Цикъл 1, урок 7 – Фотосинтеза. Цианобактерии

Микроскопски снимки на цианобактерии: горе – вкаменени останки на възраст около 850 млн. години, долу – съвременни представители, подбрани така, че да им приличат; вляво – колониални, вдясно – нишковидни цианобактерии. Снимките на микровкаменелостите са любезно предоставени от J. William Schopf, съвременната нишковидна цианобактерия е от Microbial Diversity, с любезното разрешение на авторите. 

Автотрофно хранене. Както знаем, храненето бива два вида – автотрофно и хетеротрофно. Вече разгледахме хетеротрофното хранене, при което организмът поема готови органични вещества. При автотрофното хранене организмът поема неорганични вещества и от тях образува (синтезира) органични. Думата “автотроф” на гръцки означава “който се храни сам” (“авто” – сам и “троф” – хранене). На български се използва и терминът “самостойно хранене”.

Най-важните неорганични вещества, нужни за автотрофното хранене, са въглеродният двуокис и водата. От тях клетката синтезира въглехидрати. Знаем, че когато органични вещества се разградят до неорганични, се отделя енергия (процесът дишане). Съответно, за да се получат органични вещества от неорганични, трябва да се вложи енергия. Автотрофното хранене се нуждае от енергиен източник.

Фотосинтеза. Енергийният източник, необходим на автотрофите, е Слънцето. То ежедневно осигурява енергия във вид на светлина. Процесът, при който клетката образува органични вещества от неорганични с използване на светлинна енергия, се нарича фотосинтеза.

За фотосинтезата са необходими багрила (пигменти) – цветни вещества, които поглъщат светлината. Фотосинтетичните багрила на автотрофните бактерии се разполагат в мембранни гънки и мехурчета в цитоплазмата. Тези вътреклетъчни мембрани се образуват чрез разрастване на клетъчната мембрана навътре.

Най-древните фотосинтезиращи бактерии са били анаеробни и са фотосинтезирали, без да отделят кислород. Техни потомци живеят и днес. Наричат се зелени и пурпурни серни бактерии. Не са много разпространени, защото днес на твърде малко места има светлина, а няма кислород.

По-късно някои бактерии, наречени цианобактерии, са започнали да извършват фотосинтеза с отделяне на кислород. Поради голямото им значение ще ги разгледаме в отделна точка.

Цианобактерии. Това е най-разпространената и важна група фотосинтезиращи бактерии. Някои автори ги разглеждат съвсем отделно от останалите бактерии.

Най-важното фотосинтетично багрило на цианобактериите се нарича хлорофил и има зелен цвят. Клетката съдържа и други багрила, затова цветът й може да бъде различен, най-често синьозелен или тъмнозелен. Първите описани цианобактерии са синьозелени и биват наречени “синьозелени водорасли”. По-късно се въвежда името цианобактерии (“сини бактерии”), за да се подчертае родството им с другите бактерии и да се разграничат от водораслите, които не са бактерии.

Цианобактериите биват едноклетъчни, колониални и нишковидни. Разликата е, че след делене клетките при едноклетъчните видове се откъсват, при колониалните видове остават сближени като грозд, а при нишковидните видове остават една до друга и образуват верижка. Някои автори смятат нишката също за вид колония, а други – за многоклетъчен организъм. Този терминологичен въпрос не е толкова важен. Колониалните цианобактерии се размножават чрез разпадане на колонията, а нишковидните – чрез накъсване на нишката.

Цианобактериите нямат камшичета. Повечето от тях образуват върху клетъчната си стена слузеста капсула, която ги предпазва от изсъхване.

Макар да не са най-древните организми, цианобактериите са възникнали много отдавна. По това време атмосферата не е съдържала свободен кислород. Цианобактериите са започнали да извършват фотосинтеза с отделяне на кислород. Тази фотосинтеза по своя резултат е точно обратна на дишането.

Новият вид автотрофно хранене се е оказал изгоден. Цианобактериите са се размножили и разпространили широко. В резултат на тяхната фотосинтеза постепенно се е натрупал кислород. Останалите бактерии са били принудени или да се крият в лишени от кислород местообитания, или да се научат да понасят кислорода. В крайна сметка повечето от тях са започнали не само да го понасят, а и да го използват за дишане.

Цианобактериите също дишат. Така си набавят енергия нощем. Цианобактериите живеят в сладките и солените води, а също и на влажни места на сушата. Можем да ги видим като тъмнозелен налеп върху влажна почва, камъни или по кората на дърветата.

Понякога цианобактериите в даден водоем се размножават толкова силно, че водата позеленява. Явлението се нарича “цъфтеж” на водата. То не трае дълго – щом благоприятните условия изчезнат, цианобактериите измират масово. Това е неприятно, защото гниенето им изчерпва кислорода във водата. Така много риби и други водни организми умират от задушаване.

Не трябва обаче да смятаме цианобактериите за “вредни”. Като произвеждат органични вещества, те осигуряват храна за много хетеротрофни организми. Цианобактериите, които живеят на повърхността на почвата, допринасят за нейното плодородие.

Нещо в повече

Някои цианобактерии натрупват отровни вещества. Това е защита срещу изяждане от хетеротрофни организми. Докато цианобактерията е жива, отровните вещества стоят в тялото й. Когато умре, клетъчната й мембрана се разкъсва и ги освобождава. Обикновено това не е проблем, защото цианобактериите са микроскопични и съответно количеството отрова е малко. При “цъфтеж” обаче такъв вид може буквално да отрови водата.

Въпрос

Можете ли да посочите и други фотосинтезиращи автотрофи освен цианобактериите? Подсказване: кои от познатите ви организми се нуждаят само от светлина, вода, въздух и малко соли?

Източници

Кожухаров С., Л. Банчева, Д. Павлова, Е. Кожухарова. Биология – учебник за 6. клас. Сиела, София, 2003.

Димитров С., Д. Делипавлов, М. Попова, И. Ковачев, Д. Терзийски, И. Чешмеджиев. Ботаника – учебник за студентите от ВСИ “Васил Коларов”. Земиздат, София, 1988. 

Copyright Майя Маркова

Имате право да съхранявате, размножавате и разпространявате този текст, стига да не го представяте като създаден от вас или от трето лице и да не извличате печалба.

Към съдържанието

Реклама

Етикети: образование, учебник