Ціанобактерії [Оксифотобактерії, Синьозелені водорості, Ціанопрокаріоти]

Ціанобактерії (від грец. ціанос - синій та бактерія) - це прокаріотичні автотрофні організми. Ціанобактерії займають особливе місце серед бактерій. Вони представлені одноклітинними, колоніальними та нитчастими формами, що містять хлорофіл і здатні здійснювати фотосинтез. Ціанобактерії створюють запас органічних речовин у ґрунті та воді, який служить кормовою базою для риб та інших дрібних тварин. Під час масового розмноження ціанобактерії спричиняють цвітіння води.

Середовище проживання ціанобактерій

Ціанобактерії в основному населяють прісноводні водоймища, деякі живуть на вологому ґрунті, в основі стовбурів дерев. Невелика кількість видів мешкає у морях. Деякі пристосувалися жити у дуже несприятливих умовах: у гарячих джерелах, що замерзли озерах Антарктики.

Будова ціанобактерій

Ціанобактерії містять зелений пігмент хлорофіл, а також пігменти синього, червоного та жовтого кольорів, що беруть участь у поглинанні світла. Поєднання пігментів дає в більшості випадків синьо-зелене забарвлення (звідси назва). Але деякі з них жовті, чорні чи червоні. Завдяки забарвленню ціанобактерії надають середовищу, де вони живуть, певний колір, особливо при масовому розмноженні. Червоне море отримало свою назву від червоних ціанобактерій.

Клітини ціанобактерій можуть мати кулясту, еліпсоїдну, циліндричну, бочкоподібну форми. Одні ціанобактерії, як ціанофес, живуть у вигляді окремих клітин (рис. 19), інші види (анабена, осциляторія) з'єднані в ланцюжки (рис. 20, 21).

Деякі ціанобактерії (наприклад, мікроцистис) утворюють округлі або неправильні форми колонії, в яких безліч клітин покриті загальним слизовим чохлом (рис. 22). Ряд ціанобактерій є багатоклітинними. Вони утворюють нитки довжиною до 1 м і більше і збільшують значну біомасу.

Ціанобактерії, що мешкають у поверхневому шарі прісних і морських водойм, мають у своїх клітинах спеціальні структури - газові вакуолі (від лот. Вакуус - порожній). Ці вакуолі регулюють плавучість організмів і дозволяють їм залишатися в товщі води. Коли ціанобактерії втрачають здатність регулювати свою плавучість, наприклад, при різких перепадах температури або порушеннях кисневого обміну, вони спливають на поверхню.

Розмноження ціанобактерій

Розмноження одноклітинних форм здійснюється шляхом поділу клітин навпіл, а колоніальних - розпадом колоній на дрібні частини. Більшість нитчастих ціанобактерій розмножуються поділом нитки на окремі фрагменти.

Цвітіння води (масове розмноження ціанобактерій)

Ви могли бачити на поверхні води в ставку пухнасті брудно-коричневі, погано пахнучі мати з ціанобактерій (рис. 23, с. 36). Такому скупчення ціанобактерій з мікроскопічними водоростями передує їх масове розмноження, так зване цвітіння води (рис. 24, с. 36). Вода забарвлюється в зелений або коричневий колір. Вона набуває болотного запаху, викликаного процесами гниття. Цвітіння води відбувається зазвичай тоді, коли у водоймища зі стічними водами потрапляє багато мінеральних речовин, добрив, змитих з полів.

Ціанобактерії після масового розмноження починають відмирати.Гетеротрофні бактерії, що мешкають у водоймі, живляться ними та використовують багато кисню для розщеплення речовин. У воду виділяються отруйні речовини. Внаслідок цього відбувається масова загибель водних організмів, зокрема риб. У таких водоймах не можна купатися.

Симбіоз ціанобактерій

Ціанобактерії можуть вступати в симбіоз з іншими організмами – протистами, мохами, грибами.

Світ науки

Реферати та конспекти лекцій з географії, фізики, хімії, історії, біології. Універсальна підготовка до ЄДІ, ДПА, ЗНО та ДПА!

Коли неподалік Ісландії внаслідок виверження вулкана утворився новий острів, першими на ньому оселилися ціанобактерії. Якщо в зоопарку ви побачите білого ведмедя із зеленуватою «шубою», то знайте: у порожньому хутрі та між

ними розмножилися колонії ціанобактерій. Вони зберігають життєздатність як серед вічних льодів Антарктики, і у гарячих джерелах Камчатки. Виявляють їх навіть у атомних реакторах, на асфальті, у ванних кімнатах (іл. 59.1), де повно дезінфікуючих засобів. Які особливості забезпечують ціанобактерії таку високу пристосованість до умов навколишнього середовища?

Одноклітинні, колоніальні та нитчасті без'ядерні організми, здатні до фотосинтезу та використання атмосферного азоту, відносять до ціанобактерій. У них, як і у бактерій, відсутні: сформоване ядро, більшість органел клітини тощо. Вони мають зелені та сині пігменти, завдяки яким відбувається фотосинтез. На кшталт харчування більшість ціанобактерій є автотрофами. Деякі ціанобактерії здатні фіксувати та використовувати для утворення власних речовин азот із повітря. Розмножуються розподілом клітин навпіл.

Ціанобактерії мають різноманітне забарвлення і живуть у найрізноманітніших умовах по всій земній кулі. їх називають «піонерами» у освоєнні нових територій. Вони першими поселяються на згарищах, асфальті, залізобетонних огорожах, у відпрацьованих атомних реакторах тощо.

Ціанобактерії в природі беруть участь в освоєнні нових місць проживання, в утворенні ґрунту та атмосферного кисню. Для людини мають як позитивне (наприклад, їх вживають у їжу), і негативне (вони обумовлюють «цвітіння» води) значення.

Де поширені ціанобактерії?

До ціанобактерій відносять близько 2000 видів, поширених у вологому ґрунті, у поверхневих шарах морських та прісних водойм. Вони можуть жити на голих скелях і в пустелях, у гарячих джерелах при температурі 85 ºС і в замерзлих озерах під льодом товщиною 5 м. Вони першими поселяються на згарищах, вулканічних островах тощо. Ціанобактерії часто утворюють скупчення у вигляді кущиків, кірки або щільної маси, площа якої може досягати кількох сотень квадратних метрів та до 1 м завтовшки. Колонії та нитки утворюються після того, як клітини ціанобактерій поділилися, але не розійшлися, оскільки оболонка вкрита слизом. Ціанобактерії часто вступають у взаємовигідне співіснування з водоростями, мохами, папоротями, грибами та тваринами. Поширення багатьох ціанобактерій сприяє тому, що вони здатні утворювати стійкі до висихання «спори». В Україні звичайними представниками ціанобактерій є носок, анабена тощо. Отже, основними умовами, що забезпечують поширення ціанобактерій є наявність в середовищі проживання світла та води для фотосинтезу, кисню для дихання та молекулярного азоту для азотфіксації.

Яке значення ціанобактерій у природі та в житті людини?

Ціанобактерії - найдавніші організми серед здатних виділяти кисень. Саме вони сприяли підвищенню в початковій атмосфері вмісту кисню, що уможливило існування на планеті грибів, рослин та тварин. Відмираючи, вони беруть участь у створенні гірських порід та ґрунтів. Однак ціанобактерії можуть завдавати природі та людині великих збитків. Так, масове скупчення ціанобактерій разом з мікроскопічними водоростями біля поверхні води наводить її «цвітіння». При цьому вода забарвлюється в синьо-зелений або коричневий колір і набуває болотного запаху, спричиненого процесами гниття. У воді з'являються отруйні речовини, зменшується кількість кисню, внаслідок чого гине риба та інші водяні жителі. «Цвітіння» води зараз є справжньою екологічною проблемою, оскільки у водоймища потрапляє все більше стоків, шкідливих речовин з полів тощо. тростина і т.п.. Деякі ціанобактерії людина вживає в їжу. Наприклад, шкарпетку споживають у Китаї та Японії, а спіруліну – місцеве населення в районі озера Чад Африці. Зі спіруліни отримують харчовий білок (спіруліна), який використовують як додаток до їжі. На плантаціях рису ціанобактерії використовують як добриво завдяки здатності їх до азотфіксації (наприклад, анабену у співіснуванні з папоротею азолів). Отже, у природі та в житті людини ціанобактерії мають як позитивне, так і негативне значення.