Лекція 3. Екологія мікроорганізмів

1 Мікроорганізми, як природний фактор

 Екологічні фактори (умови зовнішнього середовища) суттєво впливають на розвиток мікроорганізмів. При їхній сприятливій дії мікроби активно ростуть, поглинаючи із середовища необхідні речовини і викликаючи різні біохімічні процеси, а також синтезуючи певні продукти.

Чим сприятливіші умови середовища для даного мікроорганізму, тим інтенсивніше протікає його розвиток та життєдіяльність.

Екологічні фактори є різними і мінливими, тому мікроорганізми постійно пристосовуються до них (адаптуються) і регулюють свою життєдіяльність стосовно їх змін. Інтенсивна та тривала дія несприятливих факторів призводить до загибелі мікроорганізмів. Екологічні фактори поділяють на:

• абіотичні екологічні фактори, до яких відносять фізико-хімічні умови середовища, а саме: температуру, відносну вологість повітря, осмотичний тиск, різні види променевої енергії, концентрацію водневих іонів (рН), кисню;

• біотичні фактори, зумовлені різними формами взаємовідносин мікроорганізмів, а також з іншими живими організмами (рослинами, тваринами та людьми);

• антропогенні фактори, зумовлені різними формами діяльності людського суспільства, що призводять до зміни екологічних факторів існування мікроорганізмів.

Мікроорганізми дуже широко розповсюджені в природі. Вони є в ґрунтах, у воді, в повітрі та відіграють важливу роль у кругообігу всіх біологічно важливих елементів у природі. Це зумовлено надзвичайною швидкістю їх росту та різноманітністю метаболічних процесів.

Мікроорганізми, як природний фактор. Планета Земля має чотири сфери, що відрізняються одна від одної як за речовинною різноманітністю, так і за своєю структурою: літосферу, або земну кору; гідросферу – океани, моря і частина інших геосфер, куди проникає вода; атмосферу і біосферу, яка складається з живих організмів та їх оточення, і в межах якої існує життя.

Всю сукупність організмів біосфери видатний геохімік В. І. Вернадський назвав живою речовиною, що перетворює сонячне випромінювання на потенційну, а потім кінетичну енергію біогеохімічних процесів. За підрахунками вчених, живу речовину біосфери утворюють 1,8 млн. видів, загальний об’єм яких становить 2488 км³, а загальна маса – 2423 млрд. т. Біомаса рослин (фітомаса), включаючи і мікроорганізми, у 2500 разів перевищує загальну масу тварин (зоомасу). Життя переважно зосереджене в тій частині біосфери, яка одержує  сонячну енергію. Це атмосфера, поверхня суші, верхні орні шари ґрунту і води в океанах, морях, прісноводних екосистемах.

Відомо, що мікроорганізми убіквітарні, тобто вони практично всюдисущі. У величезних кількостях вони зустрічаються в ґрунті, воді й повітрі. Середовищем їх проживання є рослини, холоднокровні й теплокровні тварини, організм людини. І скрізь бактеріїзнаходяться у вигляді мікробіоценозів. Сучасні мікробні біоценози сформувались у результаті довготривалої еволюції.

Взаємовідносини (співіснування) різних видів мікроорганізмів між собою, а також із іншими формами життя називають симбіозом. Види симбіозів досить різноманітні.

1.            Нейтралізм - існуючі в одному біотопі популяції мікробів не стимулюють і не пригнічують один одного.

2.            Мутуалізм - взаємовигідне співіснування, коли одна популяція синтезує речовини, які є основою живлення іншої (наприклад, бульбочкові бактерії та бобові рослини, аеробні й анаеробні мікроби в організмі людини чи тварини).

3.            Коменсалізм - така форма симбіозу, коли мікроби живляться залишками їжі хазяїна, злущеним епітелієм кишечника тощо, але не завдають йому шкоди.

4.            Антагонізм - пригнічення однієї популяції іншою. Мікроби-антагоністи виділяють антибіотики, бактеріоцини та інші речовини, які викликають загибель інших видів або затримують їх розмноження.

5.            Паразитизм -  вид симбіозу, при якому одна популяція (паразит) завдає шкоди хазяїнові, маючи для себе вигоду. До мікробів-паразитів відносять збудників інфекційних хвороб (рис.1).

 Бактерії (Wolbachia pipientis) у клітинах дрозофіл (пофарбовані червоним)

У природних умовах мікроорганізми змушені  боротись за існування, неконкурентоспроможні – неминуче зникнуть із спільноти.