Первой ступенью пищевой цепочки биосферы являются автотрофы – бактерии, способные перерабатывать неорганические вещества в органические. Среди них фотосинтетики и хемосинтетики. Невозможно представить жизнь без деятельности бактерий-хемосинтетиков, относящихся к этой категории.
Хемосинтетики – кто это?
Бактерии-автотрофы, получающие энергию для синтеза органических соединений за счет окисления неорганики, называют хемосинтетиками или хемолитоавтотрофными формами жизни. Они являются микроорганизмами, для существования и роста которых свет не имеет значения.
Причем полученная в результате окисления энергия не может быть использована напрямую для органического синтеза, а только через АТФ, который является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов.
Виды хемолитоавтотрофных организмов
Хемосинтезирующие бактерии-автотрофы подразделяют на группы в зависимости от того, какой химический элемент или соединение является источником энергии и подвергается окислению.
Железобактерии
Бактерии, окисляющие двухвалентное железо до трехвалентного, живут в водоемах – как в пресных, так и в соленых. Именно благодаря деятельности этих бактерий-хемосинтетиков на дне водоемов скапливается большое количество железных руд и марганца.
В процесс окисления автотрофами-хемосинтетитками двухвалентного железа из гидрокарбоната железа (II) образуется гидроксид железа (III) и выделяется углекислый газ.
Так как реакция не особо энергоемкая, бактерии для жизнедеятельности вынуждены окислять значительное количество двухвалентного железа. Железобактериям-хемосинтетикам принадлежит основная роль в круговороте железа в биосфере.
Серобактерии
Серобактерии – это хемосинтетики, способные получать энергию для синтеза органики при окислении соединений серы. Так, например, тиобактерии способны окислять сероводород, сульфиды, полисульфиды, тиосульфаты и другие соединения.
Результатом окислительной реакции этих хемосинтетиков чаще всего являются:
- при полном окислении – сульфаты;
- при неполном окислении – элементарная сера.
Серобактерии представляют собой целую группу различных прокариотов, куда относятся:
- фототрофные – зеленые и пурпурные серобактерии;
- нефотосинтезирующие – бесцветные серые бактерии.
Типичной средой обитания этих бактерий-хемосинтетиков считаются пресные и соленые водоемы. Бактерии могут обитать самостоятельно или являться симбионтами моллюсков, морских ежей и других беспозвоночных обитателей пограничной бескислородной зоны.
Учитывая свойство тиобактерий окислять сероводород, хемосинтетики с успехом используются для очистки стоков путем окисления сульфида водорода и других соединений серы до сульфатов. Одним из источников сероводорода является процесс гниения серосодержащих аминокислот. Однако это же свойство окислять соединения серы приводит к коррозийному повреждению и разрушению бетонных конструкций.
Тионовые бактерии
Это серобактерии, обладающие способностью окислять сульфиды, сульфиты и тиосульфаты, а также молекулярную серу до сульфатов.
Процесс имеет сходство с окислением сероводорода серобактериями. Характерная черта – отсутствие отложений внутриклеточной серы.
Представители тионовых бактерий обладают особыми свойствами: они остаются жизнестойкими при рН 2 (сильнокислая среда) и выдерживают присутствие тяжелых металлов в больших концентрациях.
Нитрифицирующие прокариоты
Автотрофной нитрификацией называют процесс окислительного воздействия бактерий-хемосинтетиков на аммиак, выделяющийся в процессе гниения, с получением азотистой или азотной кислот.
Сам процесс нитрификации проходит в 2 стадии:
- окисление аммиака с образованием нитрит-иона;
- окисление нитрит-иона до нитрат-иона.
Аммиак, который используют нитрифицирующие прокариоты-хемосинтетики, является продуктом гниения останков животных и растений.
Нитрозные и нитритные микроорганизмы
Бактерии принадлежат к различным подклассам протеобактерий. Они все – грамотрицательные хемосинтетики, синтезирующие необходимые органические соединения из углекислого газа. Чаще всего это мелкие и подвижные бактерии, обладающие жгутиками, расположенными или полярно, или перитрихиально.
Гетеротрофная нитрификация
Существует нитрификация бактериями-хемосинтетиками, при которой энергия, выделяющаяся в процессе синтеза, не используется для синтеза органических соединений. Такой процесс осуществляют бактерии-гетеротрофы. Их активность во много раз ниже, чем у бактерий-автотрофов, но именно они являются источниками чилийской селитры и всех процессов нитрификации, проходящих в средах с низким значением рН.
Водородные прокариоты
Бактерии, способные окислять водород и использовать высвобождающуюся энергию для синтеза органики. В большинстве своем обитают в почве.
Значение хемосинтетиков
Автотрофные хемосинтетики предстают частью круговорота таких элементов, как азот, сера, железо и другие.
В процессе жизнедеятельности хемолитоавтотрофные бактерии потребляют токсичные вещества (аммиак, сероводород). Особенно важна способность прокариотов обогащать почву нитратами и нитритами – формой азотистых соединений, пригодных для усвоения растениями.
Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.
Загрузка...
