Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

Принято различать три основные, так называемые, кардинальные температурные точки, имеющие значение для развития (роста) микроорганизмов: оптимум, минимум и максимум.

По отношению к температуре микроорганизмы делят на три основные группы – психрофилы, мезофилы и термофилы.

Психрофилы (криофильные)-микроорганизмы. Имеют минимальную температуру роста около 00С (на несколько градусов ниже), оптимум (растут с максимальной скоростью) при температуре не выше 150С. В почвах и водоёмах умеренных широт обитают психротолерантные микроорганизмы, метаболически активные при температурах до 20- 300 С. (фотобактерии, железобактерии. Ряд плесеней, некоторые псевдомонады, флавобактерии, и даже патогенны, например Clostridium botulinum типа Е).


Они адаптированы к пониженным температурам благодаря следующим особенностям:

· Клетки психрофиллов содержат ферменты с низкой температурой активации

· Проницаемость мембран регулируется большим количеством ненасыщенных жирных кислот, содержащихся в липидах

· Полисомы образуются и при низких температурах.

Психротолеранты имеют значение в связи с современными пищевыми технологиями. Охлаждение или замораживание для сохранения продуктов питания не обязательно полностью подавляет микробную активность. Возможен рост психротолерантных микроорганизмов с небольшой, но заметной скоростью. Порчу молока, которое хранится после пастеризации при низкой температуре, вызывают психротолерантные штаммы псевдомонад, а не классические молочнокислые бактерии.

Мезофиллы – растут обычно при температурах от 0-100 до 40-450С, оптимум 28-300 С. (большинство сапрофитов, обитатели кишечника и верхних слоёв почвы).

Термофилы – микроорганизмы с минимальной скоростью роста обычно выше 500. Определение термофилов неоднократно менялось в связи с расширением наших знаний о температурных границах жизни и температурных оптимумах для отдельных штаммов микроорганизмов. От 400С в 1940-х годах до 65-750С в 1970 г, когда был исследован температурный оптимум американским учёным Т.Броком в горячих источниках Йеллоустонского национального парка. В 1980 гг выделены многочислнггые прокариоты с температурным максимумом до 1100С (кальдоактивные).


Внутри группы термофилов различают три подгруппы:

Термофильные – растут в диапазоне 40-600

Экстремальные термофильные микроорганизмы вовсе не растут при температурах ниже 550, оптимальная температурная зона роста около 800, максимальная 93-1050.

Выше 750- —гипертермофильные.

Большинство известных сегодня гипертермофилов – археи, и лишь немногие – эубактерии.

Термотолеранты характеризуются максимальной температурой роста, равной 45-480.

Термофильные бактерии широко распространены в природе, выделяются из почвы, торфа, ила, воды, компоста, навоза и т.д. Самонагревание сена, навоза и торфа, которое иногда приводит к пожару, в значительной степени обусловливается развитием термофилов.

Широко распространены термофильные сульфатвосстанавливающие бактерии, оптимальная температура роста которых достигает 55-600 С. Горячие источники, богатые сероводородом изобилуют термофильными видами тионовых бактерий Thiobacillus thermophilica (Thermus aquaticus). Они встречаются в районах вулканической деятельности, например на территории Италии и Исландии

Местообитания термофильных прокариот не обязательно экзотические места. Обычная почва прогревается в жаркие дни на поверхности до 50-600 и периодически может быть подходящей средой для роста термофилов. В компостных кучах при разложении органического вещества температура повышается до 80-850 С. Процесс разогревания недостаточно высушенного сена приводит к выделению водорода, который иногда воспламеняется и приводит к пожару на фермах. В сене доминируют при этом гетеротрофные термфилы.


 

Причины, обусловливающие способность термофилов существовать при высоких температурах. Структурные и клеточные элементы клетки (оболочка, мембраны, рибосомы, входящие в состав клетки протеины, жиры, ферменты) термофильных микроорганизмов заметно отличаются качественно и количественно от подобных клеточных компонентов мезофильных форм.

· В мембранах высокое содержание длинноцепочечных (С 17-С 19) насыщенных жирных кислот с разветвлёнными цепями.

· Ферменты имеют низкую молекулярную массу и содержат значительное количество ионов кальция

· В клетках присутствуют особые белки-шепероны, которые организованы в так называемые термосомы способствующие формированию термостабильной третичной структуры белка.

· для стабилизации ДНК важны особые белки гистоны, сдвигающие точку плавления на 300 и больше.

Клетки термофилов способны к быстрому ресинтезу разрушенных и инактивированных клеточных компонентов. Споры термофильных микроорганизмов обладают значительно большей термоустойчивостью, чем споры мезофильных форм. Повышенная термоустойчивость связана с повышенным содержанием в них дипикалиновой кислоты и липидов.


Процессы метаболизма в клетках термофилов протекают с гораздо большей скоростью, чем в клетках мезофилов. Поэтому концентрация кислорода может явиться фактором, лимитирующим рост термофильных микроорганизмов.

Устойчивость микробной клетки к высокой температуре зависит от содержания влаги в протоплазме. Чем выше процент воды в клетке, тем быстрее и при меньшей температуре наступает её гибель. Отсюда понятно, почему споры выдерживают более высокие температуры, чем вегетативные клетки.

Практическое использование высоких и низких температур.

Высокая выживаемость микробов и сохранение их видовых признаков под воздействием низких температур в природной среде послужило основанием для использования замораживания (криоконсервации) с целью сохранения микроорганизмов в практической деятельности лабораторий. Криоконсервация по сравнению с другими методами хранения (лиофилизация), отличается сравнительно небольшим повреждающим действием, что позволяет рассматривать ее как перспективный метод сохранения микробных культур.

Высокие температуры широко используются в практике для стерилизации, а низкие для криосохранения, поскольку холод только задерживает развитие микроорганизмов, но не убивает их. Содержание микробов в течение нескольких часов при температуре – 2530 С (жидкий водород) не приводит их к гибели. При повторном замораживании и оттаивании микробы обычно погибают.


Действие высушивания и осмотического давления

Развитие микроорганизмов возможно только при наличии в субстрате доступной для них свободной воды в жидко-капельном состоянии, при удалении влаги ниже определённого уровня обмен веществ в клетке прекращается.

Растворённые соли создают для организмов ту же проблему, что и крайняя сухость, в том смысле, что свободная вода становится для клетки лимитирующим фактором. Большинство микроорганизмов переносят высушивание хорошо. Наиболее устойчивы – грибы. Устойчивость к обезвоживанию у разных бактерий неодинакова. Выживаемость микроорганизма в сухой почве выше, если он способен формировать те или иные устойчивые формы. Так вегетативные клетки псевдомонад чувствительны к недостатку влаги, тогда как цисты азотобактера и споры актиномицетов проявляют значительную устойчивость.

Действие высоких концентраций солей на микробные клетки может быть обусловлено как самим растворённым веществом, так и его влиянием на активность воды aw= n2/n1-n2, где n1 и n2 соответственно число молей растворителя и растворённого вещества. Значения aw, меняются от 0 до 1. aw, равное 1, относятся к чистой воде.

Величины aw, лимитирующие рост различных бактерий, колеблются в пределах 0.99-0,60. Большая часть микроорганизмов не растёт при активности воды ниже 0,95, а микроорганизмы растущие при активности воды ниже 0,60. до настоящего времени не обнаружены. При низкой водной активности лучше всего развиваются мицелиальные грибы и дрожжи. Большинство бактерий требует достаточно высоких значений aw (0,99-0,90).


В гипертонических растворах, имеющих более высокое осмотическое давление, чем внутри микробной клетки, последние жить не могут: вода выходит из клетки наружу, клетка обезвоживается и протопласт сжимается – плазмолиз. В среде с очень низким осмотическим давлением вода поступает внутрь клети, оболочка может лопнуть, такое явление называют плазмоптозом.

Высокое осмотическое давление среды не препятствует росту лишь некоторых микроорганизмов, называемых осмофильными. Так, многие плесени растут на едва увлажнённых субстратах. Осмотическое давление в их клетках очень высокое. Даже мед иногда разлагают дрожжи, которые растут при содержании сахара 70-80% (но не соли).

Для ослабления осмотического стресса в клетках бактерий накапливаются совместимые осморегуляторные вещества, к числу которых относят пролин, эктоин, бетаин, трегалозу.

Существуют организмы, способные жить лишь при очень высоких концентрациях солей (NaCl). Это галофильные организмы, представлены двумя типами – умеренные галлофилы (содержание соли мин 1-2%, оптимум 10%, макс 20% концентрацию; большинство бактерий не переносят NaCl выше 5%) и экстремальные галлофилы – архебактерии родов Halobacterium и Halococcus, которые требуют содержания соли 12-15% и способны хорошо расти в насыщенном 32%-ном растворе NaCl.


Практическое значение. Неспособность микроорганизмов расти на средах с высокими концентрациями солей и сахаров успешно используют в пищевой промышленности для консервирования различных продуктах.

Способность некоторых микробов сохранять жизнеспособность в высушенном состоянии используется для приготовления сухих вакцин, сухих заквасок для кисломолочных продуктов.

Высушивание микроорганизмов в глубоком вакууме обеспечивает сохранение их жизнеспособности в течение ряда лет. Метод получения сухих культур высушиванием из замороженного состояния (-760 С) под высоким вакуумом называется лиофилизацией.

 

Кислотность среды – один из наиболее важных химических факторов, определяющих рост и развитие микробов. Многие грибы, водоросли и бактерии проявляют толерантность к концентрациям водородных ионов в широком диапазоне рН, однако оптимум роста большинства микроорганизмов, как правило, находится в области средней кислотности (рН 5,5-6,0).

Среди бактерий выделяют три основные группы по диапазону рН, благоприятному для роста: ацидофилы (рН меньше 4), нейтрофилы (рН оптимум 6-7) и алкалифилы (рН оптимум 8-9).

Основные проблемы, связанные с ростом при крайних значениях рН – это поддержание рН цитоплазмы на уровне, близком к нейтральному, а также обеспечение активности выделяемых и поверхностных белков.


К числу основных механизмов ацидотолерантности микроорганизмов в настоящее время относят структурные особенности клеточной стенки и мембраны, энергозависимый транспорт Н+ из клетки и компенсаторные ферментативные сдвиги метаболизма.

Состав мембраны у E. coli может варьировать в зависимости от рН , что оказывает влияние на проницаемость мембраны для протонов водорода. Минимальная проницаемость мембраны для Н+— широко распространённая стратегия у археобактерий.

Установлено, что даже у экстремальных ацидофилов, живущих при рН 2-3, внутриклеточный рН всегда поддерживается на уровне 5,5-6,3. Это достигается как особенностями строения клеточной стенки и мембраны, так и повышенной метаболической активностью (механизм энергозависимого выделения ионов Н+). Для удаления протонов из бактериальных клеток у Enterococcus hirae при низком рН происходит индукция Н++ — системы (77), которая обеспечивает возможность роста при кислых рН (78). Энергетические затраты для таких помповых систем весьма высоки, и авторы полагают, что урожай клеток, растущих при кислых рН, будет при этом снижен.

Изменение рН окружающей среды вызывают у многих микроорганизмов компенсаторные ферментативные сдвиги метаболизма. Например, Escherichia coli реагирует на повышение кислотности среды синтезом декарбоксилаз аминокислот. Образующиеся в результате реакции декарбоксилирования амины приводят к снижению кислотности среды.


теробактерии, подобные Escherichia coli и Salmonella typhimurium, проявляют устойчивость к широким вариациям рН и считаются «базовой» в этом отношении группой бактерий. У клубеньковых и большинства других почвенных бактерий никаких кислото-индуцируемых механизмов для кондиционирования внешней среды не выявлено. Главным условием функционирования таких механизмов является наличие подходящих субстратов в достаточном количестве. Для энтеробактерий в кишечнике животных таких субстратов достаточно. В обычной, бедной питательными веществами, стрессовой (кислой) среде труднодоступность питательных веществ для бактерий вряд ли позволит оптимизировать значения рН, хотя ризосфера растений в этом случае может быть исключением. Резко изменять рН, подщелачивая окружающую среду в процессе жизнедеятельности, могут водоросли.

 

Механизмы алкалифильности:

· Свойство поддержания рН цитоплазмы на физиологическом уровне в щелочной среде.

· Ферменты устойчивы к денатурирующему влиянию щелочной среды.

· Сопряжение транспорта электронов с выделением из клеток ионов натрия для поддержания гомеостаза рН и запасания энергии

Отрицательное влияние высокой кислотности среды на большинство микроорганизмов используют при консервировании пищевых продуктов, приготовлении маринадов, квашении капусты, силосовании и т.д.

Ферменты алкалифильных микроорганизмов используются при производстве детергентов.


Отношение микроорганизмов к кислороду. Подразделяются на 3 группы: аэробы, анаэробы и факультативные анаэробы.

Микробы, нуждающиеся в кислороде – облигатные аэробы. Среди них есть группа, которая потребляет кислород, но хорошо растёт только при содержании его в значительно меньшей концентрации, чем в воздухе (21%) – микроаэрофилы (от 0,6 до 10% кислорода).

Анаэробы (не использующие кислород) бывают двух видов: облигатные (Клостридиум, трепонема, метанобактериум, Метаносарцина) и аэротолерантные– не погибающие при контакте с кислородом.

Токсичность кислорода для анаэробов обусловлена отсутствием у них особых ферментов – супероксиддисмутазы и каталазы, обычно содержащихся в клетках аэробов и аэротолерантных анаэробов и защищающих организм от токсичных продуктов кислородного обмена (перекись и др.).

Существуют факультативные анаэробы, способные переключаться с аэробного на анаэробный тип метаболизма (кишечные бактерии, некоторые дрожжи и т.д.).

Излучения.

Свет – фактор, необходимый для роста фотосинтезирующих микроорганизмов, например, цианобактерий, зелёных и пурпурных бактерий, которые имеют пигменты (в частности, каратиноидные), обеспечивающие поглощение энергии солнечного луча и превращать её в химическую. Для большинства других бактерий прямые солнечные лучи бесполезны или даже вредны.

Губительное действие обусловлено негативным влиянием коротковолнового спектра – УФ. Все патогенные микробы являются фотофобами. Сапротрофные микробы и споры более устойчивы к действию света, особенно пигментированные. Установлено, что УФ лучи вызывают коагуляции белков, разложение некоторых сложных органических веществ, инактивируют ферменты. Поэтому Уф лампы используют для стерилизации воздуха, создании стерильности при массовых посевах культур в промышленности и тд.

УФ-излучение с длиной волны 400-320 нм вызывает мутагенный и летальный эффект. Гибель клетки связана с повреждением ДНК и мембран.

Длины волн в диапазоне 320-290 нм и 290-200 нм оказывают на микроорганизмы сходное действие: вызывают образование пиримидиновых (тимин, цитозин) димеров в ДНК, препятствующих её репликации. Многие микроорганизмы обладают механизмами репарации (устранения повреждений). При не очень высоких дозах УФ-излучения, повреждения могут быть частично сняты при обработке клеток бактерий видимым светом с длиной волны 400 нм (фотореактивация).

Ионизирующая радиация (рентгеновские лучи, ά-частицы, γ-излучение и др.) с длиной волны менее 10 нм в низких дозах оказывает мутагенное действие, в высоких – летальное. Ионизирущее излучение в отличие от УФ вызывают не только прямые, но и косвенные повреждения ДНК, что связано с образованием свободных радикалов и органических перекисей.

Радиорезистентность бактерий варьирует в широких пределах и зависит от систем репарации и регуляции. Микробы всё же значительно устойчивее к радиоактивным излучениям, чем высшие организмы. Смертельная доза в сотни и тысячи раз больше, чем для животных, а дрожжи и плесени являются еще более устойчивыми. Споры выносливее вегетативных клеток. Весьма высока устойчивость некоторых кокков, изолированных из облучённых продуктов.

Давление и механические сотрясения. Микроорганизмы не испытывают значительных изменений под влиянием даже очень высоких давлений (3000 атм). К механическим сотрясениям, особенно если они сильные и длительные, микроорганизмы чувствительны и при их воздействии могут погибнуть. Так, самоочищение рек отчасти происходит в результате гибели микробов по воздействием сильных толчков воды.

Действие химических факторов. Различные химические вещества в зависимости от ряда условий не одинаково действуют на отдельные виды микроорганизмов. Очень многие (антисептики, ионы тяжёлых металлов, антибиотики) угнетают жизнедеятельность микроорганизмов (бактериостатическое действие) или убивают их (бактерицидное действие). Однако добиться уничтожения всех микроорганизмов в каком-либо субстрате при помощи химических соединений трудно, т.к. различные микробы по-разному относятся к химическим агентам. Поэтому на практике применение различных химических соединений имеет целью уничтожение только определённых микроорганизмов, как в определённом субстрате, так и во внешней среде. Этот приём, в отличие от стерилизации, при которой происходит гибель всех микробов, называется дезинфекцией.

Действие дезинфицирующего вещества основано на различных реакциях, в зависимости от его природы. Так, некоторые соли, спирты, фенолы вызывают тот же эффект, что и высокая температура – свёртывание белков.

Кислоты и щелочи вызывают распад белков на более простые соединения – пептоиды и отдельные аминокислоты.

Некоторые химические соединения, являющиеся сильными окислителями (марганцевокислый калий, перекись водорода, хлорная известь и др.) окисляют белок бактериальных клеток и вызывает его разрушение

Бактерицидными свойствами обладают ионы тяжёлых металлов. Механизм заключается в ингибировании синтеза белка и РНК или нарушении координации этих жизненно важных процессов.

Бактерицидность присуща некоторым краскам: генциан-метилу, кристалл-виолету, малахитовой зелени, фуксину. Краски добавляют к питательным средам для получения чистых культур, т.к. одни микробы растут в присутствии той или иной краски, а другие нет. Некоторые краски используют для ослабления культур микробов при изготовлении вакцин.

 

Биологические факторы. Бактериофагия. Действие бактериофагов специфично, так как они разрушают клетки только определённых видов микроорганизмов. Однако некоторые фаги обладают способностью разрушать микроорганизмы не только определённого вида, но и родственных видов.

 

Лекция 2.3

Источник: lektsia.com

4.2. Температура

Тепловой режим — важнейшее условие существования живых организмов, так как все физиологические процессы в них возможны при определенных условиях. Главным источником тепла является солнечное излучение.

Солнечная радиация превращается в экзогенный, находящийся вне организма, источник тепла во всех случаях, когда она падает на организм и им поглощается. Сила и характер воздействия солнечного излучения зависят от географического положения и являются важными факторами, определяющими климат региона. Климат же определяет наличие и обилие видов растений и животных в данной местности. Диапазон существующих во Вселенной температур равен тысячам градусов (табл. 4.3).

Таблица 4.3

Состав атмосферы и температура на планетах

Содержание газов

 в атмосфере, %

Марс

Венера

Земля без

жизни

Земля

Двуокись углерода

Азот

Кислород

Температура, °С

95

2,7

0,13

-55

98

1,9

Следы

457

98

1,9

Следы

290±50

0,03

78

21

15

По сравнению с ними пределы, в которых может существовать жизнь, очень узки — около 300°С, от -200°С до +100°С. На самом деле большинство видов и большая часть активности приурочены к более узкому диапазону температур (табл. 4.4).

Таблица 4.4

Температурный диапазон активной жизни на Земле, °С

Среда жизни

Максимум

Минимум

Амплитуда

Суша

Моря

Пресные воды

55

35,6

93

-70

-3,3

0

125

38,9

93

Как правило, эти температуры, при которых возможно нормальное строение и функционирование белков: от 0 до +50°С. Однако целый ряд организмов обладает специализированными ферментными системами и приспособлен к активному существованию при температуре тела, выходящей за названные выше пределы.

Температурный фактор характеризуется ярко выраженными как сезонными, так и суточными колебаниями. В ряде районов Земли это действие фактора имеет важное сигнальное значение в регуляции сроков активности организмов, обеспечении их суточного и сезонного режимов жизни.

При характеристике температурного фактора очень важно учитывать его крайние показатели, продолжительность их действия, повторяемость. Выходящие за пределы терпимости организмов изменения температуры в местах обитания приводят к массовой их гибели. Значение температуры заключается и в том, что она изменяет скорость протекания физико-химических процессов в клетках, отражающихся на всей жизнедеятельности организмов. Температура влияет на анатомо-морфологические особенности организмов, ход физиологических процессов, их рост, развитие, поведение и во многих случаях определяет географическое распространение растений и животных.

Как к экологическому фактору, по отношению к температуре все организмы подразделяются на две группы: холодолюбивые и теплолюбивые. Холодолюбивые организмы, или криофилы, способны жить в условиях сравнительно низких температур и не выносят высоких. Криофилы могут сохранять активность при температуре клеток до -8 и -10 °С, когда жидкости их тела находятся в переохлажденном виде. Характерно для представителей разных групп, например бактерий, грибов, моллюсков, членистоногих, червей и др. Криофилы населяют холодные и умеренные зоны. Холодостойкость растений весьма различна и зависит от условий, в которых они обитают.

Так, древесные и кустарниковые породы Якутии не вымерзают при -70°С, в Антарктиде при такой же температуре обитают лишайники, отдельные виды водорослей, ногохвостки, пингвины. В лабораторных экспериментах семена, споры и пыльца растений, коловратки, нематоды, цисты простейших после обезвоживания переносят температуры, близкие к абсолютному нулю, т.е. до -271,16 °С, возвращаясь после этого к активной жизни. Приостановка всех жизненных процессов организма называется анабиозом. Из анабиоза живые организмы возвращаются к нормальной жизни при условии, если не была нарушена структура макромолекул в их клетках.

У теплолюбивых, или термофилов, жизнедеятельность приурочена к условиям довольно высоких температур (табл. 4.5).

Это преимущественно обитатели жарких, тропических районов Земли. Среди многочисленных беспозвоночных (насекомые, паукообразные, моллюски, черви), холодно- и теплокровных позвоночных имеется много видов и целый отряд, обитающие исключительно в тропиках. Настоящими термофилами являются растения жарких тропических районов. Они не переносят низких температур и нередко гибнут уже при 0 °С, хотя физического замораживания их тканей и не происходит. Причинами гибели здесь обычно называют нарушение обмена веществ, подавление физиологических процессов, что приводит к образованию в растениях не свойственных им продуктов, в том числе и вредных, вызывающих отравление.

Таблица 4.5

Примеры видов, обладающих различной

устойчивостью к температуре

Стенотермные теплолюбивые

Стенотермные холодолюбивые

Рачок Thermosbaena mirabilis живет при температуре 45-48°С и погибает, если температура падает ниже 30°С

Насекомые-эктопаразиты млекопитающих и птиц зависят от температуры тела животных

Ногохвостки, долгоножки активны при температуре ниже 0°С и вплоть до -10°С

Двукрылые активны при температуре между 5 и 10°С в солнечные часы дня.

Эти виды очень чувствительны к повышению температуры

Животные — обитатели больших глубин способны переносить температуры, близкие к 0°С

Многие организмы обладают способностью переносить очень высокие температуры. Например, некоторые виды жуков и бабочек, пресмыкающие выдерживают температуру до 45—50 °С. В горячих источниках Калифорнии при температуре 52 °С обитает рыбка пятнистой ципринодон, в водах горячих ключей на Камчатке постоянно живут сине-зеленые водоросли при температуре 75—80 °С, верблюжья колючка переносит нагревание воздуха до 70 °С. Таким образом, общие закономерности воздействия температуры на живые организмы проявляются в их способности существовать в определенном диапазоне температуры. Этот диапазон ограничен нижней летальной (смертельной) и верхней летальной температурой.

Температура, наиболее благоприятная для жизнедеятельности и роста, называется оптимальной (табл. 4.6).

Таблица 4.6

Оптимальные температуры для выращивания растений

Растение

Температура,   °С

Дневная

Ночная

Фиалка африканская

Петуния

Цинния

Левкой

Маргаритка

Астра

Томаты

Эшшольция

23

28

27

16

16

24

24

18

18

16

18

13

9

16

18

10

Температурный оптимум большинства живых организмов находится в пределах 20—25 С, и лишь у обитателей жарких, сухих районов температурный оптимум жизнедеятельности находится несколько выше 25—28°С. Например, некоторые прямокрылые (кузнечики) проявляют полуденную активность в условиях пустыней Палестины при температуре 40°С и выше.

Для организмов умеренных и холодных зон России оптимальные температуры от 10 до 20°С. Так, у ветреницы дубравной процесс фотосинтеза наиболее интенсивно протекает при 10°С.

В зависимости от ширины интервала температуры, в которой данный вид может существовать, организмы делятся на эвритермные и стенотермные. Эвритермные организмы выдерживают широкие колебания температуры, стенотермные живут лишь в узких пределах.

К эвритермным относится большинство организмов районов с континентальным климатом. Многие из них имеют покоящие стадии, переносящие особенно широкий диапазон температуры (покоящиеся яйца, цисты, куколки насекомых, находящиеся в состоянии анабиоза, взрослые животные, споры бактерий, семена растений).

Беспозвоночные, рыбы, амфибии и рептилии лишены способности поддерживать температуру тела в узких границах. Их называют пойкилотермными (от греч. poikilos — разный). Данных животных часто называют также эктотермными, так как они больше зависят от тепла, поступающего извне, чем от того тепла, которое образуется в обменных процессах. Характерна низкая интенсивность обмена и отсутствие механизма сохранения тепла. Раньше этих животных обычно называли холодокровными, но этот термин неточен и может вводить в заблуждение.

Птицы и млекопитающие способны поддерживать достаточно постоянную температуру тела независимо от окружающей температуры. Этих животных называют гомойотермными (от греч. homoios — подобный) или, по старой терминологии, что менее правильно, теплокровными. Гомойотермные животные относительно мало зависят от внешних источников тепла. Благодаря высокой интенсивности обмена у них вырабатывается достаточное количество тепла, которое может сохраняться. Поскольку эти животные существуют за счет внутренних источников тепла, их называют в настоящее время чаще эндотермными.

Растения и животные в ходе длительного эволюционного развития, приспосабливаясь к периодическим изменениям температурных условий, выработали в себе различную потребность к теплу в разные периоды жизни. Например, прорастание семян растений происходит при более низких температурах, чем последующий их рост. Семена пшеницы, овса, ячменя прорастают при 1—2°С, всходы же появляются при 4—5^0. В период цветения растениям, как правило, необходимо больше тепла, чем в период созревания семян, плодов. Томаты лучше растут и развиваются, когда температура днем 25—26 °С, ночью 17—18°С. Температурный оптимум живых организмов зависит и от других экологических факторов. Установлено, что при полном освещении и избытке углекислого газа в воздухе оптимальная температура фотосинтеза 30 °С, а при слабом освещении и недостатке углекислого газа она снижается до 10°С (рис. 4.8).

При характеристике температуры необходимо различать температуру воздуха и температуру почвы, разность между ними. Для растений это особенно важно, так как они способны поглощать питательные вещества из почвы при условии, если температура почвы будет на несколько градусов ниже температуры воздуха. Например, гречиха достигает наилучшего развития, когда температура близ корней равнг. 10°С, а у надземных частей 22°С. При температуре почвы и воздуха 22°С состояние растений резко ухудшается, и они не дают цветков. При дальнейшем повышении температуры почвы до 34°С, когда надземные органы остаются при 22°С, у растений наблюдается отмирание верхушек почек, стеблей, а впоследствии погибает все растение.

            Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

Рис. 4.8. Соотношение между фотосинтезом и дыханием

    в зависимости от температур

При оптимальных температурах у всех организмов физиологические процессы протекают наиболее интенсивно, что способствует увеличению темпов их роста. Здесь к биологическим процессам вполне приемлемо правило Вант-Гоффа (Т.А. Акимова, В.В. Хаскин, 1998).

Так, если скорость Vт реакции измерена при двух температурах Т1 и Т2, причем Т1 < Т2, то температурный коэффициент Вант-Гоффа:

                                     Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

Зависимость скорости реакции от температуры может быть выражена уравнением Аррениуса:

Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен                                               (4.2)

где    АV — фактор частоты событий, называемый также константой Аррениуса;

Е* — энергия активации данной реакции (Дж/моль), необходимая для преодоления потенциального барьера реакции;

R — газовая постоянная [8,3144 Дж/(моль . К)];

Т — абсолютная температура, К.

В диапазоне температур 15 — 40 °С (288—313 К) значения Q,g большинства биохимических процессов лежат между 1,5 и 2,5, а значения Е* — между 30 и 65 кДж/моль.

Исходя из этого правила скорость химических реакций возрастает в 2—3 раза при повышении температуры на каждые 10°С. При температурах выше или ниже оптимальных скорость биохимических реакций в организме снижается или вообще нарушается. И как итог — замедление темпов роста и даже гибель организма.

В пределах от верхних оптимальных до верхних максимальных и от нижних минимальных до нижних оптимальных температур лежат диапазоны верхнего и нижнего пессимумов. Развитие растений при температурном пессимуме осуществляется замедленными темпами и затягивается на длительное время.

Активность животных также ограничивается пессимумами. У насекомых повышение температуры вызывает вначале медленные, некоординированные движения, в физиологической области (оптимум) приводит к полностью управляемой активности, а при дальнейшем повышении — к чрезмерно быстрым, некоординированным, суматошным движениям. Так, муха цеце при температуре ниже 8°С неподвижна, при 10°С начинает бегать, выше 14°С при дополнительном раздражении взлетает, а выше 21°С летает сонливо.

Температурный оптимум разных видов и стадий развития у насекомых также неодинаков. Например, оптимальная температура развития яиц озимой совки (Agrotis segetum) 25°C, гусениц 22 °С, а куколок 19°С.

Крайне минимальные и максимальные температуры нижнего и верхнего пессимумов называются соответственно нижним и верхним порогом развития, или нижним и верхним биологическим нулем, за пределами которого развитие организма не происходит.

Температуры, лежащие выше нижнего порога развития и не выходящие за пределы верхнего, получили название эффективных температур. Для растений и эктотермных животных количество тепла, необходимого для развития, определяется суммой эффективных температур или суммой тепла. Зная нижний порог развития, легко определить эффективную температуру — по разности наблюдаемой и пороговой температур. Так, если нижний порог развития организма равен 10°С, а реальная в данный момент температура воздуха 25°C, то эффективная температура будет 15°С (25°—10°). Сумма эффективных температур определяется по формуле:

C = ( t t1)×n, (4.3)

где    С — сумма эффективных температур;

t — температура окружающей среды (реальная, наблюдаемая);

t1 — температура порога развития;

n — продолжительность (длительность) развития в днях, часах.

Сумма эффективных температур для каждого вида растений и эктотермных животных, как правило, величина постоянная, при том, что если другие условия среды находятся в оптимуме, отсутствуют осложняющие факторы. При отклонении этих условий или при сравнении особей из разных частей ареала результаты могут быть искажены. Например, в Северо-Западном регионе России цветение мать-и-мачехи начинается при сумме эффективных температур равной 77, кислицы — 453, земляники — 500, желтой акации — 700°С. Ограничивающим фактором географического расположения видов нередко является сумма эффективных температур, которую нужно набрать для завершения жизненного цикла. Так, северная граница древесной растительности в целом совпадает с июльскими изотермами 10, 12°С. Севернее уже не хватает тепла для развития деревьев, и зона лесов сменяется безлесными тундрами.

Развитие эндотермных животных в меньшей степени зависит от температуры окружающей среды. И тем не менее и им свойствен определенный температурный оптимум и пессимум тех или иных физиологических процессов.

У крупного рогатого скота повышение температуры в помещениях при их содержании до 15 °С или понижение до 7 °С приводит к снижению плодовитости.

Живые организмы в процессе эволюции выработали различные формы адаптации к температуре, среди них морфологические, биохимические, физиологические, поведенческие и т. д. Растения не имеют собственной температуры тела и по отношению к тепловому фактору обладают определенной спецификой. Одно из важнейших приспособлений к температуре у растений — форма их роста. Там, где тепла мало — в Арктике, в высокогорье, много подушковидных растений, растений с прикорневыми розетками листьев, стелющихся форм. Так, у стланцевых форм карликовой березы, ели, можжевельника и кедровника верхние ветви, поднимающиеся высоко над землей, большей частью полумертвые или мертвые, а стелющиеся — живые, так как зимуют под снегом и не подвергаются отрицательному воздействию низких температур. Все это позволяет растениям улавливать максимум тепла солнечных лучей, а также использовать тепло нагретой поверхности почвы (рис.4.9).

Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

(из Д. П. Шенникова,1950)

Температурный фактор на развитие приземистых форм растений может действовать как непосредственно, так и косвенно, вызывая нарушения водоснабжения и минерального питания.

Наиболее значительна роль прямого влияния температур в процесса геофилизации растений (рис. 4.10).

Геофилизация — это погружение базальной (нижней) части растения в почву — сначала гипокотиля, затем эпикотиля, первого междоузлия и т. д. Это характерно преимущественно покрытосеменным растениям. Геофилизация в ходе их исторического развития играла значительную роль в трансформации жизненных форм от деревьев до трав.

Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

Рис. 4.10. Геофилизация (втягивание в почву) подсемядольного

                колена клевера лугового (Trifolium pratense), по П. Лисицину:

а — поверхность почвы; б — глубина втягивания

 

Сильные холода и чрезвычайная жара нередко ограничены во времени, и растения избегают их воздействия, сбрасывая чувствительные части, или редуцируют свое вегетативное тело до подземных многолетних органов. При наступлении благоприятных условий они вновь образуют надземные органы. Здесь важно знать и устойчивость к температуре различных органов с учетом их функций. Особенно чувствительны к низким температурам (холоду) репродуктивные органы — зачатки цветков в зимующих почках и завязи в цветках (рис. 4.11).

                Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

Рис. 4.11. Холодостойкость отдельных органов

                          и тканей разных растений (по В. Лархеру, 1978)

При распространении растений необходимо учитывать устойчивость цветков в почках, самих цветков, семян и незащищенных молодых растений или наиболее чувствительных стадий развития, которые большей частью ограничивают сохранение и расселение вида, так называемое правило Тинеманна.

Распространена у растений жарких мест способность впадать в состояние вынужденного покоя.

У животных морфологические адаптации к температуре прослеживаются четко. Под действием теплового фактора у животных формируются такие морфологические признаки, как отражательная поверхность тела, пуховой, перьевой и шерстный покровы у птиц и млекопитающих, жировые отложения. Большинство насекомых в Арктике и высоко в горах имеет темную окраску. Это способствует усиленному поглощению солнечного тепла. Темный пигмент яиц многих водных животных выполняет ту же функцию. Эндотермные животные, обитающие в холодных областях (полярные медведи, киты и др.), имеют, как правило, крупные размеры, тогда как обитатели жарких стран (например, многие насекомоядные млекопитающие) обычно меньше по размерам. Это явление носит название правила Бергмана. Согласно этому правилу, при продвижении на север средние размеры тела в популяциях эндотермных животных увеличиваются (табл. 4.7).

Таблица 4.7

Изменение размера тела животных с широтой (по Бергману)

Вид

Район

Длина тела, см

Масса, кг

Волк

Лиса

Таймыр

Монголия

Среднерусская равнина Туркмения

До 137

До 120

До 90

До 57

До 49

До 40

До 10

До 3,2

При увеличении размеров уменьшается относительная поверхность тела, а следовательно, и теплоотдача.

Размеры выступающих частей тела также варьируют в соответствии с температурой среды. У видов, живущих в более холодном климате, различные выступающие части тела (хвост, уши, конечности и др.) меньше, чем у родственных видов из более теплых мест. Это явление известно как правило Аллена. Правило Аллена наглядно проявляется при сравнении длины ушей у трех видов лисиц, обитающих в разных географических областях рис. 4.12).

Арктический вид

Температура тела 37°С

Средняя температура среды 0°С

Европейский вид

Температура тела 37°С

Средняя температура среды 12°С

Африканский вид

Температура тела 37°С

Средняя температура среды 25°С

 

 

 

Рис. 4.12. Различия в длине ушей у трех видов лисиц,

обитающих в разных географических областях

(по Н. Грину и др., 1993)

 

Третье правило (носит название правила Глогера) гласит, что окраска животных в холодном и сухом климате сравнительно светлее, чем в теплом и влажном. Эти правила (часто их называют законами), управляющие адаптациями млекопитающих, равным образом относятся и к человеку.

Биохимическая адаптация живых организмов к температуре проявляется прежде всего в изменении физико-химического состояния веществ, содержащихся в клетках и тканях. Так, при адаптации к низким температурам в клетках растения благодаря увеличению запаса пластических веществ повышается концентрация растворов, увеличивается осмотическое давление клеточного сока, уменьшается содержание свободной воды, не связанной в коллоиды. И это очень важно, так как «связанная» вода трудно испаряется и замерзает, слабо отжимается под давлением, обладает большой плотностью и в значительной степени утрачивает свойство растворителя. Она становится кристаллической по структуре и в то же время сохраняет жидкое состояние. Между частицами цитоплазмы и водой устанавливается единство структуры, обеспечивающее ей таким образом вхождение в структуру макромолекул белков и нуклеиновых кислот. В таком состоянии ее трудно заморозить, перевести в твердое состояние. Важным приспособлением к низким температурам является и отложение запасных питательных веществ в виде высокоэнергетических соединений — жира, масла, гликогена и др. Так, И.М. Васильев (1970) описал значение отложения запасных веществ в растении в форме масла. Он утверждает, что масло прежде всего вытесняет воду из вакуоли и этим предохраняет растительный организм от замерзания. Масло, откладываясь в цитоплазме, делает ее более стойкой к морозу и к другим неблагоприятным воздействиям зимнего периода. Такую же роль играют откладываемые в протоплазму и вакуоли крахмал и белки. Большое значение имеют и те биохимические изменения в запасных питательных веществах, которые протекают в период подготовки к зимнему состоянию. Так, значительная часть накопленного в летний период крахмала вновь превращается в сахар. При этом появляются сахара, которых обычно мало содержится в клетках летом. Например, зимой в клетках тканей коры у хвойных помимо сахарозы, глюкозы и фруктозы появляются стахиоза и рафиноза. В летний период они содержатся в других частях растения.

К тканевым механизмам приспособления к действию низких температур относится своеобразное распределение резервных энергетических веществ в теле организмов. При адаптации к холоду, по данным исследований, у организмов происходит «перемещение» веществ в органах. У тех или иных видов растений нередко к зиме масла и сахара откладываются в тканях надземных органов, а в подземных органах — крахмал. При этом в районах с очень низкими температурами у растений отмечается значительное накопление масла во внутренних слоях древесины, что повышает их устойчивость к сильным морозам. У животных, и в первую очередь обитателей полярных областей, с понижением температуры возрастает содержание гликогена в печени, повышается содержание аскорбиновой кислоты в тканях почек. У млекопитающих большое скопление питательных веществ наблюдается в бурой жировой ткани в непосредственной близости от жизненно важных органов — сердца и спинного мозга — и имеет приспособительный характер. В митохондриях клеток этой ткани при клеточном дыхании не синтезируется АТФ, а вся энергия рассеивается в виде тепла.

Многие животные к зиме накапливают жир. Подкожный жировой слой обеспечивает им теплоизоляцию. У ряда животных в выступающих или поверхностных частях тела (лапы некоторых птиц, ласты китов) есть замечательное приспособление под названием «чудесная сеть». Это сплетение сосудов, в котором вены тесно прижаты к артериям. Кровь, текущая по артериям, отдает тепло венам, оно возвращается к телу, а артериальная кровь поступает в конечности охлажденной. Конечности, по существу, пойкилотермны, зато температуру остального тела можно поддерживать с меньшими затратами энергии. На основе физиологических процессов многие организмы способны в определенных пределах менять температуру своего тела. Эта способность называется терморегуляцией. Как правило, терморегуляция сводится к тому, что температура тела поддерживается на более постоянном уровне по сравнению с температурой окружающей среды. Особенно совершенны механизмы терморегуляции у эндотермных животных. Как уже было отмечено ранее, эндотермные животные способны вырабатывать достаточное количество тепла и регулировать теплоотдачу, поэтому равенство прихода и расхода тепла сохраняется (рис. 4.13).

Система терморегуляции млекопитающих и птиц включает рецепторы, эффекторы и чрезвычайно чувствительный регуляторный центр в гипоталамусе. Этот центр следит за температурой крови, отражающей температуру тех органов, через которые она протекает.

Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

Рис.4.13. Схема теплообмена между телом лошади (температура 38°С) и окружающей средой в жаркий солнечный день при температуре воздуха 30°С. Прерывистыми линиями показана передача тепла путем излучения

Поддерживать температуру тела на постоянном уровне животным помогает испарение жидкости с поверхности тела при высоких температурах окружающей среды. У человека для этого служит потоотделение, у собак и многих птиц — учащенное дыхание. Некоторые сумчатые в жару обмазывают шкуру обильной слюной.

Пути теплообмена между пойкилотермным организмом и окружающей средой показаны на рис. 4.14.

Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

 

Рис. 4.14. Схематическое изображение путей теплообмена между

пойкилотермным организмом и окружающей средой

(по Е. А. Криксунову и др., 1995)

Среди пойкилотермных животных некоторые также способны к терморегуляции при определенных условиях. Шмели, бражники, крупные вараны, отдельные виды рыб, например тунцы, могут повышать температуру тела в периоды высокой мышечной активности.

У животных есть разнообразные поведенческие адаптации к температуре. Они проявляются в перемещениях животных в места с более благоприятными температурами (перелеты, миграции), в изменениях сроков активности, сдвигая ее на более светлое время суток и т. д. В пустыне, где днем поверхность почвы может нагреваться до 60—70 °С, на раскаленном песке животных почти не увидишь. Насекомые, рептилии и млекопитающие проводят жаркое время, зарывшись в песок или спрятавшись в норы. В глубине почвы температура не так резко колеблется и сравнительно невысокая. Холодным утром кузнечики подставляют бока солнечному свету, а дневные бабочки расправляют крылья. В полуденную жару они, сложив крылья, располагаются параллельно лучам.

При понижении температуры воздуха многие животные переходят на питание более калорийной пищей. Белки в теплое время года поедают более ста видов кормов, зимой же питаются главным образом семенами хвойных, богатых жирами. Кормом оленям летом в основном служат травы, зимой — лишайники, содержащие в большом количестве белковые, жировые и сахаристые вещества.

Важное место в преодолении отрицательного воздействия низких температур, особенно в зимний период, занимает выбор животными места для жилища, утепление убежищ, гнезд пухом, сухими листьями, углубление нор, закрывание входов в них, принятие особой позы (например, скручивание кольцом, укутывание хвостом), собирание в группы, так называемое «скучивание» и т.д. Некоторые животные согреваются путем пробежек и прыжков.

При всем многообразии приспособлений живых организмов к воздействию неблагоприятных температурных условий среды выделяют три основных пути: активный, пассивный и избегание неблагоприятных температурных воздействий.

Активный путь — усиление сопротивляемости, развитие регуляторных способностей, дающих возможность осуществления жизненных функций организма, несмотря на отклонения температур от оптимума. Этот путь ярко выражен у эндотермных животных, развит у эктотермных, в зачаточной форме проявляется у некоторых высших растений. Пассивный путь — это подчинение жизненных функций организма ходу внешних температур. Недостаток тепла вызывает угнетение жизнедеятельности, что способствует экономному использованию энергетических запасов. И как итог — повышение устойчивости клеток и тканей организма. Данный путь приспособления к воздействию неблагоприятных температур характерен для всех растений и эктотермных животных. Элементы пассивного приспособления, или адаптации, присущи и эндотермным животным, обитающим в условиях крайне низких температур. Выражается это в снижении уровня обмена, замедлении скорости роста и развития, позволяющее экономнее расходовать ресурсы в сравнении с быстро развивающимися видами. У млекопитающих и птиц преимущества пассивного приспособления в неблагоприятные периоды года используют гетеротермные виды, которые обладают способностью впадать в спячку или оцепенение.

Избегание неблагоприятных температурных воздействий — общий способ для всех организмов. Выработка жизненных циклов, когда наиболее уязвимые стадии развития проходят в самые по температурным условиям благоприятные периоды года. Для растений это главным образом изменения в ростовых процессах, для животных — разнообразные формы поведения.

В связи с тем что растения и животные исторически приспособлены к определенным тепловым режимам, совершенно закономерно, что температурный фактор имеет непосредственное отношение к их распределению на Земле и обусловливает в той или иной мере заселенность природных зон живыми организмами. Одной из главных закономерностей в распределении современных организмов является их биополярность. Она заключается в том, что у организмов в высоких широтах умеренных зон наблюдается определенное сходство в систематическом составе и ряде биологических явлений. Это характерно как для наземной, так и для морской фауны и флоры. Биополярность отмечается и в поширотном качественном составе живых организмов. Например, для тропической зоны характерно более высокое видовое разнообразие по сравнению с высокими широтами.

 

Предыдущая

Источник: ekolog.org

Лишайники

Группа живых симбиотических организмов, тело (слоевище) которых состоит из двух компонентов – автотрофного (водоросль, цианобактерии) и гетеротрофного (гриба). Симбионты образуют устойчивые морфологические типы и характеризуются особыми физиологическими и биохимическими процессами. Автотрофы снабжают гриб созданными в процессе фотосинтеза органическими веществами, а получают от него воду с растворенными минеральными солями. Кроме того, гриб защищает автотрофный организм от высыхания. Комплексная природа лишайника позволяет им получать питательные вещества не только из почвы, но и из воздуха, атмосферных осадков, влаги росы и туманов, частиц пыли, оседающей на слоевище. Поэтому лишайники обладают уникальной способностью существовать в крайне неблагоприятных условиях, часто совершенно непригодных для других организмов, — на голых скалах и камнях, крышах домов, коре деревьев и даже на стекле.

Строение. Вегетативное тело лишайников целиком состоит из переплетения грибных гиф, между которыми располагаются водоросли. У большинства лишайников плотные сплетения грибных нитей образуют верхний и нижний корковые слои. Под верхним корковым слоем располагается слой водорослей, где осуществляется фотосинтез и накапливаются органические вещества. Ниже находится сердцевина, состоящая из рыхло расположенных гиф и воздушных полостей. Функция сердцевины – проведение воздуха к клеткам водорослей. Стенки клеток гриба перфорированы, и клетки соединяются цитоплазматическими мостиками. Оболочки гиф утолщены, обеспечивая механическую устойчивость слоевища. У многих лишайников гифы могут ослизняться. Лишайниковые грибы также имеют жировые гифы в местах прикрепления к субстрату. Большинство лишайниковых водорослей встречаются в свободноживущем состоянии. Лишайнику присущи биологические свойства, которых нет у гриба и водоросли, взятых отдельно, когда гриб обеспечивает водоросли водой и минеральными солями, а сам пользуется органическими веществами, синтезированными водорослью.

Известно более 20 тыс. видов лишайников. В зависимости от строения, внешнего вида слоевища выделяют накипные, листоватые и кустистые лишайники.

Слоевища лишайников обычно серого, светлого или темно-бурого цвета. Возраст их достигает десятков и даже сотен лет. Лишайники широко распространены, являются пионерами в освоении скудных местообитаний. Характерен медленный рост (0,5-0,7 мм в год).

Накипные лишайники (около 80% видов) имеют таллом в виде тонкой корочки, прочно срастающейся с субстратом и неотделимой от него.

Листоватые лишайники наиболее высокоорганизованные имеют вид чешуек или пластинок, прикрепляющихся к субстрату пучками гиф, называемыми ризинами.

Кустистые лишайники представляют собой кустики, образованные тонкими ветвящимися нитями или стволиками, прикрепленными к субстрату лишь основаниями.

Размножение лишайников происходит главным образом вегетативным путем – кусочками слоевищ и спорами, которые образует гриб. Лишайники размножаются также особами специализированными образованиями – соредиями и изидиями, возникающими под верхней корой слоевища и состоящими из клеток водоросли, окруженных гифами гриба. При разрывании коркового слоя они разносятся ветром и, попав в благоприятные условия, сразу начинают разрастаться в новое слоевище.

До сих пор нет единого мнения об их положении в системе органического мира. Существует две точки зрения. Согласно первой, лишайники – самостоятельный таксон (наличие специфических жизненных форм, накипные и кустистые слоевища, способность расти на субстратах, непригодных для роста растений, например камни, специфический способ размножения как комплексного организма при помощи соредий и изидий, медленный рост и особенный тип метаболизма, в результате которого образуются специфические лишайниковые кислоты, отсутствующие у грибов и автотрофов). Согласно второй, это биологическая, а не систематическая группа; лишайникам свойственны два важных признака, характерных только для растений, — это автотрофный способ питания и неограниченный рост на протяжении сотен лет; гриб, входящий в организм лишайника, будучи отделен от автотрофа, существовать, не может. Автотрофы, в том числе и водоросли как представители растений, могут жить самостоятельно.

Значение. Лишайники играют важную роль в наземных биоценозах, участвуя в круговороте веществ в биосфере, образуя почвенный гумус, будучи индикаторами экологической обстановки в городах. В хозяйственной деятельности человека важную роль играют прежде всего кормовые лишайники, такие как ягель, которые поедаются не только северными оленями, но и маралами, кабаргой, косулями, лосями. Некоторые виды лишайников используют в пищу, парфюмерной промышленности для получения ароматных веществ, производстве антибиотиков.

Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен

Тест к теме: Бактерии

Задания уровня А

Выберите один правильный ответ

А1. Какой цифрой обозначены спириллы:

1) 2) 3) 4)

А2. Клетки бактерий отличаются от клеток растений и животных отсутствием:

1) клеточной оболочки; 2) цитоплазмы; 3) ядра; 4) рибосом.

А3. Температурный диапазон жизни бактерий примерно равен:

1) -10 +10º; 2) – 50 +30º ; 3) – 80 +80º ; 4) -5 +5º

А4. Бактерии, живущие на Земле, питаются:

  1. только готовыми органическими веществами;

  2. только созданными ими органическими веществами;

  3. как автотрофным, так и гетеротрофным путями;

  4. минеральными веществами.

А5. Чтобы вырастить культуру бактерий сенной палочки, настой сначала кипятят в течение 20-30 мин. Это делают для того, чтобы:

  1. бактерии активнее размножались;

  2. убить все, кроме сенной палочки, бактерии;

  3. сенная палочка образовала споры;

  4. повысить жизнеспособность сенной палочки.

А6. Сходство процессов жизнедеятельности у некоторых бактерий и цветковых растений проявляется в способности к:

1) гетеротрофному питанию; 2) автотрофному питанию;

3) спорообразованию; 4) двойному оплодотворению.

А7. Труднее всего жить бактериям в условиях:

1) почвы; 2) водоема; 3) высокогорья 4) организма животных.

А8. Труднее всего бактериям разлагать остатки животных в:

1) реке Нил; 2) песках Сахары; 3) почвах Европы; 4) джунглях Вьетнама.

А9. Бактерии, наиболее полезные для человека:

1) стрептококки; 2) туберкулезная палочка; 3) молочнокислые; 4) пневмококки.

А10. Антибиотики не действуют на:

1) вирус грипп; 2) возбудителя чумы; 3) стрептококк; 4) холерный вибрион

А11. Некоторые бактерии выживают при -70º в виде:

1) группы делящихся клеток; 2) спор-цист;

3) отдельных клеток; 4) множественных колоний.

А12. Уничтожение всех бактерий на Земле приведет к:

1) расцвету жизни; 2) улучшению здоровья населения;

3) угнетению и исчезновению жизни; 4) к исчезновению органических веществ.

А13. Дольше всего сохранится от гниения:

1) сгущенное молоко; 2) открытые консервы;

3) мясо в холодильнике; 4) сваренные овощи.

А14. Спора отличается от свободной бактерии тем, что:

1) у споры более плотная оболочка; 2) в споре несколько бактериальных клеток;

3) спора менее долговечна, чем свободная бактерия;

4) спора питается автотрофно, а свободная бактерия – гетеротрофно.

А15. Возбудителями дифтерии являются:

1) сапрофитами; 2) паразитами; 3) симбионтами; 4) автотрофами.

А16. Какой из приемов стерилизации операционных наиболее эффективно действует на бактерии:

1) мытье полов; 2) проветривание;

3) облучение ультрафиолетовыми лучами; 4) нагрев воздуха до температуры +30º.

А17. В каком случае указан симбиоз бактерий с другими организмами:

1) возбудитель холеры и человек; 2) сальмонелла и курица;

3) возбудитель сибирской язвы и овца; 4) клубеньковые бактерии и бобовые растения.

А18. В каком случае правильно показано место бактерий в пищевой цепи:

1) пшеница→ мышь→ сова →почвенные бактерии; 2) мышь → пшеница →почвенные бактерии→сова

3) почвенные бактерии→сова→мышь→пшеница; 4) мышь→почвенные бактерии→сова→ пшеница

А19. Исключите лишнее понятие:

1) чума; 2) холера; 3) грипп; 4) брюшной тиф.

А20. Заболевание, вызывающее паралич мышц у человека, — это:

1) корь; 2) ветрянка; 3) столбняк; 4) скарлатина.

Задания уровня В

В1. Выберите условия, обеспечивающие бактериям процветание в природе.

А) Сложность внутреннего строения

Б) Способность к фотосинтезу

В) Сложность обмена веществ

Г) Простота внутреннего строения

Д) Способность к быстрому размножению

Е) Питание готовыми органическими остатками.

В2. Выберите правильные утверждения.

А) Клубеньковые бактерии обогащают почву азотом

Б) Бактерии затрудняют усвоение растениями минеральных веществ

В) Сапрофитные бактерии паразитируют в организме животных

Г) Бактерии гниения питаются остатками растений и животных; они своеобразные санитары планеты

Д) Квашение капусты и силосование кормов вызывается молочнокислыми бактериями

Е) Чтобы продукты не портились, им необходим доступ воздуха

Задания уровня С

Дайте развернутый ответ

С1. Каким образом можно обезвредить бактерии холеры?

С2. В чем заключаются основные отличия бактерий от вирусов?

С3. Укажите номера предложений, в которых допущены ошибки, и объясните их.

1. Подавляющее большинство бактерий – фотосинтезирующие организмы. 2. Они широко распространены в природе и разлагают органические вещества – останки и продукты жизнедеятельности других организмов. 3. При делении бактерий их ядро и цитоплазма делятся пополам. 4. Две новые клетки содержат по 4 хромосомы, так же как и материнская клетка. 5. Бактерии используются в пищевой, текстильной, медицинской промышленности.

Тест к теме: «Грибы. Лишайники».

Задания уровня А

Выберите один правильный ответ

А1. В каких отношениях находятся гриб и водоросль, образующие лишайник:

1) гриб паразитирует на водоросли; 2) водоросль паразитирует на грибе;

3) гриб и водоросль живут в симбиозе; 4) каждый живет как самостоятельный организм.

А2. Северные олени питаются:

1) ксанторией; 2) стенной золотянкой; 3) пармелией; 4) ягелем.

А3. Ягель –это лишайник, живущий:

1) в еловом лесу; 2) на скалах; 3) на столах деревьев; 4) в тундре.

А4. Каким из способов лишайник не размножается?

1) спорами; 2) кусочками слоевища; 4) половыми клетками;

3) особыми клетками, состоящими из водоросли и гриба.

А5. Лишайники не растут а промышленных городах потому, что в городах:

1) нет грибов; 2) нет водорослей; 3) загрязнен воздух; 4) нет почвы для роста лишайника

А6. В состав лишайника входят:

1) грибы и одноклеточные водоросли; 2) грибы-паразиты и многоклеточные водоросли;

3) трубчатые грибы и бурые водоросли;

4) пластинчатые грибы и многоклеточные зеленые водоросли.

А7. Роль водоросли в лишайнике заключается в том, что водоросль обеспечивает грибу:

1) доставку воды; 2) кислородное дыхание; 3) размножение; 4) снабжение углеводами.

А8. Основное значение лишайников для человека заключается в том, что они:

1)паразитируют на деревьях;

2) являются основным источником кислорода на Земле;

3) участвуют в почвообразовании и разрушении горных пород;

4) являются биологическими индикаторами (измерителями) загрязнения окружающей среды.

А9. Ксантория настенная относится к:

1) кустистым лишайникам; 2) накипным;

3) листоватым; 4) мхам.

А10. Быстрее остальных при повышении температуры будут размножаться:

1) одноклеточные грибы – мукор; 2) стрептококки;

3) мухоморы; 4) ягель.

А11. Основное сходство между бактериями, грибами и лишайниками заключается в том, что:

1) их клетки имеют ядра; 2) они способны к фотосинтезу;

3) их клетки образуют споры; 4) все названные организмы – многоклеточные.

А12. Основным источником энергии для грибов и болезнетворных бактерий является:

1) фотосинтез; 2) углекислый газ;

3) органические вещества; 4) вода и минеральные соли.

А13. В симбиозе живут:

1) гриб и водоросль; 2) возбудитель холеры и человек;

3) гриб трутовик и тополь; 4) спорынья и рожь.

А14. Основную роль в образовании почвы и разложении органических веществ играют:

1) паразиты растений; 2) сапрофиты;

3) симбионты; 4) паразиты животных.

А15. Основная роль бактерий гниения и брожения заключается в том, что они:

1) создают органические вещества, которые затем используются растениями и животными;

2) разлагают сложные органические вещества на более простые;

3) паразитируют на живых организмах;

4) входят в состав лишайников.

А16. Наиболее важным отличием клеток бактерий от клеток грибов и лишайников является:

1) способность к образованию спор; 2) наличие клеточной стенки;

3) отсутствие оформленного ядра; 4) отсутствие рибосом.

А17. Сахар превращают в спирт с помощью:

1) дрожжей; 2) сыроежек; 3) мукора; 4) пеницилла.

А18. Грибница, опутывающая корни растений, называется:

1) плесень; 2) лишайник; 3) микоз (грибковое заболевание); 4) микориза.

А19. Из перечисленных деревьев в меньшей степени подвержены грибковым заболеваниям:

1) тополь; 2) липа; 3) лиственница; 4) осина.

А20. Съедобная часть белого гриба называется:

1) грибницей; 2) пеньком; 3) шляпкой; 4) плодовым телом.

А21.Какой из названных грибов относится к пластинчатым грибам?

1) подосиновик; 2) масленок; 3) лисичка; 4) подберезовик.

А22. По характеру питания грибы относятся к:

1) гетеротрофам; 2) автотрофам;

3) автотрофам и гетеротрофам одновременно; 4) паразитическим гетеротрофам.

А23. Ложный опенок отличается от съедобного гриба тем, что:

1) ложный опенок намного крупнее;

2) у ложного опенка нет пленки на пеньке и зеленоватые пластинки;

3) ложный опенок – трубчатый гриб;

4) у ложного опенка есть пленка на пеньке и светло-желтые пластинки.

А24. Съедобные грибы ценны тем, что в них в основном содержатся:

1) жиры; 2) углеводы; 3) белки; 4) все эти вещества в примерно равных количествах.

А25. Грибница мукора – это:

1) многоклеточное образование; 2) одна многоядерная клетка;

3) одна одноядерная клетка; 4) неклеточное образование.

А26. Мукор скорее всего можно встретить на (в):

1) дереве; 2) почве; 3) влажном хлебе; 4) злаках.

А27. Пеницилл отличается от мукора:

1) способом питания; 2) способом размножения;

3) строением; 4) всеми указанными особенностями.

А28. Дрожжи получают энергию для жизнедеятельности за счет:

1) фотосинтеза; 2) поглощения из почвы минеральных веществ;

3) разложения сахара на спирт и углекислый газ; 4) получения из почвы органических веществ.

А29. Антибиотики готовят из:

1) пеницилла; 2) дрожжей; 3) спорыньи; 4) мукора.

А30. Пораженный головней колос злака заполнен:

1) грибницей; 2) плодовыми телами; 3) спорами; 4) всеми названными образованиями.

А31. Растения не образуют микоризы с:

1) подосиновиком; 2) подберезовиком; 3) лисичками; 4) трутовиками.

Задания уровня В

Выберите несколько правильных ответов.

В1. Выберите характерные особенности клеток грибов.

А) клетка не содержит хлоропластов

Б) клеточная стенка построена из целлюлозы

В) питание автотрофное

Г) клетка содержит хлоропласты

Д) эукариотическая клетка

Е) гетеротрофное питание

Ж) клеточная стенка состоит из хитина.

В2. Выберите способы, которыми могут размножаться грибы.

А) гифами; Б) спорами; В) черенками;

Г) семенами; Д) половым путем; Е) прививками.

Задания уровня С

Дайте развернутый ответ

С1. Что такое дрожжи, и каково их значение?

С2. Какие условия нужны для прорастания плесени?

Источник: gigabaza.ru


Leave a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.