Бактерии в природе и промышленности - БАКТЕРИИ - САМЫЕ МЕЛКИЕ И МНОГОЧИСЛЕННЫЕ ЖИВЫЕ СУЩЕСТВА

Определяем проблему урокаc

Антошка: Напугали вы меня рассказами о болезнях. Вот бы взять все микробы на Земле и уничтожить.

Биолог: К счастью, это невозможно, ведь без бактерий животные и растения Земли погибли бы. Да и ты за завтраком остался бы без своего любимого йогурта.

• С чьей точкой зрения ты согласен? Какие можешь привести аргументы? Что нужно обсудить на уроке, чтобы разъяснить Антошке позицию биолога? Сравни с авторским вариантом (стр. 171).

Вспоминаем то, что знаем

• Что такое целлюлоза? (Жизненный опыт)

• Какие организмы называют разрушителями? (§ 2, 3-й класс)

• Какие продукты питания оберегают от порчи и как это делают? (Жизненный опыт)

• Вспомни, как обрабатывают фрукты, заготавливая их на зиму. (Жизненный опыт)

Решаем проблему, открываем новые знания

• Найди в тексте аргументы в защиту позиции биолога.

Бактерии-разрушители живут почти везде

Бактерии обитают в почве, морской и пресной воде, нефти, торфе и иле, телах животных и растений, на поверхности и в трещинках камней.

Бактерии разрушают стальные и алюминиевые промышленные конструкции, резиновые шины и шланги, нефтяные топлива и смазочные масла, некоторые пластмассы и синтетические волокна.

Бактерии питаются не только органическими веществами - они разрушают одни горные породы и способствуют созданию других.

Вес бактерий, обитающих на Земле, огромен: на одном гектаре пашни их может быть от 1,5 до 40 тонн.

Если представить, что все бактерии Земли собрали и высушили, то они будут весить около 70 миллиардов тонн.

Некоторые бактерии снабжают азотом растения, поселившись на их корнях

Растения нуждаются в азоте, но сами усваивать азот воздуха не могут. Некоторые бактерии соединяют содержащиеся в воздухе молекулы азота с другими молекулами, в результате чего получаются вещества, доступные для растений.

Эти бактерии поселяются в клетках молодых корней, что приводит к образованию утолщений, называемых клубеньками (рис. 13.1). Такие клубеньки образуются на корнях растений семейства бобовых (например, клевера, люцерны, гороха), серой ольхи и некоторых других растений.

13.1. Корень с клубеньками.

Бактерии клубеньков создают десятки и сотни килограммов азотных удобрений на гектаре почвы.

Корни дают бактериям углеводы, а бактерии корням - такие содержащие азот вещества, которые могут быть усвоены растением. Их сожительство взаимовыгодно.

Азот - газ, составляющий 70% веса воздуха.

Взаимовыгодное сожительство организмов разных видов называют симбиозом.

Симбиоз с бактериями позволяет травоядным питаться целлюлозой

Бактерии способны изменять вещества, которые растения и животные усвоить не в состоянии. Коровы, например, поедают солому и сено, большая часть веса которых - целлюлоза. Коровы не в состоянии переварить целлюлозу, но в ячейках рубца (специального отдела их желудка) обитают бактерии и одноклеточные животные - инфузории. Они превращают целлюлозу в вещества, которые корова в состоянии переварить и усвоить.

Взаимопомощь коров и бактерий - пример симбиоза.

Корни растений и бактерии помогают друг другу

Корни растений выделяют много органических веществ (сахара, аминокислоты и другие), которыми питаются бактерии. Поэтому в слое почвы, окружающем корни, поселяется особенно много бактерий. Они превращают отмершие остатки растений в доступные для растений вещества. Этот слой почвы называют ризосферой.

Бактерии портят вещи

Многие бактерии портят продукты питания, промышленное сырьё и готовые изделия. От этих бактерий люди разными способами избавляются.

Молоко на мгновение нагревают до температуры 90° С или 30 минут держат нагретым до 65° С (пастеризуют).

Мясные продукты консервируют, нагревая их при температуре выше 120° С. При этом гибнут не только бактерии, но и их споры.

На водопроводных станциях воду обеззараживают ядовитым газом - хлором или озоном. Поверхности предметов обеззараживают горячим паром или воздухом, кипятком, ядовитыми жидкостями и ультрафиолетовым светом.

Если нужно защитить от бактерий жидкость, портящуюся при нагревании или при добавлении ядовитых для бактерий веществ, то её фильтруют (рис. 13.2). Чтобы очистить жидкость от бактерий или их спор, её пропускают сквозь пористое стекло, пористую бумагу или плёнку с порами меньшими 1/2000 мм.

Автоклав - это металлический сосуд с толстыми стенками, который не разрывается при повышении давления (вода кипит при 100° С, а при повышенном давлении - при более высоких температурах).

13.2. Фильтрование.

Люди используют бактерии в промышленности

Люди используют бактерии в производстве лекарств, пищи и нужных в технике веществ.

Бактерии перерабатывают дешёвое сырьё (уксус, нефть, природный газ, отходы пищевой промышленности) в другие необходимые человеку вещества.

Люди создают благоприятные для полезных бактерий условия (подбирают нужный состав среды, температуру, способ обработки).

При квашении капусты, например, измельчают кочаны и пересыпают их солью. В выступившем соке достаточно питательных веществ для молочнокислых бактерий, а соль вытягивает сок из клеток и замедляет размножение ненужных бактерий.

За несколько дней молочнокислые бактерии превращают сахар капустного сока в молочную кислоту, которая мешает развитию многих бактерий. После этого капусту охлаждают, поскольку чем ниже температура, тем медленнее размножаются бактерии.

Перемешивание среды - условие благополучия бактерий

Бактерии в воде медленно оседают на дно, а питательные вещества равномерно распределяются по всей жидкости. Осевшие на дно бактерии быстро поглощают питательные вещества в придонном слое и начинают голодать.

Чтобы бактерии использовали все питательные вещества, сосуд взбалтывают.

• Почему благополучие бактерий зависит от перемешивания среды?

Учёные-микробиологи

Луи Пастер (1822-1895) - французский учёный, изучивший процесс брожения. Именно в результате этого процесса бактерии превращают молоко в кисломолочные продукты, а дрожжевые грибки превращают сахара в спирт и уксус. Благодаря Пастеру люди научились сохранять молоко и другие продукты от порчи, недаром такое молоко называют в честь Пастера пастеризованным. Такие слова, как дезинфекция (защита от инфекций), асептика (защита ран от микробов), обрели смысл благодаря работам этого учёного.

Роберт Кох (1843-1910) - немецкий учёный, открывший возбудителей сибирской язвы, холеры и туберкулёза. За исследования туберкулёза награждён в 1905 году Нобелевской премией.

Кроме одноклеточных бактерий, существуют и многоклеточные безъядерные живые существа: цианобактерии и актиномицеты.

Цианобактерии - одноклеточные, многоклеточные и колониальные организмы, способные использовать энергию солнечного света.

Актиномицеты - организмы, образующие многоклеточные нити и питающиеся органическими веществами.

Сравниваем свой вывод с авторским

Бактерии, разрушая органические вещества, делают доступными для растений атомы азота, фосфора и серы, не дают накапливаться мёртвым остаткам растений и животных. Хотя бактерии и разрушают многие нужные людям вещи, они приносят огромную пользу в промышленном и сельскохозяйственном производстве.

Применяем новые знания

1. Что такое симбиоз?

2. Как бактерии улучшают почву?

3. Что такое ризосфера?

4. К чему может привести гибель бактерий и инфузорий желудка коровы?

5. Как люди используют бактерии?

6. Давно ли люди стали использовать бактерии в производстве?

7. Как в промышленности избавляются от ненужных бактерий?

8. У фермера есть участок в десять гектаров чистого песка. Как он может превратить песок в плодородную почву?

9. Представьте, что вам предложили выделить из почвы чистую культуру бактерий, которые питаются глюкозой, не боятся пенициллина и нуждаются в витамине С. Прочитайте текст для любознательных и вместе с соседом спланируйте программу работ.

10. Зачем земледельцы на каждое поле раз в несколько лет высевают клевер, люцерну, люпин - бобовые растения, на корнях которых образуются клубеньки?

Для самых любознательных

Стерильность лабораторных помещений

Бактериологи работают в стерильных условиях. Это значит, что в помещении, где они работают, практически нет бактерий (их убивают светом бактерицидных ламп). Всю стеклянную посуду заворачивают в бумагу и прогревают в печи - её разворачивают за мгновение до применения (иногда пользуются одноразовой посудой). Инструмент, которым переносят капли культуры (проволочные петли), периодически проносят через пламя.

Выделение чистой культуры бактерий

Чистой культурой называются бактерии одного вида, обитающие в сосуде, где нет бактерий других видов.

Для выделения чистой культуры жидкость, в которой есть нужные бактериологу микробы, разбавляют так, чтобы уменьшить концентрацию бактерий.

Капли такой жидкости размазывают по агаровой среде, которую готовят из различных компонентов, необходимых для развития нужного вида бактерий. Чашки с этой средой держат в тепле до тех пор, пока колонии не увеличатся настолько, что станут различимы. Проволочной петлёй захватывают кусочек нужной колонии, разводят её в жидкой среде, и капли среды опять размазывают по агар-агару в новых чашках.

Позже бактерии одной из колоний размножают в жидкой среде: в жидкости бактерии плодятся быстрее, чем на агар-агаре.

Предлагаем проект

Бактерии окружают нас повсюду и оказывают весьма значительное воздействие на жизнь людей. С одной стороны, в роли разрушителей в каждой природной экосистеме выступают бактерии, обеспечивая круговорот веществ. Без них человечество оказалось бы завалено отходами. С помощью бактерий мы получаем такие вкусные продукты, как йогурт, простокваша, квашеная капуста и т.п. С другой стороны, трудно переоценить опасность болезнетворных бактерий. Несмотря на важность этой группы организмов, ученики начальной школы мало знают о бактериях. Сделайте небольшой информационный плакат о бактериях для учеников 3-го класса. Отразите в нём правила поведения, которые позволят не заразиться опасными болезнетворными бактериями.

Мои биологические исследования

Бактерии играют важную роль в жизни экосистем и хозяйстве человека. Предлагаем тебе провести небольшое исследование. Вместе с родителями постарайся

выяснить, какова роль бактерий в жизни твоей семьи: какие из продуктов питания являются результатом жизнедеятельности бактерий, какие средства гигиены позволяют уменьшать численность вредоносных бактерий, какие лекарства нацелены на борьбу с болезнетворными бактериями.

Результат своей работы ты можешь оформить в виде письменного доклада и/или презентации.

Заключение к главе 3

Бактерии - одноклеточные существа, способные питаться самыми разными веществами и жить в самых разных условиях, иногда гибельных для других организмов.

Бактерии могут быстро размножаться в благоприятных условиях и длительно переживать неблагоприятные.

Бактерии играют важную роль в жизни природы, превращая вещества, не доступные для растений и животных, в доступные для них.

Многие бактерии вызывают болезни, но гораздо больше бактерий помогают человеку.