Распространение бактерий 5 класс биология кратко
Обновлено: 05.07.2024
Бактерии широко распространены в природе: населяют воздух, воду и почву, находятся в живых организмах.
Бактерии были обнаружены даже на дне океана на глубине нескольких километров, в термальных источниках, температура воды в которых достигает $90^\circ$, в нефтеносных шарах.
Бактерии способны существовать в таких условиях, где другие живые организмы не встречаются вообще.
Если брать во внимание среду обитания микроорганизмов, то их можно поделить на три группы:
- сапрофиты (обитатели почвы);
- эпифиты (среда обитания — поверхность живых растений);
- паразиты (населяют организмы других живых существ).
Микрофлора почвы
Основным источником распространения бактерий является почва. Этому способствуют:
- наличие большого количества питательных веществ (минеральных, органических);
- достаточная влажность субстрата,
- защита их от действия прямого солнечного излучения и резких колебаний температуры.
Наибольшее количество бактерий содержится на глубине до $30$ см. Песчаная почва содержит их меньшее количество, чем чернозём. Один грамм чернозёма содержит около $10$ миллиардов бактерий.
Огромная роль бактерий в процессах обогащения и образования грунтов, в повышении их плодородия.
Происходит разложение органических веществ — остатков мёртвых животных и отмерших растений, которые попадают в почву. Благодаря этому образуются неорганические вещества, которые позже могут служить пищевой базой для других организмов, в основном растений, а так же одновременно выделяется углекислый газ, необходимый для фотосинтеза растений. Большое количество перегноя бактерии образуют после дополнительного удобрения почвы навозом, выращивания многолетних и однолетних травянистых растений, у которых отмирают многочисленные корни. При наличии кислорода в почве бактерии за короткий период времени превращают перегной в минеральные вещества, необходимые для питания растений, в том числе и культурных.
Готовые работы на аналогичную тему
Больше всего бактерий можно встретить в почвах, которые содержат много органических остатков (культивированных, удобряемых, достаточно увлажнённых)
Встречаются в почве и патогенные (болезнетворные) бактерии. Они попадают в грунт вместе с трупами животных, бытовыми и промышленными отбросами. Они могут быть возбудителями тяжёлых заболеваний — столбняка, ботулизма, газовой гангрены и др.
Почва является основным первоисточником попадания бактерий в воздух и в воду.
Микрофлора воды
Вода — благоприятная среда для жизнедеятельности бактерий.
Загрязнение воды может составлять до миллиона бактерий в $1$ мл.
Бактерии попадают в водоёмы со сточными почвенными водами, из воздуха и др.
Количество бактерий в воде зависит от её природы. Воды открытых водоёмов содержат наибольшее количество бактерий, а артезианские воды — значительно меньше, потому что проходят сквозь слои почвы и частично очищаются.
Вода является источником распространения патогенных бактерий, особенно во время эпидемий дизентерии, брюшного тифа, холеры и других инфекций. Они могут сохранятся в воде несколько месяцев.
Промышленные сточные воды и бытовые сточные воды, а так же дождевые воды, в которые из воздуха и с поверхности почвы попадает большое количество бактерий являются основным источником бактериального загрязнения естественных водоёмов.
В таких стоках содержится большое количество химических соединений — хлоридов, аммиака, сероводорода, соли азотной и фосфорной кислот.
Очищенные сточные воды и питьевую воду обеззараживают путём облучения ультрафиолетовыми лучами, озонирования.
Микрофлора воздуха
Воздух считается наименее благоприятной средой для существования бактерий, потому что его влажность ниже необходимой для их развития и не содержит необходимых питательных веществ.
В воздух бактерии попадают с пылью. В воздушной среде они или гибнут, или их споры сохраняются на поверхности почвы и предметов.
Содержание бактерий в воздухе зависит от различных факторов:
- С высотой количество бактерий в воздухе уменьшается.Более заселены бактериями нижние слои атмосферы.
Над поверхностью океанов, лесов, над снежными равнинами и горными вершинами бактерии почти отсутствуют, а над поверхностью суши их намного больше.
- Количество бактерий в воздухе зависит от близости к населённым пунктам.
В воздухе больших городов бактерий содержится больше, чем в воздухе посёлков и деревень.
- Летом бактерий больше, чем в холодное время года.
1 метр кубический воздуха находятся десятки тысяч различных бактерий.
В составе микрофлоры воздуха содержатся так же разнообразные болезнетворные бактерии: возбудители туберкулёза, менингита, инфекций дыхательных путей и др.
Микрофлора организма человека
На коже человека и внутри организма так же постоянно проживают бактерии. В результате общения с природой и с другими людьми происходит взаимообмен микрофлорой. В организм человека бактерии попадаю с водой, пищей, из воздуха.
Очень разнообразна микрофлора полости рта. Влажность, температура, щёлочная реакция слюны, остатки еды — это всё способствует развитию бактерий.
В роте много микрококков, стафилококков, стрептококков, спирохет, вибрионов, бацилл. Щедро засеяны микробами зубы, повреждённые кариесом, зубной налёт, миндалины.
Органы дыхания постоянной микрофлоры не имеют и полностью зависят от содержания бактерий в воздухе, что вдыхается.
Микрофлора желудочно — кишечного тракта щедра и разнообразна. В кишечнике постоянно проживают кишечная палочка, некоторые кокки.
Руки человека загрязняются микробами из окружающей среды (воздух, предметы). На руках можно обнаружить множество разнообразных бактерий, опасных для здоровья человека, которые вызывают дизентерию, сальмонеллёз, брюшной тиф, гепатит и др.
Жизнь на Земле невозможна без жизнедеятельности бактерий, так ка они берут участие в кругообороте веществ в природе, осуществляя химические превращения, недоступные ни животным, ни растениям.
Бактерии — это группа живых организмов, которые первыми появились на Земле. Учёные считают, что это произошло более \(3,5\) млрд лет назад и ещё почти миллиард лет после этого на нашей планете обитали только они.
Бактерии живут везде. Их можно обнаружить в капле водопроводной воды, в почве, в любом водоёме, на камнях, в воздухе, в песке пустынь и в вечной мерзлоте.
Они встречаются во льдах Антарктиды, где температура опускается до \(–83\) °С и в гейзерах, где вода нагрета \(+85\)–\(90\) °С.
В \(1\) г почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий. Живут бактерии на поверхности и внутри тел растений, грибов и животных.
Бактерии могут существовать в разных условиях. Для некоторых видов необходим кислород. Известны и такие виды бактерий, которые способны обходиться без кислорода.
Бактерии выживают в мороз и в жару. А споры бактерий не погибают при длительном кипячении и остаются жизнеспособными на протяжении долгого времени даже в замороженном состоянии.
В биологии все живые организмы классифицируют по определённым признакам. Уже в древнем мире было принято делить всех существ на планете на растения и животных. При этом наши предки даже не догадывались о том, насколько много их на планете. Впоследствии все живые организмы были разделены на пять групп, которые назвали царствами: животные, растения, грибы, бактерии и вирусы.
Бактерии считаются самыми древними существами на Земле. Они образовались более 3,5 млрд лет назад и в течение очень длительного времени (около миллиарда лет) были единственными организмами на нашей планете.
Виды бактерий
Существует несколько сложных классификаций бактерий, в зависимости от различных их характеристик. На Земле их несколько миллионов видов. Бактерий в организме человека в 10 раз больше, чем клеток, а их общий вес составляет около 2,5 кг. Многие из них выполняют жизненно необходимые функции (например, участвуют в пищеварении).
Некоторые виды бактерий безвредны, другие вредны лишь в больших количествах, а третьи вызывают опасные болезни. Большинство бактерий живут лишь в строго определённых условиях и сразу же погибают, попадая под воздействие солнечных лучей, высокой или низкой температуры и так далее.
Подавляющее большинство бактерий одноклеточны. Но даже по форме клеток они существенно отличаются друг от друга. Клетки бактерий бывают шаровидными (кокки), палочковидными (бациллы, клостридии, псевдомонады), извитыми (вибрионы, спириллы, спирохеты) и другие.
Есть подвижные и неподвижные бактерии. Среди подвижных одни свободно плавают при помощи специальных хвостиков — жгутиков, а другие просто скользят за счет волнообразных сокращений собственного тела.
Преобразование необходимых для жизни бактерий веществ происходит подобно аналогичным процессам в других живых организмах (за исключением некоторых особенностей). По способу их получения бактерии отличаются: часть из них способна синтезировать органические вещества из неорганических соединений (подобно растениям), другие же питаются готовыми органическими веществами (как животные и грибы). Бактерии размножаются лишь поперечным делением или почкованием.
Бактерии почвы
В почве содержится огромное количество бактерия. Одни из них, называемые бактериями разложения, принимают участие в разложении мертвых растений и животных Эта функция может показаться тебе весьма неприятной, но именно бактерии выполняют эту грязную, но важную для живых существ работу! Еще один очень полезный вид почвенных бактерий — клубеньковые. Они обогащают почву азотом, а потом помогают растениям его усваивать.
Бактерии в пище
Бактерии есть и в продуктах питания, но это полезные бактерии. Они участвуют в производстве сыров, соления квашеных и кисломолочных продуктов (кефира, сметаны, йогурта, простокваши и т.д.).
Бактерии в живом организме
Организм каждого человека представляет собой очень сложный биологический механизм, который работает по собственным законам. Человеческий организм населен огромным количеством бактерий. Ученые подсчитали, что их общий вес составляет от 1,5 до 2,5 кг! Живут бактерии в желудочно-кишечном тракте, рту, носовой полости и на коже. Основная цель бактерий заключается в создании в органах человека такой среды, в которой вредные микробы не могут выжить. Именно поэтому болезнетворные микробы, попадая, например, на кожу, в нос, рот или желудочно-кишечный тракт, погибают, так как среда, созданная полезными бактериями, является для них смертельной.
Самая важная функция бактерий — расщепление и переваривание пищи. Микроорганизмы, находящиеся на коже человека, можно назвать биологическим щитом, который не позволяет вредным бактериям повредить кожные покровы и проникнуть внутрь организма. А еще существуют бактерии, которые помогают нашей иммунной системе защищать нас от некоторых возбудителей болезней.
В организме животных также находится огромное количество полезных бактерий. Например, в желудке коровы живут специальные бактерии, помогающие ей расщеплять целлюлозу — вещество, которое в большом количестве содержится в растениях. Благодаря особым бактериям пищеварительного тракта коровы целлюлоза расщепляется на жирные кислоты, из которых животное получает необходимую ему энергию. Представь: если бы в организме человека были такие бактерии, мы могли бы питаться только растениями и вообще не нуждаться в другой пище!
Строение бактерий
Бактерия покрыта прочной оболочкой — клеточной стенкой. Этот орган во многом похож на клеточную стенку растений. Основная его функция — защита бактерии от внешних воздействий и придание ей определенной формы. Очень часто над клеточной стенкой образуется дополнительный защитный слой — капсула, которая предохраняет бактерию от высыхания.
На поверхности некоторых бактерий находятся жгутики или короткие ворсинки, которые помогают этим организмам двигаться.
Внутри клетка заполнена цитоплазмой. Ядра у бактерий нет, его место занимает особое вещество — ДНК, которое несет генетическую информацию клетки. Рибосомы, находящиеся в цитоплазме, выполняют функцию формирования молекул белка.
Бактерии и вирусы: в чем разница?
Вирус считается биклеточным организмом: для поддержания жизни ему нужно любое живое существо. Вирусы используют чужой организм например человеческий, в качестве хозяина. Это означает, что вирус вторгается в клетку тела человека и использует ее для собственного размножения. Так образуются сотни новых вирусов, которые распространяются по всему телу и могут инфицировать любой орган человека.
Но при этом они наносят вред живому организму, так как, внедрившись в чужую клетку, заставляют ее генетический материал работать только на собственное воспроизводство.
Вне клетки другого организма вирусы теряют жизнеспособность. Покинув клетку хозяина, они остаются в живых в течение очень короткого времени: например, продолжительность существования вируса гепатита С составляет 4 дня.
Бактерии, в отличие от вирусов, могут жить и размножаться как в теле человека, так и в окружающей среде. Они обитают абсолютно везде, и большинство из них не вызывает никаких заболеваний.
Бактерии размножаются путем деления.
При благоприятных условиях (подходящая температура и наличие питания) некоторые бактерии могут делиться каждые 20 минут.
Как распространяются бактерии и вирусы?
Несмотря на многочисленные различия, способы распространения вирусов и бактерий приблизительно одинаковы:
- Во время кашля и чихания.
- При рукопожатиях и прикосновении к различным предметам
- При прикосновении к пище грязными руками.
- В случае употребления испорченных продуктов.
- Через кровь и слюну.
Можно ли избежать заражения?
Да, в большинстве случаев заражения можно избежать. И здесь самую важную роль играет личная гигиена. Необходимо чаще мыть руки и закрывать рот салфеткой во время кашля и чихания.
Нельзя оставлять без внимания даже незначительные порезы или ссадины.
А для того чтобы не возникло нагноение, их обязательно нужно обработать антисептическими препаратами и, если есть необходимость, заклеить специальным пластырем.
Чтобы избежать попадания микробов в желудочно-кишечный тракт, необходимо тщательно мыть овощи и фрукты перед едой, питаться только свежими продуктами. А летом — вовремя убирать пищу в холодильник, так как в тепле бактерии размножаются особенно быстро.
Защита от чужеродных бактерий
Ученые делят фагоциты на профессиональные и непрофессиональные. Основное различие между ними заключается в том, что на поверхности профессиональных фагоцитов находятся специальные частицы — рецепторы, которые в состоянии обнаружить чужеродные частицы. К профессиональным фагоцитам относятся макрофаги. Эти клетки способны захватить и переварить бактерии, остатки мертвых клеток и прочие вредные для организма человека и животных частицы.
Однако для полного уничтожения чужеродных частиц одного фагоцитоза недостаточно. Активное участие в борьбе с бактериями и вирусами принимают и антитела, выработка которых начинается благодаря присутствию макрофагов. Именно макрофаги захватывают чужеродные частицы и делят их на части. Затем в борьбу с этими разделенными частичками вступают еще одни клетки — лимфоциты, которые способны выделять в кровь антитела. В свою очередь, антитела, связываясь с вирусами и бактериями, препятствуют их размножению.
Открытие явления фагоцитоза принадлежит русскому биологу, одному из основателей иммунологии, И.И. Мечникову.
В ходе многочисленных исследований он наблюдал, как особые клетки защищают организм от инфекций. Свои первые опыты ученый проводил с личинками морских звезд.
Шипы мандаринового дерева, которые он воткнул в личинки, спустя некоторое время были окружены подвижными клетками, поглотившими занозы. Несколько позже Мечников проводил опыты с дафниями — небольшими прозрачными ракообразными. Грибные споры, попавшие на поверхность дафний, в конце концов были уничтожены ими.
В 1908 г. за исследования в области иммунологии и развитие теории фагоцитоза ученый был удостоен Нобелевской премии.
Бактерии – относительно просто устроенные микроскопические организмы. Они одноклеточные. Ядра, отделенного от цитоплазмы оболочкой, у бактерий нет. Такие организмы называются прокариотами. Весь наследственный материал у них распределён в цитоплазме. Клетки бактерий имеют намного меньшие размеры, чем клетки растений или животных. В среднем это 0,5–5 мкм. Кишечная палочка, например, имеет длину клетки от 1 до 6 мкм (Рис. 1.). Самые крупные из бактерий достигают размера в 750 мкм, т. е. 0,75 мм. Самые мелкие из них имеют размеры от 0,1 до 0,25 мкм. По теоретическим подсчётам, клетка меньших размеров не может быть жизнеспособной, поскольку в ней не могут поместиться все необходимые молекулы.
Рис. 1.
Впервые бактерии увидел в оптический микроскоп и описал в XVII веке Антони ван Левенгук (Рис. 2). В середине XIX в. Луи Пастер открыл болезнетворные свойства бактерий, а также связал их со многими хозяйственно важными процессами (например, порчей продуктов питания). Медицинская микробиология получила развитие в трудах Роберта Коха. Он сформулировал общие принципы определения возбудителя болезни. В 1905 году он был удостоен Нобелевской премии за исследования туберкулёза. Изучением бактерий занимается наука бактериология.
Рис. 2.
2. Классификация бактерий
Клетки бактерий имеют чрезвычайно малые размеры. Поэтому изучение их строения началось только с изобретением электронного микроскопа. Традиционно существует разделение бактерий по форме клетки (Рис. 3).
Рис. 3.
Различают шарообразные кокки (например, стрептококки, стафилококки), палочковидные бациллы (например, кишечная палочка), изогнутые в виде запятой вибрионы (например, холерный вибрион), спиралевидные спириллы. Очень часто бактерии образуют скопления в виде длинных изогнутых цепочек, групп и пленок.
Некоторые бактерии имеют жгутики – до 1000. Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются при помощи жгутиков или скольжением. Многие водные бактерии могут погружаться или всплывать, изменяя свою плотность за счет выделения пузырьков газа.
Бактерии активно передвигаются в направлении, определяемом теми или иными раздражителями. Это явление получило название таксиса. Большинство бактерий бесцветно. Некоторые окрашены в пурпурный или зеленый цвет.
Бактерии были одними из первых живых организмов на Земле. Они появились более 3 млрд лет назад. Поскольку понятие вида к бактериям применимо с трудом, сколько их видов существует, точно не известно. Условно указывают около 10000 видов.
3. Строение бактерий
Бактериальные клетки окружены плотной оболочкой, благодаря которой сохраняют постоянную форму. По составу и строению клеточные оболочки бактерий существенно отличаются от таковых растений и животных.
Снаружи оболочка может быть покрыта ещё и слизистой капсулой. Оформленного ядра у бактерий нет, а наследственный материал распределен в цитоплазме.
4. Распространение бактерий
Практически нет места на Земле, где бы не встречались бактерии. Они живут даже во льдах Антарктиды и в горячих источниках. Особенно много их в почве. В 1 г почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий. Большинство бактерий гибнет при температуре +65–100°С, но споры некоторых из них переносят нагревание до +140°С и охлаждение до -253°С.
Число бактерий различно в воздухе проветренных и непроветренных помещений. Так, в классе после проветривания перед началом урока бактерий в 13 раз меньше, чем в той же комнате после урока. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород (аэробные бактерии), другие в нем не нуждаются и способны жить в бескислородной среде (анаэробные бактерии).
5. Питание бактерий
Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами – они гетеротрофы. Некоторые бактерии, например сине-зеленые водоросли, способны создавать органические вещества из неорганических (Рис. 4). Такие организмы называются автотрофами. Автотрофные бактерии сыграли важную роль в накоплении кислорода в атмосфере Земли.
Рис. 4.
Гетеротрофные бактерии делятся на сапротрофных, получающих органические вещества из отмерших организмов или выделений живых организмов, и паразитов, питающихся органическими веществами живых организмов. Паразитизм у бактерий распространен очень широко. Существуют бактерии, паразитирующие в теле бактерий других видов. Среди бактерий-паразитов много болезнетворных, поражающих растения и животных.
Встречаются так называемые хищные бактерии. Это колониальные бактерии. Их клетки соединены мостиками и образуют подобие ловчей сети. Передвигаясь, такая колония захватывает и переваривает мелкие живые организмы.
Некоторые бактерии способны улавливать азот воздуха, что чрезвычайно важно для них и многих растений.
6. Размножение бактерий
Размножаются бактерии делением одной клетки на две. При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий может происходить через каждые 20–30 мин. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно было бы заполнить все моря и океаны.
Однако в природе этого не происходит, так как большинство бактерий быстро поедается другими организмами. Половое размножение у бактерий отсутствует. Для обеспечения необходимой изменчивости у них существуют другие механизмы. Так, некоторые бактерии могут обмениваться наследственным материалом между собой и с другими организмами.
7. Образование спор
В неблагоприятных условиях (при недостатке пищи, влаги, резких изменениях температуры) цитоплазма бактериальной клетки, сжимаясь, отходит от материнской оболочки, округляется и образует внутри неё на своей поверхности новую, более плотную оболочку. Такую бактериальную клетку называют спорой (Рис. 5). Споры некоторых бактерий сохраняются очень долго в самых неблагоприятных условиях.
Рис. 5.
Они выдерживают высушивание, жару и мороз, не погибают даже в кипящей воде. По некоторым данным, споры сохраняются в почвах и горных породах в жизнеспособном состоянии миллионы лет. Споры легко разносятся ветром, водой и т. д. Их много в воздухе и почве. В благоприятных условиях спора прорастает и становится активной бактерией.
Волосатики
Вымойте клубень картофеля, не очищая его от кожуры, нарежьте ломтиками. Натрите ломтики мелом и поместите в чашку Петри. Чашку поставьте в тёплое место с температурой 25–30°С. Через 2–3 суток на поверхности ломтиков образуется плотная морщинистая пленка. Маленький кусочек пленки разотрите в капле воды и рассмотрите под микроскопом бактерии картофельной палочки. Они подвижны, обладают жгутиками и могут образовывать споры.
Для получения культуры сенной палочки положите в колбу с водой немного сена, горлышко колбы закройте ватой и кипятите содержимое в течение 15 мин, чтобы уничтожить другие бактерии, которые могут оказаться в колбе. Сенная палочка при кипячении не погибает.
Полученный настой сена отфильтруйте и на несколько дней поставьте в помещение с температурой 20–25°С. Сенная палочка будет размножаться, и вскоре поверхность настоя покроется пленкой из бактерий.
Стеклянной палочкой перенесите частичку пленки на предметное стекло, накройте покровным стеклом и рассмотрите под микроскопом. Добавьте под покровное стекло каплю метиленовой синьки. На голубом фоне бактерии видны гораздо лучше. Некоторые из них подвижны, а у неподвижных внутри видны блестящие овальные образования. Это споры.
Почему бактерии рассматриваются в этом курсе?
До середины 20 века бактерии считались низшими растениями. Это происходило потому, что некоторые бактерии способны синтезировать кислород, не способны поглощать целые кусочки пищи, а получают питательные вещества в виде растворов. Таким образом, бактерии имеют сходные с растениями признаки.
Оболочка клетки
Оболочка бактериальной клетки отличается от растительной либо животной. Таким образом, некоторыми веществами можно нарушить синтез бактериальной оболочки (патогенных бактерий), не нанося вреда организму-хозяину. Вследствие этого клетка не сможет продолжать нормальную жизнедеятельность. Так работают антибиотики (пенициллин).
Появление цианобактерий
Одними из древнейших бактерий являются цианобактерии, или сине-зелёные водоросли (Рис. 6). В породах, образованных 3,5 млрд лет назад, обнаружены продукты их жизнедеятельности – строматолиты. Благодаря цианобактериям в атмосфере начал накапливаться кислород, который 2 млрд лет назад достиг концентраций, достаточных для начала аэробного дыхания.
Рис. 6.
Появление кислорода в атмосфере (кислородная катастрофа) нанесло серьёзный удар по анаэробным организмам. Они либо вымирают, либо уходят в локально сохранившиеся бескислородные зоны. Общее видовое разнообразие бактерий в это время сокращается.
Читайте также: