2. Трофическое разнообразие микроорганизмов. В круговороте веществ в экосистемах Земли огромную роль играют микроорганизмы, являющиеся связующими звеньями в биологических циклах. Именно микроорганизмы выполняют функцию редуцентов экосистем, минерализуют органические вещества, тем самым превращая их в доступные для продуцентов соединения.В почвах различных типов содержатся сообщества микроорганизмов с характерным видовым составом, разнообразием и количественным соотношением различных групп. В условиях повышенного антропогенного загрязнения структура микробных сообществ изменяется, при этом наблюдается уменьшение видового разнообразия почвенной микрофлоры, изменение представленности и появление не свойственных данным зональным условиям видов, утрата ряда особенностей пространственно-временной организации сообществ. Под действием высоких доз тяжелых металлов происходит снижение количества микроорганизмов [7]. При техногенном загрязнении экосистем снижается как общая численность микроорганизмов, так и резко уменьшается содержание аммонификаторов и нитрификаторов, а количество денитрификаторов и олигонитрификаторов возрастает. Увеличивается также численность фосфатрастворяющих и железоредуцирующих бактерий, а численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов имеет тенденцию к снижению

3. Влияние микроорганизмов на газовый состав атмосферы. Отношение микроорганизмов к кислороду.

Микроорганизмы играют большую роль во многих процессах, происходящих в природе. Без их деятельности невозможно существование жизни на Земле. Вокруг нас постоянно обитает огромное количество микробов. Каждый отдельный микроорганизм ничтожен по величине, но во всей массе микробы обладают огромной созидательной и разрушительной силой. Микробы совершают круговорот веществ, разрушают сложные органические вещества, образующиеся в зелёных растениях, участвуют в процессах самоочищении воды и почвы. В превращении органических веществ, поступающих в почву и образующихся в ней, принимают участие различные группы микробов: гнилостные, нитрифицирующие, азотфиксирующие, денитрифицирующие и др. Все это является примером биогеохимической деятельности микроорганизмов. В результате этой деятельности происходит трансформация элементов в биосфере, что определяется универсальностью ферментативного аппарата микробной клетки, способной перерабатывать любые вещества субстрата. Возможность жизни на нашей планете определяется непрерывно протекающим круговоротом основных биогенных элементов (углерода, кислорода, водорода, азота, фосфора, серы и др.). Ведущая роль в процессах трансформации этих элементов принадлежит прокариотам. Приведем характерный пример. Содержание углекислого газа в атмосфере минимально (составляет всего 0,03%), и если бы не происходил постоянный возврат СО2 в атмосферу, этот газ был бы израсходован в процессе фотосинтеза за какие-нибудь 7—40 лет. Дальнейшая жизнь оказалась бы невозможна. Однако этого не происходит. В результате разложения органических соединений различными группами микроорганизмов в атмосферу возвращается 90% углекислого газа, остальные 10% СО2 пополняются в атмосфере за счёт дыхания эукариот, а также за счет хозяйственной деятельности человека. Помимо углекислого газа, при разложении органических соединений микроорганизмы возвращают в атмосферу и другие газообразные продукты, такие, как Н2, Н2S, N2, СН4. Таким образом, они осуществляют не только деструкцию растительного и животного опада, выполняя роль санитаров планеты, но одновременно регулируют газовый состав атмосферы. Анаэробы — обширная группа организмов, как микро-, так и макроуровня:

анаэробные микроорганизмы — обширная группа прокариотов и некоторые простейшие.

макроорганизмы — грибы, водоросли, растения и некоторые животные (класс фораминиферы, большинство гельминтов (класс сосальщики, ленточные черви, круглые черви (например, аскарида)).

9. Микроорганизмы в экстремальных условиях: психрофилы, термофилы, ацидофилы, алкалофилы, галофилы. Психрофи́лы (от др.-греч. ψυχρός — холодный, φιλέω — люблю) — организмы, нормально существующие и размножающиеся при относительно низких температурах (обычно не выше 10° C).Термин обычно употребляют применительно к микроорганизмам, которые растут преимущественно при температуре от минус 10° до плюс 5° C. Применительно к холодостойким растениям употребляют термины: криофиты (растущих в сухих местообитаниях) и психрофиты(растущих на влажных почвах). Термофильные организмы, термофилы (от др.-греч. θέρμη — тепло и φιλέω — люблю) — тип экстремофилов, организмы, живущие при относительно высоких температурах свыше 45 ° C. Многие термофилы являются археями. Термофилы были найдены в различных геотермальных регионах Земли, например горячих источниках, похожих на источники национального парка Йеллоустоун в США (см. изображение) и морских гидротермальных источниках. Предпосылкой их выживания является то, что термофилы имеют ферменты, которые могут функционировать при высоких температурах. В молекулярной биологии и в производстве моющих средств используются некоторые из этих ферментов (например, теплостойкая ДНК-полимераза вполимеразной цепной реакции). Ацидофилы (от лат. acidus — кислый + др.-греч. φιλέω — люблю) — тип экстремофилов, организмы обитающие в условиях высокой кислотности. Некоторые жгутиковые и коловратки могут развиваться в массовых количествах в сфагновых болотах при рН воды до 3,8 и при этом не встречаются в нейтральных и щелочных водоёмах. Типичными ацидофилами являютсядесмидиевые водоросли, обитающие преимущественно в болотах. К ацидофильным бактериям относятся уксуснокислые и молочнокислые бактерии. алкалофилы

микроорганизмы, развивающиеся в щелочных средах (рН 9,0—11,0). Облигатные А. растут в пределах рН 8,5—11,0; факультативные – 5,0—11,0. К А. относятся, напр.,аммонифицирующие бактерии. В основном почвенные и водные организмы. То же, что ибазофилы, базофильные организмы.

10.Приспособления микроорганизмов для переживания неблагоприятных условий среды. Микрооргани́змы, (микро́бы) — название собирательной группы живых организмов, которые слишком малы для того, чтобы быть видимыми невооружённым глазом (их характерный размер — менее 0,1 мм). В состав микроорганизмов входят как безъядерные (прокариоты: бактерии, археи), так и эукариоты: некоторые грибы, протисты, но не вирусы, которые обычно выделяют в отдельную группу. В отличие от теплокровных животных микроорганизмы не могут регулировать свою температуру. Их функциональная активность определяется температурой окружающей среды.

Для микроорганизмов, обитающих в холодных условиях, наиболее важно выжить в те периоды, когда физические и химические факторы окружающей среды препятствуют росту и обмену веществ. Микроорганизмы, растущие только в узкой области температур, могут выжить в условиях с весьма неустойчивыми температурными характеристиками лишь в том случае, если они обладают особым механизмом, который не дает им погибнуть при экстремальных температурах; таким механизмом может быть, например, образование спор или цист. При минимальной температуре и дальнейшем ее понижении микроорганизмы в основном не погибают и могут длительное время (например, до наступления теплого сезона) сохранять жизнеспособность. При пониженной температуре снижается не только скорость роста, но и скорость отмирания, и соответственно увеличивается выживаемость организмов. Микроорганизмы способны выжить в неустойчивых суровых условиях в состоянии, близком к анабиозу, например в сухих долинах Антарктики и зонах вечной мерзлоты, в течение тысячелетий. Согласно современным представлениям, некоторые микроорганизмы способны развиваться при низкой температуре благодаря следующим особенностям: клетки содержат ферменты, имеющие низкую температуру активации, и в связи с этим способные наиболее эффективно функционировать при низкой температуре; при температуре выше 30 °С данные ферменты прекращают свою деятельность; проницаемость мембран несмотря на низкую температуру, остается высокой в связи с большим количеством ненасыщенных жирных кислот, содержащихся в липидах, в результате мембраны не замерзают; не утрачивается свойство образовывать полисомы при низкой температуре. Существуют автохтонные популяции микроорганизмов, которые отличаются низким, но постоянным уровнем активности и использованием для питания органических веществ, уже присутствующих в почве и зимогенные популяции, развивающиеся при поступлении в почву свежих соединений, которые они могут использовать. Микроорганизмы, обладающие способностью расти и размножаться при низких или высоких значениях рН, имеют определенные механизмы, обеспечивающие их выживание. Преимуществом данных микроорганизмов является то, что при таких условиях резко ограничивается конкуренция других организмов.

11. Почва как среда обитания микроорганизмов и их влияние на почвообразовательный процесс. Особое место среди природных сред обитания микроорганизмов занимает почва. Это чрезвычайно гетерогенный (разнородный) по структуре субстрат, имеющий микромозаичное строение. Почва представляет собой совокупность множества очень мелких (от долей миллиметра до 3—5 мм) агрегатов (шероховатых гранул, иногда объединенных в группы), пронизанных порами, омываемых почвенным раствором, протекающим по капиллярам. На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микроколониями (по 20—100 клеток в каждой). Часто они развиваются в толще сгустков органического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков.

В микроучастке, где находится органический материал (концентрат энергии), поселяются микробы, требующие для своего развития высокой концентрации органического вещества, быстро размножающиеся и минерализующие его. Они являются характерными представителями экологической группы макрофитов — требовательных к пище сапрофитов. Сюда относятся грибы, многие спорообразующие и неспорообразующие бактерии и актиномицеты.

После исчерпания источников пищи деятельность этой группы гетеротрофов в очаге замирает и микробы переходят в состояние длительного покоя, близкого к анабиозу, вплоть до нового притока энергии и новой бурной вспышки их активности.

При новом поступлении органического вещества в очаг тормозится развитие олиготрофных бактерий и нередко следует за этим лизис клеток.

12. Развитие микроорганизмов в водной среде.Вода является естественной средой обитания многих микроорганизмов.Обычная нормальная микрофлора воды – это сапрофиты, представленные псевдомонасами, микрококками, серо- и железобактериями, мицелиальными и дрожжеподобными грибами, микроскопическими водорослями, простейшими, зоопланктоном и зообетосом, фагами, актиномицетами и другими микроорганизмами. Важная роль микроорганизмов в процессах биологической продуктивности водоемов определяется тем, что микроорганизмы разлагают мертвое органическое вещество, превращая продукты его распада в пригодные для питания водой растительности и, кроме того, сами микроорганизмы служат пищей для водных животных. Микробное население воды отражает состав микрофлоры почвы, с которой вода имеет непосредственный контакт. Микроорганизмы, обитающие в воде, являются распространенными обитателями почвы. В воду микробы попадают не только из почвы, но и вместе с выделениями человека, животных, бытовыми отбросами, сточными водами и пр. Во всех водах пресных и соленых так же, как и на суше, встречаются представители разных физиологических групп микроорганизмов, которые принимают участие в круговороте азота, углерода, фосфора, железа, марганца, калия и других элементов.

Помимо этих микроорганизмов в воду могут попадать, сохраняться и даже размножаться возбудители инфекционных болезней. Воды открытых водоемов загрязняются патогенными микробами в результате попадания в них неочищенных сточных вод инфекционных и ветеринарных лечебниц, канализационных вод. В воде размножаются возбудители холеры и длительное время в воде могут сохраняться возбудители дизентерии, брюшного тифа, энтеровирусы, лептоспиры и др.

Морская или океаническая вода – специфическая среда обитания микроорганизмов. Характерный солевой состав, низкая температура, высокое давление, малые концентрации органических веществ, разреженность флоры и фауны составляют главные экологические особенности открытых областей морей и океанов для жизнедеятельности микроорганизмов.

Благодаря своей высокой и разносторонней ферментной активности микроорганизмы, распространенные в водной толще и густо заселяющие поверхность дна, ступают как биокатализаторы реакций, составляющих основные звенья круговорота веществ. Им принадлежит особая роль в превращении и образовании органической материи. Разрушая мертвое органическое вещество и регенерируя из него необходимые для растительности неорганические соединения, обеспечивают тем самым воспроизводство жизни растительных организмов.

Основная масса микробного населения морей и океанов сосредоточена в прибрежных зонах, где располагаются населенные пункты, а также в районах регулярного присутствия морских судов.

В воде постоянно происходят процессы самоочищения – микроорганизмы погибают от действия солнечных лучей и химических веществ, действия метаболдитов, вырабатываемых различными видами бактерий, грибов, водорослей. Но эти процессы нарушаются при увеличении степени загрязнения водоемов. На активность течения микробиологических процессов и скорость самоочищения водоемов оказывают влияние видовой состав рыб, их количество, а также степень заиления дна водоема.

Наименее обсемененными микроорганизмами являются почвенные воды, попадающие на поверхность через артезианские скважины и родники.

12. Популяции микроорганизмов и их особенности. Популяции Микроорганизмов

совокупность особей одного вида, относительно длительно обитающих на определенной территории (в биотопе). В связи с неоднозначным пониманием или невозможностью строгого разграничения границ обитания П., а также характером изоляции и фенотипической изменчивости понятие П. иерархично: от относительно небольших групп клонов, к-рые часто обозначают специальным термином «микропопуляция», или «дем», до очень крупных популяционных систем. Положение отдельных клонов и варов микроба в П. неодинаково: одни занимают в ней доминирующее положение, др. -субдоминирующее, третьи- минорное, низкочастотное. Структура П.м. динамична во времени. В ней могут происходить количественные и качественные сдвиги, связанные с внутривидовой конкуренцией и изменением условий обитания. В результате этого доминантные штаммы, вары становятся минорными, в структуре П. появляются новые варианты и исчезают исходные. Возникновение новых штаммов и вариантов в П.м. обусловлено миграцией особей из соседних П., а также фенотипической или генотипической изменчивостью особей, входящих в состав этой П. Степень гетерогенности П.м., скорость и степень изменений в ее структуре зависят от вида микроба, изолированности П. от др. П., давления факторов отбора. напр., П. открытых патологических процессов более гетерогенны и изменчивы по сравнению с таковыми закрытых процессов. П. у б-ных, находящихся в стационаре, более гетерогенны, чем у негоспитализированных б-ных.