Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Сообщества микроорганизмов в естественной среде

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 11.10.2012. Сдан: 2011. Страниц: 19. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Оглавление
Введение…………………………………………………….2
1. Среды обитания микроорганизмов……………………..6
     1.1 Органы и ткани высших организмов………………7
     1.2  Абиогенные субстраты
            1.21 Микрофлора воды……………………………..13
            1.22 Микрофлора воздуха………………………….16
            1.23 Почва как среда обитания  микробов…………17
2. Микроорганизмы  и окружающая среда
     2.1 Влажность среды………………………………….....21
     2.2 Температурный режим……………………………....22
     2.3 Кислотность среды…………………………………..25
     2.4 Присутствие молекулярного кислорода в среде…...26
     2.5 Излучения…………………………………………….27
3. Взаимоотношения  микроорганизмов…………………...29
4. Значение микроорганизмов……………………………...33
Заключение…………………………………………………..36
Список литературы………………………………………….37
      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                      
 
 

                                    ВВЕДЕНИЕ
    
     Микроорганизмы  являются самыми древними организмами,  появившимися около 3,5 млрд. лет  назад в архее. Около 2,5 млрд. лет они доминировали на Земле,  формируя биосферу, участвовали в образовании кислородной атмосферы.
     Микроорганизмы широко распространены в природе. Они постоянно присутствуют в почвах, водоёмах, на поверхности и внутри тела человека, животных и растений, в пищевых продуктах, воздухе и т.п. Широкое распространение микроорганизмов свидетельствует об их огромной роли в природе. При их участии происходит разложение различных органических веществ в почвах и водоёмах, они обусловливают круговорот веществ и энергии в природе; от их деятельности зависит плодородие почв, формирование каменного угля, нефти, многих других полезных ископаемых.
     В экологическом плане микрофлора представляет собой часть наземной экосистемы (биогеоценоза). Роль её определяется местом в потоке энергии и круговороте веществ. Активное участие микроорганизмов в аккумуляции энергии и трансформации биогенных элементов обеспечивает жизнедеятельность других звеньев биоценоза и функционирование экосистемы в целом. Наличие микроорганизмов в естественных местах обитания является важнейшим фактором, определяющим целостность экосистем. В экстремальных условиях, непригодных для существования других организмов, микроорганизмы могут представлять единственную форму жизни.
     Микроорганизмы  оказывают положительное влияние  на процессы разложения веществ неприродного происхождения – ксенобиотиков, попадающих в почвы и водоёмы и загрязняющих их.
     Полученные  в последние десятилетия научные  данные не только существенно  расширили представления о почвенных  микроорганизмах и процессах,  вызываемых ими в окружающей среде, но и позволили создать новые отрасли в промышленности и сельскохозяйственном производстве. Например, открыты антибиотики, выделяемые почвенными микроорганизмами, и показана возможность их использования для лечения человека, животных и растений, а также при хранении сельскохозяйственных продуктов. Обнаружена способность почвенных микроорганизмов образовывать биологически активные вещества: витамины, аминокислоты, стимуляторы роста растений и т.д. Найдены пути использования белка микроорганизмов для кормления сельскохозяйственных животных. Созданы микробные препараты, усиливающие поступление в почву азота из воздуха.
     Открытие  новых методов получения наследственно  изменённых форм микроорганизмов  позволило шире применять микроорганизмы в сельскохозяйственном и промышленном производстве, а также в медицине. Особенно перспективно развитие генной инженерии. Её достижения обеспечили развитие биотехнологии, появление высокопродуктивных микроорганизмов, синтезирующих белки, ферменты, витамины, антибиотики, ростовые вещества и другие необходимые для животноводства и растениеводства продукты.
     Поэтому возникает необходимость глубокого анализа характера микробиологических процессов, знания функций, присущих микроорганизмам, умения ориентироваться и оценивать возможные последствия воздействия на микрофлору. Вот почему тема данной курсовой работы  «Сообщества микроорганизмов в естественной среде» является очень актуальной.
     Исследования  микробного мира в природной  обстановке находятся в сфере экологии микроорганизмов. Основная суть этой науки улавливается даже из самого термина «экология» (от греч. «ойкос» - дом, местообитание). Экологические исследования микроорганизмов проводятся в их «доме», т.е. естественной среде. Ни на каком ином уровне, изучая наследственные свойства микробов, химический состав и тонкое строение клетки, нельзя получить тех сведений, которые добываются при экологических исследованиях.
     Именно  поэтому изучение сообществ микроорганизмов  в естественной среде по-прежнему актуально. Дальнейшее изучение
этой темы позволит наиболее широко и эффективно использовать микроорганизмы на благо человечества.
    
      
 
 

     При  написании данной курсовой работы  я пользовалась большим количеством  литературных источников. Следует отметить, что данная тема хорошо изучена и достаточно полно освещена в литературе. Тем не менее, исследования микробных сообществ в естественной среде продолжаются на самых разных уровнях и в самых разных направлениях. Об этом можно судить из периодической печати и материалов Интернета.
     Основные  сведения о микроорганизмах можно  почерпнуть из справочной литературы: Большой Российской энциклопедии  и Большого энциклопедического  словаря «Биология». Исчерпывающая  информация по теме курсовой  работы содержится в учебных пособиях по микробиологии. Множество полезных материалов, в частности о природных средах обитания микроорганизмов, содержится и в шеститомных изданиях «Жизнь растений» и «Жизнь животных», в томах, посвящённых микроорганизмам.
    Помимо справочной и учебной литературы я ознакомилась с рядом изданий специального характера.
    Так,  в монографии Ю.В.Круглова «Микрофлора  почвы и пестициды» рассматриваются  два аспекта взаимодействия пестицидов  и микроорганизмов в почве: 
1. Влияние пестицидов на микрофлору и биохимические процессы трансформации биогенных элементов.
2. Трансформация  и деградация пестицидов микроорганизмами, обусловливающие самоочищение почвы  или отравление её метаболитами.
     В  книге «Молекулярные основы взаимоотношений  ассоциативных микроорганизмов с растениями» обобщён многолетний труд учёных Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН, связанный с исследованиями молекулярно-генетических и эколого-биохимических аспектов взаимоотношений ассоциативных и симбиотических микроорганизмов с растениями. Из книги ясно, что при таком симбиотическом сосуществовании взаимодействие партнёров помогает им выживать в среде обитания. Здесь же приводятся оценки эффективности взаимодействий.
     Для  более полного изучения темы я обратилась  к периодическим изданиям. Статьи, относящиеся к теме данной курсовой работы, наиболее часто встречаются в журнале «Почвоведение». Так, в статье «Содержание и структура микробной биомассы как показатель экологического состояния почв» авторы анализируют, как характер и интенсивность антропогенного вмешательства сказываются на численности и биомассе почвенных организмов и их распределение по почвенному профилю. Исследования показывают, что антропогенные факторы наиболее сильно влияют на биомассу грибов и в гораздо меньшей степени на биомассу бактерий. Общее количество микробной биомассы, распределение её по профилю, доля прокариотного комплекса во всей биомассе, соотношение спор и мицелия в комплексе грибов являются важнейшими индикаторами экологического состояния почвы.
     В  другой статье «Репрезентативность  данных о структуре микробных  сообществ» приводятся данные  о влиянии различных факторов  на численность основных групп  микроорганизмов в почве. Показано, что наиболее значимым фактором является время. Отмечена тенденция к периодичности колебаний численности некоторых групп микроорганизмов с периодом в 7 суток. Однако этот вопрос ещё нуждается в дальнейшем изучении.
     Интересна  статья А.Волкова «Таинственный  космос бактерий», опубликованная в журнале «Знание – сила» под рубрикой «Биография научной проблемы». В ней рассказывается о языке бактерий, на котором они могут обмениваться информацией, и некоторых других последних открытиях, связанных с миром бактерий. В статье сообщается и о новых, весьма перспективных областях использования микробных сообществ в практических целях. Например, при реставрации памятников старины, для переработки урана, для выработки электрического тока, причём минуя промежуточную стадию – получение водорода.
     Этой же теме – практическому применению микробов – посвящены  материалы Агентства ИнформНаука, приведённые в экологическом журнале для молодёжи «Лазурь».
     Новости  о последних достижениях и  открытиях как российских, так  и зарубежных микробиологов, в  том числе и касающиеся темы данной курсовой работы, были взяты мной из Интернета.
    
      
 
 
 

     Прежде, чем приступить к рассмотрению темы, выясним, что называют сообществом или ассоциацией у микроорганизмов. Вот какое определение дано в Большом энциклопедическом словаре «Биология»:
     «АССОЦИАЦИЯ у микроорганизмов, сообщество микроорганизмов, постоянно встречающихся вместе и (или) развивающихся взаимообусловленно. В основе формирования ассоциации лежат: последовательность разложения субстрата различными микроорганизмами (метабиотическая ассоциация); обмен между ними факторами роста, например, витаминами (протокооперация); удаление токсичных продуктов обмена (амменсализм); обмен энергетическим субстратом (синтрофные ассоциации). Ассоциации микроорганизмов могут переходить в морфологически оформленные сообщества совместно развивающихся бактерий, например, сульфатредуцирующих и зелёных фототрофных бактерий. В широком смысле ассоциации у микроорганизмов - постоянно встречающееся вместе в определенном субстрате микробное население, физиологическая взаимосвязь компонентов которого не всегда бывает ясной, например ассоциации микроорганизмов луговой, подзолистой и др. почв.»  
     1.СРЕДЫ ОБИТАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
     Микроорганизмы  распространены повсеместно. Весь земной шар «укутан» в живую плёнку, большая доля в которой приходится на микробы. Нет места на нашей планете, где бы не было микроорганизмов. Исключения составляют лишь кратеры действующих вулканов и небольшие площадки в эпицентрах взорванных атомных бомб. Ни сверхнизкие температуры Антарктики, ни кипящие струи гейзеров, ни насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, ни сильная инсоляция горных вершин, ни резкие колебания кислотности среды, ни многое другое не мешают существованию и развитию микрофлоры в природных субстратах, правда, в каждом случае разной по составу. Все живые существа – растения, животные и люди – постоянно взаимодействуют с микробами, являясь часто не только их хранилищами, но и распространителями. Горные породы, вода, иловые осадки и почвы также довольно плотно заселены микроорганизмами. Иначе говоря, микроорганизмы – это типичные обитатели – аборигены нашей планеты. Более того, они являются её первопоселенцами, активно осваивающими самые неподатливые природные субстраты.
          1.1 Органы и ткани высших организмов
     Одной из природных сред обитания микробов являются организмы животных и человека. Прежде всего микробы заселяют кожные покровы, составляя нормальную микрофлору кожи. Кишечник человека также заселён микроорганизмами, не вызывающими заболеваний. Особенно благотворную роль играют молочнокислые бактерии. Мирные взаимоотношения часто нарушаются. Неопасный для человека и животных эпибионт (проживающий на поверхности другого организма) проникает в ткани (через раны, царапины), вызывая нагноения. Это свойственно многим неспороносным бактериям, в том числе псевдомонадам.
     Совершенно  иным субстратом оказывается  больной организм человека и  животного. Некоторые или многие  защитные механизмы и барьеры  нарушены, и ослабленный организм становится подобием питательной среды, где развиваются патогенные микробы. Они поражают ткани человека и животных. Даже краткий перечень болезней, вызываемых микробами, заставит любого содрогнуться. Очень мелкие бактерии – риккетсии, внутриклеточные паразиты – возбудители сыпного тифа. В кровяном русле развиваются пастереллы – возбудители чумы. Холера вызывается вибрионом, поселяющимся в кишечнике. Туда же попадают и развиваются сальмонеллы, приводящие к развитию тяжёлых заболеваний типа брюшного тифа. Эпидимический цереброспинальный менингит, опасный своими осложнениями, вызывается мелкими кокками из рода Neisseria – организмами в высшей степени адаптированными к паразитическому образу жизни. Многие кокки являются возбудителями пневмонии, вызывают повреждение клапанов сердца. Дифтерия (коринебактерии), туберкулёз и проказа (микобактерии) и многие другие болезни вызваны развитием микроба-возбудителя в среде его обитания – в клетках, тканях и органах человеческого и животного организмов. Тяжелейшие болезни вызываются спорообразующими бактериями, среди них газовая гангрена (Cl. perfringens), столбняк (Cl. tetani), сибирская язва (Bac. anthracis) и др.
     Атака  микробов – возбудителей болезней  на человеческий или животный  организм происходит не всегда успешно и требует завоевания микроорганизмами их среды обитания (многие облигатные паразиты не могут существовать в иных условиях). Организмы и их органы активно защищаются от инфекции. Барьерами, препятствующими колонизации тканей высших организмов, оказываются разные вещества и структуры:
    кожа защищается от поселения микробов жирными кислотами;
    слизистая оболочка носа и глаз – лизоцином (ферментом, разрушающим клеточные стенки бактерий);
    кровь – фагоцитами и антителами;
    ткани рыб – протаминами;
    корни растений – корковым слоем;
    фрукты – кутикулой и кислотами;
    деревья – смолами, танином;
    ткани растений – фенольными соединениями, гликозидами.
     К  такой ситуации оказывается приспособленным  и микробный мир. Микробы поселяются  в организмах промежуточных хозяев. Часто хозяевами являются многие насекомые, нематоды (черви), животные (особенно опасны грызуны), птицы и даже человек
(бацилло- и  вирусоносители, оставаясь здоровыми,  опасны для окружающих). Промежуточные  хозяева составляют резервуар  (очаг) заболеваний, из которого часто развиваются эпидемии. Например, промежуточными хозяевами, составляющими очаг сибирской язвы, являются свиньи, овцы, крупный рогатый скот. Резервуары чумы связаны с грызунами. Переносчиками микробов – возбудителей болезней наиболее часто бывают членистоногие (клещи, вши, блохи). Сходные заболевания (например, лептоспирозы) передаются через разных хозяев (крысы, собаки, лошади).
     То, что характерно для человека  и животных, свойственно и растениям.  Здесь также имеются мирные  сожители – эпифиты – обитатели поверхности организмов. Болезнетворные микробы (фитопатогенные) вызывают заболевания растений, часто массовые (подобие эпидемий).
    Исключительный  случай взаимоотношения микробов  с другими организмами представляют  собой многочисленные примеры симбиоза (взаимополезного сожительства) микроорганизмов и высших организмов, стоящих на разных уровнях организации. Иногда даже трудно определить, является высший организм субстратом и микробы размножаются в нём либо, наоборот, высшие организмы паразитируют на микробах. Так, например, клубеньковые бактерии образуют на корнях растений (чаще бобовых) наросты, заселённые бактериями (растение – среда для бактерий). С течением времени бактерии разрушаются в клубеньках и растение использует вещества, запасённые микробами (паразитизм растения на бактериях). Подобных случаев можно привести много. В пищеварительном тракте насекомых (лучше изучены муравьи и термиты) имеется свой неповторимый ценоз (ассоциация микробных видов), так как эта крошечная «лаборатория» обеспечивает существование замкнутого микробного мирка в специфических условиях. Нормальное развитие некоторых высших организмов невозможно без содружества с микробами. Известно, что жучки-точильщики способны питаться древесиной, благодаря тому, что целлюлоза перерабатывается в кишечнике их сожителями – бактериями. Питание жвачных животных теснейшим образом связано с активной деятельностью сообщества строгих анаэробов – бактерий в рубце (отделе желудка), где они участвуют в переработке растительных кормов. Клещи, питающиеся кровью высших животных, имеют в своём теле специальный орган, переполненный симбиотическими бактериями, призванными переваривать кровь. Подобными органами обладают все сосущие соки растений Насекомые. Они имеют в своём теле до пяти разных симбиотических микробов. Удаление симбиотических бактерий может привести к гибели высший организм, так как нарушается обеспечение разными источниками пищи. Так, например, обыкновенный жёлтый таракан имеет симбиотические дрожжи, которые помогают ему усваивать минеральную серу. Как правило, симбиоз основывается на различиях в обмене веществ обоих компонентов.
     В конце ХХ века сформировалось представление об особой форме организации микрофлоры организма человека как хорошо организованном взаимодействующем сообществе микроорганизмов, покрывающих поверхности кишечной стенки, других слизистых оболочек, кожи и зубов человека. По некоторым оценкам, в общей сложности в организме человека насчитывается порядка 10 в 14 степени микроорганизмов, организованных в подобные сообщества. Это число в десять раз превышает число собственных клеток организма-хозяина, то есть - человеческих. Их общий вес составляет около 2 кг. К представлению о единых сообществах микроорганизмов, обитающих в нашем теле, привели первоначально обнаруженные и описанные подобные формы сосуществования микробов в окружающей нас среде. Оказалось, что микробы, во-первых, предпочитают жить, будучи прикрепленными к твердой поверхности, нежели свободно плавающими - как в водной среде, так и в воздухе. Во-вторых, они организованы в так называемые биопленки (Biofilm), сбалансированные по видовому составу и функциональному распределению членов сообщества. В природе биопленки распространены повсеместно. Также они выстилают нефтепроводы, аквариумы, постоянные катетеры, внутренние имплантаты, контактные линзы и протезы. Тонкое наслоение, формирующееся на зубах, - пример, хорошо знакомый каждому. Биопленки могут оказаться и очень опасными. Болезнь легионеров, унесшая жизни 29 человек в Филадельфии в 1976 г., оказалась связанной с бактериями биопленки, образовавшейся в системе кондиционирования воздуха.
     Развитие микроскопии и появление таких устройств, как однофокусный сканирующий лазер, позволило исследовать биопленки в их естественных состояниях. Микроорганизмы в биопленке существуют и ведут себя не так, как бактерии в культурной среде.
     Это взаимодействующая общность разных типов микроорганизмов, которые сгруппированы в микроколонии, окруженные защитным матриксом. Матрикс пронизан каналами, по которым циркулируют питательные вещества, продукты жизнедеятельности, ферменты, метаболиты и кислород. Все микроколонии имеют свои микросреды, отличающиеся уровнями рН, усваиванием питательных веществ, концентрациями кислорода. Бактерии в биопленке общаются между собой посредством химических раздражений (сигналов). Микроорганизмы в биопленке более устойчивы к антибиотикам, антимикробным средствам и другим активным агентам.
     Специальные исследования показали, что в биопленке по-иному, в сравнении с чистыми культурами бактерий, происходят их многочисленные физиологические процессы, в том числе продукция метаболитов и биологически активных веществ. Сообщество организует единую генетическую систему в виде плазмид - кольцевых ДНК, несущих поведенческий код для членов биопленки, определяющих их пищевые (трофические), энергетические и другие связи между собой и внешним миром. Последнее получило специальное определение как социальное поведение (quorum sensing) микроорганизмов.     Ещё в 60-е годы учёные выяснили, что микробы могут обмениваться информацией. К этому выводу пришли, исследуя поведение морских светящихся бактерий Vibrio fischeri. Оказалось, бактерии используют химическую систему связи, выделяя особые сигнальные вещества – феромоны. Их концентрацию они измеряют с помощью специфического рецептора.
     Реакция микроорганизмов на изменение условий окружающей среды в биопленке существенно отличается от реакции каждого отдельного вида в монокультуре. Такая организация обеспечивает ее физиологическую и функциональную стабильность и, следовательно, является залогом конкурентного выживания в экологической нише. В организме человека специфическое преимущество такой организации заключается в обеспечении гомеостаза органов, функциональность которых зависит от населяющих их микробов.
     Преимущество коллективного реагирования имеет и отрицательную сторону: таким сообществом трудно управлять извне. Например - лечить заболевания полимикробного происхождения, когда чувствительность к антибиотикам микроорганизмов, ассоциированных в биопленку, не соответствует таковой, определенной в лабораторных тестах на клинических изолятах чистых культур бактерий. Коллективный иммунитет биопленки практически сводит на нет возможность коррекции дисбактериозов с помощью пробиотиков (препаратов живых культур ключевых микроорганизмов кишечника: бифидобактерий, лактобацилл, энтеробактерий и других). Несомненно, они имеют эффект, но не всегда и не такой, как предполагалось.
    «  Теперь становится ясно, почему бактерии, сколько мы их ни травим, - а в фармацевтике одно супероружие спешит сменить другое, - хилее не становятся. Ведь сообща обитатели биоплёнок в тысячи раз устойчивее к действию антибиотиков, чем одинокие микробы. Антибиотики хоть и проникают внутрь биоплёнки, не истребляют там всех микробов. Выживают сильнейшие. Их потомки становятся основным населением колонии, а значит, та будет куда опаснее, чем прежде.
     В  2002 году американские микробиологи  Эллина Дренкард и Фредерик  Осьюбел опытным путём убедились,  что из безобидных бактерий можно путём впрыскивания в их колонию нескольких доз антибиотика получить опасных возбудителей заболеваний. Даже когда от колонии микробов остаётся несколько особей, это не помогает. Вскоре вырастет колония микробов, способных не погибнуть от лекарств,» - пишет А.Волков в статье «Таинственный космос бактерий».
     С тех пор, как учёные узнали, что опасны не микробы сами по себе, а их кворум – их роковое количество, стало ясно, что и бороться с ними можно иначе. Надо не уничтожать бактерии, а мешать им общаться друг с другом. Значит,  надо найти те особые вещества, которые подавляют химические сигналы микробов. Но для этого надо досконально понять их тайный язык.
     Ключевую  роль в общении микробов играют  определённые сигнальные молекулы. В январе 2003года удалось обнаружить, по-видимому, весьма важную в биологическом микромире молекулу – так называемую Autoinducer I-2. Это своего рода язык межвидового общения. На нём, как установлено, общаются между собой не менее полусотни различных видов бактерий, в том числе кишечная палочка (Escherichia coli).
     Другой  метод борьбы – найти вещества, которые деформируют сигнальную  молекулу; она не пристыкуется  к рецептору бактерии.
     Ещё  одна идея родилась после того, как в январе 2004 года был расшифрован геном микроба Bdellovibrio bacteriovorus. Этот микроорганизм – по своей природе хищник, но атакует не клетки высших организмов, а лишь бактерии. Он проникает внутрь микроба и пожирает его, а затем делится почти на полтора десятка клеток, которые тут же отправляются на охоту. Учёные уже прозвали этого микроба «живым антибиотиком». Вот только не окажутся ли некоторые  бактерии устойчивы к атакам микробов-убийц и не приведёт ли это к появлению новых, особенно стойких микробов, которые никаким хищникам не по зубам?
     Если  же надежды учёных сбудутся, то  в медицине произойдёт качественно  новый скачок. Как полагают исследователи,  успехи в изучении тайного  языка микробов позволят наконец  контролировать развитие эпидемий.  

     1.2 Абиогенные субстраты
     Главными средами  обитания и резервуарами микроорганизмов в природе являются, прежде всего почвы, придонные и прибрежные илы водоёмов, вода рек, озёр и океанов.
     1.21 Микрофлора воды
     Вода является естественной средой обитания микроорганизмов. Интенсивность размножения их в воде зависит прежде всего от содержания в ней органических веществ и растворённых минеральных, которые могут быть использованы теми или иными
микроорганизмами  в качестве питательных веществ. Чем больше в воде органических остатков, тем интенсивнее размножаются в ней   микроорганизмы.
     Загрязнение  водоёмов происходит главным  образом потоками воды, стекающей  с берегов, сточными водами  промышленных и бытовых объектов. Поэтому микроскопическая флора  водоёмов, по берегам которых  стоят населённые пункты и города, резко отличается в количественном и качественном отношении от микрофлоры водоёмов, находящихся вдали от населённых пунктов. Нередко наблюдается, что в речной воде, взятой в районе  крупного населённого пункта, насчитываются сотни тысяч и даже миллионы бактерий на 1мл. В то же время выше населённого пункта в 1 мл воды этой же реки содержатся лишь сотни, максимум тысячи бактерий.
     Самоочищение  речной воды от микрофлоры  по выходе из населённого пункта  обусловливается комплексом физико-химических и биологических факторов: разбавлением её чистыми притоками, уменьшением в ней питательных веществ вследствие минерализации органических соединений, оседанием на дно водоёма нерастворимых органических веществ и с ними микроорганизмов, а также механическим разрушением микробов (движением воды).
     Большое  влияние на состав микрофлоры  в воде оказывают физические  факторы: температура, рН, концентрация  солей, аэрация и проникновение  солнечных лучей.
     Подземные  воды (артезианская, ключевая) содержат мало микроорганизмов. Это объясняется тем, что вода, просачиваясь через почву, подвергается фильтрации, в результате которой очищается от микроорганизмов и от органических веществ.
     Наименьшая  плотность заселения микробами  характерна для океанических вод. Сюда со стоком рек постоянно вливаются струи, обогащённые микробами и органическим веществом, которые переносятся и распыляются течениями. Мировой океан, занимающий большую часть поверхности планеты, является собирателем и хранителем огромной микробной биомассы. Океанская толща воды играет роль скорее транспортного субстрата, места переживания, чем места активной деятельности микробов. Примером типичного транспортного субстрата может быть воздух.
     Атмосферные  воды (дождь, снег) сравнительно бедны микробами, особенно в местностях, где воздух свободен от пыли. В 1мл дождевой воды в сельской местности, где воздух мало содержит пыли и отсутствуют растворённые питательные вещества, редко удаётся обнаружить более 10 бактерий. В то же время в 1 мл осадков, выпадающих над городами, воздух которых насыщен пылью, можно насчитывать несколько сотен бактериальных клеток.
     Водопроводная  вода в зависимости от источника  водоснабжения содержит различное  количество микроорганизмов. Если  водопроводная сеть получает артезианскую воду, то бактерий в ней немного, если же вода поступает из открытого водоёма (река или озеро), то она должна подвергаться очистке путём фильтрации и обезвреживанию хлорированием.
     Промышленные  и бытовые воды, особенно целлюлозно-бумажных, нефтяных, химических и других предприятий, в значительной степени могут загрязнять водоёмы, ухудшая их физико-химические свойства и создавая опасность в санитарном отношении для окружающего населения. По установленным правилам, все сточные воды перед спуском в открытые водоёмы должны подвергаться очистке.
     Вода  мелких пресных водоёмов (озёр) имеет  слоистую структуру. Для озёр  характерны сезонные и периодические  процессы. Большое значение для  формирования микробных ассоциаций  имеют придонные иловые отложения. В то же время прибрежные зоны сходны с почвой. Содержание микроорганизмов в воде пресных водоёмов ниже, чем в почвах и илах, но достаточно высоко. При анализе качественного состава микрофлоры обнаружены представители всех основных физиологических групп микроорганизмов, обеспечивающих круговорот азота, углерода, фосфора и других элементов. В озёрной воде отмечается чёткое вертикальное распределение бактерий. Максимальное количество бактерий отмечается в летний период, причём в некоторых озёрах на значительной глубине (10м), где было наибольшее количество отмерших водорослей.
     Резко  отличную картину, характеризующуюся  более высокой стабильностью,  можно наблюдать в донных иловых  отложениях. Главный отличительный  их признак – микрослоистость сложения. Это явление связано с тем, что в результате сезонных процессов распределение микроорганизмов происходит неравномерно. Формирование ила при участии микробов идёт в тончайших слоях, измеряемых долями миллиметра. В толще, равной всего 1-2мм, можно обнаружить 6-8 слоёв, различающихся составом микрофлоры и физико-химическими условиями. Среди микробного населения илов преимущественное развитие имеют гетеротрофные организмы, аккумулирующие железо и марганец; микоплазмы, стебельковые и почкующиеся бактерии.
     Субстратами,  резко отличными от илов, где  слои обитания микробов по  крупицам «лепятся» осадками  из толщи воды, являются горные  породы, частично выветренные (рухляки), породы из шахт, выброшенные при  добыче руд, сами стенки штолен  и естественные разломы земной коры. Всё это – своеобразная среда обитания микрофлоры, арена деятельности преимущественно хемотрофных и миксотрофных бактерий, добывающих энергию при окислении неорганических веществ (соединений железа, марганца, серы). Содержание сапрофитных бактерий в горных породах невелико, около 2-3 тыс. клеток в 1г субстрата. В нефтеносных породах даже на глубине 500 и 700м насчитывается 30-100 млн. клеток в 1г породы. Глубинные воды практически лишены микроорганизмов (3-300 клеток). Микрофлора горных пород активно участвует в их выветривании (разрушении) за счёт продуктов жизнедеятельности, в том числе серной и других кислот. Такие вещества, как торф, бурый и каменный уголь, содержащие лигнин и гумусовые кислоты, также являются пригодными для микробов субстратами. Нефть и углеводороды успешно осваиваются микроорганизмами. Микробы способны окислять сульфидные руды, выщелачивая серу и повышая содержание металла в них (в первую очередь цветных и редких металлов). Эти процессы лежат в основе отрасли промышленности – гидрометаллургии, осваивающей с помощью микробов бедные и трудноперерабатываемые руды.
   
     1.22 Микрофлора воздуха
      Воздух – неблагоприятная среда для микроорганизмов. В нём нет питательных веществ, постоянной оптимальной температуры, часто отсутствует влага, действуют лучи солнца и т.д.
     Воздух  является, в основном, транспортным  субстратом для микроорганизмов.  Микробы, обнаруживаемые в воздухе,  попадают в него главным образом  с пылью. Чаще всего в воздухе  встречаются споры бактерий, аскоспоры дрожжей, конидии грибов и актиномицетов. Кроме того, в воздухе время от времени обнаруживаются и некоторые относительно устойчивые неспорообразующие микроорганизмы, например Micrococcus luteus, Sarcina lutea, Achromobacter, а также грамотрицательные бактерии из группы кишечной палочки.(Bacterium coli).
     В  жилых помещениях, театрах, школах, а также в скотных дворах  можно обнаружить микобактерии  туберкулёза, пневмококки, стрептококки  и другие болезнетворные микроорганизмы. Больше всего их в воздухе закрытых, плохо убранных помещений, при недостаточных вентиляции и естественном освещении.
     Микроорганизмы, в том числе и вирусы, попадают  в воздух с капельками слюны  и слизи, которые человек и  животные выделяют при кашле  и чихании. Кроме того, с выделениями человека и животных, из трупов, различных отходов и отбросов в почву попадают также болезнетворные микробы. В сухую ветреную погоду они поднимаются в воздух.
     В  воздухе над сушей содержится  значительно больше микроорганизмов,  чем над морями и океанами. Воздух полярных районов ещё беднее, чем морской. Особенно большое количество микроорганизмов содержится в воздухе над крупными промышленными городами, где поднимается много пыли. Сравнительно меньше микроорганизмов в воздухе над лесами, парками, полями, горами и ледниками.
     Время  года оказывает сильное влияние  на содержание микрофлоры в  воздухе. Наибольшее количество  её в воздухе летом, наименьшее  – зимой. Количество микробов  уменьшается после дождя. Зимой  земля покрыта снегом и воздух  не может обогащаться микроорганизмами.
     С  удалением от поверхности земли  численность микроорганизмов в  воздухе заметно снижается. Состав  микрофлоры воздуха у поверхности  земли чрезвычайно изменчив в  зависимости от места и времени.  Он подвержен сезонным колебаниям, на него влияет также погода.    
     В  Интернете содержится интересная  информация о том, что британские ученые успешно воспользовались новым методом охоты на микробов, находящихся в облаках. Они впервые использовали метод "пылесоса" для изучения облаков. Исследователи хотят выяснить, не обладают ли микроорганизмы способностью влиять на выпадение осадков и другие природные явления. Они считают, что "летающие" микроорганизмы могут принести немало пользы. В рамках проекта "Серое небо" (Grey skies) ученые Университета Восточного Лондона изучали находящиеся в атмосфере бактерии, споры грибков и водорослей. Анализ проб впервые позволил определить состав и активность сообществ микроорганизмов. Предварительный анализ показал, что в облаках присутствуют различные микроорганизмы, например, бактерии, питающиеся аммиаком. До настоящего времени у ученых не было возможности искать, идентифицировать и анализировать такие сообщества микроорганизмов. Исследования уже помогли понять, как распространяются такие заболевания, как ящур. Возможно, удастся найти способ полива засушливых регионов с помощью дождей.
     1.23 Почва как среда обитания микробов 

     Особое  место среди природных сред  обитания микроорганизмов занимает  почва. Она  является основным местом обитания бактерий – «банком» бактериального генофонда земли. Это чрезвычайно гетерогенный (разнородный) по структуре субстрат, имеющий микромозаичное строение. Почва представляет собой совокупность множества очень мелких (от долей миллиметра до 3-5мм) агрегатов (шероховатых гранул, иногда объединённых в группы), пронизанных порами, омываемых почвенным раствором, протекающим по капиллярам.
     Остатки  растений и животных, гумусовые  вещества – органический элемент  почвы – распределены в ней  не равномерно, а сосредоточены в отдельных микроочагах, часто устилая плёнкой почвенные гранулы, создавая зоны, где протекает бурная, но непродолжительная деятельность микробных сообществ, заселяющих эти участки.
     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.
     Природные  микроколонии микробов представляют  собой размножающиеся в естественной среде популяции, т.е. совокупности родственных между собой особей (клеток) одного вида, расположенных на ограниченном участке природного субстрата. Их развитие начинается с формирования небольших групп клеток. Эти агрегаты клеток (преимущественно бактерий) не бывают хаотическими. Часто они соединены в розетки, спирали и иные организованные группы, образуя первичные микроколонии. Со временем эти первичные микроколонии, расположенные рядом либо разрастающиеся и образующие новые микроскопления, приводят к образованию популяционных колоний, заселяющих в отдельных местах почвенные гранулы.
     Сообщества  любых организмов, в том числе  микроорганизмов, представляют собой  не случайные скопления, а организованные  объединения популяций, обладающих коллективными функциями и взаимодействием. Такие объединения обладают большой стабильностью, и многие воздействия на среду обитания (вспашка, внесение удобрений и др.) не разрушают типичных для данного субстрата ценозов. Сообщества и популяции, их составляющие, обладают рядом особенностей: плотностью (количество особей на единице пространства), адаптивностью (способностью осваивать новые субстраты за счёт фонда дремлющих форм, физиологической адаптации активной микрофлоры и др.). Популяции (не только особи!) обладают возрастом, стареют. Микробные ценозы могут быть неполноценными по составу – не содержать некоторых специализированных групп микробов. Важным свойством микробных ассоциаций является их способность к авторегуляции состава и деятельности.
     Высшие  растения, являясь основным источником  питательных веществ для преобладающего  числа микробного населения почв  – гетеротрофов, - оказывают существенное  влияние на микробные ценозы.
     Зоны, непосредственно примыкающие к  корням живых растений, являются областями активного развития микроорганизмов. Это связано прежде всего с выделениями из корней (экзосмосом) органических веществ, синтезированных растениями. Совокупность микроорганизмов, содержащихся в большом количестве в узкой зоне вокруг корней, называют ризосферной микрофлорой.
     На  ризосферную микрофлору влияют  вид, возраст растений и их  состояние, положение и характер  распределения корней, тип почвы  и окружение. Корни растений  стимулируют или угнетают микробов  в разной степени. Бобовые растения чаще всего стимулируют развитие микробов. В ризосфере клеверов, например, обнаруживается значительно больше микроорганизмов, чем в зоне корней злаков и деревьев. Корневые выделения растений в случае длительного выращивания одних и тех же культур растений на одних и тех же площадях приводят к так называемому «почвенному утомлению». Такая обстановка в сочетании с монотонным по составу растительным опадом вызывает селекцию отдельных групп и даже видов микроорганизмов и их чрезмерное развитие в почвах. Следствием этого являются стойкие заболевания растений (при развитии патогенных для растений микробов), уносящие урожай.
     Мероприятия,  проводимые человеком, оказывают  огромное воздействие на микробные  ассоциации. Среди них наиболее  существенно применение химических средств борьбы с сорняками (гербициды), всевозможных протравителей семян, минеральных удобрений. Всё это в сочетании с разными типами обработки почв (вспашка, орошение, мелиорация) изменяет микробные ценозы, часто стойко и не всегда в желательном для хозяйства направлении. В этом плане во всём мире ведётся большая исследовательская работа.
     Широко  распространённое, даже среди некоторой  части специалистов, мнение о  почве как о подобии питательной  среды, которую можно заселить любыми микроорганизмами, глубоко неверно. Колонизация микробами отдельных участков может иметь место в течение непродолжительного времени. Затем вступают в действие те или иные регуляторные механизмы, и популяции «пришельцев» оказываются сведёнными к минимуму. Настойчивые попытки на протяжении многих лет применить бактеризацию почвы микроорганизмами с полезными для растений свойствами (фиксаторов азота, активных минерализаторов фосфорсодержащих веществ) оказались неуспешными.
      
 

          
 

          
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2.МИКРООРГАНИЗМЫ  И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
                     
         Условия внешней среды имеют в жизни микроорганизмов такое же большое значение, как и в жизни любого живого существа. Влажность, температура, кислотность среды, наличие кислорода и другие факторы влияют на рост микроорганизмов и распространение их в природе.
         2.1 Влажность среды
         Микроорганизмы способны жить  и размножаться только в присутствии  свободной воды, находящейся в  среде главным образом в капельно-жидком  виде. Растворённые в такой воде питательные вещества могут поступать в микробную клетку.
         Большое влияние на рост микроорганизмов  оказывает концентрация растворённых  в воде соединений. Если их  мало, раствор называется гипотоническим. При оптимальной концентрации этих веществ создаются условия для лучшего роста микроорганизма. Увеличение концентрации вещества приводит к задержке роста организма в связи с повышением осмотического давления в окружающей среде. Раствор с высоким осмотическим давлением называется гипертоническим.
         В растворах, имеющих более  высокое осмотическое давление, чем внутри микробной клетки, последние жить не могут. Это  объясняется тем, что вода выходит  из клетки наружу, клетка обезвоживается  и протопласт сжимается. Данное  явление носит название плазмолиза. В среде с очень низким осмотическим давлением вода будет поступать внутрь клетки, оболочка которой может лопнуть, такое явление называют плазмоптизом.
         Высокое осмотическое давление  среды не препятствует росту  лишь некоторых микроорганизмов, называемых осмофильными,
    т.е. «любящими» высокое осмотическое давление. Так, многие плесени из родов Aspergillus и Penicillium растут на едва увлажнённых субстратах. Даже мёд иногда разлагают дрожжи, которые растут при содержании сахара 70-80%. Подобные осмофильные дрожжи развиваются только при высокой концентрации сахара, но не выносят высокой концентрации солей. 

     
         Существуют организмы, способные  жить лишь при очень высоких  концентрациях солей (NaCl). Это галофильные, т.е. «любящие» высокую концентрацию солей, организмы (от лат. halo – соль). Они представлены двумя основными типами: умеренными галофилами, которые развиваются при содержании соли 1-2%, хорошо растут в среде с 10% соли, но выносят даже 20%-ную её концентрацию (большинство бактерий не переносят концентрации NaCl выше 5%, и экстремально галофильными  архебактериями родов Halobacterium
    и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.