Екологія водних мікроорганізмів

МІНІНІСТЕРСВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

Житомирський  національний агроекологічний університет 
 
 
 

Кафедра селекції 

Курсова робота з мікробіології

На тему:

„Екологія водних мікроорганізмів” 
 
 

                                                                            Виконала:

                                                                            студентка ЗР-09-2 групи

                                                                            агрономічного факультету

Іванова Юлія 

Перевірила:

Іващенко І.В. 
 
 

Житомир 2010 

План 

Вступ…………………………………………………………3

Розділ  І Історія

1.1 Еволюція…………………………………………………5

1.2 Попередньо в мікробіології…………………………….6

1.3 Історія  відкриття мікроорганізмів …………………….7

Розділ  ІІ Водні мікроорганізми

2.1 Водні  мікроорганізми………………………………….10

2.2 Дослідження  водних мікроорганізмів………………...12

2.3 Основні  групи…………………………………………...13

Розділ  IІІ Значення

3.1 Використання в області очищення води………………15

Висновки……………………………………………………18 

Список  літератури………………………………………....19

 

ВСТУП

     Мікроорганізми  або мікроби організму, одноклітинні або живуть в колонії клітинних  організмів. Вивчення про мікроорганізми називається мікробіологією. Предмет, який розпочався з відкриття мікроорганізмів у 1675 році Антоном ван Левенгуком, використовуючи мікроскоп власної конструкції.

       Мікроорганізми дуже різноманітні, вони включають в себе бактерії, гриби, археї, і найпростіших; мікроскопічні рослини (зелені  водорості) і тварин, таких як  планктон і планарій. Деякі мікробіологи  також відносяться віруси, а інші вважають їх як, неживі. Більшість одноклітинних мікроорганізмів (одноклітинні), але це не є універсальним, так як деякі багатоклітинні організми є мікроскопічними, а деяких одноклітинних найпростіших і бактерій, як Namibiensis Thiomargarita, є макроскопічними і видно неозброєним оком.

     

     Мікроорганізми  живуть у всіх частинах біосфери, де є рідка вода, у тому числі у  ґрунтах, гарячих джерелах, на дні  океану, високо в атмосфері і глибоко  всередині порід в земній корі. Мікроорганізми мають вирішальне значення для переробки поживних речовин в екосистемах, як вони виступають в якості редуцентів. Оскільки деякі мікроорганізми можуть фіксувати азот, вони є життєво важливою частиною азотного циклу, і останні дослідження показують, що повітрні мікроби можуть грати роль в опадах і погоді.

    Мікроби також використовуються людьми в  області біотехнології, як в традиційних  продуктах харчування і напоях підготовки, і в сучасних технологіях, заснованих на генній інженерії. Проте, патогенні  мікроби шкідливі, оскільки вони вторгаються і професійно зростають в інші організми, викликаючи хвороби, які вбивають людей, тварин і рослин.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Розділ  І Історія  

1. Еволюція 

 

   Одноклітинні  мікроорганізми були першими формами життя, що розвивалися на Землі, приблизно 3-4 мільярдів років тому. Подальша еволюція була повільною,  і приблизно протягом 3 мільярдів років, всі організми були мікроскопічними. Таким чином, протягом більшої частини історії життя на Землі були тільки мікроорганізми. Бактерії, водорості і гриби були визначені в бурштині, що складає 220 мільйонів років, що свідчить про морфологію мікроорганізмів мало змінитися з тріасового періоду .

   Більшість мікроорганізмів і мікробів можуть відтворитися швидко, такі як бактерії можуть вільно обмінюватися генами сполучення, трансформації та трансдукції між різноманітними видами. Це горизонтальний перенос генів, пов'язаний з високим рівнем мутацій і багато інших засобів генетичної мінливості, дозволяє мікроорганізмам стрімко розвиватися (через природний добір), щоб вижити в нових умовах і реагувати на екологічні проблеми. Цей швидкий розвиток має важливе значення в медицині, тому що це привело до недавньої розробки "супер-помилок ' патогенних бактерій, стійких до сучасних антибіотиків.   
 
 

2. Попередньо  в мікробіології 

 

   Можливість того, що мікроорганізми існують обговорювалося впродовж багатьох століть до їх фактичного відкриття в 17 столітті. Існування невидимого мікробіологічного життя було постульовано джайнізм, заснована на вченні Махавіра ще в 6 столітті до нашої ери. Пол Дундас відзначає, що Махавіра стверджував існування невидимих мікробіологічних живих істот на землі, воді, повітрі і вогоні. Ян Писання також описати nigodas, які на південь від мікроскопічних істот, що живуть у великих кластерах і мають дуже коротке життя і, як кажуть, пронизують кожну частину всесвіту, навіть в тканинах рослини і м'ясо тварин. Проте, найраніше з відомих ідей вказують на можливість захворювання, що передаються від ще невидимого організму в тому, що з римського вченого Марка Теренцій Варрон в 1 столітті до н.е. книгу під назвою по сільському господарству, в якому він попереджає проти розміщення садиби поблизу боліт:

   "... І оскільки розводять  певні хвилини  істот, які не  можуть бачити  очі, які плавають  у повітрі і  потрапляють в  організм через рот і ніс, і є причиною серйозних захворювань."

   У Канон лікарської науки (1020), Абу  Алі Ібн Сіна (Авіценна) заявив, що тілесні секреції забруднених фол  іноземних, земні до тіла зараження. Він також припустив, що туберкульоз  та інші захворювання може бути заразним, що вони були інфекційними захворюваннями, і використовували карантини, щоб обмежити їх поширення.

   При бубонній чумі, яка досягла Андалусії  в Іспанії, в 14 столітті, Ібн Хатіма пише, що інфекційні хвороби були викликані  заразниками "хвилину органів", що в організмі людини. Пізніше, в 1546 році, Джіроламо Факасторо запропонував епідемічні захворювання, які були викликані передачею осіб, які можуть передавати інфекцію від прямого або непрямого контакту, або навіть без контакту на великі відстані.

   Всі ці ранні заяви про існування  мікроорганізмів були спекулятивними і не засновані на яких-небудь даних  або науках. Мікроорганізми не були доведені ні спостереженнями, ні правильно і точно описаними до 17-го століття. Причиною цього було те, що всім цим раннім дослідженням не вистачало мікроскопа.  
 

3. Історія відкриття  мікроорганізмів 

 

   Антоні  ван Левенгук, перший мікробіолог  і перший, хто помітив мікроорганізмів  за допомогою мікроскопа.

   Антон ван Левенгук був одним з перших людей, які спостерігали за мікроорганізмами, використовуючи мікроскоп власної конструкції, і зробив один з самих важливих внесків у біологію. Роберт Гук був першим, хто використав мікроскоп для спостереження за живими істотами; його книга 1665 “Макрографія” містить описи рослинних клітин.  

   

   Перед відкриттям Левенгука мікроорганізмів  у 1675 році, було загадкою, чому виноград може бути перетворений у вино, молоко в сир, або чому їжа псуєтья. Левенгук не зробив зв'язок між цими процесами і мікроорганізмами, але з використанням мікроскопа, він встановити, що були форми життя, які не були видні неозброєним оком. Відкриття Левенгука, поряд з подальшим зауваження Лаццаро Спаланцані і Луї Пастера, що закінчилися переконанням, що життя з'явилося спонтанно з неживої речовини в процесі псування.

   Лаццаро Спаланцані виявив, що киплячий бульйон  буде стерилізуватися і вбивати  мікроорганізми в ньому. Він також  виявив, що нові мікроорганізми можуть тільки оселитися в бульйон, якщо бульйон знаходився на повітрі. Луї Пастер розширив висновки Спаланцані шляхом викриття варіння бульйону на повітрі, у суднах, які містили фільтр для запобігання всіх частинок, що проходять через повітря, на живильне середовище, а також з фільтром не на всіх суднах, через вигнуті трубки, які не дозволять пилу увійти в контакт з бульйоном. За кипіння бульйону заздалегідь, Пастер запевнив, що не мікроорганізми вижили в відварі на початку свого експерименту. Нічого не росло у бульйоні в ході експерименту Пастера. Це означало, що живі організми, які росли в таких бульйонах прийшли ззовні, як суперечки з пилу, а не спонтанно в бульйон. Таким чином, Пастер розглядаються смертельний удар теорії самозародження і підтримання мікробної теорії.

   У 1876 році Роберт Кох встановив, що мікроби  можуть викликати захворювання. Він  виявив, що в крові великої рогатої худоби, які були заражені сибірською виразкою завжди була велика кількість бацил сибірської виразки. Кох виявив, що сибірська виразка може передаватися від однієї тварини до іншої, взявши невеликий зразок крові від інфікованих тварин і закачування в здорову, і це викликало що здорова тварина, ставала хворою. Він також виявив, що бактерії можуть рости в живильному бульйоні, потім вводили його в здорову тварину, і викликали хворобу. На основі цих експериментів, він розробив критерії для встановлення причинно-наслідкового зв'язку між мікробом і хворобою, і вони тепер відомі як постулати Коха. Хоча ці постулати не можуть бути застосовані в усіх випадках, вони зберігають історичне значення для розвитку наукової думки, і все ще використовується сьогодні.  
 
 

Розділ  ІІ Водні мікроорганізми 

     Мікроорганізми  знаходять проживання у природі. Навіть у несприятливих умовах, таких як поле, пустеля, гейзери, гірські породи і глибокі моря. Деякі види мікроорганізмів і стійкі колонії, які пристосувалися до екстремальних умов; ці організми відомі як екстремофіли. Екстермофіли були виділені з порід цілих 7 кілометрів нижче поверхні Землі, і було висловлено припущення, що кількість живих організмів від поверхні Землі може бути порівнянна з кількістю життя на рівні або вище поверхні. 
 

2.1 Водні мікроорганізми  

    Вода  як об'єкт дослідження мікроорганізмів  відрізняється від ґрунту, перш за все, легкістю прямого мікроскопічного  спостереження. Звідси безліч знань  про такі форми організмів, які, будучи масовими, не піддаються культивування.

    Мікроскопічне дослідження водних мікроорганізмів почалося в середині XIX ст. Перш за все Ф. Коном, до початку розвитку методів культивування бактерій, тривало незалежно як побічний продукт спостережень гідробіологів за водоростями і протистов. Першими в поле зору мікроскопісту потрапили великі нитчасті бактерії, як Beggiatoa, Thioploca, Crenothrix, Sphaerotilus, Gallionella, Leptothrix, Peloploca. Їх розвиток носить характер масових обростань, вони формують дерновинки, мати і складають бактеріальний бентос, хоча такий термін мікробіологи рідко вживають, а говорять швидше про біоплівках.

    До  цих пір такі організми з працею піддаються лабораторному культивуванню. Вони легко ідентифікуються за характерною морфологією під мікроскопом поряд з синьо-зеленими водоростями (ціанобактеріями) і служать індикаторними формами для характеристики стану водойми. Опис цих організмів склало великий масив знань про водну мікрофлорі, накопичувалася приблизно з 1880-х до 1920-х років.

     Після застосування С.М. Виноградским мікроскопічного  підрахунку бактерій у ґрунті настав період кількісного обліку бактерій у воді. Спочатку воду просто випарювали в циліндрі на поверхні предметного скла. Наступним етапом у розвитку прямих методів було використання мембранних фільтрів з нітроцелюлози. Вони дали можливість вивчати бактеріопланктону при дуже низькій концентрації клітин у воді. Через мембранний фільтр пропускали певний об'єм води, бактерії фарбували еритрозином, фільтр підсушували, прояснювали імерсійним маслом і під мікроскопом підраховували бактерії. Метод цей у практику контролю водопостачання ввів А.С. Разумов, а в дуже широкому масштабі для морів застосував А.Є.Кріса.