sub fundul mării este foarte mare și depășește numărul tuturor bacteriilor care trăiesc pe uscat. Prin urmare, are un efect vizibil asupra proceselor geologice, echilibrului dioxidului de carbon și așa mai departe. Poate, sugerează cercetătorii, fără astfel de bacterii subterane nu am avea petrol și gaze.

În apă clocotită la o temperatură de 100°C, toate formele de organisme vii mor, inclusiv bacteriile și microbii, care sunt cunoscuți pentru persistența și vitalitatea lor - acesta este un fapt larg cunoscut și general acceptat. Dar se dovedește a fi greșit!

La sfârșitul anilor 1970, odată cu apariția primului vehicule de adâncime au fost descoperite pe fundul oceanului gurile hidrotermale, din care curgeau continuu șuvoaie de apă extrem de fierbinte, foarte mineralizată. Temperatura unor astfel de fluxuri ajunge la un incredibil de 200-400°C. La început, nimeni nu și-ar fi putut imagina că viața ar putea exista la o adâncime de câteva mii de metri de suprafață, în întuneric etern și chiar și la o asemenea temperatură. Dar ea exista acolo. Și nu viața unicelulară primitivă, ci ecosisteme întregi independente, formate din specii necunoscute anterior științei.

O ventilație hidrotermală găsită în partea de jos a șanțului Cayman, la o adâncime de aproximativ 5.000 de metri. Asemenea izvoare sunt numite fumători negre din cauza erupției apei negre, asemănătoare fumului.

Baza ecosistemelor care trăiesc în apropierea gurilor hidrotermale sunt bacteriile chimiosintetice - microorganisme care primesc necesarul elemente nutritive prin oxidarea diverselor elemente chimice; într-un caz particular prin oxidarea dioxidului de carbon. Toți ceilalți reprezentanți ai ecosistemelor termice, inclusiv crabii care se hrănesc prin filtrare, creveții, diverse moluște și chiar viermi mari mari, depind de aceste bacterii.

Acest fumător negru este complet învăluit în anemone de mare albe. Condițiile care înseamnă moartea altor organisme marine sunt norma pentru aceste creaturi. Anemonele albe își obțin nutriția prin ingerarea bacteriilor chemosintetice.

Organismele care trăiesc în fumători de culoare„sunt complet dependente de condițiile locale și nu sunt capabile să supraviețuiască într-un habitat familiar pentru marea majoritate creaturi marine. Din acest motiv, pentru o lungă perioadă de timp nu a fost posibil să ridice în viață o singură creatură la suprafață, toți au murit când temperatura apei a scăzut.

Viermele Pompei (lat. Alvinella pompejana) - acest locuitor al ecosistemelor hidrotermale subacvatice a primit un nume destul de simbolic.

Vehiculul subacvatic fără pilot al ISIS aflat sub controlul oceanologilor britanici a reușit să ridice prima creatură vie. Oamenii de știință au descoperit că temperaturile sub 70°C sunt mortale pentru aceste creaturi uimitoare. Acest lucru este destul de remarcabil, deoarece o temperatură de 70°C este letală pentru 99% din organismele care trăiesc pe Pământ.

Descoperirea ecosistemelor termice subacvatice a fost extrem de importantă pentru știință. În primul rând, limitele în care poate exista viața au fost extinse. În al doilea rând, descoperirea a condus oamenii de știință la o nouă versiune a originii vieții pe Pământ, conform căreia viața își are originea în gurile hidrotermale. Și în al treilea rând, această descoperire ne-a făcut încă o dată să înțelegem că știm neglijabil puțin despre lumea din jurul nostru.