24.Что означает термин «сапробность»? Охарактеризовать зоны сапробности.

Сапробность — комплекс физиолого-биохимических свойств организма, обусловливающий его способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ, то есть с той или иной степенью загрязнения.

- Полисапробная зона характеризуется обилием нестойких органических веществ и продуктов их анаэробного распада, значительным количеством белковых соединений. Свободный кислород почти отсутствует, вследствие чего биохимические процессы носят восстановительный характер. В воде накапливаются сероводород, углекислота, метан, аммиак. Основу населения составляют сапрофитные бактерии, численность которых достигает многих сотен миллионов клеток в 1 мл воды. Число видов, обитающих в полисапробных водах, невелико, но развиваются они в огромных количествах.

- α-Мезосапробная зона по характеру биохимических процессов близка к полисапробной, но здесь уже присутствует свободный кислород,; сероводород и метан отсутствуют.

- β-Мезосапробная зона отличается от предыдущих преобладанием окислительных процессов над восстановительными. Благодаря интенсивному фотосинтезу многочисленных растений летом воды бывают перенасыщены кислородом.

- Олигосапробная зона полностью свободно от загрязнения и обычно перенасыщена кислородом. Население наиболее разнообразно в видовом отношении, но количественно значительно беднее, чем в предыдущих зонах.

25.Роль литотрофных микроорганизмов в круговороте веществ в природе.

Литотрофы участвуют во многих геологических процессах, таких как формирование почвы и биогеохимический цикл углерода , азот и другие элементы . Литотрофы также ассоциируются с современной проблемой кислотного дренажа шахты . Литотрофы могут присутствовать в различных средах, в том числе в глубоких земных недрах, почвах, шахтах и ​​в эндолитахсообществах .

Почвообразование

Основной пример литотрофов, которые способствуют почвообразованию цианобактерии . Эта группа бактерий представляет собой азотфиксирующие фотолитотрофы, способные использовать энергию солнечного света и неорганические питательные вещества из горных пород в качестве восстановителей . Эта способность позволяет им расти и развиваться на естественных олиготрофных породах и способствует последующему отложению их органического вещества (питательных веществ) для колонизации другими организмами. Колонизация может инициировать процесс разложения органических соединений : основного фактора генезиса почвы. Такой механизм считается частью ранних эволюционных процессов, которые помогли сформировать биологическую Землю.

Биогеохимический цикл

Биогеохимический цикл элементов является важным компонентом литотрофов в микробной среде. Например, в углеродном цикле есть определенные бактерии, классифицируемые как те, которые производят органический углерод из атмосферного углекислого газа. Некоторые бактерии также могут производить органический углерод, некоторые даже в отсутствие света. Подобно растениям, эти микробы обеспечивают организм полезной формой энергии. Напротив, есть литотрофы, которые обладают способностью ферментировать , что подразумевает их способность преобразовывать органический углерод в другую пригодную для использования форму. Литотрофы играют важную роль в биологическом аспекте цикла железа . Эти организмы могут использовать железо либо в качестве донора электронов, Fe (II) ->Fe (III), либо в качестве акцептора электронов, Fe (III) ->Fe (II). Другой пример - цикл азота . Многие литотрофные бактерии играют роль в восстановлении неорганического азота (газообразный азот ) до органического азота (аммоний ) в процессе, называемом азотфиксацией . Аналогичным образом, существует множество литотрофных бактерий, которые также превращают аммоний в газообразный азот в процессе, называемом денитрификацией . Углерод и азот являются важными питательными веществами, необходимыми для метаболических процессов и иногда могут быть ограничивающим фактором, влияющим на рост и развитие организма. Таким образом, литотрофы являются ключевыми игроками как в обеспечении, так и в удалении этого важного ресурса.

Кислотный дренаж шахт

Литотрофные микробы ответственны за явление, известное как кислотный дренаж шахт . Этот процесс, обычно происходящий в горнодобывающих районах, касается активного метаболизма богатых энергией пиритов и других компонентов восстановленной серы до сульфата . Одним из примеров является род ацидофильных бактерий A. ferrooxidans , которые используют сульфид железа (II) (FeS 2 ) и кислород (O2) для получения серной кислоты . Кислый продукт этих специфических литотрофов может стекать из горнодобывающей зоны через водные стоки и попадать в окружающую среду.

Кислотный шахтный дренаж резко изменяет кислотность (значения pH 2–3) и химический состав грунтовых вод и водотоков, и может поставить под угрозу популяции растений и животных ниже по течению от районов добычи полезных ископаемых. Действия, подобные кислотному дренажу шахт, но в гораздо меньшем масштабе, также встречаются в естественных условиях, таких как скалистые ложа ледников, в почве и осыпях, на каменных памятниках и зданиях и в глубоких недрах.