Роль бактерій в круговороті речовин в біосфері: гнильні, сапротрофного, анаеробні мікроорганізми

1. Грунтоутворення і азотфіксація
2. Кругообіг вуглецю в біосфері
3. Кругообіг сірки в природі
4. кругообіг фосфору
5. Кругообіг заліза в природі

Життєдіяльність на планеті відбувається завдяки кругообігу і обміну речовин в природі. Без цього кругообігу такі хімічні елементи, як кисень, вуглець, сірка, водень, азот, фосфор, швидко вичерпалися, а все живе на Землі припинило б своє існування. Домінуючу роль мікроорганізмів у кругообігу речовин в природі визначило їх повсюдне поширення, висока швидкість метаболічних процесів і здійснення хімічних процесів, недоступних для інших живуть на планеті.

Грунтоутворення і азотфіксація

Природним місцем існування багатьох мікроорганізмів є грунт. Яка ж роль бактерій в грунтоутворенні і в круговороті речовин в ній?

Вони беруть безпосередню участь у формуванні хімічного складу грунту та його самоочищення. Для життєдіяльності рослин необхідні неорганічні речовини, які вони не можуть самостійно добувати з грунту, і підтримку їм в цьому надають бактерії. Азот, що знаходиться в повітрі, є необхідним для їх життєдіяльності, але перетворити його самостійно вони не можуть. На допомогу приходять азотфиксирующие бактерії, які мешкають в грунті як самостійно, так і в симбіозі з бобовими. Бактерії-симбіонти, поселяясь на ранній стадії росту кореневої системи, утворюють на корінцях потовщення ─ бульби. Коріння дають симбіонтам необхідні для харчування вуглеводи, а ті, в свою чергу, N2.

Існує кілька способів проникнення мікроорганізмів в корені бобових:

• через пошкоджену поверхню кореневої системи;
• через волоски корінців;
• через клітинну оболонку.

Сам процес проникнення включає в себе дві стадії: стадія зараження кореневої системи і стадія освіти на ній клубеньков. В результаті такого симбіозу рослини дають потрібний для бактерій вуглевод, органічні речовини, амінокислоти, а ті, в свою чергу, азот. Завдяки такому симбіозу грунт насичується азотом, незамінним для життя інших рослин.

Таким чином відбувається круговорот азоту, який складається з трьох стадій:

• фіксування азоту, що знаходиться в атмосфері;
• окислення N2;
• відновлення азоту.

Всі ці стадії неможливі без мікроорганізмів, де кожен вид відіграє свою незамінну роль. Відмерлі рослини, тварини, відходи життєдіяльності всього живого насичують грунт органікою. Роль сапротрофов в переробці органічних речовин незамінна. Суть переробки полягає в тому, що гнильні бактерії харчуються цією органікою, перетворюючи її в перегній, необхідний для рослин.

Гнильні бактерії відіграють незамінну роль в очищенні планети. Без їх участі вона перетворилася б в одну велику смітник мертвої розклалися органіки.

Кругообіг вуглецю в біосфері

Рослинам для дихання необхідний вуглекислий газ, але його зміст в повітрі становить усього 0,03%. Без участі мікробів цей запас був би вичерпаний всього за 20 років. У процесі фотосинтезу рослини фіксують вуглець, і згодом він знаходиться в них у вигляді органічних сполук. Після відмирання він разом з цими сполуками накопичується в землі, і бактерії, розкладаючи органіку, тим самим звільняють вуглець, який повертається в біосферу.

Ще одним джерелом наповнення атмосфери вуглецем є ферментація. Суть його полягає в тому, що анаеробні бактерії здійснюють повне окислення продуктів, рослинної клітковини, в результаті якого також звільняється вільний вуглець.

Частина СО2 надходить в шари атмосфери з вихлопами відпрацьованого палива, при спалюванні органіки (листя, деревини), паливних матеріалів.

Кругообіг сірки в природі

В результаті життєдіяльності мікроорганізмів відбувається круговорот сірки в природі шляхом її окислення або відновлення. Метаморфізм відбувається при гнитті білкових відходів без доступу кисню. При переробці білка утворюється сірководень. Сірка потрапляє в атмосферу також в результаті діяльності сульфатвосстанавлівающіх мікроорганізмів, які відновлюють сульфати з мулу, води і грунту. В результаті цього процесу частина сірководню йде в атмосферу, а частина накопичується в воді або грунті, після чого він там окислюється. Суть процесу окислення сірководню полягає в тому, що він відбувається в результаті дій серобактерий, які використовують його в метаболічних реакціях з метою отримання необхідної енергії.

кругообіг фосфору

Вивільнення фосфору з органіки відбувається при гнитті. Фосфорні мікроорганізми, місцем проживання яких є вода і грунт, використовують для своїх обмінних процесів нерозчинні освіти фосфору, які згодом потрапляють в навколишнє середовище в розчинній вигляді. Рослини використовують фосфор з грунту і води. У рослин він входить до складу насіння у вигляді нуклеїнової кислоти, що відповідає за передачу спадкової інформації. У тварин до складу крові, молока, тканин нервової системи. При відмирання фосфор повертається в водойми або грунт у вигляді фосфатних відкладень, які і служать джерелом харчування сірчаних і нитрифицирующих бактерій.

Кругообіг заліза в природі

На планеті постійно відбувається окислення таких хімічних речовин, як солі заліза, марганцю. Це окислення було б неможливим без роботи железобактерий. Відмираючи, вони опускаються на дно водойм, утворюючи при цьому поклади болотної і озерної руди.

Залізобактерій в річці

Поселення таких мікроорганізмів в трубопроводах призводять до корозії і закупорці, що завдає шкоди промисловості. Пересування заліза та інших металів від центру Землі до її поверхні також відбувається за рахунок мікроорганізмів, що призводить до утворення покладів корисних копалин.

Все живе складається з білків, жирів і вуглеводів, утворення яких неможливо було б без таких хімічних елементів, як водень, вуглець, сірка, азот, фосфор, кисень. Суть обміну речовин полягає в тому, що саме завдяки біологічної активності мікроорганізмів перехід в різні стадії і регенерація цих хімічних елементів на планеті є джерелом існування всього живого на Землі. Без нього неможливо і утворення багатьох корисних копалин, в яких потребує людина для свого існування.