1 / 42

MIKROORGANISMU EKOLOĢIJA II daļa

MIKROORGANISMU EKOLOĢIJA II daļa. Vizma Nikolajeva. LU Bioloģijas fakultāte Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra. III Mikroorganismu kopības un ekosistēmas Mikroorganismu kopību dinamika. Populācijas augšanas vienādojums: dX 1 r dt X K.

livvy
Download Presentation

MIKROORGANISMU EKOLOĢIJA II daļa

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. MIKROORGANISMU EKOLOĢIJAII daļa Vizma Nikolajeva LU Bioloģijas fakultāte Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra

  2. III Mikroorganismu kopības un ekosistēmasMikroorganismu kopību dinamika Populācijas augšanas vienādojums: dX 1 r dt X K ( ) . . X = r  . populācijas palielināšanās īpatnējais ātrums; r – populācijas palielināšanās ātrums; K – vides atbalsta kapacitāte; X – populācijas blīvums (skaits vai biomasa). 1. populācija – r-stratēģists (lielāks r, mazāks K); 2. populācija – K-stratēģists (lielāks K, mazāks r). (Andrews, 1991) Mikroorganismu ekoloģija

  3. Mikroorganismu kopību pēctecība (sukcesija) Primārā pēctecība Sekundārā pēctecība Pionierorganismi Kopības kulminācijas punkts Autogēnā pēctecība Alogēnā pēctecība Autotrofu – heterotrofu pēctecība Ja P/R > 1, ir autotrofa sukcesija Ja P/R < 1, ir heterotrofa sukcesija P – bruto produkcija R – kopības elpošanas ātrums Sēņu populāciju sukcesija priežu meža augsnes virsējos slāņos. Mikroorganismu ekoloģija

  4. Mikroorganismu kopību sukcesija Mikroorganismu sukcesija jaundzimušu peļu resnajā zarnā Mikroorganismu sukcesija uz cilvēka galvas ādas pēc mazgāšanās Mikroorganismu ekoloģija

  5. Mikroorganismu kopību sukcesija Bioplēves veidošanās – sukcesijas piemērs (Lawrence et al., 1995) Mikroorganismu ekoloģija

  6. Ģenētiskā apmaiņa mikroorganismu kopībās Kopības stabilitāte atkarīga no individuālo populāciju gēnu summas. Prokariotu ģenētiskās pārneses un rekombinācijas mehānismi: - konjugācija; - transdukcija; - transformācija. Neisseria gonorrhoeae antibiotiku (penicilīna) rezistences attīstība 1980.-1990. g. Mikroorganismu ekoloģija

  7. Mikroorganismu kopību struktūraSugu daudzveidības indeksi Sugu bagātība (d) S – 1 S – sugu skaits logN N – indivīdu skaits Šenona-Vjūera daudzveidības indekss (H) H = — (N logN - ∑ni logni ) C = 2,3 N – indivīdu skaits ni – indivīdu skaits i sugās Līdzsvarotība (e) e = ——— H – Šenona-Vjūera daudzveidības indekss S – sugu skaits d = C N H logS Mikroorganismu ekoloģija

  8. Mikroorganismu kopības dabā Diena Nakts Fototrofo purpurbaktēriju metabolisma izmaiņas dienas – nakts ciklā Mikroorganismu ekoloģija

  9. Kvantitatīvā ekoloģija: skaits, biomasa un aktivitāte Vides paraugu ievākšana Mikroorganismu ekoloģija

  10. Kvantitatīvā ekoloģija: skaits, biomasa un aktivitāteAugsnes paraugu ievākšana Zemē ierakti priekšmetstikliņi mikroorganismu ievākšanai un skaitīšanai Pedoskops. Peloskops mikroorganismu novērošanai nogulsnēs in situ (Aristovskaya, 1973). Mikroorganismu ekoloģija

  11. Kvantitatīvā ekoloģija: skaits, biomasa un aktivitāteŪdens paraugu ievākšana J-Z savācējs ūdens analīžu ievākšanai. Mikroorganismu ekoloģija

  12. Kvantitatīvā ekoloģija: skaits, biomasa un aktivitāteMikroorganismu skaita noteikšana Tiešās skaitīšanas metode Mikroorganismu ekoloģija

  13. Kvantitatīvā ekoloģija: skaits, biomasa un aktivitāte Kolonijas veidojošās vienības Mikroorganismu ekoloģija

  14. Kvantitatīvā ekoloģija: skaits, biomasa un aktivitāteKolonijas veidojošās vienības Koloniju hibridizācija, t.sk. FISH (fluorescence in situ hybridization) Mikroorganismu ekoloģija

  15. Kvantitatīvā ekoloģija: skaits, biomasa un aktivitāteMikroorganismu biomasas noteikšana Bioķīmiskie paņēmieni. ATP un dzīvotspējīgo šūnu skaita korelācija. Mikroorganismu ekoloģija

  16. Kvantitatīvā ekoloģija: skaits, biomasa un aktivitāteMikroorganismu metabolisma mērīšana Heterotrofā potenciāla mērīšana Modificēts Lainuvera-Berka grafiks T/F – laiks (stundas) / pieliktā substrāta tā daļa, kas asimilēta šūnā vai pārvērsta par CO2 S – pievienotā substrāta koncentrācija; Kt + Sn– transporta konstante + substrāta dabīgā koncentrācija; Vmax – substrāta izmantošanas maksimālais ātrums Ļauj pētīt kāda faktora, piemēram, piesārņojuma ietekmi. Mikroorganismu ekoloģija

  17. Kvantitatīvā ekoloģija: skaits, biomasa un aktivitāteMikroorganismu metabolisma mērīšana Specifisku enzīmu noteikšana Mikroorganismu ekoloģija

  18. Mikroorganismu augšanas abiotiskie ierobežojumiŠūnu pamatelementi un to fizioloģiskās funkcijas Mikroorganismu ekoloģija

  19. Mikroorganismu augšanas abiotiskie ierobežojumi Mikroorganismu ekoloģija

  20. Vides determinantes Temperatūra Ikviens mikroorganisms attīstās noteiktās temperatūras robežās, ko raksturo trīs punkti: minimums, optimums un maksimums. Celms 121 (atklāts 2003. g.) – hipertermofils arhejs (Crenarchaeota valsts), opt. 105-107 °C, max 121 °C. Mikroorganismu ekoloģija

  21. Baktēriju un arheju augšanas temperatūra Mikroorganismu ekoloģija

  22. Temperatūra Kāda Antarktīdas psihrofila biomasa pēc 80 h inkubācijas dažādās temperatūrās. Adenilātciklāžu aktivitāte: A – Methanococcus igneus; B – Methanococcus jannaschii; C – Methanococcus thermolithotrophicus; D – Methanococcus voltae. Mikroorganismu ekoloģija

  23. Temperatūra Temperatūras ietekme uz prokariotu sugu daudzveidību karstajā avotā. Mikroorganismu ekoloģija

  24. Radiācija Elektromagnētiskās radiācijas spektrs 1 nm = 10-9 m Jonizējošā radiācija: - gamma stari; - rentgena stari (X-rays) Mikroorganismu ekoloģija

  25. Redzamās gaismas starojums (320-800 nm) Dažāda viļņu garuma gaismas staru iespiešanās ūdenī Aritmētiskā skala Puslogaritmiskā skala Mikroorganismu ekoloģija

  26. Ūdens aktivitāte (aw )Ūdens potenciāls () • = RT lneaw / V R – gāzu konstante; T – absolūtā temperatūra (K); V – parciālais molārais tilpums. Tīram ūdenim aw = 1,0; Tīram ūdenim  = 0. Dažādu mikroorganismu augšanai nepieciešamā ūdens aktivitāte Mikroorganismu ekoloģija

  27. Ūdeņraža jonu koncentrācija Prokariotu attīstībai nepieciešamais pH Mikroorganismu ekoloģija

  28. Redokspotenciāls (Eh) Eh izsaka attiecību starp oksidētajiem un reducētajiem savienojumiem Eh mērī pret H elektroda 0 punktu. Vide, kas atņem elektronus no H elektroda, ir ar pozitīvu Eh. Vide, kas dod elektronus H elektrodam, ir ar negatīvu Eh. Mikroorganismu ekoloģija

  29. Magnētiskie spēki Magnetotaktisko baktēriju magnetosomas10-90 nm diametrā magnetīta Fe3O4 vai greizīta Fe3S4 u.tml.formās Magnetosomas kokveida šūnāsNo Magnetospirillum magnetotacticum izolētas magnetosomas (50-90 nm ) ar membrānām Membrāna Mikroorganismu ekoloģija

  30. Enzīmi, kas noārda skābekļa toksiskās formas Neorganiskie savienojumi Skābekļa reaktīvās formas O2 – spēcīgs oksidants un elektronu akceptors 1O2 – veic spontānas oksidēšanas reakcijas. Karotinoīdi detoksificē. O2-- superoksīda anjons, rodas O2 + e- O2- H2O2 – ūdeņraža peroksīds, rodas O2+ e- + 2H+ H2O2 O22-- peroksīda anjons OH. - hidroksilradikāls, rodas H2O2 + e- + H+ H2O + OH. OH. + e- + H+ H2O Summāri: O2 + 4e- + 4H+ 2H2O O3 –ozons, stiprs oksidētājs • Katalāze. • H2O2 + H2O2  2H2O + O2 • Peroksidāze. • H2O2 + NADH + H+ 2H2O + NAD+ • 3. Superoksīddismutāze (SOD). • O2- + O2-+ 2H+ H2O2 + O2 Mikroorganismu ekoloģija

  31. Neorganiskie savienojumi Slāpeklis un fosfors N un P loma naftas produktu biodegradēšanā jūrās (18 dienas). (Atlas un Bartha, 1972) Pēc masas zuduma Pēc gāzu hromatogrāfijas datiem Pēc CO2 izdalīšanās Mikroorganismu ekoloģija

  32. IV Mikroorganismi dabiskajos biotopos: gaisa, ūdens un augsnes mikrobioloģijaAtmo-ekosfēra (atmosfēra) Atmosfēras temperatūra un spiediens Atmosfēras gaisa sastāvs: 79 % N2; 21 % O2; 0,034 % CO2; dažu citu gāzu pēdas. Mikroorganismu ekoloģija

  33. Atmo-ekosfēra (atmosfērā) Pigmenti aizsargā organismus pret fotooksidāciju. Micrococcus luteus izturība saules staros: a – normāls, dzelteni pigmentēts celms (izturīgs gan gaisā, gan slāpekļa atmosfērā); b – nepigmentēts, balts mutants (izturīgs slāpekļa atmosfērā); c – nepigmentēts, balts mutants (gaisā zaudē dzīvotspēju). Mikroorganismu ekoloģija

  34. Mikroorganismi atmo-ekosfērā Mikroorganismu ekoloģija

  35. Hidro-ekosfēra (hidrosfēra) Neistons Mikroorganismu ekoloģija

  36. Hidro-ekosfēra (hidrosfēra) Ezeru sadalījums zonās atkarībā no gaismas iespiešanās. Mērenās klimata joslas ezeru noslāņošanās (stratifikācija). Mikroorganismu ekoloģija

  37. Hidro-ekosfēra (hidrosfēra) Baktēriju vertikālais sadalījums ezeros Anoksigēni fototrofās baktērijas attīstās zem temperatūras robežšķirtnes, oksigēni fototrofās – virs temperatūras robežšķirtnes. Mikroorganismu ekoloģija

  38. Hidro-ekosfēra (hidrosfēra) Mikroorganismu loma oglekļa apritē tipiskā saldūdens ezerā: DOC – izšķīdušas organiskās vielas; POC – neizšķīdušas organisko vielu daļiņas; PS – fotosintēze; R – elpošana. (Wetzel, 1975). Mikroorganismu ekoloģija

  39. Prokarioti izdala daudzfunkcionālus pūslīšus 50-250 nm diametrā – membrānā ieslēgtas šūnas sastāvdaļas. Pūslīši saista vīrusus un aizsargā no tiem šūnas, mijiedarbojas ar heterotrofiem un piedalās gēnu pārnešanā. Prochlorococcus sp. šūnas un pūslīši (norāda bultas). Skala – 1 m Shēma, bez mēroga ievērošanas (Biller S.J. 2014. Bacterial vesicles in marine ecosystems. Science, 343, 6167, 183-186) (Scanlan D. 2014. Bacterial vesicles in the ocean. Science, 343, 6167, 143-144) Mikroorganismu ekoloģija

  40. Lito-ekosfēra (litosfēra) Ieži Augsne Nogulsnes Mikroorganismu ekoloģija

  41. Lito-ekosfēra (litosfēra) Dažādu grupu mikroorganismu daudzums dažāda tipa augsnēs Mikroorganismu ekoloģija

  42. Lito-ekosfēra (litosfēra) Aerobo un fakultatīvi anaerobo baktēriju ģinšu procentuālais sastāvs augsnē Mikroorganismu ekoloģija

More Related