Przeczytaj
Znaczenie bakterii w przyrodzie
Obieg materii
Bakterie odgrywają zasadniczą rolę w procesach obiegu materii, mając zdolność do rozkładu detrytusudetrytusu. Dzięki ich działalności złożone związki organiczne obecne w martwych szczątkach roślinnych i zwierzęcych są rozkładane do prostych związków nieorganicznych, m.in. amoniaku, wody i dwutlenku węgla. Związki te są następnie wykorzystywane przez inne organizmy i tym samym zostają ponownie włączone w obieg materii. Przedstawiona zdolność bakterii klasyfikuje te organizmy w ekosystemach do poziomu troficznego destruentów (reducentówreducentów).
![Fotografia przedstawia leśną sadzawkę z powalonymi pniami drzew pokrytymi mchem. Dno sadzawki wyściełają jesienne liście. W tafli sadzawki odbijają się bezlistne drzewa.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/Rx6sCQkcRvWz2/1645090996/1CsLt4BUy6ljeQclxXCQRA6EHluTP46x.jpg)
Obieg pierwiastków
Wynikiem obiegu materii jest obieg pierwiastków w przyrodzie. Bakterie, posiadając zdolność do przeprowadzania procesów polegających na przekształcaniu związków nieorganicznych do form przyswajalnych przez inne organizmy, przyczyniają się do krążenia azotu, węgla, fosforu i siarki w przyrodzie.
Azot wchodzi w skład związków organicznych takich jak: białka i kwasy nukleinowe. Pierwiastek ten w formie cząsteczkowej w ilości 78% występuje w ziemskiej atmosferze. W tej postaci jest on nieprzyswajalny dla większości organizmów, za wyjątkiem niektórych bakterii. Bakterie glebowe z rodzaju Azotobacter mają zdolność do wiązania azotu cząsteczkowego NIndeks dolny 22 i redukowania go do amoniaku NHIndeks dolny 33. Związek ten rozpuszcza się w wodzie i przyjmuje postać jonu amonowego NHIndeks dolny 44Indeks górny ++. Część jonów bakterie zużywają na własne potrzeby metaboliczne. Niewykorzystana część jonów amonowych trafia do gleby i może zostać pobrana przez korzenie roślin lub ulec dalszym przekształceniom.
![Fotografie przedstawiają glony występujące w sąsiedztwie niewidocznych cyjanobakterii. Na pierwszej fotografii widoczna jest sinica Anabaena w formie nitkowatej gałązki sterczącej z podłoża w zbiorniku wodnym. Druga fotografia przedstawia sinicę Nostoc. Ma ona postać galaretowatej warstwy, w której widoczne są kuliste i beczułkowate formy sinicy. Sinica Nostoc pokrywa wilgotne podłoże, na fotografii widoczny jest też mech, jesienne liście i gałązki.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RykVGQ8ULVGGo/1645091000/J4K6JUFONYqqxIUgIAbJGTJHuAoB2Go2.jpg)
Związki protekcjonistyczne z roślinami
Bakterie współtworzą związki protekcjonistycznezwiązki protekcjonistyczne z organizmami roślinnymi. Na przykład bakterie brodawkowe z rodzaju Rhizobium wchodzą w symbiozęsymbiozę z roślinami motylkowymi – grochem, koniczyną czy łubinem. Bakterie brodawkowe przenikają z gleby przez włośniki do komórek korzenia rośliny, czego zewnętrznym przejawem jest wytwarzanie przez roślinę charakterystycznych brodawek korzeniowych. Bakterie te mają zdolność do wiązania azotu cząsteczkowego i przekształcania go do formy przyswajalnej przez rośliny, którą przekazują roślinnemu gospodarzowi. Z kolei roślina oddaje część produktów fotosyntezy bakteriom uzyskującym w ten sposób źródło pokarmu. Korzyść ze współpracy jest zatem obustronna.
![Fotografia przedstawia kwiaty komonicy błotnej. Na przybliżeniu widoczne są korzenie rośliny z brodawkami. Kwiaty mają rozgałęzioną łodygę, liście są podłużne, pięciolistkowe. Kwiaty komonicy błotnej to tzw. kwiaty motylkowe, żółte, łódeczki zaokrąglone na grzbiecie i stopniowo zwężające się w dzióbek.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/Ryd4oCVmxCrMQ/1645091002/2FVvaZ5vizP4NKYFan2hjMtFfjXkaHig.jpg)
Związki protekcjonistyczne ze zwierzętami
Bakterie współtworzą związki protekcjonistyczne z organizmami zwierzęcymi. Na przykład krętki z rodzaju Pillotina wchodzą w symbiozę z termitami. Owady te posiadają długie jelito w postaci komory fermentacyjnej, w której pobrany pokarm bogaty w celulozę ulega trawieniu. Rozkład pobranego pokarmu jest możliwy tylko przy udziale enzymów produkowanych przez krętki zasiedlające jelito owadów.
![Fotografia ukazująca gniazdo termitów. Ma kształt kopca. Zdjęcie przedstawia również przekrój gniazda termitów, które budują liczne korytarze wewnątrz termitiery.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R3XwjstXXuR1Q/1645091003/2BZ7fho7bpnn8zqCan1XZFDCeRaFHUnq.jpg)
Inne zwierzęta roślinożerne również korzystają z działalności symbiotycznych bakterii zdolnych do trawienia celulozy, np. krowa posiada bogatą florę bakteryjną w jednej z komór żołądka zwanej żwaczem. Ma on pojemność około 80 l i jego treść jest zasobna w symbiotyczne bakterie – w 1 ml może znajdować się do 100 mln komórek bakterii.
Bakterie jelitowe zasiedlają również przewody pokarmowe zwierząt mięsożernych i wszystkożernych, w tym człowieka. Dzięki ich obecności trawienie pokarmu jest ułatwione. Dostarczają one również gospodarzom witaminy K i B. Stosowanie antybiotyków prowadzi do wyjałowienia przewodu pokarmowego i skutkuje upośledzeniem trawienia pokarmu i niedoborem witamin.
Zakwit wód
W sprzyjających warunkach świetlnych, termicznych i troficznych w zbiornikach wodnych obserwuje się gwałtowny wzrost fitoplanktonu, który nadaje wodzie charakterystyczne, zielone zabarwienie. W skład fitoplanktonu wchodzą cyjanobakterie i protisty roślinopodobne. Rozwój tych organizmów w krótkim czasie prowadzi do powstania na powierzchni wody zwartej biomasy, która odcina dostęp światła do głębszych warstw wody i tym samym hamuje fotosyntezę wodnych organizmów autotroficznych. Obumarłe mikroorganizmy z fitoplanktonu opadają na dno zbiornika i nasilają procesy rozkładu, prowadząc do zmniejszenia zawartości tlenu w wodzie. W czasie ich rozkładu wydzielane są substancje toksyczne.
![Zdjęcie zakwitów wody. Tafla wody pokryta jest breją.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R15fOYMJktDDk/1645091004/4VRA6fqKFPjoeVV9n7sJcrSNvwRbwsFO.jpg)
Znaczenie bakterii w gospodarce człowieka
Wykorzystanie bakterii w przemyśle spożywczym
W przemyśle spożywczym bakterie wykorzystywane są m.in. do otrzymywania produktów nabiałowych, takich jak jogurty, kefiry, ser żółty czy twaróg oraz produktów kiszonych, np. ogórków i kapusty. W tym celu wykorzystuje się naturalne zdolności bakterii do prowadzenia fermentacji mlekowej polegającej na beztlenowym rozkładzie węglowodanów. W wyniku tego procesu mikroorganizmy uzyskują energię niezbędną do życia. Produktem reakcji jest kwas mlekowy. Opisany proces przeprowadzają bakterie mlekowe: laseczki Lactobacillus casei i Lactobacillus plantarum oraz paciorkowce Streptococcus lactis i Streptococcus cremoris.
Wykorzystanie bakterii w przemyśle farmaceutycznym i medycynie estetycznej
Wykorzystanie bakterii w rolnictwie i ochronie środowiska – biologiczne oczyszczanie ścieków, bioremediacja
W rolnictwie bakterie wykorzystywane są m.in. do biologicznego zwalczania szkodników upraw. Przykładem jest bakteria Bacillus thuringiensis Berliner, która w czasie tworzenia form przetrwalnikowych wytwarza romboidalne kryształy białkowe, działające toksycznie na larwy owadów.
W ochronie środowiska bakterie wykorzystywane są do bioremediacjibioremediacji. Stanowi ona zespół metod i technik wykorzystujących naturalne zdolności mikroorganizmów do całkowitego lub częściowego usuwania zanieczyszczeń. Przykładem praktycznego wykorzystania bakterii do usuwania zanieczyszczeń są biologiczne metody oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych. Zanieczyszczona woda zawiera związki organiczne, które bakterie wykorzystują m.in. jako źródło pokarmu i rozkładają je do prostych związków nieorganicznych, np. wody i dwutlenku węgla. W wyniku tych procesów dochodzi do usunięcia zanieczyszczeń organicznych.
![Schemat biologicznego oczyszczania ścieków za pomocą złoża zraszanego. Jedną z technik biologicznego oczyszczania ścieków jest tzw. złoże zraszane. Złoże ma postać kolumny wypełnionej żwirem, piaskiem lub substancjami syntetycznymi tworzącymi porowatą strukturę. Na powierzchni powstałych zagłębień rozwija się tzw. biofilm, czyli galaretowata masa składająca się z bakterii, grzybów, protistów i nicieni. Od góry złoże zraszane jest ściekami, a od dołu wtłaczane jest świeże powietrze. Dzięki mikroorganizmom obecnym w w biofilmie dochodzi do tlenowego rozkładu zanieczyszczeń organicznych. Procesy te prowadzą do usunięcia zanieczyszczeń z przepływającej wody.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R1Ty5wGRLbZwU/1645091011/2GsRfFSxI91RWP9iyhOMoWxDxlqZP4dh.jpg)
Związki antagonistyczne z roślinami i zwierzętami
Bakterie pasożytniczepasożytnicze wchodzą w związki antagonistycznezwiązki antagonistyczne z roślinami i zwierzętami, stanowiąc istotny czynnik chorobotwórczy. BakteriozyBakteriozy to choroby roślin wywołane zakażeniami bakteryjnymi. Ich objawem są m.in.: powstawanie narośli, więdnięcie i plamistość liści, upośledzenie wzrostu i rozwoju organizmów roślinnych.
![Fotografia przedstawia kwiaty bzu lilaka zebrane w wiechy, otoczone liśćmi i rosnące na drzewie. Zbliżenie pokazuje liście zmienione przez bakteriozę - liście są pomarszczone i widoczne są na nich plamy.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RecodvbMiHEJv/1645091012/3zrTGCb6471Re6btUvgCq8hs6rRk3Cfm.jpg)
Bakterie wywołują również choroby u zwierząt i ludzi. Wprowadzenie szczepień ochronnych, wykorzystanie antybiotyków w leczeniu zakażeń, stosowanie środków dezynfekcyjnych i podstawowych zasad higieny przynosi dobre rezultaty w walce z bakteriami chorobotwórczymi. Przykłady chorób bakteryjnych występujących u ludzi to: cholera, dur brzuszny, czerwonka bakteryjna, gruźlica, tężec, borelioza, salmonelloza, kiła i rzeżączka.
Słownik
część cyklu azotowego; proces polegający na przekształcaniu organicznych związków azotowych w amoniak przez niektóre bakterie glebowe
choroba bakteryjna roślin
(gr. bíos – życie, łac. remedium – środek zaradczy) procesy biotechnologiczne, wykorzystujące naturalne zdolności mikroorganizmów do neutralizowania zanieczyszczeń środowiska
część cyklu azotowego; proces polegający na rozkładaniu azotanów do azotu gazowego przez niektóre bakterie glebowe
( łac. detritus – rozdrobniony) martwa materia organiczna tworzona przez szczątki roślin (powalone pnie drzew, opadłe gałęzie, suche liście) oraz zwierząt (padlina, odchody), gromadzące się na powierzchni gleby i dnie zbiorników wodnych
część cyklu azotowego; proces polegający na przekształcaniu amoniaku w azotan przez niektóre bakterie glebowe
(gr. para – obok, sitismos – żywienie) rodzaj związku antagonistycznego pomiędzy dwoma organizmami, w którym jeden z nich (pasożyt) czerpie korzyści z drugiego (gospodarza) ponoszącego straty
(łac. reduco – zmniejszam, niszczę) organizm, który pozyskuje substancje odżywcze z rozkładu martwej materii organicznej, przekształcając ją do materii nieorganicznej
(gr. sym- – współ-, bíos – życie) rodzaj związku protekcjonistycznego pomiędzy dwoma organizmami, w którym oba z nich odnoszą obopólne korzyści i nie mogą bez siebie samodzielnie funkcjonować
(gr. antagōnisma – opozycja) oddziaływania pomiędzy dwoma organizmami, z których jeden odnosi korzyści, a drugi ponosi straty; do związków antagonistycznych zaliczamy drapieżnictwo, pasożytnictwo, roślinożerność i konkurencję
oddziaływania pomiędzy dwoma organizmami, z których co najmniej jeden odnosi korzyści, a drugi nie ponosi strat; do związków protekcjonistycznych zaliczamy symbiozę (mutualizm obligatoryjny), protokooperację (mutualizm fakultatywny) i komensalizm