"Биология. Базовый уровень", Пономарева И.Н. и др.
Бактерии — не только возможные возбудители болезней, но и участники природных процессов, без которых нарушился бы круговорот веществ. Они разлагают остатки организмов, возвращают минеральные соединения в почву и воду, связывают атмосферный азот и преобразуют его соединения. Одни бактерии живут в симбиозе с растениями и животными, другие паразитируют. Их деятельность влияет на плодородие почв, состояние экосистем и жизнь других организмов.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Бактерии-деструкторы — микроорганизмы, разлагающие органические остатки до более простых веществ и возвращающие элементы в круговорот. К таким остаткам относятся, например, отмершие части растений и останки организмов. Благодаря работе деструкторов вещества не остаются надолго запертыми в мёртвой органике.
Азотфиксация — превращение атмосферного азота в соединения, доступные растениям и другим организмам. Некоторые бактерии выполняют эту работу, связывая молекулярный азот воздуха. Без такого превращения большинство растений не могло бы использовать атмосферный азот напрямую.
Нитрификация — последовательное окисление аммонийных соединений до нитритов и затем до нитратов с участием бактерий. Нитраты могут поглощаться корнями растений. Поэтому нитрификация меняет форму азота и делает часть его запасов доступной организмам.
Денитрификация — восстановление нитратов до газообразного азота, который возвращается в атмосферу. Этот процесс осуществляют бактерии, обычно при недостатке кислорода. Он завершает один из путей круговорота азота и не позволяет нитратам бесконечно накапливаться в почве.
Отмершие организмы и их выделения содержат органические вещества, которые не могут бесконечно оставаться в экосистеме в прежнем виде. Бактерии-деструкторы разрушают сложные соединения до более простых, а дальнейшая минерализация возвращает минеральные вещества в почву и воду. Поэтому растения снова могут поглощать часть этих веществ корнями. В разложении участвуют не только бактерии, но и грибы с другими организмами.
Атмосфера богата азотом, однако молекулярный азот большинство растений не способно усваивать напрямую. Азотфиксирующие бактерии переводят его в соединения, которыми могут воспользоваться растения. Некоторые такие бактерии образуют клубеньки на корнях бобовых: растение снабжает бактерий органическими веществами, а получает соединения азота. Такое взаимовыгодное сожительство называют симбиозом.
Когда органические остатки разлагаются, содержащийся в них азот переходит в соединения, в том числе аммонийные. Нитрифицирующие бактерии окисляют аммонийные соединения сначала до нитритов, затем до нитратов, которые могут усваиваться растениями. Так азот из органики снова включается в живое вещество. Превращение необходимо, потому что организмы используют разные формы азота.
Нитраты не только поглощаются растениями: часть из них при определённых условиях становится доступной денитрифицирующим бактериям. Они восстанавливают нитраты до газообразного азота, который уходит в атмосферу. Так завершается возврат элемента из почвы в воздушную среду. Вместе с фиксацией азота и разложением органики этот процесс связывает разные звенья круговорота.
Отношения бактерий с другими организмами бывают разными. Симбиотические бактерии могут помогать животным переваривать пищу, а некоторые получают от растения питательные вещества, одновременно снабжая его доступными соединениями. Паразиты, напротив, используют организм-хозяина и могут вызывать у него заболевание. Поэтому воздействие бактерий зависит от конкретного вида и условий его жизни.
| Группа или процесс | Что делают бактерии | Результат для природы | Пример |
|---|---|---|---|
| Разложение органических остатков | Расщепляют органические вещества и участвуют в их минерализации | Минеральные вещества возвращаются в почву и воду | Разложение опавших листьев |
| Азотфиксация | Связывают атмосферный азот и превращают его в доступные соединения | Азот включается в питание организмов | Клубеньковые бактерии на корнях бобовых |
| Нитрификация | Окисляют аммонийные соединения до нитритов и нитратов | Образуются соединения, которые могут усваивать растения | Нитрифицирующие бактерии в почве |
| Денитрификация | Восстанавливают нитраты до газообразного азота | Азот возвращается в атмосферу | Денитрифицирующие бактерии в почве |
| Симбиоз с растениями и животными | Обмениваются с партнёром веществами или помогают его жизненным процессам | Оба участника могут получать пользу | Клубеньковые бактерии; бактерии пищеварительной системы животных |
| Бактерии-паразиты | Используют организм-хозяина и могут нарушать его жизнедеятельность | Возможны заболевания и сокращение численности организмов | Бактерии — возбудители инфекций |
Сопоставляйте во второй колонке действие бактерий, а в третьей — его последствие для среды или организмов. Примеры показывают, что один и тот же большой мир бактерий включает и полезные процессы, и паразитические формы.
Задача 1. Объясните, почему после отмирания растений их вещества со временем снова становятся доступными другим организмам.
Ответ. Бактерии и другие разрушители разлагают остатки растений и возвращают минеральные вещества в почву и воду, откуда их вновь получают организмы.
Задача 2. В почве обнаружены клубеньки на корнях бобового растения. Объясните их значение для растения и почвы.
Ответ. Клубеньки содержат азотфиксирующих бактерий: они снабжают бобовое доступными соединениями азота, а взаимодействие с растением помогает вовлекать азот в круговорот почвы.
Задача 3. Проследите путь азота от атмосферного азота до его возвращения в атмосферу, назвав процессы и роль бактерий.
Ответ. Путь включает азотфиксацию, усвоение соединений организмами, разложение органики, нитрификацию и денитрификацию; последний процесс возвращает газообразный азот в атмосферу.
Ошибка: считать, что все бактерии вредны. Так думают, потому что чаще всего слышат о возбудителях инфекций. Но многие бактерии разлагают органику или участвуют в круговороте веществ, а другие живут с организмами без вреда или приносят пользу. Проверьте себя: можете ли вы назвать деструкторов и азотфиксирующие бактерии?
Ошибка: путать азотфиксацию с поглощением готовых нитратов. Путаница возникает из-за того, что оба явления связаны с поступлением азота к растениям. При фиксации бактерии связывают азот атмосферы, тогда как поглощение нитратов — это усвоение уже готового соединения. Для проверки уточните, откуда берётся исходный азот процесса.
Ошибка: считать нитрификацию и денитрификацию одним процессом. В обоих названиях есть часть «нитрификация», поэтому их легко смешать. При нитрификации аммонийные соединения окисляются до нитритов и нитратов, а при денитрификации нитраты восстанавливаются до газообразного азота. Проверьте направление превращения и его исходное вещество.
Ошибка: приписывать разложение органики только бактериям. Бактерии действительно важны, но их чаще всего рассматривают отдельно от других разрушителей. В разложении также участвуют грибы и другие организмы. Чтобы избежать упрощения, говорите о бактериях как об участниках процесса, а не как о единственных его исполнителях.
Чтобы разобраться в роли бактерий, нужно знать, что такое бактерии, прокариотическая клетка и обмен веществ микроорганизмов. Эти знания помогают понять, почему бактерии могут получать энергию из разных химических превращений и жить в различных условиях. Без представления о строении прокариот труднее объяснить их особенности.
Тема напрямую связана с круговоротом веществ, почвенным плодородием и экологией экосистем. Разложение остатков и превращения азота показывают, как вещества переходят между организмами и неживой средой. Это помогает понять, почему состав почвы зависит от деятельности разных организмов.
Представления о бактериях пригодятся при изучении микробиологии и биотехнологии: бактерии используют в исследованиях и производстве. Знание о бактериях-паразитах связано с профилактикой инфекционных заболеваний. Поэтому важно различать экологическую роль бактерий и опасность отдельных возбудителей.
Почему бактерии называют разрушителями органических остатков?
Бактерии-деструкторы используют органические остатки как источник веществ и энергии и разлагают сложные соединения на более простые. Минеральные вещества возвращаются в почву и воду, откуда их могут снова получить другие организмы.
Как бактерии помогают растениям получать азот?
Азотфиксирующие бактерии связывают азот атмосферы и превращают его в соединения, доступные растениям. Некоторые из них живут в клубеньках на корнях бобовых и обмениваются соединениями азота с растением на органические вещества.
Чем азотфиксация отличается от нитрификации?
При азотфиксации бактерии связывают атмосферный азот и переводят его в соединения, которые могут использовать организмы. Нитрификация — это окисление аммонийных соединений сначала до нитритов, затем до нитратов.
Какова роль бактерий в круговороте азота?
Бактерии связывают атмосферный азот, участвуют в разложении органики и превращают соединения азота при нитрификации. Денитрифицирующие бактерии восстанавливают нитраты до газообразного азота, возвращая его в атмосферу.
Все ли бактерии вредны для других организмов?
Нет. Многие бактерии участвуют в разложении остатков, помогают растениям получать азот или животным переваривать пищу. Заболевания и порчу органики вызывают лишь некоторые виды.
Роль бактерий в природе
