§ 51. Значение бактерий в природе и в жизни человека

Определения и обозначения

Бактерии-сапротрофы — бактерии, питающиеся остатками организмов и разлагающие органические вещества. Они получают из этих остатков необходимые для жизни вещества. Их работа помогает очищать среду от опавших листьев и других органических остатков.

Азотфиксирующие бактерии превращают азот воздуха в соединения, доступные растениям. Сам по себе газообразный азот растениям использовать трудно. Поэтому деятельность таких бактерий помогает растениям получать важное для роста питание.

Болезнетворные бактерии — виды, способные вызывать заболевания у человека, животных или растений. Они могут попасть в организм и нарушить его нормальную работу. Это определение помогает отличать опасные виды от множества бактерий, которые не причиняют вреда.

Молочнокислые бактерии сбраживают сахар, образуя молочную кислоту. Такое превращение веществ называют молочнокислым брожением. Оно используется при приготовлении некоторых продуктов и объясняет, почему молоко может скиснуть.

Как это устроено

Бактерии-сапротрофы питаются органическими остатками, потому что в них содержатся вещества, необходимые для их жизни. Разлагая опавшие листья, погибшие организмы и отходы, бактерии превращают сложные вещества в более простые. Часть из них становится минеральными веществами почвы. Растения поглощают эти вещества корнями, поэтому разложение связывает остатки организмов с новым ростом растений и поддерживает круговорот веществ.

Почвенные бактерии участвуют в образовании перегноя — тёмной части почвы, богатой органическими веществами. Остатки растений и животных постепенно изменяются благодаря работе бактерий и других почвенных организмов. Отдельные бактерии при этом фиксируют азот: превращают азот воздуха в соединения, которые могут использовать растения. Так почва получает важное для роста растений питание, а бактерии помогают восполнять запасы азотных соединений.

Некоторые бактерии живут рядом с другими организмами или внутри них, и такое соседство бывает полезным. Например, бактерии кишечника участвуют в пищеварении: они помогают перерабатывать некоторые вещества пищи. Взамен бактерии получают место для жизни и питательные вещества. Значит, отношения бактерий с организмами не всегда вредны: результат зависит от вида бактерий и условий их жизни.

Болезнетворные бактерии вызывают инфекционные заболевания, когда попадают в организм и размножаются в нём. Передаваться они могут разными путями, например через грязные руки, пищу или предметы. Поэтому чистота рук, безопасное обращение с продуктами и соблюдение санитарных правил уменьшают возможность переноса бактерий. Эти меры не означают, что все бактерии исчезают: они помогают ограничить распространение опасных видов.

Человек использует свойства бактерий в хозяйстве. Молочнокислые бактерии перерабатывают сахар и образуют молочную кислоту, поэтому их применяют при изготовлении кисломолочных продуктов. Полезные почвенные бактерии помогают растениям получать доступные соединения азота, что важно для сельского хозяйства. Польза бактерий зависит от того, какие вещества они превращают и как это влияет на человека или окружающую среду.

Роль бактерий в природе и жизни человека

Сравнивай группы по тому, что именно они делают, а затем связывай действие с его результатом. Например, разложение остатков возвращает вещества в почву, а брожение помогает получить пищевой продукт. Таблица также показывает, что бактерии могут быть полезными, нейтральными или опасными для человека.

Разбор задач

Задача 1. Разложение листьев

В лесу бактерии разлагают опавшие листья. Нужно объяснить, что происходит с веществами из листьев и почему это важно для растений. Проследим путь веществ: листья содержат органические вещества, а бактерии-сапротрофы используют их и постепенно разлагают. В результате часть веществ становится минеральной и попадает в почву.

1. Определяем, кто разлагает листья: бактерии-сапротрофы.
2. Устанавливаем результат разложения: сложные органические вещества превращаются в более простые, среди которых есть минеральные.
3. Связываем результат с растениями: корни могут поглощать минеральные вещества из почвы.

Ответ: вещества из листьев постепенно возвращаются в почву в форме, доступной растениям. Это важно, потому что растения используют почвенные минеральные вещества для роста, а круговорот веществ продолжается.

Задача 2. Клубеньки на корнях бобового растения

На корнях бобового растения обнаружены клубеньки с бактериями. Нужно объяснить пользу бактерий для растения и почвы. Некоторые азотфиксирующие бактерии живут в клубеньках и превращают азот воздуха в соединения, которые растение может использовать. Взаимная польза состоит в том, что бактерии получают от растения место для жизни и питательные вещества, а растение — доступные соединения азота.

1. Определяем роль бактерий в клубеньках: фиксация азота воздуха.
2. Уточняем, что получают растения: не газообразный азот напрямую, а образованные бактериями соединения.
3. Рассматриваем пользу для почвы: азотные соединения обогащают её и могут стать доступными растениям.

Ответ: бактерии помогают бобовому растению получать соединения азота, а почва обогащается ими. Такое сожительство выгодно и растению, и бактериям.

Задача 3. Молоко скисло

Ученик оставил молоко в тепле, и оно скисло. Нужно объяснить роль бактерий и назвать способы замедлить порчу продукта. В молоке есть сахар, которым могут питаться молочнокислые бактерии. В тепле бактерии активнее размножаются и сбраживают сахар, образуя молочную кислоту; изменение продукта и есть результат их работы.

1. Называем участников процесса: молочнокислые бактерии.
2. Объясняем изменение: бактерии сбраживают сахар и образуют молочную кислоту.
3. Подбираем меры: хранить молоко в холодильнике, закрывать упаковку и соблюдать срок хранения.

Ответ: молоко скисло из-за молочнокислого брожения. Низкая температура замедляет размножение бактерий, а чистая закрытая упаковка уменьшает попадание новых микроорганизмов.

Типичные ошибки

Ошибка — считать все бактерии вредными. Так думают, потому что чаще вспоминают о болезнях, а полезные микроскопические организмы незаметны. Но сапротрофы возвращают вещества в почву, а некоторые бактерии помогают пищеварению или используются человеком. Проверь себя: можешь ли ты привести пример роли бактерий, не связанный с заболеванием?

Ошибка — считать, что бактерии только разрушают органические вещества. Разложение заметно в природе, поэтому может показаться единственной их работой. Однако бактерии также участвуют в образовании почвенных соединений азота и помогают получать продукты брожения. Чтобы проверить ответ, сравни разные группы бактерий и назови, что каждая из них производит или изменяет.

Ошибка — думать, что растения поглощают азот прямо из воздуха. Азот составляет значительную часть воздуха, поэтому легко решить, что растения используют его непосредственно. На самом деле растениям нужны доступные соединения азота, которые могут образовывать азотфиксирующие бактерии. Проверь себя: различай газообразный азот и соединения азота, поглощаемые корнями.

Ошибка — считать любую бактерию возбудителем болезни. Её часто допускают, если смешивают понятия «бактерия» и «болезнетворная бактерия». Способность вызывать заболевание есть лишь у некоторых видов, тогда как многие бактерии приносят пользу или не причиняют вреда. Проверь себя: употребляй слово «болезнетворные» только для бактерий, способных вызвать заболевание.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, нужно знать, что бактерии — одноклеточные организмы, и понимать, что они широко распространены и размножаются. Их разложение остатков связано с круговоротом веществ, почвообразованием и работой организмов-разрушителей в экосистемах. Азотфиксация помогает понять, откуда в почве берутся доступные растениям соединения азота. Эти знания пригодятся при изучении инфекционных заболеваний, гигиены, сельского хозяйства и производства продуктов с помощью микроорганизмов.

Что запомнить

• Бактерии широко распространены и выполняют разные функции.
• Бактерии-сапротрофы разлагают остатки организмов.
• Бактерии участвуют в круговороте веществ и почвообразовании.
• Некоторые бактерии обогащают почву соединениями азота.
• Часть бактерий полезна человеку и другим организмам.
• Некоторые бактерии вызывают инфекционные заболевания.
• Бактерии применяют при изготовлении отдельных продуктов питания.