Личный кабинет Выйти Войти Регистрация
Уроки
Математика Алгебра Геометрия Физика Всеобщая история Русский язык Английский язык География Биология Обществознание История России ОГЭ
Тренажёры
Математика ЕГЭ Тренажёры для мозга

Значение бактерий в природе и жизни человека

Содержание

    Бактерии играют огромную роль с самого их появления на Земле. Бактерии расщепляют органические вещества и этим поддерживают круговорот веществ в природе, одно из обязательных условий существования жизни на Земле. Цианобактерии вырабатывают кислород, бактерии-гетеротрофы очищают воду.

    Влиянию бактерий подвержены все органические соединения и часть неорганических. Подробнее об этом и многом другом вы узнаете из этого урока.

    Бактерии и почва

    Почва – прекрасное место для жизни бактерий, так как в ней во множестве содержатся минеральные и органические вещества, которыми бактерии могут питаться. В почве сохраняется подходящая для них влажность, есть кислород и защита от палящих солнечных лучей.

    Больше всего бактерий в верхних слоях почвы, где больше питательных веществ. Но и в более глубоких слоях встречаются бактерии в виде спор.

    Само образование почвы было бы невозможно без бактерий. Дело в том, что почва образуется из разрушенных горных пород, но без микроорганизмов эти разрушенные породы оставались бы просто каменной пылью.

    Бактерии извлекали питательные вещества из этой пыли, накапливали их, а когда гибли – сам становились питательной средой для других микроорганизмов, а позднее и для растений.

    Сапротрофы перерабатывали отмершие бактерии и растения, при этом некоторые побочные продукты переработки вступали во взаимодействие с содержащимися в минеральной пыли веществами. Постепенно слой почвы рос.

    Бактерии продолжают играть важнейшую роль в существовании почвы и в настоящее время.

    Очень важны для поддержания плодородности почвы растения. Благодаря способности к фотосинтезу они создают сложные органические вещества, используя для этого солнечный свет, углекислый газ, воду и минеральные вещества.

    Но без бактерий существование растений было бы невозможно – они бы извлекли все необходимые для них вещества из слоя почвы и погибли бы. Однако нам известно, что погибшие растения (так же, как и погибшие грибы и животные) подвергаются воздействию бактерий-сапротрофов.

    Они разлагают отмершие организмы, превращая сложные органические соединения, содержащиеся в них, в простые минеральные соли. А эти вещества уже могут снова использовать растения. Таким образом, бактерии поддерживают круговорот веществ.

    Рисунок 1

    Бактерии перерабатывают гниющие остатки живых организмов и продукты их выделения (в том числе помёт) в перегной.

    Перегной – это часть почвы из перегнивших животных и /или продуктов жизнедеятельности животных. Перегной возникает благодаря бактериям. Он содержит много микроорганизмов и способен обогащать почву и делать её более плодородной.

    Азотофиксирующие бактерии

    Очень важны для работы почвы и обитающие в ней бактерии, которые способны усваивать содержащийся в воздухе азот. Их называют азотофиксирующими. Эти бактерии преобразуют азот в вещества, служащие удобрением для растений.

    Один из видов азотофиксирующих бактерий — клубеньковые бактерии. Они поселяются в клетках корней бобовых растений (к ним относится клевер, горох, фасоль, бобы, соя и др.), вызывают разрастание клеток, отчего на этих корнях образуется что-то вроде маленьких корнеплодов, названных клубеньками.

    Рисунок 2. Корень бобового растения и вид клубенька под микроскопом

    Живя в таких клубеньках, бактерии превращают азот в полезные для растения вещества, таким образом «подкармливая» его. А растение поставляет бактериям питательные органические вещества.

    Получается такое взаимовыгодное совместное существование. Для него придумали термин «симбиоз», а организмы, живущие в симбиотических отношениях, называются симбионты.

    Симбиоз, мутуализм, комменсализм, паразитизм

    Симбиоз (от греческого «симбиозис» — совместная жизнь) – близкое существование нескольких разных биологических видов.

    Иногда симбиозом называют только взаимовыгодное сосуществование организмов, но есть более точный термин для такого сожительства, благоприятного обоим – мутуализм.

    Помимо мутуализма, существует также комменсализм – отношения, приносящие пользу одному симбионту и безразличные другому, а также паразитизм – вид симбиоза, когда один из организмов использует другой как источник питания или среду обитания, не принося ему никакой пользы или даже вредя ему.

    Что касается клубеньковых бактерий, то их отношения с бобовыми растениями можно классифицировать как мутуализм, а также как эндосимбиоз – вид симбиоза, когда один из организмов живёт внутри клеток другого.

    Бактерии и нефть

    Учёные считают, что нефть начала образовываться в то время, когда почти вся Земля была покрыта водой. Продукты распада морских животных и растений веками опускались на дно, покрывались илом и слоями новых продуктов распада.

    Эти отложения уплотнялись, заносились песком, в них становилось всё меньше воды. А вот давление воды и осадочных пород всё увеличивалось.

    В таких условиях – под давлением, без доступа кислорода, — существование живых организмов кажется невозможным. Однако есть большое количество бактерий, которым кислород не требуется, их называют «анаэробные бактерии«.

    Анаэробные бактерии перерабатывали органические останки в углеводородные соединения, которые собирались в пузырьки газа и в мельчайшие капли. Эти капли просачивались через пористые песчаник и известняк, уходя всё глубже, достигали плотных пород и там накапливались, превращаясь в залежи нефти.

    Что касается природного газа, то он встречается как в виде отдельных скоплений, называемых газовые залежи, так и в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений. Часть природного газа находится под водой в виде метанового льда.

    Природный газ используют для отопления домов, для получения энергии. А из нефти делают бензин и топливо. Кроме того, пластик, из которого производится множество вещей, также делают из полимеров, произведённых из нефти и природного газа.

    Рисунок 3. Природный газ на кухне

    Бактерии и воздух

    Давным-давно на Земле не было растений. Да их и не могло быть, так как растениям для жизни необходим кислород, а в составе атмосферы нашей планеты его не было. Но уже тогда существовали цианобактерии, и с их помощью была сформирована атмосфера, пригодная для жизни других организмов.

    Мы уже изучали цианобактерии или синезелёные бактерии. В отличие от гетеротрофов, употребляющих в пищу органические вещества, созданные другими организмами, цианобактерии относятся к автотрофам, то есть сами создают органические вещества для своего питания.

    Они способны к фотосинтезу: при помощи содержащегося в них хлорофилла они превращают неорганические соединения в органические и выделяют в окружающую среду кислород.

    Кроме того, цианобактерии составляют значительную часть планктона и стоят в самом начале пищевых цепей для многих обитателей морей и океанов.

    Рисунок 4. Различие и сходство бактерий и цинобактерий

    Бактерии и очистка воды

    Люди часто загрязняют водоёмы, отчего страдают не только обитающие там животные и растения, но и сами люди. Известны случаи эпидемий, возникавших из-за загрязнённой воды. А в 1858 году в Лондоне произошло событие, попавшее даже в энциклопедии под названием «Великое зловоние».

    Представьте себе – величественный Вестминстерский дворец, заседание Парламента. Но в комнате для собраний нестерпимо пахнет туалетом; шторы вымочены в хлорной извести, но резкий запах хлорки не может перебить зловония. На лицах собравшихся членов комитета отвращение и ужас, они прижимают к лицам надушенные платки, а потом, не в силах выдержать, выбегают из зала.

    Дело в том, что в Темзу, протекающую через Лондон, в те времена сливались сточные воды. В том числе в неё выходила и городская канализация…

    В наше время канализационные системы проектируют и строят иначе, тем не менее, недостаточно сливать воду туда, где она не помешает людям – нужно ещё и очищать её. Иначе, следуя тому самому круговороту веществ в природе, грязная вода снова попадёт к людям – в виде болезнетворных микроорганизмов в питьевой воде, заражённых растений, погибшей рыбы.

    Хозяйственно-бытовые сточные воды содержат в основном органические остатки: остатки пищи и продукты жизнедеятельности человека. Это то, что мы сливаем в канализацию каждый день. Также туда отправляются моющие средства после мытья посуды, стиральный порошок от стирки и так далее. В городах есть очистные сооружения для очистки этой воды.

    Рисунок 5. Все пищевые отходы пойдут в канализацию, и к ним ещё прибавится моющее средство

    В очистных сооружениях часто используются бактерии. Надо сказать, что бактерии люди не подселяют в сточные воды специально – они и так там живут и размножаются и, конечно, они не стараются сделать воду чистой.

    Какое свойство бактерий позволяет использовать их в очистных сооружениях?

    Показать ответ

    Скрыть

    Бактерии-гетеротрофы способны расщеплять опасные органические соединения на безопасные неорганические. Бактерии не «чистят» воду специально — они просто питаются, поглощая органические вещества и выделяя неорганические. Для бактерий сточные воды – хороший источник питательных веществ.

    Важно понимать, что, тем не менее, без человека процесс очистки сточных вод не может обойтись. Нельзя рассчитывать, что в грязной воде сами собой заведутся бактерии и сами сделают её чистой.

    Нужны особые резервуары, нужны специалисты, контролирующие активный ил – так называется сообщество микроорганизмов, трудящихся над очисткой. И потом нужно проверять «работу» бактерий, а затем проводить дополнительную очистку воды от тех веществ, с которыми бактерии не справились в нужном объёме.

    Например, если в водоём будет сброшена вода, насыщенная азотом и фосфором, это вызовет нарушение в экосистеме. Такая вода очень полезна для водорослей и для синезелёных бактерий, но повышенное их количество блокирует поступление кислорода и солнечного света в толщу воды, а от этого гибнут другие обитатели водоёмов.

    Кроме того, многие водоросли выделяют опасные для животных и людей токсины (то есть попросту отравляют воду вокруг себя).

    Рисунок 6. Водоём, затянутый ряской

    Мы знаем, что цианобактерии выделяют кислород, а также могут служить источником питания для водных животных. Но, оказывается, их переизбыток тоже вреден.

    Бактерии на кухне

    Мы уже знаем, что бактерии встречаются повсеместно. Люди научились использовать некоторые из видов бактерий – и такие бактерии можно найти не только в лаборатории, но даже на простой кухне. Взгляните на рисунок 6.

    Рисунок 7

    Все эти продукты было бы невозможно изготовить, если бы не молочнокислые бактерии. Эти бактерии питаются сахаром, содержащимся в молоке, и образуют молочную кислоту.

    Молочнокислые бактерии также применяют при квашении капусты, при приготовлении уксуса, при изготовлении хлебной закваски – все эти продукты люди изготавливали веками, даже не задумываясь о том, что в основе брожения лежат микроскопические бактерии.

    Назовите продукты питания, получаемые при помощи бактерий.

    Показать ответ

    Скрыть

    Кефир, сметана, простокваша, творог, сыр, ряженка, квашеная капуста, уксус, хлеб.

    Однако не всегда бактерии – «хорошие повара». Они могут также портить продукты, делать их непригодными. Чтобы защитить продукты от таких бактерий, их засаливают, варят варенье, консервируют.

    В процессе консервации банки нагревают, и от этого гибнут не только бактерии, но и их споры. При остывании эти споры уже не могут «ожить», и законсервированные продукты могут храниться долгое время.

    Рисунок 8. Срок хранения клубники 1-2 дня, а клубничное варенье может храниться 1-2 года

    Ботулин

    Однако неправильно приготовленные консервы опасны. В них может содержаться ботулин – яд, который выделяют анаэробные бактерии ботулины.

    Обычно эти бактерии живут в почве, но могут попадать и в мясо, и в рыбу, и в овощи. Если перед консервированием продукты были плохо промыты, то бактерии оказываются в банке с консервами.

    Кипячение и нагревание банок им не страшны, так как они способны выдерживать высокие температуры в течение нескольких часов. Оказавшись в консервной банке, бактерии прекрасно себя чувствуют – ведь вокруг полно еды.

    На вкус консервированной еды наличие в ней ботулина никак не влияет. Отравившийся человек замечает следующие симптомы: сухость во рту, двоение в глазах, трудности при глотании и разговоре, тошнота и рвота.

    Человек, заболевший ботулизмом, должен быть немедленно госпитализирован, так как эта болезнь смертельно опасна.

    Опасно покупать консервированные овощи на рынке, так как нельзя быть уверенными в том, что они были тщательно вымыты и безопасно подготовлены. «Магазинные» консервы проходят тщательный контроль, и с ними риск меньше.

    Ни в коем случае нельзя есть просроченные консервы, а также консервы со вздутыми крышками.

    Болезнетворные бактерии

    Опасны не только бактерии ботулины. Среди «врагов» человечества – холерная, чумная и туберкулёзная палочки, возбудители тифа и столбняка и многие другие.

    Вы уже знаете, как живучи и вездесущи бактерии и их споры. Они могут попадать в организм с водой и воздухом, через испорченные продукты.

    При поверхностных ранах и ожогах на человека «нападают» стафилококки и стрептококки, вызывая гнойные воспаления, а при глубоких – анаэробные бактерии, вызывающие гангрену.

    Очень опасна столбнячная палочка, возбудитель столбняка, обитающая в почве. Часто столбняком заражаются, оцарапавшись предметом, лежавшим в земле, например, гвоздём. К счастью, от столбняка существуют эффективная вакцина и противостолбнячная сыворотка.

    Учёные и медики нашли средство от многих болезней, вызываемых бактериями. Но бактерии умеют приспосабливаться к изменяющимся условиям, поэтому людям приходится постоянно изобретать новые препараты и, конечно, стараться оградить себя от «плохих» бактерий.

    Вот некоторые правила гигиены, которые нужно соблюдать, чтобы не заболеть болезнями, вызываемыми бактериями:

    • Мойте руки перед едой, а также каждый раз после посещения туалета
    • Тщательно мойте овощи и фрукты
    • Не пейте сырую воду
    • Регулярно убирайте и проветривайте комнаты
    • Не кладите еду на парту, на скамейку и т.п.
    • Не ешьте на улице и в общественом транспорте
    • Следите за сроками годности продуктов
    • Особенно осторожны будьте с консервами
    • Избегайте контакта с заболевшими людьми
    • Делайте все необходимые прививки
    • При болезни обращайтесь к врачам и выполняйте их предписания
    • Если повреждаете кожу, обрабатывайте её антисептиками
    Рисунок 9

    Вредители или помощники?

    А слышали ли вы термин «дисбактериоз»? Этот термин переводится как «отсутствие бактерий» — так называется явление, когда у человека нарушается баланс микрофлоры кишечника.

    Выходит, в кишечнике тоже есть бактерии? Да, конечно! Они участвуют в пищеварительных процессах и предотвращают рост вредных бактерий. К полезным бактериям, живущим в кишечнике, относятся, например, бифидобактерии и лактобациллы.

    Получается, что у человека есть свои собственные симбионты-бактерии, но есть и бактерии-паразиты. Есть бактерии, из-за которых человек заболевает и те, которые используются в медицине для создания лекарств. Человек пользуется бактериями для изготовления кефира или сыра, но бережёт продукты от бактерий, вызывающих гниение.

    Если же мы посмотрим, как бактерии влияют на мир растений, то увидим ту же неоднозначность. Например, в сельском хозяйстве используют удобрение, в котором содержатся азотофиксирующие бактерии, которые насыщают почву азотом.

    Также бактерий используют для борьбы с насекомыми, повреждающим растения. С их помощью люди заражают насекомых заболеваниями, безвредными как для человека, так и для растений.

    Но наряду с этими «помощниками» на огородах живут и бактерии-вредители. Они поражают корни и листья растений, вызывают гниение, портят плоды. Бороться с такими бактериями очень сложно.

    Какой можно сделать вывод? Мир бактерий очень разнообразен. Он пока недостаточно изучен, но люди постоянно открывают новые виды бактерий, учатся справляться с вредом, наносимым бактериями, и извлекать пользу из их жизнедеятельности.

    Рисунок 10. Роль бактерий в жизни человека

    Назовите, с какими бактериями вам приходилось сталкиваться в вашей жизни.

    Показать ответ

    Скрыть

    На протяжении своей жизни человек сталкивается со множеством разнообразных бактерий.

    Это и болезнетворные бактерии, например, вызывающие нагноение после раны или после кошачьих царапин, и молочнокислые бактерии, содержащиеся в кефире и йогурте, и бактерии гниения, из-за которых портятся овощи и фрукты.

    Также люди постоянно видят плоды деятельности бактерий-поставщиков кислорода, почвенных бактерий и бактерий, очищающих воду.

    5
    5
    5Количество опыта, полученного за урок

    Оценить урок

    Спасибо, что помогаете нам стать лучше!

    Комментарии

    Получить ещё подсказку

    Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

    Верно! Посмотрите пошаговое решение