Солнечные лучи являются источником пищи для всего живого на Земле. Мы привыкли считать, что первыми в игру вступают зеленые растения, использующие свет в качестве источника энергии для протекающих в них химических процессов. Однако существует еще целая группа живых организмов, использующих фотосинтез, но в отличие от растений и сине-зеленых водорослей не выделяющих при этом кислород. В эту группу входят пурпурные и зеленые бактерии, содержащие пигменты соответствующего цвета, похожие по функциональным признакам на хлорофиллы бактерий.
Научное открытие бактерий, питающихся как растения
Довольно долго зеленые бактерии относили к сине-зеленым водорослям. И только труды русского микробиолога С.Н. Виноградского и американского ученого ван Ниля (Cornelis Bernardus van Niel) помогли определить разницу между ними. Хотя и те, и другие используют фототрофный тип питания (свет как источник энергии), зеленые бактерии в отличие от сине-зеленых водорослей не выделяют кислород в процессе фотосинтеза.
Бактериальный фотосинтез был открыт в 30-х годах прошлого века ван Нилем. Сейчас фототрофы (организмы, использующие солнечный свет для синтеза питания) активно используются в биологии для различных научных изысканий, например, эволюции фотосинтеза, организации фотосинтезирующих комплексов, фиксации молекулярного азота, круговорота углерода и серы в естественной среде и т. д. Бактериальный фотосинтезирующий тип питания присущ не только пурпурным и зеленым бактериям, но и огромной группе сине-зеленых водорослей.
Характеристика хлоробактерий
Зеленые бактерии, или хлоробактерии, имеют следующие признаки:
- это эубактерии (истинные бактерии);
- тип питания – фотосинтез (т. е. используют для питания солнечный свет), но не выделяют кислород;
- прокариоты – не содержат четко выраженного клеточного ядра и большинства органоидов;
- анаэробы – способны жить в бескислородной среде, получают кислород путем расщепления органических соединений;
- грамотрицательны – не сохраняют цвет при окрашивании по Граму (датский ученый, предложивший метод идентификации бактерий с помощью анилиновых красителей);
- имеют бактериохлорофиллы и каротиноиды – пигменты, поглощающие свет и перерабатывающие его в энергию химических процессов.
Ученые считают, что зеленые бактерии – одни из самых древних организмов, использующих процесс фотосинтеза для питания. Немного позже (на пару-тройку миллионов лет) к этой группе фототрофов присоединились сине-зеленые водоросли. Однако состав хлорофиллов и некоторых других пигментов зеленых бактерий отличается от аналогичных структур сине-зеленых водорослей, хотя обе эти группы используют один и тот же тип питания (фотосинтез).
Биологи до сих пор спорят о принадлежности сине-зеленых водорослей. Есть гипотезы, что они не относятся ни к бактериям, ни к растительному миру, а представляют собой отдельную, тупиковую, ветвь эволюции. Однако мнение ученых не мешает сине-зеленым водорослям оставаться одними из самых распространенных организмов на Земле. Благодаря гибкому типу питания они, не опасаясь конкуренции, умудряются существовать в граничных, порой экстремальных условиях.
Обитатели и «убийцы» водоемов
Зеленые бактерии живут в основном в воде. Они одинаково любят пресные и соленые водоемы, предпочитают места с повышенным содержанием сероводорода, но могут выживать и в почве. При затоплении таких участков бактерии могут мгновенно разрастаться и придавать воде соответствующую окраску. Застойные или малоподвижные участки водоемов особенно привлекают эти микроорганизмы. При повышении температуры среды они довольно быстро образуют в таких местах огромные колонии, видимые даже невооруженным взглядом («цветущие» водоемы).
«Цветение» воды способно буквально убивать водоемы, особенно хорошо это явление знакомо владельцам аквариумов. Дело в том, что некоторые выделения зеленых бактерий в процессе питания и продукты их разложения опасны, а иногда и ядовиты. Поэтому водоем или аквариум, загрязненный такими «постояльцами», без соответствующей очистки очень быстро превращается в болото.
Что такое нитчатые микроорганизмы и серобактерии
Зеленые бактерии разделяют на две подгруппы:
- Зеленые серные бактерии. Эти неподвижные одноклеточные организмы получили такое название, потому что способны расти в серосодержащей среде, а молекулярный кислород их убивает. То есть воздух для них смертелен, а вода – нет, хотя в ней тоже есть кислород в связанном состоянии. В биологии все это звучит следующим образом – облигатные фототрофы, строгие анаэробы, в качестве донора электронов используют неорганические серные соединения или молекулярную серу. Зеленые серобактерии были найдены даже около горячих источников на дне океана на глубине около 2,5 км.
- Зеленые нитчатые бактерии состоят из множества клеток, похожих на палочки. Эти микроорганизмы передвигаются скольжением, поэтому иногда их называют скользящими. Нитчатые бактерии используют органические соединения в качестве источника пищи при отсутствии света. Они тоже не нуждаются в кислороде для существования, но в отличие от их собратьев могут существовать и при наличии молекулярного кислорода (т. е. являются факультативными анаэробами). И хотя кислород их не убивает, но может сильно замедлить или совсем прекратить синтез зеленого пигмента (бактериохлорофилла). Это приводит к большему содержанию в клетках каротиноидов, что в целом дает оранжевый цвет популяции таких бактерий.
По типу питания обе эти группы являются фототрофами, т. е. наличие света для синтеза необходимо. Но определенная группа серобактерий может выживать и при очень малой освещенности, например, в океанских глубинах. А нитчатые бактерии отлично себя чувствуют и при хорошем освещении, и в темноте, используя энергию света или органических соединений. Все это обуславливает широкое распространение зеленых бактерий в некомфортных для других видов условиях.
Загадочное существо – эвглена зеленая
Эвглена зеленая – одноклеточный простейший организм, который, по мнению зоологов, принадлежит к животному миру, а представители других областей биологии считают ее водорослью. Название свое это растение-животное получило, как легко догадаться, за зеленый цвет.
У эвглены зеленой есть еще пара «сестричек»: эвглена кровавая и эвглена снежная. Эти «дамы», массово размножаясь в невозможных, казалось бы, условиях, умудряются окрасить снег в желтый, зеленый, кровавый (чаще всего) и даже черный цвет.
Однако это является исключением из правил. Чаще всего эвглена встречается в пресноводных водоемах, в неглубоких, хорошо освещенных местах, иногда эти микроорганизмы можно встретить в сырой почве или заболоченных участках. В морской воде эвглены встречаются редко, в основном на мелководье с сильно опресненной водой.
Это интересное существо объединяет в себе черты и растений, и животных. Так, при достаточном количестве света эвглена питается за счет фотосинтеза, используя свои хлоропласты. В том случае, когда свет не попадает на клетки водорослей, они теряют свою окраску (хлорофилл разрушается) и переходят к поглощению органических веществ, растворенных в воде.
Благодаря такому типу питания эвглена принимает активное участие в процессе самоочищения водоемов, в том числе и сточных вод. Некоторые виды этих водорослей служат своеобразными биологическими индикаторами для оценки чистоты водоемов. В биологии эвглен используют для изучения влияния на живой организм различных факторов – температуры, антибиотиков, витаминов и т. д.
При комфортных для эвглены условиях размножение этих простейших может стать «взрывным». Именно этой водоросли мы обязаны таким неприятным явлением, как «цветение» воды в стоячих водах (прудах или заводях рек). Признак появления и активного размножения эвглены в аквариуме – мутная, зеленая вода.
Водоросли в аквариуме
«Цветение» воды в аквариуме наблюдают в основном в летний период. Эвглена, которая и является главным виновником, очень любит тепло и солнечный свет. Кроме того, в природных водоемах, из которых берут водопроводную воду, в этот период времени тоже наблюдается бурный рост зеленых одноклеточных водорослей. При простой смене воды в аквариуме велика вероятность получить «в гости» целый набор разного типа водорослей.
Избавиться от этой проблемы помогут регулярные подмены воды, применение ультрафиолетовой лампы в фильтре или обычное фильтрование с помощью плотной ткани на входе внешнего фильтра.
Нитчатые водоросли не менее опасны. Одни виды легко уничтожаются с помощью аквариумных растений, которые перехватывают питательные вещества у водорослей. Другие требуют применения специальных химических средств и тщательной очистки фильтров и самого аквариума. Отдельные водоросли исчезают при устоявшемся азотном цикле.
Сине-зеленые водоросли особенно опасны для обитателей аквариума. Они в буквальном смысле отравляют воду. Уничтожают сине-зеленые водоросли, как и любые бактерии, с помощью антибиотиков и антисептиков, например, перекиси водорода.
Существование зеленых бактерий с их почти безграничной возможностью выживать в любых условиях лишний раз доказывает, что жизнь настолько многообразна и упряма, что может существовать и под многокилометровой толщей воды при почти полном отсутствии света и неимоверной температуре, и в снегах высокогорий или арктической пустыне.
Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.
Загрузка...
