Я познаю мир. Ботаника - Касаткина Юлия Николаевна (читать книги полностью TXT) 📗
Вы уже знаете, что при химических превращениях молекулы одного вещества разрушаются и преобразуются в молекулы другого вещества. Этот процесс может сопровождаться выделением энергии. Например, горение водорода с образованием воды сопровождается выбросом энергии такой силы, что происходит взрыв.
Точно такую же реакцию для получения энергии проводят водородные бактерии. Конечно, никакого взрыва внутри клетки не происходит, энергия высвобождается медленно и поэтапно. Важное отличие биохимических реакций от химических состоит в том, что в живых клетках реакции протекают не сразу, а в несколько этапов.
Своеобразная группа метанообразующих бактерий получает энергию в процессе получения метана (это тот самый газ, который горит у нас на кухне) из углекислого газа и водорода. Учеными доказано, что запасам метана в недрах земли мы обязаны деятельности метанообразующих бактерий, длящейся уже многие сотни миллионов лет.
Не менее интересна деятельность железобактерий, которые получают энергию, превращая различные соединения железа в гидрат оксида железа, или попросту – в ржавчину. Пятна ржавчины могут встречаться на болотах, в стоячих озерах и медленных ручьях – это следы жизнедеятельности железобактерий. Интересно, что в отличие от серобактерий, которые накапливают серу внутри клеток, железобактерии выделяют оксиды железа на поверхность клеток: в итоге вокруг клеток формируются своеобразные железные доспехи.
Железобактерии в чехле гидрата окиси железа
Серобактерии обеспечивают себя энергией, получая серу из сероводорода, при этом в местах постоянного выхода сероводорода (возле вулканов) образуются залежи самородной серы.
Другие серобактерии получают энергию, превращая серу в соли серной кислоты. Тем самым серобактерии оказывают огромную услугу растениям, которые могут усваивать необходимую для построения растительных белков серу только в виде растворимых в воде солей серной кислоты.
В непроглядной тьме подводных глубин, куда не попадает ни один лучик света, серобактерии обеспечивают энергией целое сообщество глубоководных организмов.
Это может показаться странным, но жизнь в необъятных океанских просторах нашей планеты сосредоточена в самых поверхностных слоях, а толща воды и дно представляют собой практически мертвую пустыню. Такое неравномерное распределение жизни в океане легко объяснимо. Растения, которые кормят все остальные организмы, могут расти только на свету, поэтому глубже 200 м вы не встретите ни одной водоросли – там для них слишком мало света. Те немногие организмы, которые все–таки выживают на глубинах, перебиваются остатками погибших растений и животных, постепенно оседающих на дно с поверхности водоемов. Сами понимаете, что на таком скудном рационе может выжить очень ограниченное число животных.
Но оказалось, что темные глубины океанов далеко не так бедны жизнью, как это представлялось раньше. В 70–х годах XX века на глубинах от 2600 до 6000 м в подводной «пустыне» были обнаружены настоящие «оазисы », где численность и биомасса живых организмов в 1000–10 000 раз превосходят обычные для таких глубин. Как образовались эти глубоководные «оазисы»?
Богатые очаги жизни на дне океанов находят вокруг действующих подводных вулканов, где температура воды может достигать +40°С (из–за страшного давления она не закипает) и где вместе с магмой из глубины Земли выбрасываются огромные количества сероводорода, метана и углекислого газа. Вот в таких, мягко говоря, неподходящих для ^кизни условиях обитают многочисленные жители глубоководных «оазисов».
Прежде всего бросаются в глаза заросли белых и коричневатых трубок длиной до 2,5 метра с торчащими из них ярко–красными султанами щупалец. Эти трубки строят гигантские черви вестиментиферы.
Вестиментиферы не имеют кишечника, и питанием их обеспечивают симбиотические серобактерии, живущие в особой пористой ткани, занимающей до 30% объема тела червя. Здесь серобактерии не испытывают недостатка в сероводороде и углекислом газе, которыми они питаются, и надежно защищены от резких перепадов температур. Перепады же температуры в таких местах просто фантастические: при удалении от жерла подводного вулкана на каждые 6–8 см температура падает на 60°С. На расстоянии метра от вулкана температура воды понижается от +400°С до всего лишь +2ºС!
Вестиментифера
Несмотря на свои гигантские размеры и защитные трубки, вестиментиферы становятся жертвами крупных крабов, которые обкусывают их щупальца. У подножия поселения вестиментифер скапливаются креветки и крабы–мусорщики, брюхоногие моллюски, мидии и различные рыбы, подъедающие остатки трапезы крабов. Поскольку трубки червей всегда покрыты «зарослями» бактерий, на них поселяются различные мелкие животные «соскабливатели», которые питаются этими бактериями и друг другом: различные ракообразные, моллюски, многощетинковые черви и другие животные.
И жизнь всех этих многочисленных и разнообразных животных зависит от невидимых серобактерий, ведь в темных глубинах океанов только эти микроорганизмы способны создавать органические вещества, которые затем словно по цепочке передаются вестиментиферам, хищным крабам, рыбам и многочисленным животным–мусорщикам.
Может быть, на других планетах и нет жизни, но подводные «оазисы» можно вполне назвать «другой планетой». Ведь мы привыкли, что источником пищи для животных являются растения, что свет – обязательное условие жизни создателей органических веществ.
А глубоководные серобактерии подводных вулканов способны в темноте создавать органические вещества только из сероводорода, углекислого газа и воды. Чтобы снабжать энергией целое сообщество живых организмов, этим бактериям не требуется ни солнечного света, ни готовой органики.
Возможности бактерий кажутся безграничными. Они способны вырабатывать сильнейшие яды и антибиотики; могут использовать энергию света, как растения, энергию готовых органических веществ, как животные и грибы; они единственные среди всех живых организмов умеют использовать энергию неорганических соединений. Трудно найти вещество, которое бактерии не смогли бы использовать в пищу.
Выдающиеся химические способности делают бактерий вездесущими и универсальными организмами. Попробуйте придумать условия, в которых бактерии не смогли бы выжить, и вы ответите на вопрос, почему они живут уже 3,5 млрд. лет и до сих пор являются самыми многочисленными обитателями Земли.
Лучшие друзья
Среди бактерий есть не только опасные паразиты и разрушители органики: некоторые бактерии способны к мирному и даже взаимовыгодному сожительству с другими организмам?
В желудке крупного рогатого скота и других жвачных животных обитают миллионы и миллиарды бактерий. Они питаются растительной массой, которой постоянно набит желудок жвачных животных, но при этом бактерии не только не объедают своих хозяев, а наоборот, помогают им переваривать пищу. Дело в том, что клеточная стенка растений состоит из целлюлозы – очень прочного вещества, переваривать которое организм коровы или буйвола не может. Бактерии–симбионты разрушают целлюлозную стенку до молекул сахаров, которые легко усваиваются организмом животного. Конечно, бактерии помогают перевариванию клетчатки не бескорыстно – часть питательных веществ они используют сами, но без их помощи животные просто погибли бы от голода.
