Как питаются цианобактерии способ питания

§ 7. Цианобактерии

1. Какие организмы относятся к цианобактериям? Почему они так называются?

К цианобактериям относятся автотрофные организмы, способные к фотосинтезу.

Цианобактерии так называют, потому что имеют цвет циан (сине-зелёный). Такую окраску они получили из-за содержащихся зеленых пигментов хлорофилла и пигментов синего, красного и желтого цветов, участвующие в поглощении света.

2. Чем клетки цианобактерий отличаются от клеток других бактерий?

Цианобактерии в отличии от других бактерий способны к фотосинтезу, выделяют кислород; поглощают неорганические вещества и вырабатывают из них органические; являются прокариотами, поэтому не имеют ядра .

3. Как питаются цианобактерии?

Цианобактерии питаются органическими веществами, которые образуют сами. Они способны усваивать углерод из углекислого газа, используя для этого солнечную или химическую энергию, и образуют готовые органические вещества.

4. Почему вода в мелких природных водоемах летом часто приобретает зеленую окраску?

Это связано с массовым размножением цианобактерий, происходит так называемое цветение воды. При этом вода окрашивается в зеленый или коричневый цвет. Она приобретает болотный запах, вызванный процессами гниения. Цветение может происходить и тогда, когда в водоемы со сточными водами попадает много минеральных веществ, удобрений, смытых с полей.

5. На озере с мертвой рыбой, плавающей вдоль берега, обнаружены растущие маты из цианобактерий. Что могло стать причиной замора рыбы?

Цианобактерии после массового размножения начинают отмирать. Гетеротрофные бактерии, обитающие в водоеме, питаются ими и используют много кислорода для расщепления веществ. В воду выделяются ядовитые вещества. Вследствие этого происходит массовая гибель водных организмов, в том числе рыб. В таких водоемах нельзя купаться.

6. Постройте цепочку из событий, следующих за массовым размножением и гибелью цианобактерий в пруду.

Массовое размножение цианобактерий -> отмирание цианобактерий -> поедание цианобактерий гетеротрофными бактериями -> выделение в воду яда -> потребление большого количества кислорода гетеротрофными бактериями -> массовая гибель рыб и других живых существ в этом водоеме -> запрет на пользование водоемом.

7. Что не учла семья Люды при планировании водоема? Предложите меры по предотвращению цветения воды в пруду.

Семья Люды решила создать искусственный водоем возле загородного дома. Рабочие с помощью экскаватора вырыли котлован, утрамбовали дно и откосы будущего пруда. Водоем заполнили водой. Спустя несколько месяцев вода в водоеме зацвела.

Вода цветёт при избыточном количестве света и органики в пруду, а значит для её уменьшения в воде надо создать систему фильтрации и циркуляции воды, создать максимально естественную среду – завести декоративные растения.

Источник

Цианобактерии в системе живого мира: морфология и жизненный цикл, таксономические группы цианобактерий

Цианобактерии в системе живого мира

Цианобактерии — прокариотические организмы, участвующие в процессе фотосинтеза.

Отличительная особенность цианобактерий — в наличии черт, присущих разным царствам живых организмов. На протяжении долгого периода их причисляли к низшим растениям. Но с расширением знаний об эукариотической и прокариотической организации клеток, сине-зеленые водоросли (цианобактерии) стали частью бактерий.

Цианобактерии классифицируются по:

• закономерностям развития культуры;
• постоянным морфологическим признакам;
• специфике клеточного строения;
• нуклеотидной характеристике и размерам генома;
• особенностям углеродного и азотного обмена и др.

Морфология и жизненный цикл цианобактерий

Цианобактерии по строению являются грамотрицательными организмами и включают одноклеточные, многоклеточные и колониальные формы.

Трихом или филамент — специфическая нить, которая является единицей структуры многоклеточных форм. Трихомы бывают простыми, ветвящимися (бывает истинное и ложное ветвление) или могут состоять из одного ряда клеток.

Истинное ветвление заключается в том, что клетки нити делятся в разных плоскостях. В результате образуются однорядные нити с однорядными боковыми ветвями или же многорядные трихомы.

Ложное ветвление подразумевает соединение или прикрепление нитей под углом одна к другой.

Жизненный цикл и строение циантобактерий может сопровождаться формированием коротких нитей или единичных дифференцированных клеток. Эти клетки выполняют различные функции:

• участвуют в процессе размножения (баеоциты, гормогонии);
• способствуют выживанию в неблагоприятных условиях (акинеты или споры);
• помогают азоты фиксироваться в аэробных условиях (гетероцисты).

Замечание 1

Отличительная характеристика одноклеточных и многоклеточных форм — способность к скользящему движению.

Способы размножения бактерий

Цианобактерии могут размножаться различными способами:

• бинарным делением;
• почкованием;
• множественным делением;
• гормогониями;
• при помощи обрывков трихома.

Процесс фотосинтеза

Клетки цианобактерий отличаются хорошо развитой системой внутриплазматических мембран, которые представлены в виде тилакоидов. В этих тилакоидах находятся компоненты фотосинтетического аппарата. Исключение составляет род Gloeobacter.

Бескислородный фотосинтез — главная особенность цианобактерий. Первая фотосистема сохраняется свою активность, а вторая фотосистема в это время отключается. Восстановленные соединения серы, водород, отдельные сахара, органические кислоты выступают как экзогенные доноры электронов.

Синтез АТФ происходит за счет циклического электронного транспорта — он связан с первой фотосистемой. Световой метаболизм цианобактерий достаточно гибкий, подтверждением чего является способность переключаться с одного типа фотосинтеза на другой, если условия меняются. Это имеет важное экологическое значение.

Почти все цианобактерии — облигатные фототрофы. При отсутствии света можно наблюдать активный эндогенный метаболизм. Запасенный ранее гликоген выполняет роль субстрата. Получение энергии в темноте возможно благодаря гликолизу.

Отдельные цианобактерии характеризуются способностью к хемогетеротрофному росту.

Построение клетки

Чтобы построить клетку, цианобактериям нужен минимум неорганических веществ:

• углекислота;
• молекулярный азот, нитратные и аммонийные соли;
• минеральные соли, которые служат источником магния, железа, серы и фосфора;
• вода.

Замечание 3

Цианобактерии могут проявлять азотфиксирующую активность. Она зависит от количества молекулярного кислорода и связанного азота в среде.

Таксономические группы цианобактерий

В соответствии с Международным кодексом номенклатуры бактерий, говорят о 5 порядках цианобактерий:

1. Chroococcales. Это одноклеточные, которые размножаются при помощи почкования или бинарного деления. Для них свойственно образование вокруг клеток чехлов.
2. Pleurocapsales. Также одноклеточные, которые размножаются множественным делением или одновременно бинарным и множественным делением.
3. Oscillatoriales. К ним относят многоклеточных нитчатых. Трихомы у них состоят из ряда вегетативных клеток. Неветвящиеся.
4. Nostocales. Также многоклеточные нитчатые. Трихомы состоят из ряда вегетативных клеток. Бывают гетероцисты и акинеты. Относятся к неветвящимся.
5. Stigoneomatales. Они имеют признаки, которые свойственны предыдущему порядку. Их вегетативные клетки имеют способность делиться в нескольких плоскостях. Как результат — формирование нитей с истинным ветвлением или многорядных трихом.

Источник

Цианобактерии: их строение, роль в биологии и особенности жизни

Содержание:

Цианобактерии, они же сине-зеленные водоросли, эти простые одноклеточные организмы примечательны, прежде всего, своей огромной ролью в формировании атмосферы нашей планеты. Именно они первыми стали вырабатывать кислород из углекислого газа и воды под действием фотосинтеза, вследствие чего вокруг Земли сформировался озоновый слой, защищающий нашу планету от вредного воздействия ультрафиолетовых солнечных лучей. О строении цианобактерий, их питании и особенностях жизни, читайте далее.

История открытия и исследования

Первооткрывателем цианобактерий стал один из знаменитых изобретателей микроскопа, голландский ученый-любитель Антонио Ван Левенгук, живший в Нидерландах XVIII века. Несмотря на то, что по своей основной профессии Антонио Ван Левенгук был успешным торговцем сукном, а наукой занимался как хобби, за свою жизнь он сделал множество важных научных открытий в биологии, одними из которых и были цианобактерии. Обнаружил он их, рассматривая сине-зеленные водоросли через свой микроскоп. Будучи также талантливым художником, он первым зарисовал их в свой блокнот.

Впоследствии уже более детальным изучением цианобактерий занялся другой знаменитый французский биолог Луи Пастер. В ходе ряда занимательных опытов он выявил особенности их строения и жизнедеятельности, а также определил, что цианобактерии способны производить кислород.

Сейчас биологи уже знают наверняка, что первые цианобактерии существовали на нашей планете уже миллионы лет назад, а палеонтологи с интересом изучают останки древних водорослей, сохранившихся на древних горных породах.

Цианобактерии обладают отличными способностями к выживанию в самом разном климате, и даже самом неблагоприятном, благодаря своей высокой выносливости. А строение цианобактерий сохранилось и после значительных температурных изменений на нашей планете, когда динозавры и многие другие древние животные давным-давно вымерли, цианобактерии продолжают спокойно существовать в своем первозданном виде в наши дни, как существовали во времена динозавром и задолго до них.

По биологической классификации цианобактерии отнесены к классу бактерий, где занимают свой отдельный подкласс, собственно и названный «цианобактериями».

Это интересно: по примерным подсчетам именно цианобактерии производят до 40% кислорода в атмосфере нашей планеты.

Строение

По своему строению цианобактерии состоят из шаровидных, эллипсоидных клеток соединенных в цепи. Клетки их покрыты тонкой пленкой из мембран. Некоторые виды цианобактерий обладают характерным слизистым чехлом, играющим определенные соединительные и защитные функции. Также цианобактерии имеют специальные газовые вакуоли, играющие роль жгутиков, благодаря которым они способны перемещаться в пространстве, при этом сохраняя равновесие. Если же цианобактерия по тем или иным причинам потеряет свойства плавучести, как-то повредив вакуоли, то она всплывет вверх.

Стоит отметить, что цианобактерии простейшие одноклеточные прокариоты, а это значит что в отличие от некоторых других одноклеточных организмов, именуемых эукариотами, их клетки не имеют ядра. Также помимо ядра у них отсутствует и ряд других важных органоидов клетки:

• митохондрии,
• хроматофоры,
• эндоплазматическая сеть,
• вакуоли с клеточным соком.

Размножение

Как и многие другие одноклеточные организмы цианобактерии размножаются посредством деления клеток. Но само деление у разных разновидностей может иметь разные формы, такие как

• равновеликое бинарное деление, когда из одной клетки образуются две,
• неравновеликое бинарное деление (почкование), когда дочерние клетки формируются из отростков материнской клетки,
• множественное бесполовое размножение, когда следующее поколение клеток формируется из соматических клеток без участия репродуктивных клеток — гамет.

Все эти разновидности деления клеток присутствуют у разных видов цианобактерий.

Значение и применение

Мы уже упомянули о самой важной роли цианобактерий, именно они первыми стали осуществлять фотосинтез и обогатили атмосферу Земли кислородом, помимо этого они имеют и ряд других полезных свойств – так они наполняют почву азотными удобрениями и полезными органическими веществами. Поэтому не удивительно, что их начали использовать в сельском хозяйстве для повышения урожайности. Благодаря способности насыщать почву азотом, с их помощью можно выращивать культурные растения даже на практически неплодородной земле.

Отдельные разновидности сине-зеленых водорослей используются для кормления домашних животных, так как они доставляют организму набор необходимых питательных веществ: жиров, белков, углеводов и витаминов.

А во многих азиатских странах из этих водорослей делают специальные вкусные и полезные приправы для людей.

Биохимический состав

Само название «сине-зеленные водоросли» говорит за себя, зеленый цвет цианобактериям придает имеющийся в них хлорофилл. Наличие же синего цвета обусловлено воздействием специальных пигментов: фикоцианина и алофикоцианина.

Некоторые подвиды цианобактерий имеют в своем составе такие специальные вещества как лютеин, ксантофил и зеаксантин, которые позволяют им запасаться углеводами и другими важными питательными элементами.

Само собой разумеется, что цианобактерии имеют в себе фотосинтезирующий аппарат, осуществляющий образование органических веществ и кислорода.

Разновидности

Разновидности цианобактерий включают в себя свыше 1500 видов. По некоторым важным общим признакам они объединены в классы:

• Хроококковые, в этот класс входят организмы с одиночной либо колониальной формой. Также отличаются большим количеством слизи, которая выделяется клеточными структурами.
• Плеврокапсовые – только они способны формировать репродуктивные клетки, так званные беоциты.
• Оксиллатории – этот класс объединяет в себе вегетативные клетки, делящиеся бесполым путем.
• Ностоковые – характерны тем, что в отличие от оксилаторий осуществляют половое размножение. Также имеют способность создавать цветные налеты и имеют свойство креофильности, иными словами могут адаптироваться даже к условиям пустыни.
• Стигонемовые – также осуществляют половое размножение, но в отличие от ностковых способны делится много раз в пределах одноклеточного организма.

Питание

Питание цианобактерий смешанное: с одной стороны, будучи автотрофами, они могут синтезировать углеводы из неорганических веществ. Но в условиях измененной среды обитания они могут стать гетеротрофами и питаться как обычные цветковые растения. Также некоторые цианобактерии имеют способность питаться посредством хемосинтеза – необычном способе питания бактерий, основанном на усвоении углекислого газа благодаря окислению неорганических соединений.

Именно благодаря своим способностям к универсальным видам питания цианобактерии могут расти в самых экстремальных условиях и заселять места с недостаточным количеством питательных элементов для других организмов, таким образом, создавая условия для последующего развития жизни.

Ареал обитания

Большая часть цианобактерий находится в пучинах мирового океана, на дне морей, но немалая их часть есть и в пресноводных озерах и реках, горячих источниках, полостях тропических листьев, рисовых полях и даже ледяных озерах Антарктиды. Среда обитания зависит от способа питания и биохимического склада той или иной разновидности цианобактерий. Порой цианобактерии вступают в биологический симбиоз с лишайниками и мхами.

Некоторые виды цианобактерий могут приносить не только пользу, но и вред, так как имеют в своем составе токсины, отравляющие места их обитания. При массовом размножении таких вредоносных цианобактерий, водоем, который они «захватили» окрашивается в характерный зеленый цвет, и он становится непригодным для обитания других живых существ. Также вредоносные цианобактерии могут завестись в обычном аквариуме при отсутствии надлежащего ухода. Излишне говорить о возможном вреде для рыб в такой ситуации, во избежание этого необходимо тщательно промыть аквариум, полностью заменив воду.

Источник