§ 49. Многообразие бактерий

Определения и обозначения

Кокки — шаровидные бактерии. Их клетки могут располагаться поодиночке или после деления оставаться рядом, образуя пары, цепочки и скопления. По взаимному расположению клеток можно описывать их внешний вид точнее, чем одним словом «шаровидные».

Бациллы — палочковидные бактерии. Их вытянутая форма заметно отличается от шаровидной формы кокков и изогнутой формы спирилл. Форма клетки помогает быстро отнести бактерию к определённой группе при наблюдении.

Спириллы — бактерии с изогнутой, спиральной формой. Изгиб тела связан с характерным движением некоторых таких бактерий: они могут продвигаться в среде вращательными движениями. Поэтому внешний вид помогает не только различать их, но и предполагать особенности передвижения.

Сапротрофы — бактерии, питающиеся органическими веществами отмерших организмов и их частей. Они выделяют вещества, помогающие разлагать сложные остатки, и усваивают продукты этого процесса. Это понятие позволяет отличить питание за счёт мёртвых остатков от питания за счёт живого хозяина.

Как это устроено

Форма клеток — один из самых заметных признаков разнообразия бактерий. Она связана с устройством клетки и тем, как она существует в окружающей среде, поэтому при наблюдении шаровидные, палочковидные и спиральные клетки легко различать. Однако форма сама по себе не объясняет, чем бактерия питается и полезна ли она другим организмам. Для этого используют другие признаки.

Бактерии размножаются делением клетки надвое. Если образовавшиеся клетки не расходятся, они остаются рядом и формируют пары, цепочки или скопления; если расходятся — бактерии встречаются поодиночке. Значит, расположение клеток зависит не только от формы, но и от того, как клетки разделились и сохранили ли связь. По этой причине скопление бактерий не следует принимать за одну крупную клетку.

Способ питания показывает, откуда бактерия получает необходимые вещества. Сапротрофы используют органические остатки и разлагают их, возвращая вещества в окружающую среду. Паразиты получают питание от живого хозяина, поэтому могут наносить ему вред. Симбионты живут во взаимосвязи с другими организмами: партнёры могут помогать друг другу получать питание или защищаться.

Кислород нужен не всем бактериям одинаково. Одни используют его в жизненных процессах и живут там, где он доступен, а другие приспособлены существовать без него. Такое различие связано с тем, как клетки получают энергию и какие условия среды могут переносить. Поэтому бактерии способны обитать в самых разных местах, в том числе там, где кислорода мало или нет.

Цианобактерии отличаются тем, что могут фотосинтезировать. При фотосинтезе они используют энергию света, чтобы образовывать органические вещества из неорганических, и выделяют кислород. Это делает их участниками создания органического вещества в природе. Благодаря такой способности цианобактерии важны для жизни водных экосистем и поддержания круговорота веществ.

Разнообразие бактерий по форме и образу жизни

Пользуйтесь таблицей, чтобы сравнивать бактерии по одному признаку за раз: сначала по форме, затем по образу жизни или питанию. Одна и та же бактерия может быть описана сразу несколькими характеристиками, например по форме и способу питания. Не делайте вывод о питании только по внешнему виду клетки.

Разбор задач

Задача 1. Клетки бактерии имеют шаровидную форму. Определите, к какой группе по форме они относятся. Для решения достаточно найти признак, который описывает внешний вид клеток, и сопоставить его с названием группы. Не нужно делать вывод о питании или вреде бактерий.

1. Выделяем признак: клетки шаровидные.
2. Вспоминаем названия групп по форме: кокки — шаровидные, бациллы — палочковидные, спириллы — изогнутые.
3. Сопоставляем описание с определением и выбираем подходящую группу.

Ответ: это кокки. Шаровидная форма является решающим признаком в условии.

Задача 2. Бактерии разлагают опавшие листья и другие растительные остатки. Определите их способ питания и значение для экосистемы. Здесь нужно обратить внимание не только на то, что делают бактерии, но и на то, откуда они получают органические вещества. Опавшие листья уже не являются частью живого растения.

1. Определяем источник питания: органические вещества отмерших частей растений.
2. Сравниваем с определением: такое питание характерно для сапротрофов.
3. Связываем разложение с экосистемой: остатки превращаются в более простые вещества, которые возвращаются в окружающую среду.

Ответ: это сапротрофы. Они участвуют в разложении растительных остатков и возвращении веществ в круговорот.

Задача 3. В одном образце обнаружены спиральные бактерии, а в другом — бактерии, живущие в организме хозяина и вызывающие заболевание. Назовите группы по форме и образу жизни. В условии описаны два разных свойства, поэтому их нужно рассматривать отдельно. Первое относится к внешнему виду клетки, второе — к взаимодействию с организмом.

1. Для спиральных клеток выбираем признак формы.
2. По форме соотносим их со спириллами, а не с кокками или бациллами.
3. Для бактерий, живущих за счёт хозяина и вызывающих заболевание, определяем образ жизни.

Ответ: спиральные бактерии — спириллы, а бактерии, живущие за счёт организма-хозяина, — паразиты. Термины не противоречат друг другу: они обозначают разные признаки.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что все бактерии имеют одинаковую форму. Так можно подумать, если вспоминать бактерии как одну общую группу, не сравнивая их клетки. Проверьте себя: шаровидные клетки — кокки, палочковидные — бациллы, изогнутые — спириллы.

Ошибка — смешивать форму бактерии со способом питания. Эти признаки легко перепутать, потому что оба используются для описания одного организма, но отвечают на разные вопросы. Форма показывает, как выглядит клетка, а питание — откуда она получает вещества. Проверяйте, какой именно признак дан в условии.

Ошибка — называть сапротрофами бактерии, питающиеся за счёт живого хозяина. Путаница возникает из-за того, что и сапротрофы, и паразиты получают органические вещества не из неорганической среды. Но сапротрофы используют отмершие остатки, а паразиты — живой организм. Сверьте источник питания: если это живой хозяин, речь о паразитизме.

Ошибка — считать все бактерии вредными. Такое представление часто связано с тем, что бактерии-паразиты могут вызывать болезни, но оно не учитывает разнообразие их ролей. Многие бактерии разлагают остатки, другие живут в симбиозе, а цианобактерии фотосинтезируют. Чтобы проверить вывод, спросите, какую функцию выполняет конкретная группа, а не переносите свойства одной группы на все бактерии.

Связь с другими темами

Для изучения многообразия бактерий нужны знания о строении бактериальной клетки, её питании и размножении. Они помогают понять, как устроены клетки, откуда бактерии получают вещества и почему после деления могут оставаться рядом. Эти основы позволяют описывать бактерий по разным признакам.

Бактерии-разлагатели связывают тему с экосистемами и круговоротом веществ. Разлагая остатки организмов, они возвращают вещества в окружающую среду, где их могут использовать другие живые существа. Так бактерии поддерживают обмен веществ между организмами и неживой природой.

Знания о бактериях пригодятся при изучении микроорганизмов, заболеваний и профилактики инфекций. Различие между полезными и болезнетворными бактериями помогает не считать всю группу опасной. Представление о паразитах также объясняет, почему важны меры, препятствующие передаче инфекций.

Что запомнить

• Бактерии различаются по форме клеток и образу жизни.
• Кокки имеют шаровидную форму, бациллы — палочковидную, спириллы — изогнутую.
• Сапротрофы используют органические остатки отмерших организмов.
• Паразитические бактерии живут за счёт организма-хозяина.
• Симбиотические бактерии связаны с другими организмами взаимовыгодными отношениями.
• Цианобактерии способны к фотосинтезу.
• Бактерии могут жить как при наличии кислорода, так и без него.