Көк күкірт бактериялары және олардың экологиялық ролі
Purple sulfur bacteria
Көк күкірт бактериялары: фотосинтез, сусыз өмір сүру, күкіртті пайдалану. Аноксигендік ортада өседі, су қоймаларында кездеседі. Жасыл өсімдіктерден өзгеше.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бактериялар тобы. Қызғылт күкірт бактериялары (PSB) – фотосинтезге қабілетті Pseudomonadota тобының бір бөлігі, олар жиынтығында қызғылт бактериялар деп аталады. Олар анаэробты немесе микроаэрофильді және көбінесе қабатталған су орталарында кездеседі, оның ішінде ыстық бұлақтар, тұрақтанған су қоймалары, сондай-ақ таяз су аймақтарындағы микробтық қабаттар бар. Өсімдіктерден, балдырлардан және цианобактериялардан өзгеше, қызғылт күкірт бактериялары суды тотығуға қарсы агент ретінде пайдаланбайды, демек, оттегі өндірмейді. Оның орнына, олар күкіртті сульфид немесе тиосульфат түрінде (сондай-ақ кейбір түрлер H2, Fe2+ немесе NO2−) фотосинтез жолдарында электрон доноры ретінде пайдалана алады.
Group of bacteria
The purple sulfur bacteria (PSB) are part of a group of Pseudomonadota capable of photosynthesis, collectively referred to as purple bacteria. They are anaerobic or microaerophilic, and are often found in stratified water environments including hot springs, stagnant water bodies, as well as microbial mats in intertidal zones. Unlike plants, algae, and cyanobacteria, purple sulfur bacteria do not use water as their reducing agent, and therefore do not produce oxygen. Instead, they can use sulfur in the form of sulfide, or thiosulfate (as well, some species can use H2, Fe2+, or NO2−) as the electron donor in their photosynthetic pathways.
Тіршілік ету ортасы
Қызғылт күкірт бактериялары көлдердің жарық түсетін, оттегісіз аймақтарында және су орталарында, сутек күкірт жиналатын жерлерде, сондай-ақ геохимиялық немесе биологиялық жолмен пайда болатын сутек күкірт қызғылт күкірт бактерияларының гүлденуіне себеп болатын "көкөрт бұлақтарында" кездеседі. Фотосинтез үшін оттегісіз жағдайлар қажет; бұл бактериялар оттегі бар ортада өркендемейді. Қызғылт күкірт бактерияларының дамуы үшін ең қолайлы көлдер – меромиктік (тұрақты қабатталған) көлдер. Меромиктік көлдер тығыз (әдетте тұзды) суы түбінде және тығыздығы төмен (әдетте таза) суы бетке жақын орналасқандықтан қабаттасады. Қызғылт күкірт бактерияларының өсуі голомиктік көлдердегі қабаттасу арқылы да қолдауға ие.
Purple sulfur bacteria are generally found in illuminated anoxic zones of lakes and other aquatic habitats where hydrogen sulfide accumulates and also in "sulfur springs" where geochemically or biologically produced hydrogen sulfide can trigger the formation of blooms of purple sulfur bacteria. Anoxic conditions are required for photosynthesis; these bacteria cannot thrive in oxygenated environments. The most favorable lakes for the development of purple sulfur bacteria are meromictic (permanently stratified) lakes. Meromictic lakes stratify because they have denser (usually saline) water in the bottom and less dense (usually fresh water) nearer the surface. Growth of purple sulfur bacteria is also supported by the layering in holomictic lakes.
Экологиялық маңызы
Қызғылт күкірт бактериялары қоректік заттар айналымына үлес қосу арқылы және метаболизмін қоршаған ортаны өзгертуге пайдалану арқылы ортаға әсер ете алады. Олар бастапқы өндірісте маңызды рөл атқарады, яғни бұл организмдер көміртекті бекіту арқылы көміртек циклына әсер етеді. Қызғылт күкірт бактериялары өздерінің мекендеу орындарында фосфор циклына да үлес қосады. Бұл организмдердің жоғары көтерілуі арқасында көлдердің оттекті қабатындағы фосфор – шектеулі қоректік зат – қайта өңделіп, гетеротрофты бактерияларға қолдануға беріледі. Бұл қызғылт күкірт бактерияларының мекендеу ортасының оттегісіз қабатында кездесетінін, бірақ олар жоғарыдағы оттекті қабатқа органикалық емес қоректік заттарды жеткізу арқылы көптеген гетеротрофты организмдердің өсуін стимуляциялай алатынын көрсетеді. Қызғылт күкірт бактерияларының органикалық емес қоректік заттарды және еріген органикалық заттарды қайта өңдеудің тағы бір жолы – тағам тізбегі арқылы; олар басқа организмдер үшін тағам көзіне айналады. Каротиноидтарының немесе жарық жинағыш орталықтарының тиімсіздігіне байланысты, бұл организмдер артық жарық энергиясын жылу энергиясы түрінде бөліп шығара алады. Жарық пен жеткілікті күкірт мөлшері бар бұл оттегісіз орта қызғылт күкірт бактериялары үшін өте қолайлы. Зерттеу авторлары қызғылт күкірт бактерияларының биомаркерінің болуына сүйене отырып, Палеопротерозой мұхиты тереңдікте оттегісіз және күкіртті болуы керек деген қорытындыға келді. Бұл жаңалық Кенфилд мұхиты гипотезасын қолдайды.
Purple sulfur bacteria are able to affect their environment by contributing to nutrient cycling, and by using their metabolism to alter their surroundings. They are able to play a significant role in primary production suggesting that these organisms affect the carbon cycle through carbon fixation. Purple sulfur bacteria also contribute to the phosphorus cycle in their habitat, Through upwelling of these organisms, phosphorus, a limiting nutrient in the oxic layer of lakes, is recycled and provided to heterotrophic bacteria for use. This indicates that although purple sulfur bacteria are found in the anoxic layer of their habitat, they are able to promote the growth of many heterotrophic organisms by supplying inorganic nutrients to the above oxic layer. Another form of recycling of inorganic nutrients and dissolved organic matter by purple sulfur bacteria is through the food chain; they act as a source of food to other organisms. Due to the inefficiency of their carotenoids, or light harvesting centres, the organisms are able to release excess light energy as heat energy. This anoxic environment with light and sufficient sulfide availability is ideal for purple sulfur bacteria. The authors of the study concluded that, based on the presence of purple sulfur bacteria's biomarker, the Paleoproterozoic ocean must have been anoxic and sulfidic at depth. This finding provides evidence for the Canfield Ocean hypothesis.
Биологиялық оңалту
Қызғылт күкірт бактериялары қоршаған ортаға зиянды органикалық қосылыстарды және мал қоқысы суларындағы лагуналардан шығатын жағымсыз иісті азайтуға көмектеседі, олардың осы лагуналарда өсуі белгілі. Метеңке, парниктік газ, және сутек сульфиді, өткір, улы зат сияқты зиянды қосылыстар ағынды су лагуналарында кездеседі. PSB олардың екеуінің де, сондай-ақ басқаларының концентрациясын төмендетуге көмектеседі. Зиянды органикалық қосылыстар фотоассимиляция арқылы, яғни организмдердің фотосинтез процесі арқылы көміртегіні сіңіру арқылы жойылады. Лагуналардағы ҚКБ фотосинтез жасағанда, метан сияқты зиянды қосылыстардан көміртекті өздерінің көміртегі көзі ретінде пайдалана алады. Бұл лагунадан метан газын алып тастайды және лагунаның атмосфералық ластану әсерін азайтады. H2S органикалық қосылыстарды жоятын фотосинтез процесінде ҚКБ үшін күкірт көзі ретінде қолданылуы мүмкін. PSB-нің H2S-ті тотықтырғыш зат ретінде пайдалануы оны лагунадан шығарып, лагуналардағы иіс пен уыттылықты азайтады.
Purple sulfur bacteria can contribute to a reduction of environmentally harmful organic compounds and odour emission in manure wastewater lagoons where they are known to grow. Harmful compounds such as methane, a greenhouse gas, and hydrogen sulfide, a pungent, toxic compound, can be found in wastewater lagoons. PSB can help lower the concentration of both, and others. Harmful organic compounds can be removed through photoassimilation, the uptake of carbon by organisms through photosynthesis. When PSB in the lagoons perform photosynthesis they can utilize the carbon from harmful compounds, such as methane, as their carbon source. This removes methane, a greenhouse gas, from the lagoon and reduces the lagoons' atmospheric pollution affect. H2S can act as a sulfur source for PSB during these same photosynthetic processes that remove the organic compounds. The use of H2S as a reducing agent by PSB removes it from the lagoon and leads to a reduction of odour and toxicity in the lagoons.