Охарактеризуйте роль прокариот в биосфере кратко

Обновлено: 02.07.2024

Роль эукариот в эволюции биосферы

С появлением эукариот началось становление и развитие новых крупных групп организмов — царств растений, животных и грибов. Пышный расцвет эукариотных форм жизни привел к возникновению в органическом мире таких крупных ароморфозов, как многоклеточность и половое размножение, обеспечивающее развитие организмов из зиготы.

Анаэробная палеобиосфера

Палеобиосфера – это древние биосферы, скопления неорганических и органических веществ, образованных при участии живых организмов (согласно учениям Вернадского).

Анаэробной называются такая палиобиосфера, в которой отсутствует воздух в привычном для нас виде – недостаток кислорода и других газов, входящих в его состав. Таким образом в этих условиях выживают очень немногие организмы. Так, миллионы лет назад планету населяли лишь некоторые виды одноклеточных организмов, которые не нуждались в большинстве привычных для нынешнего времени газах и которые могли обходиться без воздуха, подерживая свою жизнедеятельность.

Роль эукариот в эволюции биосферы

Анаэробная палеобиосфера

К данному надцарству относят одноклеточные или колониальные организмы, которые размножаются неполовым путем – простым делением. У отдельных представителей возможен обмен генетической информацией. Из-за их маленьких размеров их изучение стало возможным лишь после изобретения светового и электронного микроскопов – поэтому такие организмы объединяют под общим названием микроорганизмы, и их изучением занимается наука микробиология.

Прокариоты таксономично являются надцарством организмов, в состав которого входят Археи (Архебактерии) и Эубактерии, к которым относят собственно бактерии и цианобактерии (устаревшее название сине-зеленые водоросли).

Археи – группа микроорганизмов, которые благодаря своим особенностям строения и процессов жизнедеятельности отличаются от остальных прокариот. Например, особенное строение клеточной стенки архей позволяет им жить в экстремальных условиях (например в горячих источниках). Их кольцевая молекула ДНК окружена гистонами как в хромосомах клеток эукариот.

Среди Настоящих бактерий известны одноклеточные и колониальные формы, неподвижные и способные к движению при помощи специальных органелл – жгутиков, или при помощи выделения слизи.

Особенности процессов жизнедеятельности:

Тип питания: среди прокариот известны гетеротрофы (сапротрофы – бактерии брожения и гниения, паразиты, мутуалисты – клубеньковые бактерии клевера, комменсалы) и автотрофы (хемотрофы и фототрофы). Фототрофов немного, в качестве донора электронов они используют не воду а водород и сероводород. К хемотрофам относят нитрифицирующие бактерии, железобактерии.

Дыхание. Известны виды аэробы и анаэробы. К анаэробам относят разные виды бактерий, которые способны вызывать молочно-кислое, маслянокислое и другие виды брожения.

Размножение. Простое деление: клетка удлиняется, образуется поперечная перегородка, после чего дочерние клетки расходятся. Если дочерние клетки остаются связанными между собой, образуются колонии.

В некоторых случаях возможен обмен наследственной информацией при помощи плазмид при прямом контакте двух клеток. Благодаря этому способу среди бактерий распространяется устойчивость к антибиотикам.

Обмен генетической информацией также возможен при помощи бактериофагов.

Переживание неблагоприятных условий.

Некоторые прокариоты способны к инцистированию. При этом оболочкой покрывается не часть, а вся клетка. Цисты прокариот стойкие к действию радиации, но в отличие от спор не способны переносить действие высоких температур.

Роль прокариот в биосфере

Микроорганизмы распространены практически повсеместно. При их участии происходят процессы круговорота веществ, они расщепляют органические вещества и выделяют СО2, цианобактерии активно выделяют кислород. Благодаря деятельности бактерий хемосинтетиков образовались залежи железной руды, соединений серы и других полезных ископаемых. Некоторые почвенные бактерии способны усваивать атмосферный азот.

Цианобактерии совместно с грибами образуют лишайники. Цианобактерии синтезируют органические вещества для гриба, а гриб поставляет воду и минеральные вещества, а также создает условия для фотосинтеза.

В кишечнике человека сосуществуют бактерии, которые способствуют пищеварению, синтезируют витамины, предупреждают размножение болезнетворных бактерий.

Прокариоты иным образом осуществляют фотосинтез, нежели растения. Бактерии используют в этом процессе пигмент бактериохлорин
и не выделяют кислород в окружающую среду. Фотоавтотрофные архебактерии осуществляют фотосинтез при помощи бактериородопсина, а цианобактерии помимо хлорофилла имеют еще дополнительно два других пигмента: фикоцианин и фикоэритрин. Указанные факты показывают, что природа предусмотрела для реализации синтеза первичного органического вещества несколько пигментов, которые существенно расширяют спектральный состав излучения, доступного для фотосинтеза. Среди прокариот значительно распространен хемосинтез. Кроме того, среди бактериальных организмов имеются азотофиксирующие формы: это единственная на нашей планете группа живых организмов, которые способны усваивать азот непосредственно из атмосферного воздуха и таким образом вовлекать молекулярный азот в биологический цикл.
Бактерии и синезеленые включают в состав органического вещества до 90% всего входящего в биогенный цикл азота; оставшиеся же 10% азота связываются грозовыми электрическими разрядами. Из сказанного следует, что важнейшей функцией прокариот в биосфере является вовлечение в круговорот элементов из косной (неживой) природы.

В то же время прокариоты имеют еще и другую важнейшую функцию, прямо противоположную первой: возвращение неорганических веществ в окружающую среду путем разрушения (минерализации) органических соединений. Гетеротрофные бактерии функционируют не только в почве и воде, но и в кишечнике очень многих животных, где они интенсивно воздействуют переводу сложных соединений углеводов в более простые формы.
На уровне биосферы в целом прокариоты, в первую очередь бактерии, обладают еще одной очень важной функцией - концентрационной. Исследованиями установлено, что микроорганизмы способны активно извлекать из окружающей среды определенные элементы даже при крайне низких их концентрациях. Например, в продуктах жизнедеятельности некоторых микроорганизмов содержание железа, ванадия, марганца и ряда других в сотни раз выше, чем в окружающей их среде. Деятельностью бактерий собственно и созданы естественные месторождения этих элементов.
Свойства и функции прокариот настолько разнообразны, что в принципе они способны создавать устойчиво функционирующие свойственные (т. е. только при своем участии) экосистемы. Недаром в истории жизни на Земле почти 2 млрд. лет она и была представлена прокариотами. "Именно цианобактерии первыми заселили атолл Бикини после ядерного взрыва и остров Суррей, возникший в 1963 году в результате извержения подводного вулкана южнее Исландии. Высокая устойчивость к внешним воздействиям (ряд видов прокариот выдерживают температуру выше 100° С, кислую среду с рН около 1, соленость с содержанием в растворе 20-30% галита NaCl) превращает эту группу в представителей живого вещества в самых экстремальных условиях" (Шилов И. А. , 2000, с. 56)

Автотрофные организмы (от авто.. . и греческого trophē — пища) , аутотрофные организмы, синтезирующие из неорганических веществ необходимые для жизни органические вещества. Роль А. о. в природе огромна, т. к. они создают все органические вещества, которые не могут синтезировать человек и почти все животные (см. Гетеротрофные организмы) . К А. о. относятся высшие растения (кроме паразитных и сапрофитных) , водоросли и некоторые бактерии. Высшие растения и водоросли, содержащие хлорофилл, являются фотосинтетиками; они синтезируют органическое вещество из простых соединений — углекислого газа и воды — за счёт солнечной энергии (см. Фотосинтез) . Автотрофные бактерии — хемосинтетики — синтезируют органическое вещество из минеральных соединений за счёт энергии некоторых химических реакций (см. Хемосинтез) . Например, почвенные бактерии Nitrosomonas и Nitrobacter окисляют аммиак до солей азотистой и азотной кислот и используют освобождающуюся энергию на построение тела; железобактерии используют энергию окисления закисных форм железа; серобактерии окисляют сероводород до солей серной кислоты (одни виды серобактерий бесцветны и являются типичными хемосинтетиками, другие, например пурпурные серобактерии, окрашены и способны к фоторедукции, т. е. фотосинтезу, при котором источником водорода для восстановления углекислого газа служит не вода, а сероводород) . Исключительно велика роль А. о. в круговороте веществ в природе.
Прокариоты доядерные (Prokariota), организмы, не обладающие типичным клеточным ядром и хромосомным аппаратом. К П. относятся бактерии, синезелёные водоросли, риккетсии, микоплазмы

Биосфера планеты представляет собой единый мегаорганизм, части которого гармонично взаимосвязаны между собой. Все многообразие жизни делят на два надцарства – прокариотов (доядерные организмы) и эукариотов (имеющих ядро). Надцарства подразделяют на живые царства:

вирусы;
бактерии;
грибы;
растения;
животные.

Прокариоты – основоположники всего живого

Царство бактерий совместно с царством вирусов объединяют в надцарство прокариотов – безъядерных организмов. Исторически – это первый эшелон живых организмов на планете.

Живые одноклеточные организмы появились около 3,8 млрд. лет назад. Почти миллиард лет они были единственными живыми обитателями планеты – успешно размножались, развивались и приспосабливались. Результатом их жизнедеятельности стало появление свободного кислорода в атмосфере планеты, что позволило зародиться многоклеточным организмам – грибам, растениям, цветам и животным.

В наше время живые бактерии обитают везде: начиная от разреженных атмосферных слоев и до самых глубоких океанических впадин, живут они в арктических льдах и в термальных гейзерах. Бактерии заселили не только свободное пространство – они прекрасно себя чувствуют внутри других организмов, будь то грибы, растения или животные.

В природе все животные, и человек не исключение, являются средой обитания для микробов, которые заселяют:

кожные покровы;
полость рта;
кишечник.

Исследователи установили, что численность клеток микроорганизмов, проживающих в теле человека, в 10 раз превышает количество его собственных клеток. Несмотря на столь высокие количественные показатели, вес бактерий, проживающих в организме, не превышает 2 кг – сказывается значительная разница в размере клеток.

Живые представители царства бактерий имеют неисчислимое количество видов, однако общим для всех них является:

отсутствие выраженного ядра;
очень маленькие (в сравнении клетками растений и животных) размеры клетки;
биологической единицей является сама клетка, в случае их объединения речь идет о колонии бактерий.

Именно представители царства бактерий сделали возможным появление грибов, растений и животных. Появившись на планете, микроорганизмы не только приспосабливались к имеющимся условиям – они активно изменяли свою среду обитания, создавая качественно новые характеристики.

Круговорот азота и углерода в природе происходит исключительно благодаря микроорганизмам. Ученые установили, что если из биосферы изъять микробы, жизнь на планете не сможет сохраниться.

Роль прокариотов в биосферных циклах

При зарождении жизни на планете представители царства бактерий активно участвовали в формировании биосферы. Современная биосфера нуждается в микроорганизмах для сохранения уровня функционирования – круговорот энергии и вещества в природе обеспечивают микробы.

Примерами доминирующей роли живых микробов в биосферных процессах являются создание и поддержание плодородного слоя почвы.

Помимо газовых и окислительных функций, все большее значение приобретают геохимические функции микроорганизмов. Ферментативная активность и концентрационные функции имеют ощутимое влияние на геохимию планеты.

Видовое разнообразие микроорганизмов

Представители царства бактерий заселили все уровни биосферы, а по наличию микробов определяют верхнюю и нижнюю границы биосферы планеты. Обитая в столь различных по физическим параметрам средах, микробы различаются по целому ряду признаков.

По форме живой бактериальной клетки:
- шаровидные кокки;
- палочковидные;
- извитые, подразделяются на вибрионы и спирохеты.
По способу перемещения организма в пространстве:
- без жгутиков (хаотичное движение подобное броуновскому);
- при помощи жгутиков (количество варьируется от одного до множества по всему периметру).
По особенностям метаболизма представителей царства бактерий:
- синтез необходимых веществ из неорганики – автотрофы;
- переработка органики – гетеротрофы.
По способу получения энергии:
- дыхание (аэробные и анаэробные микроорганизмы);
- брожение;
- фотосинтез (бескислородный и кислородный).

Особенности взаимоотношений микробов и вирусов – представителей одноименных царств

Надцарство прокариотов объединяет два царства – бактерий и вирусов, которые имеют намного больше отличий, чем общих черт. К примеру, если бактерии синтезируют все необходимые для жизнеобеспечения вещества, то вирусы вообще не способны к синтезу белка. Они даже не могут воспроизводить себе подобных самостоятельно, а только внедрившись в чужую клетку.

Вирусы блокируют ДНК хозяина клетки и подменяют ее своей – в результате захваченная клетка производит копии внедрившегося вируса, что обычно приводит к ее гибели.

Таким образом, в природе, посредством атаки вирусов, происходит контроль и ограничение размножения микроорганизмов. Кроме того, деструктурная функция вирусов провоцирует образование новых, более устойчивых штаммов микробов.

В природе микроорганизмы перерабатывают неорганические соединения в органику, вовлекая ее в круговорот биосферы, а вирусы, разрушая их, возвращают вещества в первоначальное состояние. Результатом совместной деятельности служит биогенный субстрат – основа существования грибов, растений и животных – всех живых царств биосферы природы.

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

Читайте также: