1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Ціанобактерії — будова, роль і особливості життєдіяльності

Ціанобактерії — будова, роль і особливості життєдіяльності

Ціанобактеріями називається відділ одноклітинних прокаріотів у вигляді синьозелених водоростей, що володіють здатністю до фотосинтезу.

Вони є першими живими організмами, що виробляють кисень з вуглекислого газу і води.

За допомогою ціанобактерій на Землі утворився озоновий шар, що здійснює захист планети від впливу ультрафіолетових променів.

Історія відкриття та дослідження

У біології визначення, що таке ціанобактерії, було сформульовано нідерландським вченим Антоніо Ван Левенгуком в XVIII столітті. Він займався вивченням бактеріальних клітин спільно з французьким хіміком Луї Пастером і виявив особливості будови і життєдіяльності водоростей. В результаті досліджень було виявлено, що перші організми, здатні виробляти кисень, з’явилися на Землі кілька мільйонів років тому. Завдяки винаходу мікроскопа, дослідники змогли зобразити точну структуру ціанобактерій.

Сучасні дослідження перших бактерій, здатних синтезувати кисень, проводяться вченими-палеонтологами за допомогою вивчення останків водоростей, що збереглися на стародавніх гірських породах.

На основі аналізу дослідники виявили, що ці організми мають високі показники витривалості. Вони зберегли свою будову після змін в температурному і хімічному складі планети.

У другій половині XX — початку XXI ст. синьозелені водорості були включені в царство бактерій. Вони утворили окреме підцарство ціанобактерій.

У нинішній час ці організми продукують до 40% органічних речовин і кисню на планеті.

Особливості будови

Ціанобактерії утворені кулястими, еліпсоїдними і циліндричними клітинами, з’єднаними в ланцюзі. Клітинні структури покриті тонкою плівкою, що складається з мембран. Для окремих представників ціанобактерій характерна наявність слизового чохла, що виконує захисну і сполучну функції. До складу морських водоростей входять газові вакуолі, що виконують ролі джгутиків. Вони дозволяють організмам переміщатися по воді і зберігати рівновагу під час пересування. Якщо ціанобактерії втрачають властивість плавучості, то вони спливають на поверхню.

У складі ціанобактерій відсутні наступні елементи еукаріотичних клітин:

  • хроматофори;
  • мітохондрія;
  • ендоплазматична мережа;
  • клітинне ядро;
  • вакуолі з клітинним соком.

Подібність водоростей і еукаріотів полягає в ідентичному наборі пігментів, наявності поживних речовин і відсутності джгутикових зв’язків.

Також еукаріотичні клітини здатні здійснювати фотосинтез.

Значення і застосування синьозелених водоростей

У природі ціанобактерії грають роль продуцента. Вони наповнюють грунт азотними сполуками і органічними речовинами. Головною функцією водоростей є відтворення кисню – хімічного елемента, необхідного для життя більшості живих організмів на планеті.

Ціанобактерії використовуються в сільськогосподарському секторі для підвищення врожайності. Вони здатні фіксувати азот з атмосфери і збагачувати їм грунт, що дозволяє вирощувати культурні рослини на неродючій землі.

Окремі види водоростей використовуються для годування невеликих тварин. Вони доставляють організму поживні речовини: білки, жири, вуглеводи і вітаміни.

В азіатських країнах з ціанобактерій виготовляють харчові білки і приправи для поліпшення смакових якостей страви.

Ціанобактерії мають синьо-зелений колір. Зелене забарвлення водоростей надає хлорофіл. Наявність синього кольору обумовлено присутністю пігментів: фікоціаніну і алофикоцианина. Якщо у фотосинтезуючому орагнізмі присутній фікоеритрин, то він набуває червоного відтінку. Окремі підвиди мають в своєму складі лютеїн, ксантофіл і зеаксантин. Ці речовини дозволяють запасати вуглеводи, волютин, ціанофіцин і інші поживні елементи.

Ціанобактерії розташовують фотосинтетичним апаратом, що здійснює процес утворення органічних речовин і кисню.

Головними компонентами для проведення цього біохімічного процесу є вода, вуглекислий газ і сірка. Вони надають негативні частинки для розщеплення речовини.

В результаті утворюються хімічні елементи, необхідні для дихання живих істот. Фотосинтез може відбуватися як в темний, так і в світлий час доби.

Різновиди ціанобактерій

Існує понад 1500 видів ціанобактерій.

Вони були класифіковані за загальними ознаками і об’єднані в класи:

  • Хроококові: об’єднують фотосинтезуючі організми, що мають одиночну або колоніальну форму. Для них характерна наявність великої кількості слизу, що виділяється клітинними структурами.
  • Плеврокапсові: включають в себе бактерії, що відносяться до підвидів Плеврокапси, Дермокапси і Мікосарцини. Вони здатні формувати беоцити-репродуктивні клітини.
  • Оксиллаторії: об’єднують вегетативні клітини, що здійснюють поділ безстатевим способом. Вони утворюють трихому-структуру з слизу – і діляться всередині нитки ціанобактерій.
  • Ностокові: об’єднують фотосинтезуючі організми у формі трихом, що здійснюють статеве розмноження. Вони способи утворювати кольорові нальоти і мають властивість кріофільності – легкої адаптації в умовах пустелі.
  • Стигонемові: включають в себе бактерії виду Фішерели. Вони здійснюють статеве розмноження. Але, на відміну від ностокових бактерій, можуть ділитися багаторазову кількість разів в межах одноклітинного організму.

Ця класифікація була представлена американським бактеріологом Берджі Девідом Хенріксом. Він є творцем довідника з бактеріологічної систематики, призначеного для докладного опису всіх різновидів фотосинтезуючих організмів.

Особливості харчування

Ціанобактерії мають змішаним способом харчування. Вони є автотрофами і можуть синтезувати вуглеводи. Але при зміні середовища проживання водорості набувають ознак харчування гетеротрофів-квіткових рослин. Вони зможуть використовувати готові органічні речовини, що розпадаються при меншій кількості електронів, для проведення фотосинтезу. Окремі різновиди фотосинтезуючих організмів харчуються за допомогою хемосинтезу – одночасного синтезу кисню і фіксування азоту з атмосфери.

Виділяють наступні способи харчування фіанобактерій:

  • Облігатний: організми ростуть під впливом сонячного світла і при наявності неорганічного джерела вуглецю.
  • Факультативний: бактерії здійснюють зростання в нічний час доби при використанні енергії органічних речовин.
  • Фотогетеротрофний: організми ростуть в денний час доби при наявності джерела сонячного світла і вуглецевих сполук.
  • Міксотрофний: бактерії здійснюють автотрофну фіксацію вуглекислого газу, використовуючи органічні сполуки в якості додаткового джерела вуглецю.

За допомогою універсальних типів харчування ціанобактерії здатні рости в екстремальних умовах. Вони можуть заселяти місця з недостатньою кількістю поживних елементів, створюючи умови для виникнення нових живих організмів.

Ареал проживання

Велика частина синьозелених водоростей мешкає в прісних водоймах, морях, вологому грунті, на скелястій місцевості, в гарячих джерелах, порожнинах тропічних листя, рисових полях, на крижаних озерах Антарктики і в пустелях. Середовище проживання може відрізнятися в залежності від типу харчування і біохімічного складу бактерій. У рідкісних випадках фотосинтезуючі організми можуть вступати в симбіоз з лишайниками і мохами. За допомогою симбіонта вони отримують продукти для фотосинтезу.

Окремі види ціанобактерій мають в своєму складі токсини, отруйні місця їх проживання. Вони здатні викликати отруєння представників фауни і людей при попаданні в штучні водойми або водосховища.

При масовому розмноженні ціанобактерії здатні забарвити середовище проживання в синій, зелений або червоний кольори. Ареал проживання позбавляється запасів кисню і стає непридатним для життя інших організмів.

Ціанобактерії можуть з’явитися в акваріумі через відсутність догляду. Вони порушують екологічний баланс і завдають шкоди мешканцям цього резервуара. Для боротьби з цими організмами необхідно ретельно промити Акваріум, замінити воду, прибрати резервуар в затемнене місце і використовувати препарат «Еритроміцин», призначений для видалення кольорового нальоту.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Будова ядра клітини