Melsvai mėlynos bakterijos gali „trumpinti“ fotosintezės procesą. Melsvai mėlynos bakterijos gali „trumpinti“ fotosintezės procesą. Lengva fotosintezės fazė

Chloroplastai yra membraninės struktūros, kuriose vyksta fotosintezė. Šis procesas aukštesniuose augaluose ir cianobakterijose leido planetai išlaikyti gebėjimą palaikyti gyvybę perdirbant anglies dioksidą ir papildant deguonies koncentraciją. Pati fotosintezė vyksta tokiose struktūrose kaip tilakoidai. Tai yra chloroplastų membraniniai „moduliai“, kuriuose vyksta protonų perdavimas, vandens fotolizė ir gliukozės bei ATP sintezė.

Augalų chloroplastų struktūra

Chloroplastai yra dvigubos membranos struktūros, esančios augalų ląstelių ir chlamidomonų citoplazmoje. Priešingai, cianobakterijų ląstelės vykdo fotosintezę tilakoiduose, o ne chloroplastuose. Tai yra nepakankamai išsivysčiusio organizmo pavyzdys, kuris gali aprūpinti savo mitybą per fotosintezės fermentus, esančius citoplazmos invaginacijose.

Savo struktūroje chloroplastas yra dvigubos membranos organelė pūslelės pavidalu. Dideliais kiekiais jų yra fotosintetinių augalų ląstelėse ir vystosi tik esant sąlyčiui su ultravioletine spinduliuote. Chloroplasto viduje yra jo skysta stroma. Savo sudėtimi jis primena hialoplazmą ir susideda iš 85% vandens, kuriame yra ištirpę elektrolitai ir suspenduoti baltymai. Chloroplastų stromoje yra tilakoidų, struktūrų, kuriose tiesiogiai vyksta šviesioji ir tamsioji fotosintezės fazės.

Paveldimas chloroplasto aparatas

Šalia tilakoidų yra granulės su krakmolu, kuris yra fotosintezės metu gautos gliukozės polimerizacijos produktas. Plastidinė DNR kartu su išsklaidytomis ribosomomis stromoje taip pat yra laisvos. Gali būti kelios DNR molekulės. Jie kartu su biosintetiniu aparatu yra atsakingi už chloroplastų struktūros atkūrimą. Tai įvyksta nenaudojant paveldimos ląstelės branduolio informacijos. Šis reiškinys taip pat leidžia spręsti apie nepriklausomo chloroplastų augimo ir dauginimosi galimybę ląstelių dalijimosi atveju. Todėl chloroplastai tam tikrais atžvilgiais nepriklauso nuo ląstelės branduolio ir yra tarsi simbiontas, neišsivysčiusi organizmas.

Tilakoidų sandara

Tilakoidai yra disko formos membranos struktūros, esančios chloroplastų stromoje. Cianobakterijose jie yra ant citoplazminės membranos invaginacijų, nes neturi nepriklausomų chloroplastų. Yra dviejų tipų tilakoidai: pirmasis yra liumeninis tilakoidas, o antrasis - lamelinis tilakoidas. Tilakoidas su liumenu yra mažesnio skersmens ir yra diskas. Keletas vertikaliai išsidėsčiusių tilakoidų sudaro graną.

Sluoksniniai tilakoidai yra plačios plokštės, neturinčios spindžio. Tačiau jie yra platforma, prie kurios pridedami keli aspektai. Juose fotosintezė praktiškai nevyksta, nes jie reikalingi norint suformuoti tvirtą struktūrą, atsparią mechaniniams ląstelės pažeidimams. Iš viso chloroplastuose gali būti nuo 10 iki 100 tilakoidų su liumenu, galinčių fotosintezuoti. Patys tilakoidai yra elementarios struktūros, atsakingos už fotosintezę.

Tilakoidų vaidmuo fotosintezėje

Svarbiausios fotosintezės reakcijos vyksta tilakoiduose. Pirmasis yra vandens molekulės skilimas fotolizės būdu ir deguonies sintezė. Antrasis yra protono tranzitas per membraną per citochromo b6f molekulinį kompleksą ir elektros transportavimo grandinę. Didelės energijos molekulės ATP sintezė taip pat vyksta tilakoiduose. Šis procesas vyksta naudojant protonų gradientą, kuris susidaro tarp tilakoidinės membranos ir chloroplasto stromos. Tai reiškia, kad tilakoidų funkcijos leidžia vykti visai šviesiai fotosintezės fazei.

Šviesioji fotosintezės fazė

Būtina fotosintezės egzistavimo sąlyga yra galimybė sukurti membranos potencialą. Jis pasiekiamas per elektronų ir protonų perdavimą, kuris sukuria H+ gradientą, kuris yra 1000 kartų didesnis nei mitochondrijų membranose. Labiau naudinga paimti elektronus ir protonus iš vandens molekulių, kad būtų sukurtas elektrocheminis potencialas ląstelėje. Veikiant ultravioletiniams fotonams ant tilaoidinių membranų, tai tampa prieinama. Iš vienos vandens molekulės išmušamas elektronas, kuris įgauna teigiamą krūvį, todėl jį neutralizuoti reikia pašalinti vieną protoną. Dėl to 4 vandens molekulės skyla į elektronus, protonus ir susidaro deguonis.

Fotosintezės procesų grandinė

Po vandens fotolizės membrana įkraunama. Tilakoidai yra struktūros, kurių pH gali būti rūgštus protonų transportavimo metu. Šiuo metu pH chloroplasto stromoje yra šiek tiek šarminis. Tai sukuria elektrocheminį potencialą, dėl kurio galima ATP sintezė. Adenozino trifosfato molekulės vėliau bus naudojamos energijos poreikiams ir tamsiajai fotosintezės fazei. Visų pirma, ATP ląstelė naudoja anglies dioksidui panaudoti, o tai pasiekiama jį kondensuojant ir jo pagrindu sintezuojant gliukozės molekulę.

Pakeliui NADP-H+ sumažinamas iki NADP tamsioje fazėje. Iš viso vienos gliukozės molekulės sintezei reikia 18 ATP molekulių, 6 anglies dioksido molekulių ir 24 vandenilio protonų. Tam reikia 24 vandens molekulių fotolizės, kad būtų panaudotos 6 anglies dioksido molekulės. Šis procesas leidžia išskirti 6 deguonies molekules, kurias vėliau savo energijos poreikiams panaudos kiti organizmai. Tuo pačiu metu tilakoidai yra (biologijoje) membranos struktūros pavyzdys, leidžiantis panaudoti saulės energiją ir transmembraninį potencialą su pH gradientu, kad jie būtų paverčiami cheminių jungčių energija.

Melsvadumbliai apima didelę organizmų grupę, kuri sujungia prokariotinių ląstelių struktūrą su galimybe vykdyti fotosintezę, kurią lydi O 2 išsiskyrimas, būdingas skirtingoms dumblių ir aukštesniųjų augalų grupėms. Dėl skirtingų karalysčių ar net gyvosios gamtos superkaralysčių organizmams būdingų savybių derinys cianobakterijos tapo kovos už priklausymą žemesniems augalams (dumbliams) ar bakterijoms (prokariotams) objektu.

Melsvadumblių (mėlynadumblių) padėties gyvojo pasaulio sistemoje klausimas turi ilgą ir prieštaringą istoriją. Ilgą laiką jie buvo laikomi viena iš žemesniųjų augalų grupių, todėl taksonomija buvo atliekama pagal Tarptautinio botanikos nomenklatūros kodekso taisykles. Ir tik 60-aisiais. XX amžiuje, kai buvo aiškiai atskirti prokariotiniai ir eukariotiniai ląstelių organizavimo tipai ir tuo remdamiesi K. van Niel ir R. Steinier suformulavo bakterijų, kaip organizmų, turinčių prokariotinę ląstelių struktūrą, apibrėžimą, iškilo klausimas: melsvadumblių padėties sistemos gyvuose organizmuose peržiūra.

Šiuolaikiniais metodais tiriant melsvadumblių ląstelių citologiją, prieita neginčijama išvada, kad šie organizmai taip pat yra tipiški prokariotai. Dėl to R. Steinier pasiūlė atsisakyti pavadinimo „mėlynadumbliai“ ir vadinti šiuos organizmus „cianobakterijomis“ – terminu, atspindinčiu jų tikrąją biologinę prigimtį. Dėl cianobakterijų susijungimo su kitais prokariotais mokslininkai susidūrė su būtinybe peržiūrėti esamą šių organizmų klasifikaciją ir taikyti jai Tarptautinio bakterijų nomenklatūros kodekso taisykles.

Ilgą laiką algologai aprašė apie 170 melsvadumblių genčių ir daugiau nei 1000 rūšių. Šiuo metu vyksta darbas siekiant sukurti naują cianobakterijų taksonomiją, pagrįstą grynųjų kultūrų tyrimais. Jau buvo gauta daugiau nei 300 grynų cianobakterijų padermių. Klasifikavimui buvo naudojamos pastovios morfologinės charakteristikos, kultūros raidos dėsniai, ląstelių ultrastruktūros ypatybės, genomo dydžio ir nukleotidų charakteristikos, anglies ir azoto apykaitos ypatybės ir daugelis kitų.

Cianobakterijos yra morfologiškai įvairi gramneigiamų eubakterijų grupė, įskaitant vienaląstes, kolonijines ir daugialąstes formas. Pastarajame struktūros vienetas yra siūlas (trichomas arba siūlas). Siūlai gali būti paprasti arba šakoti. Paprasti siūlai susideda iš vienos eilės ląstelių (vienaeilių trichomų), kurių dydis, forma ir struktūra yra vienodi, arba ląstelės, kurios skiriasi šiais parametrais. Išsišakojusios trichomos atsiranda dėl įvairių priežasčių, todėl išskiriamas netikras ir tikras išsišakojimas. Tikrą išsišakojimą lemia trichomų ląstelių gebėjimas dalytis skirtingose ​​plokštumose, todėl susidaro daugiaeilės trichomos arba vienos eilės gijos su vienos eilės šoninėmis šakomis. Klaidingas trichomų išsišakojimas nėra susijęs su ląstelių dalijimosi siūle ypatumais, bet yra skirtingų gijų sujungimo arba sujungimo kampu vienas kito atžvilgiu rezultatas.

Per gyvavimo ciklą kai kurios cianobakterijos suformuoja diferencijuotas pavienes ląsteles arba trumpus siūlus, kurie tarnauja dauginimuisi (baeocitai, hormogonijos), išgyvenimui nepalankiomis sąlygomis (sporos ar akinetės) arba azoto fiksacijai aerobinėmis sąlygomis (heterocistos). Išsamesnis skirtingų cianobakterijų formų aprašymas pateikiamas žemiau, aprašant jų sistematiką ir azoto fiksavimo procesą. Trumpas akinetų aprašymas pateikiamas skyriuje. 5. Skirtingi šios grupės atstovai pasižymi gebėjimu slysti. Jis būdingas tiek siūlinėms formoms (trichomoms ir (arba) hormogonijoms), tiek vienaląsčioms formoms (baeocitams).

Yra įvairių melsvabakterių dauginimosi būdų. Ląstelių dalijimasis vyksta vienodu dvejetainiu dalijimusi, kartu susidaro skersinė pertvara arba susiaurėjimas; nevienodas dvejetainis dalijimasis (pumpuravimas); daugkartinis dalijimasis (žr. 20 pav., A–G). Dvejetainis dalijimasis gali vykti tik vienoje plokštumoje, o tai vienaląsčių formų formomis veda prie ląstelių grandinės susidarymo, o gijinėse formose - iki vienos eilės trichomos pailgėjimo. Dalijimasis keliose plokštumose vienaląstėse melsvabakterijose susidaro taisyklingos ar netaisyklingos formos sankaupos, o gijinėse - daugiaeilės trichomos (jei taip gali dalytis beveik visos gijos vegetatyvinės ląstelės) arba vienas trichomas. su šoninėmis vienos eilės šakomis (jei gebėjimas dalytis skirtingose ​​plokštumose atskleidžia tik atskiras siūlelio ląsteles). Gijinių formų dauginimasis taip pat atliekamas naudojant trichomo fragmentus, susidedančius iš vienos ar kelių ląstelių, kai kuriose - taip pat ir hormogonijomis, kurios daugeliu savybių skiriasi nuo trichomų, o dėl akinetų dygimo yra palankios. sąlygas.

Pradėjus melsvadumblių klasifikaciją pagal Tarptautinio bakterijų nomenklatūros kodekso taisykles, buvo nustatytos 5 pagrindinės taksonominės grupės, kurios skiriasi morfologiniais požymiais (27 lentelė). Nustatytoms gentims apibūdinti taip pat buvo naudojami duomenys, gauti tiriant ląstelių ultrastruktūrą, genetinę medžiagą, fiziologines ir biochemines savybes.

Chroococcales būriui priklauso vienaląstės cianobakterijos, kurios egzistuoja pavienių ląstelių pavidalu arba sudaro kolonijas (80 pav.). Daugumai šios grupės atstovų būdingas apvalkalų susidarymas, kuris supa kiekvieną ląstelę ir, be to, laiko ląstelių grupes kartu, t.y. dalyvauja formuojant kolonijas. Cianobakterijos, kurių ląstelės nesudaro apvalkalų, lengvai suyra į pavienes ląsteles. Dauginimasis vykdomas dvejetainiu dalijimusi vienoje ar keliose plokštumose, taip pat pumpuravimo būdu.

27 lentelė. Pagrindinės cianobakterijų taksonominės grupės

Skyriaus pavadinime (iš graikų k. ciano – mėlyna) atspindi būdingą šių dumblių savybę – talio spalvą, susijusią su gana dideliu mėlynojo pigmento fikocianino kiekiu. Cianofitai paprastai turi specifinę mėlynai žalią spalvą. Tačiau jų spalva gali labai skirtis priklausomai nuo pigmentų derinio – beveik žalia, alyvuogių, gelsvai žalsva, raudona ir kt. Pastaraisiais metais vis dažniau melsvadumbliams naudojamas kitas pavadinimas – „cianobakterijos“. Šis pavadinimas geriau atspindi dvi svarbiausias būdingas šių organizmų savybes – prokariotinę ląstelių prigimtį ir glaudų ryšį su eubakterijomis. Kita vertus, tradicinis pavadinimas reiškia tokius požymius kaip deguonies fotosintezės gebėjimas ir mėlynai žalių dumblių struktūros ir eukariotinių chloroplastų struktūros panašumas.

Yra žinoma apie 2 tūkstančius cianofitų rūšių, plačiai paplitusių jūriniuose ir gėluosiuose vandenyse bei sausumos buveinėse.

Ląstelė mėlyni žali dumbliai prokariotų. Jį sudaro ląstelės dangteliai (ląstelės sienelė) ir vidinis turinys – protoplastas, į kurį įeina įvairios struktūros plazmalema ir citoplazma: fotosintezės aparatas, branduolio ekvivalentas, ribosomos, granulės ir kt. (12 pav.).

Melsvadumbliams trūksta membranomis apsuptų organelių: branduolio, chloroplastų ir kt., taip pat nemembraninių struktūrų: mikrovamzdelių, centriolių, mikrofilamentų.

Būdingiausi melsvadumblių ląstelių struktūros bruožai yra šie:

Tipiškų branduolių, apsuptų branduolio membranomis, nebuvimas;

DNR yra laisva ląstelės centre. Fotosintetinių pigmentų lokalizavimas tilakoiduose, kai nėra chloroplastų; tilakoiduose yra chlorofilo.

A

Žaliųjų chlorofilų maskavimas raudonu - fikoeritrinu ir mėlynais pigmentais - fikocianinu ir alofikocianinu.

Ryžiai. 12. Melsvadumblių ląstelių struktūra (pagal: C.Hoek van den ir kt., 1995): A – Sinekocistis; B – Prochloronas; IN – Pseudoanabena; 1 – ląstelės sienelė; 2 – plazmolema; 3 – tilakoidas; 4 – fikobilisomas; 5 – dujų pūslelės; 6 – karboksizomė; 7 – DNR fibrilės; 8 – cianoficino granulė; 9 – ribosomos; 10 – polisacharidinė danga; 11 – tilakoidų krūva; 12 – pabrinkęs tilakoidas; 13 – poros; 14 – cianoficino krakmolo granulės; 15 – lipidų lašas; 16 – skersinė pertvara; 17 – jauna skersinė pertvara; 18 – plazmalemos invaginacija

Kietų (nelanksčių) sluoksniuotų ląstelių membranų buvimas.

Daugeliu atvejų susidaro gleivinės.

Įvairių inkliuzų buvimas: dujų vakuolės (suteikiančios plūdrumą), cianoficino granulės (azoto fiksacija), polifosfato kūneliai (fosforo fiksacija).

Bendrosios charakteristikos

Vienaląsčiams melsvadumbliams būdingas kokoidas kūno tipas . Daugialąsteliuose individuose randama siūlinė (trichomalinė). , rečiau – heterotrichinė (heterotrichinė) talio struktūros forma . Labai retai pastebimas ryškus polinkis į lamelinį arba tūrinį ląstelių išsidėstymą. Gijinėse kolonijose tarp ląstelių nėra plazminio ryšio.

Jie gali būti pritvirtinti arba nepritvirtinti prie pagrindo, nejudantys arba galintys slysti. Tačiau žvyneliai ir blakstienos niekada nesusiformuoja. Cianofitų judėjimą įvairiai veikia apšvietimas. Pirma, šviesa nustato judėjimo kryptis. Judėjimas link šviesos šaltinio vadinamas „teigiama fototaksija“, priešinga kryptimi – „neigiama fototaksija“. Antra, šviesos intensyvumas keičia judėjimo greitį – „fotokinezę“. Trečia, staigus šviesos intensyvumo padidėjimas arba sumažėjimas greitai pakeičia judėjimo kryptį - „fotofobija“.

Melsvadumblių ląstelės dažniausiai būna sferinės, statinės arba elipsoidinės formos, rečiau pailgos iki cilindrinės ir verpstės formos, tiesios arba išlenktos. Kartais ląstelės būna kriaušės formos. Prisirišusiems vienaląsčiams individams, o kartais ir vienaląsčiams cianoidams, dažnai stebimas ląstelių heteropoliškumas. Tokiu atveju susidaro gleivinės kojos ir diskai, kuriais jie pritvirtinami prie pagrindo.

Asmenys labai dažnai sudaro įvairius junginius - individų kolonijos, kartais užima dideles erdves ir išskiria daug gleivių, kurios dažnai pastebimai paveikia kolonijų formą ir bendrą išvaizdą.

Cyanophyta individai paprastai yra mikroskopiniai, tačiau daugelio rūšių kolonijiniai individai gali išmatuoti centimetrus.

Pagrindiniai melsvadumblių pigmentai yra chlorofilas Fotosintetinių pigmentų lokalizavimas tilakoiduose, kai nėra chloroplastų; tilakoiduose yra chlorofilo, karotinoidai (karotinas, ksantofilas) ir fikobiliproteinai (alofikocianinas, fikocianinas, fikoeritrinas). Pastarieji randami specialių struktūrų pavidalu - fikobilisomas, kurie yra tilakoidų paviršiuje.

Mėlynadumbliai gali atlikti įvairių tipų fotosintezę: deguonies ir deguonies. Deguonies Fotosintezė yra anglies dioksido fiksavimo procesas, naudojant vandenį kaip elektronų donorą, kartu su deguonies išsiskyrimu. Atsiranda aerobinėmis sąlygomis. Anoksigeninis fotosintezė yra anglies dioksido fiksavimo procesas, naudojant vandenilio sulfidą arba sulfidą kaip elektronų donorą, kartu su sieros išsiskyrimu. Atsiranda anaerobinėmis sąlygomis. Hiperhalininiuose Izraelio ežeruose, kur žiemą susidaro labai anaerobinės sąlygos, deguonies ir anoksigeninės fotosintezės derinys leidžia genties dumbliams. Osciliatoriumas dominuoja ežere ištisus metus. Sąlygomis, kuriose nėra deguonies, jūrų potvynių zonos smėlyje vyksta fotosintezė, išsiskirianti siera arba tiosulfatu. Daugelis cianofitų šviesoje anaerobinėmis sąlygomis gali fiksuoti anglies dioksidą naudodami vandenilį, tačiau šis procesas vyksta mažu greičiu ir greitai sustoja.

Mėlynadumbliai turi keletą mitybos rūšių:

Privalomas fotoautotrofinis. Jie gali augti tik šviesoje ant neorganinės anglies šaltinio.

Fakultatyvinis chemoheterotrofinis. Geba heterotrofiškai augti tamsoje naudojant organines medžiagas ir fototrofiškai augti šviesoje.

Fotoheterotrofinis.

Organiniai junginiai naudojami šviesoje kaip anglies šaltinis.

Mixotrofinis. Organiniai junginiai naudojami kaip papildomas anglies šaltinis. Jie taip pat gali autotrofiškai fiksuoti anglies dioksidą. Melsvabakterių fotosintezės produktas yra

cianoficino krakmolo. Visos gyvos melsvadumblių ląstelės gali dalytis. Metazoanų ir kolonijinių atstovų ląstelių dalijimasis dažniausiai sukelia augimą. Ląstelių dalijimasis galimas vienoje, dviem, trimis ar daugybe plokštumų. Daugialąstėse, išilginio dalijimosi metu, siūlinės formos atsiranda vienoje plokštumose, sluoksninės formos – dviejose, o kubinės – trijose. Kai vienaląsčiai individai dalijasi, tuo pačiu metu vyksta ir dauginimasis. Vienaląsčiai cianofitai dauginasi vienodai arba rečiau nevienodai dalijantis. Tokiu atveju ląstelės viduje auga vidiniai ląstelės membranos sluoksniai. Kai kuriais atvejais pastebimi keli turinio skirstymai. Mitozės ir mejozės nėra. Individų dauginimasis vegetatyvinis, rečiau nelytinis. Nemažai cianobakterijų atstovų sudaro ramybės sporas (akinetes) . Nėra tipiško seksualinio proceso.

Vegetatyvinis dauginimas kokoidinėse formose tai atliekama paprastai dalijant ląstelę į dvi visomis įmanomomis kryptimis, priklausomai nuo atsitiktinio aplinkos poveikio. Dėl to susidaro dvi lygios, bet ne lygiavertės dalys, iš kurių atsiranda du nauji organizmai. Ląstelių dalijimasis į dvi vyksta vienoje ar keliose plokštumose. Pastaruoju atveju dažniausiai susidaro kolonijos.

Kelių ląstelių dalijimasis įvyksta, kai ląstelės ir jos branduolinės srities dalijimasis yra nenuoseklus. Dėl padidėjusio „branduolių“ dalijimosi ląstelė tampa daugiabranduolė, tada aplink „branduolius“ izoliuojamos protoplazmos sritys ir susidaro daug izoliuotų embrioninių ląstelių. Pagrindiniai veiksniai, lemiantys pasikartojantį ir daugybinį cianobakterijų ląstelių dalijimąsi, yra perteklinė mityba, sukelianti jų hipertrofuotą augimą, taip pat fizikinių ir cheminių egzistavimo sąlygų pokyčiai. Hipertrofuotas augimas sukelia ląstelių brendimo vėlavimą, o vėliau pasikartojančius ar daugybinius dalijimus.

Vienas iš cianofitų vegetatyvinio dauginimosi būdų yra jų talijų suskaidymas (skilimas). Suskaidymo priežastis gali būti mechaniniai veiksniai, kai kurių ląstelių mirtis arba glaudžių tarp jų esančių ryšių pažeidimas. Hormogonijos melsvadumbliuose suskaidymas atsiranda dėl hormono sriegio suirimo dėl kai kurių trichomo ląstelių mirties - nekroidai. Kiekvienas hormonas susideda iš 2-3 ar daugiau ląstelių, kurios savo išskiriamų gleivių pagalba išslysta iš makšties gleivinės ir, darydamos svyruojančius judesius, juda vandenyje arba palei substratą. Kiekvienas hormonas gali sukelti naują individą. Jei į hormonogoniją panašių ląstelių grupė yra padengta stora membrana, ji vadinama hormocistas. Jis atlieka dauginimosi funkcijas ir toleruoja nepalankias sąlygas. Kai kuriose rūšyse nuo talo atsiskiria vienaląsčiai fragmentai, vadinami gonidijomis, kokiais arba planokokais. Gonidijos išlaiko gleivinę ir planokokams trūksta atskirų membranų. Kaip ir hormonai, jie gali aktyviai judėti.

Nelytinis dauginimasis atliekama naudojant specialias ląsteles, neturinčias sutirštėjusių membranų: „egzosporas“ ir „endosporas“. Egzosporos susidaro netolygiai dalijantis ląstelėms, kai iš motininės ląstelės pumpuojasi mažesnė.

Susidarius nepalankioms sąlygoms (džiūvimas, šaltis, maisto medžiagų trūkumas) susidaro melsvadumblių akinetes.Šios didelės, storasienės, poilsio sporos, užpildytos atsarginiais produktais, padeda išgyventi nepalankiomis sąlygomis. Akinetai gali išlikti gyvybingi dešimtmečius, pavyzdžiui, ežerų nuosėdose, kai nėra deguonies.

Taksonomija

Visos šiuolaikinės Cyanophuta skyriaus formos gali būti suskirstytos į vieną, dvi ar tris klases. Jei priimtume idėją apie 3 pagrindinius melsvadumblių evoliucinio vystymosi kelius iš pirminių kokoidinių vienaląsčių formų, galime sutikti su trijų Cyanophyta klasių identifikavimu: Chroococcophyceae - chrookokiniai dumbliai, Chamaesiphonophyceae - chamesiphon dumbliai ir Hormogonio dumbliai. - hormogoniniai dumbliai.

Hormogoniaceae klasė–Hormogoniophyceae

(Oscillatoryaceae, Nostocaceae, Stigonemus būriai -

Osciliatoriai, Nostocales, Stigonematales)

Rūšims būdinga trišalė individų kūno sandaros forma, taip pat gebėjimas formuoti hormogonijas, t.y. specialūs siūlų fragmentai, galintys aktyviai savanoriškai judėti ir dygti į naujus individus. Individai yra daugialąsčiai, „paprasti“ arba kolonijiniai (su daugialąsčiais cianoidais). Gijos gali būti šakotos arba nešakos, šakotos gali būti tikros arba netikros. Tikrojo šakojimo metu atsiranda trichomo šakojimas. Esant netikram išsišakojimui, šakojasi tik makšties. Trichomos gali būti vienaeilės arba daugiaeilės, nešakos arba šakotos, homocitinės arba heterocitinės. Homocitų trichomai susideda iš panašių ląstelių, kurios nesiskiria savo forma ir funkcija. Heterocitų trichomas susideda iš ląstelių, kurios yra nevienodos formos, funkcijos ir vietos. Ląstelės, savo išvaizda panašios į homocitines trichomos ląsteles, vadinamos vegetatyvinėmis; smarkiai skiriasi nuo jų – ypatingas. Pastarosios apima heterocistas ir akinetes.

Vystymosi ciklai dažnai būna sudėtingi, kurių metu stebima nemažai morfologiškai nevienodų etapų. Be to, hormogonijų dumbliai pasižymi daugiamatišku vystymusi.

Genus Osciliatoriumas(13 pav., A). Nėra ląstelių diferenciacijos pagal formą, funkciją ir lokalizaciją. Siūlai nešakoti, vienarūšiai, homocitiniai. Makšties nėra arba jos yra.

Ryžiai. 13. Mėlynadumblių morfologinė įvairovė (pagal:): A – Osciliatoriumas; B – Nostok; IN – Anabena; G - Lingbija; D – Rivularia; E – Gleokapsa; IR - Chrookokas: 1 – bendras vaizdas, 2 – mažo padidinimo vaizdas, 4 – heterocistinė

Genus Nostok(13 pav., B). Ląstelės skiriasi pagal formą ir funkciją. Išskirtinai kolonijiniai organizmai, su gerai išsivysčiusiomis gleivėmis, kurios turi įtakos kolonijų formai. Trichomai yra heterocitiniai, vienarūšiai, nešakoti, su apvalkalais arba be jų.

Genus Rivularia(13 pav., D). Talis neišsišakojusių arba išsišakojusių gijų pavidalo, su apvalkalais arba be jų. Individai yra pavieniai arba sudaro junginius. trichomos yra heterocitinės, asimetriškos brandos, smailėjančios nuo pagrindo iki viršūnės, dažnai baigiasi plaukeliu, susidedančiu iš vakuolinių ląstelių.

Genus Stigonema(14 pav., A). Ląstelės skiriasi pagal formą ir funkciją. Genties rūšims būdingas tikras šoninis išsišakojimas. Trichomai yra heterocitiniai, vienarūšiai arba daugiasluoksniai, sudarantys rezginius ir ryšulius. Siūlai su apvalkalais arba, rečiau, be jų. Nėra aiškaus šakų dimorfizmo. Pagrindiniai siūlai dažniausiai šliaužia. Senosiose gijų dalyse ląstelės dažnai būna gleokapsoidinės būsenos: susijungusios į grupes ir apsuptos išsivysčiusių gleivinių.

Ryžiai. 14. Stygonema melsvadumbliai (pagal: R.E. Lee, 1999; M.M. Gollerbach ir kt., 1953): A – Stigonema; B – mastigokladas: 1 – heterocistas, 2 – apvalkalas

Genus Mastigokladas(14 pav., B). Talis turi sudėtingų šakų ir yra heterocitinis. Šakos tiesa ir klaidinga. Pagrindinių gijų ląstelės yra daugiau ar mažiau sferinės, šakų ląstelės yra pailgos ir cilindrinės. Siūlų apvalkalai siauri, tvirti arba gleivėti. Heterocistos yra tarpkalinės, sporų nežinoma. Genties rūšys plačiai paplitusios terminiuose šaltiniuose.

Chroococcus klasė -Chroococcophyceae

Užsakyti– Chrookokai

Jie atsiranda kaip vienaląsčiai "paprasti" individai arba dažniau sudaro gleivines kolonijas. Kai ląstelės dalijasi dviem plokštumomis, susidaro vieno sluoksnio lamelinės kolonijos. Padalijimas į tris plokštumas lemia kubo formos kolonijų susidarymą. Kai ląstelės dalijasi daugybe plokštumų, ląstelės atsitiktinai išsidėsto per visą gleivių storį, o kolonijų forma yra įvairi. Kolonijinės gleivės jungia paprastus ir sudėtingus kolonijų cianoidus. Gleivės gali būti vienalytės arba diferencijuotos, gleivinių pūslelių pavidalo, nuosekliai įterptos viena į kitą (genus Gleokapsa) arba vamzdeliai ir virvelės (gim Voronikhinia, Gomphospheria). Gleivės gali būti bespalvės arba mėlynai žalios, pilkšvos, alyvuogių, rudos, rausvos, violetinės ir juodos spalvos.

Ląstelės dažniausiai yra sferinės arba elipsės formos, rečiau pailgos, kartais įvairiai išlinkusios, cilindrinės arba verpstės formos, kai kurių rūšių kiaušiniškos, kriaušės ar širdies formos. Chrookokiniams dumbliams būdingas vegetatyvinis dauginimasis. Vienaląsčiai individai dalijasi į du vienoje, dviejose, trijose ar daugelyje plokštumų. Kolonijiniai individai dauginasi dalindamiesi kolonijomis ir formuodami endogenines kolonijas. Dažniausiai dauginimasis vyksta dalijant kolonijas. Taikant šį metodą, vyksta kolonijų suskaidymas arba suskaidymas į kelias dalis, arba motininės kolonijos surišimas iš naujo; ir kolonijų pumpuravimas, tai yra iškyšų susidarymas ant motininės kolonijos, kurios galiausiai atsiskiria nuo jos. Kolonijiniai individai taip pat dauginasi naudodami įprastas vegetatyvines ląsteles ir sporas.

Genus Gleokapsa sudaro „paprastas“ arba sudėtingas kolonijas (13 pav., E). Ląstelės yra sferinės, elipsoidinės, cilindrinės. Kiekviena ląstelė yra padengta gleiviniu apvalkalu. Dalijimosi metu išsaugomos motininių ląstelių sienelės. Kolonijos yra apvalios arba kubinės, susidedančios iš gleivinių burbuliukų, paeiliui įsiterpusių vienas į kitą.

Genus mikrocistas - kolonijos yra sferinės arba netaisyklingos formos, sferinės ląstelės yra panardintos į gleives ir gali dalytis bet kuria kryptimi (15 pav.). Daugelio rūšių ląstelėse yra dujų vakuolių. Gentis plačiai paplitusi gėlavandeniame planktone. Besivystantis masėmis, vandenyje gali atsirasti dumblių. Kai kurios rūšys yra toksiškos.

Ryžiai. 15. Chrookokiniai melsvadumbliai Mikrocistas(po: M. M. Gollerbach ir kt., 1953)

Hamesiphonaceae klasė -Chamaesiphonophyceae

(Užsisakyti Pleurocaps -Pleurocapsales)

Vienaląsčiai, dažnai diferencijuojami į pagrindą ir viršūnę, ir kolonijiniai (su vienaląsčiais cianoidais), dažniausiai prisitvirtinę prie substrato, individai. Būdingas endosporų (beocitų) susidarymas. Įvairių formų ląstelės, dažnai su aiškiai apibrėžtomis gleivinėmis, bespalvės arba gelsvais ar rudais atspalviais. Ląstelių dalijimasis vyksta vienoje, dviejose arba trijose plokštumose. Kolonijų ląstelės dažnai yra labai suspaustos ir sudaro klaidingą parenchimą, kartais išsidėsčiusią keliais sluoksniais. Daugeliui rūšių būdingas gana aiškių ląstelių eilių, primenančių siūlus, susidarymas. Tačiau tarp tokių „gijų“ ląstelių nėra plazminio ryšio. „Siūlai“ šliaužia palei substratą, gilėja į jį arba pakyla virš jo, o siūlai dažnai šakojasi.

Endosporos (beocitai) atsiranda motininės ląstelės (sporangium) viduje, savo dydžiu ir forma panašios arba skiriasi nuo įprastų ląstelių. Beocitai išsiskiria plyšus, laižant sporangijos apvalkalą arba numetus dalį sporos sienelės, nes jų susidarymui naudojamas visas sporangijos turinys arba tik dalis jo.

Genus Dermokarpa. Individai yra vienaląsčiai, diferencijuojami į pagrindą ir viršūnę, pritvirtinti prie substrato. Dažniausiai jie gyvena vieni, nedidelėmis grupėmis. Paprastai jie dauginasi beocitais.

Ryžiai. 16. Chamesiphon melsvadumbliai Dermokarpa(po: M. M. Gollerbach ir kt., 1953)

Ekologija ir reikšmė

Mėlynadumbliai yra visur. Jų galima rasti tiek karštuose šaltiniuose ir arteziniuose šuliniuose, tiek sniego ir šlapių uolienų paviršiuje, dirvų paviršiuje ir storyje, simbiozėje su kitais organizmais: pirmuoniais, grybais, jūros kempinėmis, echiuridais, samanomis, paparčiais. , gimnastika. Melsvai žalios rūšys paplitusios stovinčių ir lėtai tekančių gėlųjų vandenų planktone ir bentose, sūrokuose ir sūriuose vandens telkiniuose. Jie - svarbius jūrų fitoplanktono komponentus. Mėlynadumbliai vaidina pagrindinį vaidmenį vandenynų ekosistemose, kur didžioji dalis visos fotosintezės produkcijos gaunama iš pikoplanktono. Pikoplanktonas daugiausia susideda iš vienaląsčių kokoidinių cianofitų. Apskaičiuota, kad 20 % vandenynų fotosintezės produkcijos gaunama iš planktoninių melsvadumblių. Bentosui būdingos epifitinės, epilitinės ir endolitinės formos. Cianobakterijos paprastai turi specialius prisitvirtinimo organus pado, pėdos ir gleivinių virvelių pavidalu. Taip pat gausu melsvadumblių rūšių, kurios prisitvirtina prie povandeninių objektų naudodami gleives.

Cianobakterijos yra tipiškos karštų vandenų gyventojai. Jie vegetuoja 35–52°C, o kai kuriais atvejais iki 84°C ir aukštesnėje temperatūroje, dažnai su padidėjusiu mineralinių druskų ar organinių medžiagų kiekiu (labai užterštos karštos gamyklų, gamyklų, elektrinių ar atominių elektrinių nuotekos) .

Hiperhalino rezervuarų dugnas kartais būna visiškai padengtas melsvai žalių dumblių, tarp kurių vyrauja genčių rūšys Phormidium, Oscillatorija, Spirulina ir tt Melsvadumbliai gyvena ant medžių žievės (genčių rūšys Synechococcus, Afanotheke, Nostoc). Jie dažnai epifituoja ant samanų, kur, pavyzdžiui, galima stebėti juodai mėlynus genties rūšių kuokštus. Šizotriksas.

Cyanophyta atstovai yra labiausiai paplitę tarp dumblių, gyvenančių atvirų uolienų paviršiuje. Cianofitai ir juos lydinčios bakterijos sudaro „kalnų įdegį“ (uolienų plėveles ir plutą) ant įvairių kalnų grandinių kristalinių uolienų. Dumblių ataugų ypač gausu šlapių uolienų paviršiuje. Jie formuoja įvairių spalvų plėveles ir išaugas. Paprastai čia gyvena rūšys, turinčios storą gleivinę. Išaugos būna įvairių spalvų: ryškiai žalios, auksinės, rudos, ochros, violetinės arba tamsiai mėlynai žalios, rudos, beveik juodos, priklausomai nuo juos formuojančios rūšies. Drėkinamoms uolienoms ypač būdingos šios genčių rūšys: Gleocapsa, Gleoteke, Hamesiphon, Calothrix, Tolipothrix, Scytonema.

Cyanophyta atstovai sudaro didžiąją daugumą dirvožemio dumblių. Jie gyvena giliuose ir paviršiniuose dirvožemio sluoksniuose ir yra atsparūs ultravioletinei ir radioaktyviajai spinduliuotei. Stepių zonos dirvožemiuose Nostoc vulgare ant paviršiaus susidaro storos tamsiai žalios arba, sausuoju metų laiku, šiferio juodos plutos plėvelės. Dėl masinio mikrodumblių vystymosi žalėja daubų šlaitai, pakelės ir ariamos dirvos.

Mėlynadumbliai yra daugelio kerpių talio komponentai ir egzistuoja kartu su aukštesniais augalais, pavyzdžiui, Azolla vandens paparčiais ir kitais. Kaip simbiontai jie apsaugo savo partnerį nuo didelio šviesos intensyvumo, aprūpina jį organinėmis medžiagomis, aprūpina azoto junginiais. Kartu jie gauna apsaugą nuo nepalankių išorinių veiksnių iš šeimininko, taip pat augimui reikalingų organinių medžiagų. Tik kelios simbiotinės cianofitų asociacijos su įvairiais organizmais yra privalomos. Dauguma cianofitų gali augti savarankiškai, nors ir blogiau nei simbiozėje. Jie sudaro dviejų tipų asociacijas su kitais organizmais – ekstraląstelinius: su grybais ir tarpląstelinius: su kempinėmis, diatomais ir kt.

Mėlynadumbliai yra vieni seniausių organizmų, jų iškastinių liekanų ir atliekų buvo rasta uolienose, susidariusiose prieš 3–3,5 milijardo metų, Archean eroje. Manoma, kad pirmąsias ekosistemas Žemėje (Prekambro) sudarė tik prokariotiniai organizmai, įskaitant melsvadumbles. Intensyvus cianofitų vystymasis turėjo didžiulę reikšmę gyvybės vystymuisi Žemėje ir ne tik dėl organinių medžiagų kaupimosi, bet ir dėl pirminės atmosferos praturtėjimo deguonimi. Mėlynadumbliai taip pat vaidino svarbų vaidmenį klinčių uolienų kūrimas.

Azoto fiksacija.Žemės atmosferą sudaro 78% azoto, tačiau gebėjimas jį fiksuoti yra tik prokariotuose, o tarp dumblių - tik cianofituose. Mėlynadumbliai yra unikalūs organizmai, galintys fiksuoti ir anglies dioksidą, ir atmosferos azotą. Fiksuojant azotą, išsiskiria amoniakas ir vandenilis. Šis procesas dažniausiai vyksta specialiose storasienėse ląstelėse su gleiviniais apvalkalais – heterocistomis. Heterocistų viduje susidaro sąlygos su mažu deguonies kiekiu. Azoto fiksacija dieną vyksta greičiau nei naktį, nes vykstant fotosintezei ATP susidaro šiam procesui reikalinga adenozino trifosforo rūgštis. Fiksuodami atmosferos azotą, melsvadumbliai gauna azoto, reikalingo baltymams sintetinti ir toliau augti. Kiti dumbliai visiškai priklauso nuo vandenyje ištirpusių nitratų ir amonio.

Biologinis atmosferos azoto fiksavimas yra vienas iš svarbių veiksnių didinant dirvožemio derlingumą. Pagrindinis vaidmuo šiame procese tenka cianofitams, kuriems molekuliniam azotui pasisavinti nereikia gatavų organinių medžiagų, o patys jį atneša į dirvą. Pavyzdžiui, vidutinio klimato zonos dirvožemiuose metinė azotą fiksuojančių melsvadumblių produkcija yra 20-577 kg/ha (sausoji masė). Tik heterocistinės cianofitų formos (genties rūšys Nostok, Anabena, Calothrix, Tolipothrix Ir Cilindrospermumas).

Kai kurie melsvadumblių atstovai yra valgomi (Nostok, Spirulina). Specialiuose biologiniuose tvenkiniuose, melsvadumblių ir bakterijų bendrijose naudojamas herbicidams skaidyti ir detoksikuoti. Kai kurios cianobakterijos skaido fenilkarbamato herbicidus į anilino ir chloro darinius. Nuotekos, išvalytos pažangiausiais metodais, vis tiek išlieka toksiškos vandens organizmams. Tik algobakterijų bendruomenės, kurios naudojamos tolesniam nuotekų valymui, leidžia gauti vandenį, atitinkantį GOST „Geriamasis vanduo“.

Vandens „žydėjimas“. Vandens „žydėjimas“ reiškia intensyvų dumblių vystymąsi vandens storymėje, dėl kurio jie įgauna skirtingas spalvas, priklausomai nuo „žydėjimą“ sukeliančių organizmų spalvos ir skaičiaus. Didžiulį dumblių vystymąsi iki vandens „žydėjimo“ skatina didėjanti vandens telkinių eutrofikacija, kuri vyksta tiek veikiant gamtiniams veiksniams (per tūkstančius ir dešimtis tūkstančių metų), tiek iki daug didesnės. mastas, veikiamas antropogeninių veiksnių (per metus, dešimtis metų). Vandens „žydėjimas“ stebimas tiek žemyniniuose rezervuaruose (šviežiuose, sūriuose ir druskinguose), tiek jūrose ir vandenynuose (daugiausia pakrančių zonose). Raudonoji jūra gavo savo pavadinimą dėl joje gausaus melsvadumblių vystymosi. Oscillatoria erythraea. Vidurio Europos balos formos gėlo vandens telkiniai dažnai būna raudonos spalvos Hematococcus pluvialis. Iš gėlo vandens telkinių pirmiausia žydi didelės žemumų upės ir jų telkiniai, taip pat įvairios paskirties tvenkiniai, ežerai, aušinimo tvenkiniai.

Vidutinė cianofitų augmenija teigiamai veikia rezervuaro ekosistemą. Ženkliai padidėjus dumblių biomasei (iki 500 g/m3 ir daugiau), pradeda ryškėti biologinė tarša, dėl kurios labai pablogėja vandens kokybė. Visų pirma, keičiasi jo spalva, pH, klampumas, mažėja skaidrumas, kinta į vandens stulpelį prasiskverbiančios saulės spinduliuotės spektrinė sudėtis dėl dumblių šviesos spindulių sklaidos ir sugerties. Vandenyje atsiranda toksiškų junginių ir daug organinių medžiagų, kurios yra bakterijų, įskaitant patogenines, dauginimosi terpė. Vanduo dažniausiai įgauna purvo, nemalonaus kvapo. Atsiranda hipoksija arba ištirpusio deguonies trūkumas; jis išleidžiamas dumblių kvėpavimui ir negyvų organinių medžiagų skaidymui. Hipoksija sukelia vandens organizmų žūtį vasarą ir lėtina organinių medžiagų apsivalymo ir mineralizacijos procesus.

Tarp cianofitų yra patogeninių rūšių (apie 30), kurios sukelia rifų koralų ligas ir mirtį, kai vanduo žydi, naminių gyvūnų ir žmonių ligos, masinė vandens organizmų, vandens paukščių ir naminių gyvūnų mirtis, ypač karštais vasaros mėnesiais. Žmonių apsinuodijimas yra daug rečiau paplitęs. Didžiausia rizika kyla vaikams ir žmonėms, sergantiems kepenų ir inkstų ligomis. Pagal veikimo būdą cianobakterijų toksinai skirstomi į 4 grupes: hepatotoksinus, neurotoksinus, citotoksinus ir dermatotoksinus. Jie sukelia apsinuodijimą maistu, alergiją, konjunktyvitą, pažeidžia centrinę nervų sistemą ir kt. Savo veikimu cianotoksinai kelis kartus pranoksta tokius nuodus kaip kurarė ir botulinas. Vandens telkinių švaros prevencija apima dumblių kaupimosi prie vandens ėmimo ir poilsio ar naminių gyvūnų girdyklų prevenciją.

„Saulės reaktoriai“ ir dumbliai. Pastaruoju metu žmonija susiduria su opia racionalaus gamtinių energijos išteklių naudojimo ir netradicinių energijos šaltinių paieškos problema. Tokie šaltiniai apima augalų biomasėje išsaugotą saulės energiją (saulės energijos biologinis išsaugojimas). Skirtingai nuo branduolinės energijos, šis energijos šaltinis yra visiškai saugus; jo naudojimas nesuardo ekologinės pusiausvyros ir nesukelia radioaktyvios ar terminės aplinkos taršos.

Perspektyviausias yra melsvadumblių panaudojimas biokurui gaminti metanizuojant nuotekose užaugintą dumblių biomasę. Įrenginiai metanui iš dumblių gaminti buvo sukurti JAV ir Japonijoje. Jų produktyvumas yra atitinkamai 50 ir 80 t/ha (sausoji masė) per metus, o 50-60 t sausos dumblių biomasės gali pagaminti 74 tūkst. kW/h elektros energijos.

Saugumo klausimai

Įvardykite būdingus cianobakterijų ląstelių struktūros požymius.

Kokie pigmentai ir mitybos tipai žinomi cianofituose?

Kaip dauginasi melsvadumbliai? Kas yra hormogonijos, egzosporos, akinetės?

Į kokias organizmų grupes melsvadumbliai labiausiai panašūs ir kada jos atsirado?

Įvardykite būdingus chrookokų klasės melsvadumblių bruožus ir tipiškus atstovus.

Įvardykite Hormogonium klasės melsvadumblių charakteristikas ir tipiškus atstovus.

Įvardykite chamesiphonaceae klasės melsvadumblių charakteristikas ir tipiškus atstovus.

Kokiose buveinėse randami melsvadumbliai? Jų reikšmė gamtoje.

Cianofitų vaidmuo biologinėje atmosferos azoto fiksacijoje.

Cianofito ekonominė svarba. Vandens kokybės vertinimas.

Kas yra dumblių žydėjimas ir cianotoksinai?

Melsvadumbliai kaip netradiciniai energijos šaltiniai.

1. Autotrofinė mityba. Fotosintezė, jos reikšmė.

Autotrofinė mityba kai organizmas pats sintetina organines medžiagas iš neorganinių, tai apima fotosintezę ir chemosintezę (kai kuriose bakterijose).

Fotosintezė vyksta augaluose ir cianobakterijose. Fotosintezė – tai organinių medžiagų susidarymas iš anglies dioksido ir vandens, šviesoje, išskiriant deguonį. Aukštesniuose augaluose fotosintezė vyksta chloroplastuose – ovalo formos plastiduose, kuriuose yra chlorofilo, kuris lemia žalių augalo dalių spalvą. Dumbliuose chlorofilas yra įvairių formų chromatoforuose. Rudieji ir raudonieji dumbliai, gyvenantys dideliame gylyje, kur sunku patekti į saulės šviesą, turi kitų pigmentų.

Fotosintezė aprūpina organinėmis medžiagomis ne tik augalus, bet ir jais mintančius gyvūnus. Tai yra, tai yra maisto šaltinis visai gyvybei planetoje.

Fotosintezės metu išsiskiriantis deguonis patenka į atmosferą. Ozonas susidaro iš deguonies viršutinėje atmosferoje. Ozono ekranas apsaugo Žemės paviršių nuo kietos ultravioletinės spinduliuotės, kuri leido gyviems organizmams pasiekti žemę.

Deguonis būtinas augalų ir gyvūnų kvėpavimui. Kai gliukozė oksiduojama dalyvaujant deguoniui, mitochondrijos sukaupia beveik 20 kartų daugiau energijos nei jos nesant. Dėl to maisto naudojimas yra daug efektyvesnis, todėl paukščių ir žinduolių medžiagų apykaita sulėtėjo.

Visa tai leidžia kalbėti apie planetinį fotosintezės vaidmenį ir būtinybę apsaugoti miškus, kurie vadinami „mūsų planetos plaučiais“.

2. Gyvūnų karalystės ypatybės. Gyvūnų vaidmuo gamtoje. Tarp paruoštų pirmuonių mikropavyzdžių raskite žaliąją eugleną. Paaiškinkite, kodėl žaliąją eugleną botanikai priskiria prie augalų, o zoologų – kaip gyvūnus.

Į gyvūnų karalystę apima heterotrofinius organizmus, kurie yra fagotrofai, t.y. įsisavinant maistą daugiau ar mažiau didelėmis dalimis, „gabalais“. Skirtingai nuo grybų, kurie maistines medžiagas pasisavina tirpalų (osmotrofų) pavidalu.

Gyvūnams būdingas judrumas, nors kai kurie koelenteratai suaugę gyvena sėslų gyvenimo būdą. Be to, dauguma gyvūnų turi nervų sistemą, kuri reaguoja į dirgiklius. Gyvūnai gali būti žolėdžiai, mėsėdžiai (plėšrūnai, šiukšlintojai) ir visaėdžiai. Gamtoje gyvūnai yra vartotojai, vartoja jau paruoštas organines medžiagas ir žymiai pagreitina medžiagų apykaitą ekosistemose ir visoje biosferoje. Gyvūnai padeda klestėti daugeliui augalų rūšių, nes jie yra apdulkintojai, išsklaido sėklas, purendami dirvą ir praturtindami ją ekskrementais. Už kreidos ir kalkakmenio atsargų formavimą esame skolingi jūrų gyvūnams su kalkingu skeletu, kurie prisideda prie nuolatinės anglies dioksido koncentracijos atmosferoje.

Euglena Green, vienaląstė gyva būtybė, taksonomijoje užima tarpinę vietą, turinti skirtingoms karalystėms būdingų savybių. Jis turi chloroplastų ir fotosintezės būdu maitinasi šviesa. Jei vandenyje yra ištirpusių organinių medžiagų, ypač tamsoje, jis jas sugeria, pereidamas prie heterotrofinės mitybos. Žvynelinės buvimas užtikrina mobilumą, todėl jis taip pat panašus į gyvūnus.

3. Paaiškinkite besąlyginių ir sąlyginių refleksų biologinę reikšmę. Nubraižykite reflekso lanko (nesąlyginio reflekso) schemą ir paaiškinkite, iš kokių dalių jis susideda. Pateikite besąlyginių žmogaus refleksų pavyzdžių.

Refleksų doktrina siejamas su rusų fiziologo Ivano Michailovičiaus Sečenovo darbais.

Refleksas yra organizmo reakcija į stimuliaciją, atliekama dalyvaujant nervų sistemai. Refleksai yra besąlyginiai – įgimti ir sąlyginiai – įgyti per gyvenimą.

Besąlyginiai refleksai užtikrina organizmo ir rūšies išlikimą pastoviomis aplinkos sąlygomis ir ankstyvaisiais gyvenimo tarpsniais. Tai yra apsauginis (mirksėjimas, kai dėmelė patenka į akį), orientacinis (aplinkinio pasaulio tyrimas), maistinis (vaikų čiulpimas, seilių gamyba). Instinktai taip pat yra įgimti, jie kartais laikomi sudėtinga besąlyginių refleksų seka. Svarbiausias instinktas yra dauginimasis.

Sąlyginiai refleksai naudojami prisitaikant prie naujų sąlygų. Jie susidaro tam tikromis sąlygomis ir suteikia geriausią atsaką. Sąlyginio reflekso pavyzdys – paukščių atėjimas į pažįstamą lesyklą, valgomo ir nevalgomo atpažinimas (iš pradžių viščiukas spokso į viską) ir šuns komandų mokymas.

Besąlyginio kelio reflekso reflekso lankas apima: receptorių - jautraus neurono galą, nervų takus, kuriais signalas perduodamas į centrinę nervų sistemą - jutimo neuroną, kuris perduoda signalą į nugaros smegenis, vykdomąjį neuroną atsako komandą perduodančios nugaros smegenų priekinės šaknys, atsaką gaminantis organas – raumuo.

Daugumoje kitų refleksų lankų yra papildomų interneuronų.

Fotosintezė yra visos gyvybės mūsų planetoje pagrindas. Šis procesas, vykstantis sausumos augaluose, dumbliuose ir daugelio rūšių bakterijose, lemia beveik visų gyvybės formų egzistavimą Žemėje, paverčiant saulės spindulių srautus cheminių ryšių energija, kuri vėliau žingsnis po žingsnio perduodama į daugelio viršūnes. maisto grandinės.

Greičiausiai tas pats procesas vienu metu žymėjo staigų dalinio deguonies slėgio padidėjimą Žemės atmosferoje ir anglies dioksido dalies sumažėjimą, o tai galiausiai paskatino daugelio sudėtingų organizmų klestėjimą. Ir iki šiol, pasak daugelio mokslininkų, tik fotosintezė gali suvaldyti greitą CO 2 antplūdį, išmetamą į orą, kai žmonės kasdien degina milijonus tonų įvairių rūšių angliavandenilių.

Naujas Amerikos mokslininkų atradimas verčia mus naujai pažvelgti į fotosintezės procesą

„Įprastos“ fotosintezės metu šios gyvybiškai svarbios dujos susidaro kaip „šalutinis produktas“. Įprastu režimu fotosintezės „gamyklos“ reikalingos CO 2 surišimui ir angliavandenių gamybai, kurie vėliau veikia kaip energijos šaltinis daugelyje viduląstelinių procesų. Šviesos energija šiose „gamyklose“ naudojama vandens molekulėms skaidyti, kurios metu išsiskiria anglies dvideginio ir angliavandenių fiksavimui reikalingi elektronai. Šio skilimo metu taip pat išsiskiria deguonis O 2.

Naujai atrastame procese anglies dioksidui pasisavinti panaudojama tik nedidelė dalis elektronų, išsiskiriančių skaidant vandenį. Didžioji jų dalis atvirkštinio proceso metu susidaro vandens molekulėms iš „šviežiai išleisto“ deguonies. Šiuo atveju naujai atrasto fotosintezės proceso metu paversta energija nėra kaupiama angliavandenių pavidalu, o tiesiogiai tiekiama gyvybiškai svarbiems tarpląstelinės energijos vartotojams. Tačiau išsamus šio proceso mechanizmas vis dar lieka paslaptimi.

Iš šalies gali atrodyti, kad toks fotosintezės proceso modifikavimas yra Saulės laiko ir energijos švaistymas. Sunku patikėti, kad gyvojoje gamtoje, kur per milijardus metų trukusių evoliucinių bandymų ir klaidų kiekviena smulkmena pasirodė esanti itin efektyvi, gali egzistuoti tokio mažo efektyvumo procesas.

Nepaisant to, ši parinktis leidžia apsaugoti sudėtingą ir trapią fotosintezės aparatą nuo pernelyg didelio saulės spindulių poveikio.

Faktas yra tai, kad fotosintezės procesas bakterijose negali būti tiesiog sustabdytas, jei aplinkoje nėra reikalingų ingredientų. Kol mikroorganizmai yra veikiami saulės spinduliuotės, jie yra priversti šviesos energiją paversti cheminių ryšių energija. Nesant reikiamų komponentų, fotosintezės metu gali susidaryti laisvieji radikalai, kurie naikina visą ląstelę, todėl cianobakterijos tiesiog negali išsiversti be atsarginės galimybės fotonų energiją paversti iš vandens į vandenį.

Šis sumažėjusio CO 2 pavertimo angliavandeniais lygio ir sumažėjusio molekulinio deguonies išsiskyrimo poveikis jau buvo pastebėtas daugelyje naujausių tyrimų, susijusių su natūraliomis Atlanto ir Ramiojo vandenyno sąlygomis. Kaip paaiškėjo, beveik pusėje jų vandens plotų stebimas mažas maistinių medžiagų ir geležies jonų kiekis. Vadinasi,

Maždaug pusė saulės šviesos energijos, pasiekiančios šių vandenų gyventojus, paverčiama apeinant įprastą anglies dioksido sugėrimo ir deguonies išskyrimo mechanizmą.

Tai reiškia, kad jūrinių autotrofų indėlis į CO 2 absorbcijos procesą anksčiau buvo gerokai pervertintas.

Kaip vienas iš Carnegie instituto Pasaulinės ekologijos skyriaus specialistų Joe Bury, naujasis atradimas gerokai pakeis mūsų supratimą apie saulės energijos apdorojimo procesus jūrų mikroorganizmų ląstelėse. Pasak jo, mokslininkai dar turi atskleisti naujo proceso mechanizmą, tačiau dabar jo egzistavimas privers kitaip pažvelgti į šiuolaikinius CO 2 fotosintezės absorbcijos pasaulio vandenyse masto įvertinimus.