Kasvu bakteerien populaatiot

Jakelu luonnossa

Prokaryootit ovat kaikkialla Maan pinnalla. Niitä löytyy joka esteetön ympäristö, polar ice kuplivaa kuumia lähteitä, vuorten meren pohjassa, ja kasvien ja eläinten elinten metsämaan. Jotkut bakteerit voivat kasvaa maaperässä tai vedessä lähellä jäätymistä (0 °C ), kun taas toiset viihtyvät vedessä lähellä kiehumista (100 °C )., Jokainen bakteeri on sopeutunut elämään tietyssä ympäristön markkinarako, on se valtamerien pinnat, muta sedimenttien, maaperän tai pinnat toisen organismin. Taso bakteereja ilmassa on alhainen, mutta merkittävä, varsinkin kun pöly on keskeytetty. Vuonna pilaantumatonta luonnon vesistöjen, bakteeri laskee voi olla tuhansia millilitrassa, hedelmällinen maaperä, bakteeri laskee voi olla miljoonia per gramma, ja ulostetta, bakteeri laskee voi ylittää miljardeja per gramma.,

Prokaryootit ovat tärkeitä jäseniä niiden elinympäristöjä., Vaikka ne ovat kooltaan pieniä, niiden silkkaa numerot tarkoittavat, että niiden aineenvaihdunta on valtava merkitys—joskus hyödyllistä, joskus haitallista—muuntaminen elementtejä niiden ulkoisen ympäristön. Luultavasti jokainen luonnollisesti esiintyvä aine, ja monet synteettisiä, voi olla huonontunut (metaboloituvat) jotkut lajia bakteereja., Suurin vatsaan lehmän pötsissä, on käyminen kammio, jossa bakteerit sulattaa selluloosa, heinät ja rehut, muuntaa niitä rasvahappoja ja aminohappoja, jotka ovat olennaisia ravintoaineita, joita lehmä ja perusta lehmän maidon. Orgaaniset jätteet jäteveden tai komposti paalut muunnetaan bakteerit joko osaksi sopivia ravinteita kasvien aineenvaihduntaa tai kaasumaiset metaani (CH4) ja hiilidioksidia., Edelleen kaikki orgaaniset materiaalit, mukaan lukien kasvit ja eläimet, ovat lopulta muunnetaan maaperän ja kaasut toiminnan kautta bakteereja ja muita mikro-organismeja, ja ovat siten käytettävissä edelleen kasvua.

Monet bakteerit elävät purojen ja muiden lähteiden vettä, ja niiden läsnäolo alhainen asukastiheys näytteessä vettä ei välttämättä tarkoita, että vesi on kulutukseen kelpaamattomiksi. Kuitenkin vettä, joka sisältää bakteereja, kuten E., coli, jotka ovat ihmisten ja eläinten suoliston normaaleja asukkaita, osoittaa, että jätevesi tai uloste on viime aikoina saastuttanut kyseisen vesilähteen. Tällaiset koliformiset bakteerit voivat olla itse taudinaiheuttajia (tauteja aiheuttavia organismeja), ja niiden läsnäolo viestii siitä, että myös muita, vähemmän helposti havaittavia bakteeri-ja viruspatogeeneja voi olla. Menettelyjä, joita käytetään veden puhdistus kasvit—selkeytys, suodatus, ja klooraus—on suunniteltu poistamaan näitä ja muita mikro-organismeja, ja tartunnanaiheuttajia, jotka voivat olla läsnä vedessä, joka on tarkoitettu ihmisravinnoksi., Myös jäteveden käsittely on tarpeen, jotta estetään patogeenisten bakteerien ja virusten vapautuminen jätevesistä vesihuoltoon. Jätevedenpuhdistamot aloittavat myös orgaanisten materiaalien (proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien) hajoamisen jätevesissä. Jakautuminen orgaanisten aineiden mikro-organismien vedessä kuluttaa happea (biokemiallinen hapentarve), aiheuttaa lasku happipitoisuus, joka voi olla hyvin haitallista vesieliöille, purojen ja järvien, jotka vastaanottavat jätevettä., Yksi jäteveden käsittelyn tavoite on hapettaa mahdollisimman paljon orgaanista materiaalia ennen sen päästämistä vesistöön, jolloin jäteveden biokemiallinen hapenkulutus vähenee. Jäteveden mädätyssäiliöt ja ilmastuslaitteet hyödyntävät erityisesti bakteerien aineenvaihduntakapasiteettia tätä tarkoitusta varten. (Lisätietoja jäteveden käsittelystä on ympäristöteoksissa: vesien pilaantumisen torjunta.)

Maaperäbakteerit vaikuttavat erittäin aktiivisesti biokemiallisiin muutoksiin muuntamalla maaperälle ominaisia eri aineita, humusta ja mineraaleja., Elementtejä, jotka ovat keskeisiä elämän, kuten hiiltä, typpeä ja rikkiä, muunnetaan bakteerit epäorgaanisia kaasumaisia yhdisteitä osaksi muotoja, jotka voidaan käyttää kasveja ja eläimiä. Bakteerit muuttavat myös kasvi-ja eläinaineenvaihdunnan lopputuotteet muotoon, jota bakteerit ja muut mikro-organismit voivat käyttää. Typpikierto voi havainnollistaa bakteerien roolia erilaisten kemiallisten muutosten aikaansaamisessa., Typpeä esiintyy luonnossa useissa hapettumista valtioissa, kuten nitraatti, nitriitti, dinitrogen kaasu, useita typen oksidit, ammoniakki ja orgaaniset amiinit (ammoniakki yhdisteitä, jotka sisältävät yhden tai useamman korvata hiilivedyt). Typen kiinnittyminen on dityppikaasun muuntamista ilmakehästä muotoon, jota elävät eliöt voivat käyttää. Jotkut typpeä sitovien bakteerien, kuten Azotobacter, Clostridium pasteurianum, ja Klebsiella pneumoniae, ovat vapaana elävää, kun taas lajien Rhizobium elää intiimi yhdistyksen kanssa palkokasveja., Rhizobium organismit maaperässä tunnistaa ja hyökätä juuri karvat niiden erityinen kasvi isäntä, anna kasvin kudoksiin, ja muodostaa root kyhmy. Tämä prosessi saa bakteerit menettämään monia vapaa-elinominaisuuksiaan. Ne tullut riippuvainen hiilen toimittamien kasvi, ja vastineeksi hiiltä, ne muuntaa typen kaasu ammoniakki, jota käytetään kasvi sen proteiinisynteesiä ja kasvua. Lisäksi monet bakteerit voivat muuntaa nitraatin amiinit varten syntetisointi huokoiset materiaalit tai ammoniakkia, kun nitraatti on käytetty elektronin vastaanottajan., Denitrifioivat bakteerit muuttavat nitraatin dityppikaasuksi. Muuntaminen ammoniakin tai orgaanisten amiinien nitraatti on suoritettu yhdessä toimintaa aerobinen organismien Nitrosomonas ja Nitrobacter, joka käyttää ammoniakkia kuin elektronin luovuttaja.

hiilen kierto, hiilidioksidi muunnetaan huokoiset materiaalit, joita kasvit ja omavaraiset prokaryootit, ja orgaaninen hiili palautuu ilmakehään, jonka heterotrofisten elämänmuotoja. Mikrobien hajoamisen pääasiallinen hajoamistuote on hiilidioksidi, joka muodostuu hengittävistä aerobisista organismeista.,

Metaania, toinen kaasumainen lopputuote hiili aineenvaihduntaa, on suhteellisen pieni osa globaalissa hiilen kierrossa, mutta tärkeitä paikallisia tilanteita ja uusiutuvana energialähteenä ihmisille. Metaanin tuotannosta vastaavat pitkälle erikoistuneet ja velvoittavasti anaerobiset metanogeeniset prokaryootit, jotka kaikki ovat arkhaiaa. Metanogeenit käyttävät hiilidioksidia terminaalielektroninsa hyväksyjänä ja vastaanottavat elektroneja vetykaasusta (H2). Nämä organismit voivat muuntaa metaaniksi muutamia muita aineita, kuten metanolia, muurahaishappoa, etikkahappoa ja metyyliamiineja., Huolimatta erittäin kapea valikoima aineita, jotka voidaan käyttää methanogens, metaanin tuotanto on hyvin yleinen aikana anaerobinen hajoaminen monia orgaanisia aineita, kuten selluloosaa, tärkkelystä, proteiineja, aminohappoja, rasvoja, alkoholeja, ja useimmat muut materiaalit. Metaanin muodostumista näistä materiaaleista edellyttää, että muut anaerobiset bakteerit hajottavat nämä aineet joko asetaattia tai hiilidioksidia ja vetykaasua, jotka sitten käyttää methanogens., Metanogeenit tukevat seoksen muiden anaerobisten bakteerien kasvua poistamalla metaanin tuotantoon aineenvaihdunnassaan muodostunutta vetykaasua. Vetykaasun kulutus kiihdyttää muiden bakteerien aineenvaihduntaa.

huolimatta siitä, että metanogeeneilla on niin rajoitettu metabolinen kyky ja ne ovat melko herkkiä hapelle, ne ovat yleisiä maapallolla. Suuria määriä metaania tuotetaan anaerobisissa ympäristöissä, kuten suot ja soiden, mutta merkittäviä määriä myös tuotetaan maaperän ja märehtijöiden., Vähintään 80 prosenttia metaania ilmakehässä on tuottanut toiminta methanogens, loput on vapautettu hiili talletuksia tai maakaasun kaivoja.