EKOLOGIE MIKROORGANISMŮ 3 Habitaty mikroorganismů Stupně organizace živé hmoty • •Organismus – jedinec, zástupce daného druhu •Populace – zástupci jednoho druhu žijící na určitém místě •Společenství- druhy žijící na určitém místě • •gilda –skupiny druhů organismů, které využívají stejné zdroje (zejména potravní), např. bezobratlí potravně vázaní na dub, společenstva velkých býložravých savců, či společenstva velkých savčích predátorů • •Biocenóza – soubor/společenství populací všech druhů •žijících na určitém prostoru - biotopu – •se všemi vzájemnými vazbami •-živá část ekosystému schopná autoregulace •(mikrobiální společenstvo) •Biotop - jednotné prostředí poskytující životní prostor pro specifické •společenství organismů (bio- život, topos – místo) •- habitat nebo stanoviště (to je ale někdy chápáno úžeji) - biotické (živé) i •abiotické (neživé) prostředí, ovlivněné a pozměněné živou složkou přírody •- prostor osídleny biocenózou •Můžeme ho chápat jako společné prostředí určitých složek biocenózy, tedy •soubor všech vlivů, které vytvářejí životní prostředí všech zde žijících •organismů (např. biotop přehradní nádrže). •Ekosystém – systém tvořený biocenózou + biotopem •- dynamický systém – neustálá výměna hmoty a energie •Biom – společenstvo organismů osidlující velké celky a ovlivňované •makroklimatem (step, poušť, savana…) •– část biosféry charakterizovaná určitým typem biotických a •abiotických podmínek •Biosféra – největší heterogenní systém živých organismů na Zemi •- část Země, kde se vyskytují nějaké formy života • Toleranční rozsah – ekologická amplituda •každý (mikrobiální) druh roste a množí se v určitém definovaném spektru •Vnější podmínky •Abiotické faktory – teplota, obsah vody, intenzita světla, pH, osmotický •tlak, salinita, redox potenciál, hydrostat. tlak, toxiny •extremní prostředí – rychlejší evoluce mikroorganismů • •Ekologická amplituda je míra tolerance organismu vůči vnějším podmínkám, že existuje určité optimum, pro které funguje organizmus nejlépe • •minimum, optimum a maximum – není fixní – je ovlivněno vnějšími podmínkami (kompenzace jinými faktory) • •stenoekní org = Obligátní , striktní – mající úzký toleranční rozsah •euryekní….(termní) organismy = fakultativní – široký toleranční rozsah • •varianty nebo kmeny jednoho druhu se mohou lišit ve své toleranci nebo optimu u většiny faktorů – přirozená selekce – vznikají ekotypy • •toleranční rozsah pro klidové formy širší – také zde vliv vnějších podmínek https://eluc.kr-olomoucky.cz/verejne/lekce/160 Limitující faktory •kontrolují distribuci nebo hustotu populace •pH, teplota, osmotický a hydrostatický tlak, vlhkost, světlo, salinita, hydrostatický tlak, koncentrace kyslíku a živin •různé působení na jeden organismus v různém prostředí •kritický faktor složení společenstva • •kmeny S. pneumoniae neschopné růst při 41oC – neškodné pro králíka •termotolerantní kmeny ale stále patogenní •Intenzita abiotických faktorů není konstatní - gradienty abiotických faktorů– distribuce organismů (gradienty) Ekosféra (biosféra) •souhrn všech živých organismů na Zemi s jejich neživým prostředím, které obývají • •atmo-ekosféra •hydro-ekosféra •lito-ekosféra • •každé prostředí je charakterizováno souhrnem fyzikálních, chemických a biologických parametrů • •ty určují, která mikrobiální populaci, zde může prosperovat • •prostředí zpravidla určuje, zda je možná kompetice více skupin či nikoliv (extrémní habitaty, nutná adaptace) http://www.prezzybox.com/ecosphere-small.aspx Habitat •jednotlivé ekosféry mají mnoho habitatů • •habitat – fyzické místo, kde se organismus nachází („adresa“) • •ekologická nika – ta označuje nejen kde organismus žije, i jeho funkce v ekosystému – např. predátor, co kdy a kde loví…) • •fyzikální a chemické charakteristiky habitatu ovlivňují růst, aktivitu, interakce a přežití mikroorganismů nacházejících se v habitatu, určují niku, kterou mikroorganismus okupuje • •mikrobů jde často o mikroměřítko, které je nutno brát v úvahu (makroorganismy – velká teritoria http://www.nature.com/nrmicro/journal/v14/n1/abs/nrmicro3552.html •autochtonní mikroorganismy •jsou původní v daném habitatu – přežijí zde, rostou a jsou metabolicky aktivní •fyziologicky se adaptovat na fyzikální a chemické podmínky prostředí – zvýší to jeho šanci přežití, schopnost uniknout predaci a kompetitivnímu tlaku •úspěšně soutěží s ostatními autochtonními mikroby (všichni vykazují určitou adaptaci, která jim umožňuje být fyziologicky kompatibilní s jejich fyzikálním i chemickým prostředím • •alochtonní - cizí mikrobi –přechodní členové habitatu •nezabírají zde žádnou ekologickou niku •vyrostli jinde a byli sem nějak přineseni • mohou přežít různě dlouho •tvorba spor nebo rychle zmizí – E. coli v mořském prostředí nepřežije 24 hodin • • •někdy nejasné, kdo je autochtonní a kdo alochtonní •ekosystémy dynamické a stále se mění, autochtonní organismy mohou být aktivní během určitého období, v jiném období pak mohou být dormantní •třeba zvážit, zda prostředí vykazuje cyklické změny, které umožní růst mikroba v určitém období •zda je mikrob schopný přežít nepříznivé období •úspěch alochtonního mikroba – především v prostředí, kde dochází k nějaké změně, či kde působí nějaký stres nebo narušení • • Rozdělení podle environmentálních adaptací •podmínky prostředí: • •teplota •tlak •salinita •pH •kyslík • • sejmout0080a Toleranční rozsah - teplota •velký vliv, dobře prostudovaná •optimum: 12oC (houby, bakterie) -104oC (bakterie –redukce síranů, archaea) • v půdě se mění více než ve vodném prostředí (den/noc, léto/zima) • • mikroorganismy nemají autoregulaci, ale populace s velkou hustotou mohou ovlivnit teplotu prostředí (kompost….) • • většina mikrobů schopna růst při nízké teplotě 10oC – optimum jinde • 35-40oC – teplokrevní živočichové – mikrobi s touto optimální teplotou většinou nerostou při nižších/vyšších teplotách – bakterie se lépe adaptují na jinou teplotu, houby se téměř neadaptují •prostředí s vysokými teplotami téměř sterilní • •nejvyšší teplota, při které mikroorganismy zachovají své životní funkce je ovlivňováno pH a dalšími faktory vnějšího prostředí (zvl. u vyšších teplot) : •- termofilní bakterie – 85-88oC •- řasy -73-75oC •- houby 56-60oC -protozoa – 51oC - •vyšší teploty – změny enzymat. pochodů, požadavků na živiny skenovat0064a Rozpětí teplot a rychlost množení (počet generací/h) u psychrofilních, mesofilních a termofilních baktérií skenovat0041a skenovat0117a Termofilové •snáší rel. vys. teploty, kolem 45 °C ( 50 - 70 °C ) •převážně Archaea •geotermálně aktivní místa na Zemi - horké prameny, hlubokomořské horké vývěry atd. •obsahují spec. enzymy, které fungují za vys. teploty •některé enzymy se používají v molek. biologii (termo stabilní taq DNA polymeráza pro PCR), nebo jako součást mycích přípravků Extremní termofilové •80 °C to 105 °C pro růst • membrány a proteiny neobvykle stabilní vůči vys. teplotě • často Archaea, vyžadující k růstu elementární síru • některé anaerobní – využívají S jako el. akceptor při dýchání místo kyslíku • některé lithotrofní – oxidují S na kyseliny jako zdroj energie ( stejně jako acidofilní b.) • obývají horké, na S bohaté prostředí – horké prameny, gejzíry, fumaroly • často jsou barevné – obsahují barevné fotosyntetické pigmenty Methanosarcina thermophila w.chem.cst.nihon-u.ac.jp/bikou/page01-e.html Pyrobaculum islandicum skenovat0118a •hlubokomořské prostředí – vysoký tlak + nízké/ (extr.vysoké) teploty •spec. struktury, umožňující život a růst při extrem. tlaku • výzkumy fyziologie a molek. biologie hlubokomořských barofilních bakterií -tlak-regulující operony a ukazují, že růst je závislý vztahu mezi tlakem a teplotou prostředí Toleranční rozsah – atmosférický tlak •barotolerantní b. – schopnost růstu při vyšším tlaku než atmosférickém •barofilní b.- opt. růst při tlaku menším než 40 MPa - jsou schopny růst i při atmosférickém •extremně barofilní b. – optimální tlak pro růst více než 40 MPa. Halomonas salaria vyžaduje tlak 1000 atm •vysoké tlaky - normální membrána buněk se stane voskovitou a relativně nepropustnou pro živiny •vysoký tlak snižuje funkčnost proteinů •piezofilní bakterie mají ve své cytoplazmatické membráně vysoký podíl mastných kyselin, což umožňuje, aby membrány zůstaly funkční a udržovaly se od gelování při vysokých tlacích •většina piezofilů roste v tmě a obvykle je velmi citlivá na UV záření; postrádají mnoho mechanismů reparace DNA •Př. xenophyophore, byl nalezen v nejhlubším oceánském výkopu 10,541 m pod povrchem https://www.youtube.com/watch?v=szIcnSIlrDE sejmout0037a Růst barotolerantních, středně barofilních a extrémně barofilních baktérií Mnohem pomalejší růst extremobarofilních baktérií Neschopnost extremobarofilních baktérií růst při nízkém tlaku © Horikoshi 1998 Ekologická amplituda-osmotický tlak, salinita •ovlivňována více faktory • •dominantní vliv má koncentrace jednotlivých iontů v prostředí • •u vod se mění salinita jen příležitostně nebo sezónně • •u půdy – srážky, sucho, ale i výměna iontů organismů (pro patogeny atd) – stálé podmínky • •mořské organismy -3,5% NaCl • •Na ionty – stabilizace nebo aktivace enzymů, udržení kulovitého tvaru buňky • •nehalofilní organismy se mohou přizpůsobit – fyziologická adaptace • •prostředí s vysokou koncentrací solí (0,2 až 5,5 M – moře 0,3 M) •slaniska, moře, slaná jezera, Mrtvé moře… •vysoká salinita – extrémní prostředí, jen málo organismů schopno akceptovat •organismy schopné udržet iontové složení a osmotický tlak proti vysokému spádu •převážně Archea •některé druhy (bakterie) mají červenou barvu díky obsahu karoteinodů – fotosyntet. piment bakteriorhodopsin • •většina halofilních a halotolrantních organismů vynakládá E na vyloučení solí z cytoplazmy pomocí proteinových agregátů (‘salting out’) • •další strategie : 1) akumulace anorganických solí v cytoplazmě 2) udržování cytoplazmy s nízkou koncentrací solí + vys. konc. jiných roztoků (glycerol aj.) – intracel. konc. regulována podle externí konc solí – chrání proteiny • • - •fakultativně halofilní b. • obligátně halofilní b. • extrémně halofilní b. - Halobacteria sejmout0029a Vliv koncentrace sodného iontu na růst mikroorganismů rozdílné tolerance soli Koncentrace iontů sodíku sejmout0198a sejmout0006a Saliny s různou koncentrací solí Červená barva je způsobena halofilními baktériemi s obsahem bakteriorodopsinu, jehož základem je červeně zbarvený pigment retinal Ekologické rozpětí - pH •schopnost udržovat vnitrobuněčné pH v určitém rozmezí, někdy odlišném od vnějšího prostředí • •acidofilní b. - (pH 1- 5,2) – bakterie produkující silné kyseliny • (Thiobacillus x Nitrobacter) • •neutrofilní b. - (pH 5,2 - 9) – Escherichia coli • •alkalofilní b. - (pH 9 – 11,5) • - fotosynt. halofilní b. – Halobacterum pH 9-10 • - b. zvyšující pH okolí (Arthrobacter – odštěpuje amoniak) • - alkalotolerantní řasy a sinice – vodní květ • ( intenz. fotosyntéza – zvýšení pH i nad 10) • • • • Výsledek obrázku pro Thiobacillus skenovat0122a skenovat0068a Různé typy bakterií inkubované v kultivačním mediu se kumulují v různých zónách podle jejich citlivosti k volnému molekulárnímu kyslíku O2 O2 O2 Ekologické rozpětí - kyslík HYDROSFÉRA •vhodnější pro mikroby než atmosféra – voda • •jsou zde tedy převážně autochtonní mikrobi • •schopní růst při nízké koncentraci živin • •většina je pohyblivá (bičíky a pod) • •některé (prosthecates –s výběžky) mají nezvyklý tvar •zvyšuje poměr plochy povrchu k objemu •účinnější příjem nízkých koncentrací živin http://www.biologydiscussion.com/bacteria/bacterial-cells/top-9-features-of-a-bacterial-cell-microb iology/49761 •Vodní ekosystémy •Mořské •Sladkovodní •Jezera •Řeky •Umělé •Extrémní •prostředí •Podzemní vody •Led (Zamrzlá jezera) •Rašelniniště •Ústí řek Hydrotermální prameny Kalová voda čističek odpadních vod Pitná voda úpravny pitné vody •Prameny Otevřené moře Voda Světové vody •Sladká voda ~ 0,03 % Část, kterou přispívají jezera a řeky k celkové zásobě sladkých vod je velmi malá. MOŘSKÉ EKOSYSTÉMY Srovnání s typickými sladkovodními ekosystémy, koncentrace nutrientů v otevřeném oceánu je často velmi nízká (N, P, Fe) a počty buněk jsou typicky nižší v oceánu než ve sladkovodních prostředích. Ale protože jsou oceány tak rozsáhlé, celková fotosyntéza a produkce O2 z nich dělá největší primární producenty. http://marinebio.org/oceans/geography/ Estuária •setkávání mořské vody a sladké vody z řek a pramenů •ekoton - ústí jsou produktivnější než oceány nebo sladkovodní •přítoky – ukládání živin nesených řekami •velice variabilní environment : teplota, salinita, pH, obsah organických látek •jsou pod vlivem přílivu – i živiny přinesené řekami oscilují s přílivem a odlivem v ústích, výsledný pohyb je ale do otevřeného moře •v typickém ústí je gradient salinity od <5 do >25 promile •rozlišení mezi autochtonními a allochtonními organismy je zvlášť obtížné •nejlépe adaptované organismy musí být tolerantní k celé řadě environmentálních faktorů •pravé sladkovodní i mořské organismy jsou jen přechodnými členy/obyvateli ústí řek •produktivita ústí je vysoká, fotosyntéza téměř vždy převyšuje respirační aktivitu •velké části ústí jsou přerostlé poloponořenými vyššími rostlinami – charakteristické jsou různé trávy rodu Spartina v mírném klimatu •mangrovové lesy v tropických oblastech •přílivové roviny jsou často zarostlé - vocha mořská (Zostera) v mírných oblastech a „turtle grass“ (Thalassia) v tropických oblastech • • • Slaniska •slanisková ústí mohou dostat živiny z výstupných pramenů •podél kontinentálního šelfu (prahu), ale většina živin přichází z pevniny ve formě odtoku srážkové vody •fyzikální konstrukce ústí má za následek, že živiny vstupující do ústí, nebo zde vytvořené, jsou zde „uvězněné“ – interní recyklace s malými relativními ztrátami do hlubších oceánů •i vnitrozemské – minerální prameny • PP Netřebská slaniska Ladakh Massachusetts Charakteristiky a stratifikace oceánů •Podmínky v mořských ekosystémech jsou většinou velice uniformní – díky různým mechanismům mísení vodních mas • • příliv, vodní proudy, a termohalinní cirkulace (teplota i slanost) • •Termohalinní cirkulace •počátek v subtropické oblasti jižního Atlantiku – zde dochází k velkému výparu a voda je nahrazována studenou vodou proudící středním patrem směrem od Antarktidy •V rovníkové oblasti se tato voda otepluje, ale díky výparu se zvětšuje její salinita •noří se do hloubek kolem 800 m a putuje Atlantikem dál až k Islandu •teplo odevzdá výměník u Islandu, tím ztěžkne a putuje v hloubce zpět podél dna Atlantiku, až opět narazí na Cirkumantarktické •přenos vody mezi severním Atlantikem a severním Pacifikem 500–1000 let, celá globální cirkulace 1500 let •změna v termohalinní cirkulaci může podmínit změny klimatu v měřítku století a tisíciletí •pohlcování atmosférického CO2 v oceánech •anomálie povrchových teplot oceánů (SST – sea surface temperature) významně • ovlivňují klima Evropy (např. NAO - North Atlantic oscillation ), Afriky a Jižní Ameriky • • • • • • • • • •https://www.youtube.com/watch?v=UuGrBhK2c7U •příliv/odliv má za následek pravidelné zaplavování a expozicÍ pobřežních habitatů •příliv – gravitace měsíce a slunce – perioda cca 12,5 hodiny; na většině míst se přiliv a odliv objevuje 2x denně •oceánské proudy vznikají vlivem větrů a rotace země •rotační síla země a zemské překážky mají za následek převážně cirkulární systém proudů •hluboké proudy vznikají z rozdílů v teplotě a salinitě, které vytváří rozdíly v hustotě vody – hustota vodních mas způsobuje thermohalinní proudy, které míchají vodní masy vertikálně •procesy v oceánech a interakce s atmosférou podmiňují rozvrstvení oceánu: • •a) směšovací povrchová vrstva (mixed surface layer) •několik desítek metrů od 60º z.š. k pólům, 400 m na 40º z.š. a 100–200 m na rovníku • ve směšovací povrchové vrstvě je pohyb vody podmíněn působením větru – mořské proudy, povrchové víry a) •b) termoklinní vrstva, kde klesá teplota a roste hustota s hloubkou – stabilně •zvrstvená, působí jako bariéra mezi teplejší povrchovou a chladnější hlubší vrstvou • •c) hluboká vrstva – studená a hustá voda – pohyb vody zde souvisí s kolísáním hustoty v důsledku rozdílů v salinitě a teplotě Minerály v oceánech •Oceány obsahují téměř každý v přírodě se vyskytující prvek, ale většina je v extrémně nízkých koncentracích •N, P, Fe – základní pro mikrobiální růst – jen stopová množství (méně než 1ppm) •Salinita – 3,3-3,7 promile •pH 8,3 – 8,5 •Teplota v hloubce 100m a níž mezi 5-0oC •Sezónní fluktuace kdekoliv není větší než 20oC a variace ve všech oceánech je do 35oC Rudý příliv •vyšší koncentrace fytoplanktonu způsobuje rudou barvu moře •řasy (obrněnky Lingulodinium polyedrum) •v noci řasa začíná svítit namodralou září •bioluminiscence - oxidace luciferinu za přítomnosti enzymu luciferázy •vyzařuje se až 96 procent světla a jen 4 procenta tepla (u moderních výbojek je efektivita jen 10 procent světla) •produkce toxinů, dříve si biologové mysleli, že působení je jen krátkodobé •objev tzv. brevetoxinů (2008)- nervové jedy pocházející z řasy Karenia brevis po vdechnutí do plic metabolizují •vlny narážející do pobřeží - v řasách obsažené neurotoxiny uvolňují do vzduchu •ve formě aerosolu se k lidem u břehu dostávají jedovaté látky, které podle posledních zjištění mohou vyvolávat i rakovinové bujení •dalším problémem je zvýšená koncentrace těchto jedů v organismech ryb • přemnožení agresivního planktonu zasáhlo Novou Anglii roku 2005 – důsledky byly dramatické zejména pro rybářský průmysl •řada plavců zasažených řasami dokonce hospitalizována https://www.youtube.com/watch?v=vOPliKfxk8Y Vertikální a horizontální zóny mořských habitatů •I přes vysokou uniformitu podmínek jsou patrné určité horizontální zóny: • •Přílivová zóna •Litorální (přílivová) zóna na pobřeží – podrobena pravidelnému zaplavování a vysychání při přílivu a odlivu • •Neritická zóna • od úrovně odlivu po kontinentální práh • relativně malá hloubka – do 200 m • dobře okysličená voda • nízký tlak vody • relativně stabilní teplota a salinita • dostatek světla •místo většiny mořského života • •Oceanská zóna – 65% otevřené •plochy oceánů • •Bentická oblast – dno bez ohledu na vrstvy nad ním – začíná v přílivové zóně a jde dál • • • • • Hlavní místa výskytu bakterií v otevřeném moři 1 – volně suspendované ve vodním sloupci; 2 – mořský sníh; 3 – hydrotermální prameny; 4 – dnové sedimenty; 5 – vláknonošci (Pogonophora); 6 - epibionti 1 2 3 4 5 6 •SAR11- člen skupiny a-proteobakterií nalezen díky namnožení genů rRNA z téměř všech vzorků otevřených oceánů na světě a pomocí techniky FISH • •SAR11 je pojmenovaný po Sargasovém moři, kde byl poprvé nalezen • • Představuje celkově 25 až 50% prokaryotního společenstva v povrchových mořských vodách v pobřežních vodách i na otevřeném oceánu •Mikroorganismy v oceánech •malá produktivita (40% NPP na Zemi – nejproduktivnější korály, chaluhy), v otevřených oceánech limitace N a P (normálně je limitace C!) příčina dostatku C: (H2O + CO2 ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+<-> CO32- + 2H+) nízké pH pH asi 8 vysoké pH • •Navzdory nízké úrovni anorganických nutrientů a organického uhlíku je v oceánských vodách rozptýleno významné množství prokaryotických buněk – mezi 105 a 106/ml •Počet buněk > 105 na ml v povrchové vodě moře znamená, že oceán poskytuje útočiště 3.6 x 1029 mikrobiálních buněk s celkovým obsahem uhlíku v buňkách ~ 3 x 1017 g • •v jednom mililitru přítomno asi 104 velmi malých eukaryotických buněk • •odhadnuto, že je 3.5 x 1029 (1030) virů ve světovém oceánu • pleuston •organismy plovoucí na povrchu – bakterie a řasy •nejvrchnější vrstva mořské ekosféry , vrstva povrchového napětí •Pseudomonas a různé pigmentované rody jako Erythrobacter, Erythromicrobium, Protaminobacter, Roseobacter •vyšší podíl bakterií pleustonu využívá karbohydráty než u bakterií nižších vrstev vody •také populace primárních producentů, včetně sinic (Trichodesmium), rozsivek (Rhizosolenia) a plovoucích Phaeophyta (Sargassum) •nezdá se, že by byl některý rod řas speciálně adaptován na život v pleustonu •někdy jsou zde nalezeni reprezentanti hub a protozoí spolu s různými makroskopickými bezobratlými Erythrobacter Roseobacter Trichodesmium scan0065a Nerovnoměrná distribuce •Distribuce primární produkce ve světovém oceánu •Nejběžnějšími rody sinic jsou Prochlorococcus a Synechococcus (oxygenní prokaryota obsahující chlorofyl a •mohou dosáhnout hustoty 104 to 105 buněk na mililitr na povrchu oceánů •pikoplankton (planktoní mikroorganismy velikosti mezi 0.2 - 2.0 mm) může představovat 20 až 80% celkové biomasy fykoplanktonu •V tropických a subtropických oceánech jsou také rozšířené planktonní mořské sinice Trichodesmium •Trichodesmium je dusík fixující sinice a fixace dusíku těmito mikroorganismy je hlavní vstup do koloběhu dusíku v mořském prostředí skenovat0043a •Sezónní posloupnost dominantních skupin fytoplanktonu v různých geografických oblastech. •Srovnání produktivity polární oblasti, mírného pásmu a tropů na severní polokouli. skenovat0047a m34 •Mikroorganismy v Atlantickém oceánu m35 m36 •V pásu od 8o severní šířky (27oC) po 20o jižní šířky (23oC) se vyskytuje čistá heterotrofie, to znamená že, bakteriální požadavky na uhlík + respirace převyšují fixaci uhlíku fytoplanktonem •To znamená, že se v těchto oblastech uvolňuje CO2 do atmosféry (Hoppe et al. 2002) •Jednoduché zobrazení mořského sněhu a vztahu mezi různými makro a mikroorganismy. •MOŘSKÝ SNÍH Mořský sníh obsahuje mrtvé nebo živé živočichy a rostliny (plankton), jednobuněčných (rozsivky), fekální materiál, písek a další anorganický materiál… Mořský sníh je kontinuální sprcha většinou organického detritu v hlubokém oceánu padajícího z horních vrstev vodního sloupce Jeho původ je v pochodech v produktivní fotické zóně Hlubokomořské organismy silně závisí na mořském sněhu jako na zdroji energie Tyto agregáty rostou během času a mohou dosáhnout centimetrů v průměru, cestují týdny než dosáhnou oceánského dna •© Simon et al. 2002, AME v40n2-honjo2en_4950 Částečka mořského sněhu zachycená v 55 metrech v Monterey Bay, Kalifornii. https://oceanservice.noaa.gov/facts/marinesnow.html Organismy které osidlují hluboké moře čelí třem hlavním extrémům prostředí: (a) nízká/vysoká teplota; (b) vysoký tlak, a (c) nízký obsah živin Hlubokomořské mikroorganismy musí být schopné také odolat enormnímu hydrostatickému tlaku spojenému s velkou hloubkou. Tlak vzrůstá o 1 atm na každých 10 m hloubky. Takže organismy žijící v hloubce 5000 m musí být schopné odolat tlaku 500 atm. sejmout0225 •Schéma hydrotermálního pramene •Hydrotermální prameny Geologicky jsou tyto prameny spojeny s riftovými zónami mořského dna - magma blízko mořského dna Mořská voda pronikající puklinami je míchána s horkými minerály a je vypouštěna z pramene. Tyto podmořské horké prameny jsou známé jako hydrotermální prameny. Chemická analýza hydrotermální kapaliny ukázala velké množství redukovaných anorganických materiálů, včetně H2S, Mn2+, H2 a CO Živočichové jsou závislí na aktivitě chemolitotrofních bakterií, které rostou na uvolněné anorganické energii z pramenů. Sladkovodní ekosystémy •„limnetický“ •limnologie: stojící voda – lentický habitat • tekoucí voda – lotický habitat • •Nejvrchnější vrstva hydrosféry- povrchová mikrovrstva • •je rozhraním mezi hydrosférou a atmosférou • •Vysoké povrchové napětí • •V klidných podmínkách mikroorganismy tvoří film nazývaný neuston Neuston •kolem povrchu: více světla,O2 • • •epineuston •vrstva obohacená o živiny (a mikroby – i spásání) •hyponeuston •hydrofobní deštníček • •hyponeuston •Řasa Chromophyton rosanoffi •Zelené řasy Chlorophyta •kolem povrchu: více světla,O2 • • Neuston •vyhledávaný habitat pro fotoautotrofní mikroby (CO2 a světlo) •některé minerální živiny a kovy jsou obohacené v této vrstvě •také zde prospívají sekundární producenti využívající nepolární organické látky, které se akumulují ve vrstvě povrchového napětí a kyslík •mikrobiální počty zde 10-100x vyšší než ve vodním sloupci pod touto vrstvou •bubliny procházející touto vrstvou a praskající zde hrají významnou roli v transportu voda-vzduch u bakterií a virů Neuston – pokr. •Charakteristická autochtonní mikroflóra neustonu: řasy, bakterie, houby a protozoa • •Bakterie - Pseudomonas, Caulobacter, Nevskia, Hyphomicrobium, Achromobacter, Flavobacterium, Alcaligenes, Brevibacterium, Micrococcus, Leptotrix • •Sinice - Aphanizomenon, Anabaena, Microcystis Hyphomicrobium Leptotrix Aphanizomenon Microcystis •Houby - filamentózní Cladosporium, četné kvasinky • • • • • • • •Řasy - Chromulina, Botrydiopsis, Codosiga, Navicula, Nautococcus, Proterospongia, Sphaeroeca, Platychrisis • • • • • • • •Protozoa - Difflugia, Vorticella, Arcella, Acineta, Clathrulina, Stylonychia, Codonosigna • Mokřady •mělké vodní environmenty dominované vynořujícími se rostlinami • •vznik za různých klimatických podmínek ve špatně odvodněných mělkých pánvích, často postupným zaplnění jezer nánosy a rostlinami • •vodní povrch často skryt rostlinami, které slouží jako základ pro klasifikaci těchto prostředí: •– mokřady s dominancí trav (angl. marsh) •– na minerály bohaté mokřady s neutrálním až alkalickým pH •– dominance rákosů (angl. fens) •– mokřady pokryté hustým porostem vrb, svíd a bříz (angl. shrub-carrs) • • •- zalesněné mokřady (angl. swamps) – vysoké konifery nebo listnáče vytváří korunovou klenbu (canopy) • Produkce mokřadních rostlin je vysoká, ale biodegradace rostlinných polymerů, zvl. lignocelulóz, je inhibována zaplavením vodou a podmínkami omezeného přístupu kyslíku – akumulace částečně humifikovaných rostlinných zbytků – až tvorba uhlí • •Při poklesu vodní hladiny tvorba rašeliny a „muck soil (histosol)“ s nízkým minerálním obsahem • Vrchoviště •rašeliniště s nevýznamnými přítoky a odtoky a výskytem acidofilních druhů organismů (Sphagnum - rašeliník) – angl. bogs •– v chladném vlhkém klimatu obvykle v mělkých kamenných pánvích •– tlusté vrstvy (rohože) •- v porovnání s ostatními mokřady je produktivita nízká • •spodní vrstvy mechu odumírají – ale anaerobní a kyselé podmínky silně omezují biodegradaci a rašelina se akumuluje •Sphagnum drží vodu kapilárními silami tak účinně, že může vyrůst mnohem výš, než je vlastní okraj pánve (jako houba na misce) •jak mech roste, nemůže získávat živiny z vody tekoucí přes jeho povrch a je efektivně izolován od půdy a podkladové horniny silnou vrstvou rašeliny – živiny jen z atmosféry a deště – stane se ombrotrofické (cloud-nourished) •mokřady a slatiny obzvláště jsou zajímavé environmenty – cyklus C je silně omezen částečně díky anaerobním a kyselým podmínkám •dalším faktorem jsou fenolické a polyfenolické látky z nedokonalého rozkladu rostlinných tkání Jezera •kombinovaná litorální a limnetická zóna – euphotická zona •zde dostatek světla pro fotosyntézu • •litorální zóna (pobřežní zóna)– světlo proniká až na dno, dominance (částečně) ponořenými vyššími rostlinami a ukotvenými a vláknitými a parazitickými (epiphytic) řasami • • limnetická zóna (volná voda) – dominantními primárními •producenty jsou planktonické řasy – otevřená vodní plocha •dál od břehu – sestupuje až do úrovně označované jako kompenzační hloubka – zde ještě je fotosyntéza v rovnováze s respirací • všeobecně jde o hloubku, kam proniká 1% plné sluneční Intenzity • • hloubková zóna (profundal zone) – • neexistuje v mělkých rybnících – neproniká zde využitelné světlo • •1 •2 •3 •4 •5 •6 •7 •Hlavní místa výskytu bakterií v jezeře •1 – neustonní vsrtva; 2 – ponořené rostliny (epifytické bakterie); 3 – plovoucí rosliny; 4 – volně suspendované ve vodním sloupci; 5 – jezerní sníh; 6 – dnové sedimenty; 7 – uvolňující se listy ponořených rostlinách; 8 - epibionti skenovat0020b •8 •Ilustrace neustonu •Vrstva povrchového napětí je místo na přichycení pro mikroorganismy, jejichž pozice může být nad (epineuston) nebo pod (hyponeuston) touto vrstvičkou. V obou případech mají řasy nelimitovaný přístup ke světlu a CO2. Heterotrofové mají prospěch ze živin jako jsou hydrofobní organické látky v povrchové vrstvě a z přístupu ke kyslíku. Spásači mají zase prospěch z koncentrované biomasy. skenovat0124a Jezera – pokr. •Podmínky v eufotické zóně přejí růstu fotoautotrofů • •Organismy v hloubkové zóně – hlavně sekundární producenti většinou závislí na transportu organických látek z vyšších vrstev • •Bentický habitat podporuje růst mikrobů – částice živin sedimentují a koncentrují se na povrchu bentického sedimentu • •Povrch sedimentu může být aerobní – aerobní dekompozice akumulovaných organických živin • •Anaerobní rozklad – na a pod povrchem sedimentů, kde je kyslík vyčerpán – kyslík difunduje jen velice pomalu do pórů sedimentů vyplněných vodou a oxidace organických látek rychle využije přítomný kyslík • •Kromě toho spodní část vodního sloupce v mnohých sladkovodních jezerech se stává sezónně anaerobní – teplá voda má nižší hustotu • •Na jaře slunce zahřeje povrchovou vrstvu vody – vytvoří se epilimnion • •Tato vrstva je oddělena od spodní studené vrstvy – hypolimnion teplotním gradientem – ten charakterizován rychlým poklesem teploty – jen malé míšení vody Termoklina (thermocline) •Přechodná vrstva mezi promíchávanou vrstvou na povrchu a hlubokou vodou • •Vrstvy se definují na základě teploty •Promíchávaná vrstva – blízko povrchu, teplota se blíží povrchové vrstvě • •Termoklina – rychlé snižování teploty z teploty promíchávané vrstvy na teplotu hluboké vody • •Promíchávaná vrstva a hluboká voda mají relativně vyrovnanou teplotu • •termoklina představuje jejich přechodnou zónu Stratifikace vody v jezerech •epilimnion •v létě teplý a bohatý na kyslík •intenzivní fotosyntetická produkce vyčerpá minerální živiny až na úroveň limitující primární produkci • •hypolimnion •zóna vody pod termoklinou – nízká teplota a koncentrace kyslíku • špatné pronikání světla limituje fotosyntézu a respirace vyčerpá přítomný kyslík •na minerální živiny bývají dost bohaté •na podzim, s ochlazováním epilimnionu na teplotu hypolimnionu , se termoklina rozpadne – výsledkem je úplné promíchání jezerní vody •touto cestou je hypolimnion znovu oxidován a minerální živiny doplněny v epilimnionu •Stratifikace vody v jezerech •Promíchání: jaro a podzim •Voda – termální anomálie – nejvyšší hustota vody je při 4oC • jakmile celé jezero dosáhne této teploty, povrchová voda ochlazená pod 4o C neklesne ale zůstane na povrchu a zmrzne •izolace celého jezera proti dalšímu ochlazování a ochrana vody ve hloubce, aby jezero nepromrzlo až na dno •V zimě se může vyvinout slabá stratifikace : epilimnion 0-4o C a pod ním hypolimnion 4o C •Na jaře tato stratifikace zaniká a postupně se vyvíjí letní stratifikace •Termální stratifikace má velký vliv na sezónní dostupnost a požadavky na minerální živiny •Efekt stratifikace na koncentraci a čas obratu (turnover) fosforu •- delší v zimě než v létě •- v létě v řádu minut -dostatek rozpuštěného fosforu je na jaře na počátku růstu fytoplanktonu - •V některých vodních masách speciální hydrografické podmínky udržují stálou termoklinu bez sezónních vlivů •Toto je časté, když je hustý slaný hypolimnion převrstven méně slaným a řidším epilimnionem - chemoklina •Hypolimnion je pak stabilně anaerobní a tak nevhodný pro vyšší formy života. •Typickým příkladem je Černé moře – jeho název asi odvozen od barvy sedimentů způsobené anaerobní redukcí sulfátů. Klasifikace jezerních habitatů na oligotrofní a eutrofní •založeno na produktivitě a koncentraci živin •oligotrofní – nízká koncentrace živin •většinou hluboká jezera s větším hypolimnionem než epilimnionem a relativně nízkou primární produkcí •eutrofická jezera – vysoká koncentrace živin, mělčí, teplejší a vyšší intenzity primární produkce; •koncentrace kyslíku vykazuje denní fluktuaci – vysoká aerobní dekompozice během noci; •mnoho lovných ryb nesnáší tuto fluktuaci a jsou nahrazeny odolnějšími druhy Důležité parametry jezer •z hlediska jejich (ne)vhodnosti pro mikroby: • -koncentrace organických živin a kyslíku - -koncentrace anorganických živin (zvl. N a P) – i vliv výměny látek mezi okolní litosférou a vodami jezera a biologických aktivit (poutání a uvolňování živin) - -pH – při zachování ostatních konstantních podmínek (vyšší pH podporuje vyšší primární produkci – je více CO2, ve formě HCO3- a CO32-) - -koncentrace soli Řeky •Rozdílné od jezer: • tekoucí voda – zóny s rychlým proudem a tůně s menším pohybem (depozice sedimentů) •vysoký stupeň propojení s litosférou břehů – transfer chemikálií z litosféry s dešťovou vodou a erozí z břehů • •ŘÍČNÍ EKOSYSTÉM • horní tok – rychlý, dost kyslíku, nízká teplota; zastínění stromy redukuje primární produkci a organický input je především z okolní litosféry • •střední tok – snížená rychlost proudu, vyšší teplota, méně zastíněné – výrazné zvýšení primární produkce • • spodní tok – vysoká úroveň ukládání sedimentů; vliv přílivu – odumírání sladkovodních mikroorganismů a jejich nahrazení sůl-tolerujícími organismy •většina mikrobů a mnoho mikroskopických organismů jsou přichycené k povrchům •rozpuštěné živiny jsou rychle absorbovány přisedlými organismy a uvolněny až po jejich smrti a rozkladu • opět rychle absorbovány o něco níže – čili živiny se nepohybují s proudem vody ale mnohem pomaleji •cyklus živin tedy ne na jednom místě, ale zahrnuje i transport po proudu dolů než je cyklus uzavřen – čili spíš spirála než cyklus – „nutrient spiraling“ • • často se do řek dostane hodně látek z průmyslových podniků a měst •z čističek se do řek může dostat dost organických látek a pak se velice sníží koncentrace kyslíku • průmyslové odpady – toxické látky (těžké kovy) •zemědělské vlivy – některé chemikálie toxické, jiné hnojivé •pak nekontrolované pomnožení mikroorganismů • •Hlavní místa výskytu bakterií v tekoucích vodách •1 – ponořené kořeny stromů; 2 – kameny na dně (epilitické bakterie); •3 – hyporeická zóna; 4 – uvolňující se listy; 5 – volně suspendované ve vodním sloupci; 6 – říční sníh; 7 – submerzní rostliny (epifytické bakterie) •1 •2 •3 •4 •5 •6 •7 •Fotosyntetické populace kolísají od 100 po 108 organismů/ml • jako přisedlá společenstva spojená s biofilmy •proudící charakter vodního sloupce • • Fytoplantonní (volně žijící) společenstva také existují v tocích • kvůli konstantnímu pohybu vody, nejsou prostorově stabilní populace • •skutečně stabilní populace v lotických prostředích toků a řek jsou biofilmy a sedimentární (bentické) společenstva sejmout0044a P1010172 •Přirozené biofilmy toků •„Hot-spot“ říčního metabolismu P1010058 •Bakterie na řasách •Tenký biofilm •Silný biofilm • scan0045a scan0045b Různé způsoby přichycení epilitických bakterií Složení a aktivita sladkovodních mikrobiálních komunit •Složení mikrobiálních komunit jezer více studováno než u řek •Je zde dost podobností, ale řeky mají vždy více allochtonních mikrobů! • •Dále se budeme zabývat více jezery: •Nalezneme zde zástupce Achromobacter, Flavobacterium, •Brevibacterium, Micrococcus, Bacillus, Pseudomonas, Nocardia, Streptomyces, Micromonospora, Cytophaga,Spirillum, Vibrio • • • • • • • •Na ponořených površích Caulobacter, Hyphomicrobium •Autotrofní bakterie - autochtonní– důležitá role v cyklu živin •Fotoautotrofní sinice a v anoxické zóně purpurové a zelené anaerobní fotosyntetické bakterie •Sinice Microcystis, Anabaena a Aphanizomenon mohou dominovat planktonu sladkovodních habitatů Mikroorganismy v sedimentech •obvykle se liší od organismů ve vodě nad sedimenty •v mělkých rybnících a jezerech se na povrchu sedimentů nachází anaerobní fotosyntetické bakterie, často určují barvu těchto vodních ploch •Bakterie se schopností anaerobní respirace jsou významní členové sedimentarních mikrobů – Pseudomonas (denitrifikace) •Obligátně anaerobní bakterie zaujímají důležité niky •– sporulující Clostridium •- metanogenní bakterie produkující metan •- Desulfovibrio produkující sirovodík •Houby se nachází na organických úlomcích na povrchu sedimentů – včetně celulolytických hub •„Kvetení“ sinic – často spojené s přítokem živin z odpadních vod nebo hnojiv – může být masivní • •Vláknité sinice mohou tvořit slizké povrchové chomáče nadnášené bublinami kyslíku z jejich fotosyntézy • •Kromě jiných problémů spojených s vodním květem, mohou sinice (Anabaena, Microcystis) produkovat neurotoxické peptidy a alkaloidy – i úhyn zvířat •Chemolitotrofní bakterie mají významnou roli v cyklech N, S a Fe – Nitrosomonas, Nitrobacter, Thiobacillus •Existují významné rozdíly ve vertikální distribuci bakteriálních populací v jezerech • •Tyto rozdíly odráží variace v biotických parametrech jako je pronikání světla, teplota, kyslík • •Autochtonní organismy povrchu vody mohou být alochtonní v hlubších vrstvách •Sinice jsou typické pro povrchové vrstvy vody s dostatkem světla; pokud sedimentují pod kompenzační hloubku, nejsou schopné konkurovat ostatním mikrobům – jsou zde allochtonní •Fotoautorofní členové Chlorobiaceae a Chromatiaceae jsou autochtonní členové sladkovodních mikrobiálních komunit ve větších hloubkách, kde je nižší tenze kyslíku a je dostatek sirovodíku a stále ještě dostatečný průnik světla •Rhodospirillaceae okupují podobný environment ale spoléhají na redukované organické donory elektronů místo sirovodíku •Heterotrofní bakteriální populace jsou rozšířené přes vertikální sloupec, ale obvykle dosahují maximum nedaleko termokliny a nedaleko dna jezera, kde je dostatečně vysoká koncentrace organických látek Mikromycety v jezerech •Jezera se liší co do druhů přítomných hub •– dle přístupného organického substrátu -dle organismů (flóry a fauny), které mohou být atakovány houbovými parazity - •Mnohé houby ve vodním prostředí jsou spojené s cizí organickou hmotou – alochtonní členové společenstev • •Na dřevě mrtvých rostlinách mnohé askomycety a houby nedokonalé •po degradaci rostlinného materiálu zmizí i houby a nahrazeny novými s příchodem nového organického materiálu • •Časté jsou kvasinky – slabě fermentující členové Torulopsis,Candida, Rhodotorula, Cryptococcus Protozoa •Protozoa se živí (pasou) na fytoplanktonu a bakteriích ve vodním prostředí •Fagotrofní bičíkovci (schopné fagocytózy – živí se pevnou potravou) jsou obzvláště významní konzumenti bakteriálních populací •Amoeboidní, řasnatá a bičíkatá protozoa se nacházejí ve vodních tocích a jezerech: Paramecium (trepka), Didinium, Vorticella, Stentor, Amoeba •Bičíkatý Bodo je častý ve zněčištěných vodách s nedostakem kyslíku Alochtonní mikroorganizmy •Vedle autochtonních mikrobiálních populací je zde i mnoho alochtonních mikrobů - eroze a smyv z půdy, se spadenými listy, s městskými odpadními vodami • •Heterotrofní populace je vysoká v oblasti , kde je přísun organických látek, pak ale s úbytkem organických látek ubývá i mikroorganismů rozkládajících tyto látky • •Alochtonní mikrobi zmizí během krátké doby – jsou zkonzumováni autochtonními mikroby • •díky četným zdrojům alochtonních mikrobů mikrobi nacházení ve vodě často připomínají terestriální formy Produktivita jezer •Mikrobi hrají významnou roli v produktivitě jezer a transformaci organických látek v jezerech • •Intenzita jejich metabolické aktivity je ale velice variabilní – sezónní i časové změny • •Vyšší produktivita v eutrofizovaných prostředích •V létě vyšší produktivita i vyšší intenzita obratu živin • •Využití DOM a schopnost bakterií využívat i nízké koncentrace DOM a DOC (rozpuštěná organická hmota a uhlík) je důležitá zvláště v oligotrofních jezerech – tak se dostane DOC (rozpuštěný organický uhlík) do potravního řetězce a podpoří růst vyšších organismů •Nízké koncentrace živin (méně než 5 ug/l)– bakteriální pikoplankton ve výhodě – rychlejší obrat živin •Při vyšších koncentracích důležitější eukaryotický pikoplankton (řasy) • •Nízké pH podporuje opět eukaryotický pikoplankton Produktivita jezer – pokr • •Houby a bakterie ve sladkovodních systémech zodpovědné za rozklad allochtonní organické hmoty •Mikroorganismy jsou prvními kolonizátory částic detritu, začínají potravní řetězec, jehož výsledkem je recyklace organických živin detritu v ekosystému •Mikroorganismy transformují allochtonní organický C do uhlíku buněčné biomasy autochtonních členů sladkovodního systému •Podobně to platí i u dalších prvků •Microbial loop skenovat0010a •Podzemní vody •Hluboké zvodnělé vrstvy, hlouběji než 300 m, jsou charakteristické extrémně nízkou mírou průtoku (metry za století) a jsou obvykle anaerobní •nejsou přímo plněny vlivem povrchových srážkových událostí •Mikroorganismy jsou jediní obyvatelé těchto prostředí a bakterie jsou dominantním typem přítomných mikrobů •V podzemních vodách na rozdíl od ostatních vodních prostředích, které mají planktonní populace, je většina bakteriálních populací přisedlá nebo suspendovaná • •Aktivita je v těchto zvodnělých vrstvách nižší než v ostatních vodních prostředích, kvůli nízké úrovni živin •Různé podpovrchové prostředí •ekologické funkce mikroorganismů ve sladkovodních systémech: • • rozklad mrtvé organické hmoty, uvolnění minerálních živin pro primární produkci • •asimilace a znovuzavedení DOM do potravního řetězce • • koloběh minerálů • •přispívají k primární produkci • •slouží jako potrava pro další organismy (grazers) • •ve velkých hlubokých jezerech , kde je většina dna disphotická (špatně osvětlená), jsou mikroorganismy planktonu principiální primární producenti BIOFILTR2 •LIDSKÉ UMĚLÉ EKOSYSÉMY Grafika11a •Odpadní voda čistíren odpadních vod •Pitná voda úpravny pitné vody indikátory obecného znečištění vod (organotrofní mezofilní a psychrofilní b.) indikátory fekálního znečištění vod (koliformní b., enterokoky, anaerobní klostridia •patogenní a podmíněně •patogenní bakterie • •(onemocnění lid a zvířat) •baktérie tzv. funkčních skupin •(železité, manganové) • •Problémy v technologii •Bakterie v pitných vodách • Základem mikrobiologického vyšetřování pitných vod je sledování výskytu baktérií, které indikují obecné a fekální znečištění vody. •Mikromycety •Z vláknitých mikromycet byly nejčastěji a v relativně největším množství izolovány druhy rodu Penicillium, Cladosporium a Trichoderma, zástupci rodů Alternaria, Aspergillus, Aureobasidium, Fusarium, Geotrichum, Mucor, Paecilomyces, Rhizopus a Verticillium. Při velkém výskytu spor penicillioz může být jejich inhalace (rovněž u rodu Aspergillus, Alternaria, Rhizopus) jednou z příčin onemocnění dýchacího systému (chronické bronchiální katary, bronchopneumonie). Některá penicillia mohou být dále původci zánětu zvukovodů, některé druhy ostatních shora jmenovaných rodů jsou známy jako původci nebezpečných mykóz nebo jako producenti mykotoxinů. •Z kvasinek se v pitných vodách nejčastěji vyskytují zástupci rodů Rhodotorula a Candida. Jejich patogenita pro člověka je sporná, jejich velký výskyt v pitné vodě každopádně zhoršuje její kvalitu tím, že se zvýší podíl organických látek a dále se jejich biomasa může substrátem pro rozvoj dalších mikroorganismů. Představitelé rodu Candida vyvolávají četná onemocnění lidí, především kůže, nehtů, dýchacího, zažívacího a urogenitálního systému scan0098a Rybí pach, typický pro vodní květy a řasy obývající příbřežní pás (Pandorina, Volvox, Gonium, Eudorina, Mallomonas, Euglena, Ceratium, Tribonema), se připisuje různým aminům. Bylo zjištěno, že každý druh řasy produkuje charakteristické aminy. Výskyt aminů z hlediska škodlivosti (organoleptické vlastnosti) je hygienicky významný, neboť aminy jsou fyziologicky velmi účinné látky •400 až 800 buněk Asterionella formosa vyvolá zemitoaromatický pach vody, do 1600 jedinců v 1 ml vody vyvolá aromatický pach po kakostu (pelargóniích) a masový výskyt vede k odpornému rybímu zápachu •Řasy způsobující pachové závady pitné vody BIOFILTR1 BIOFILTR2 BIOFILTR3 Skrápěné biofiltry Povrchová blána směsná kultura v biofilmových reaktorech SEKUNDÁRNÍ ČIŠTĚNÍ sejmout0128 scan0108 •Rotační biodisky (biodiskové reaktory) •princip skrápěných biofiltrů = přisedlé biofilmové společenstvo Rotating_Biological_Contactor Grafika1a Grafika2a Grafika3a •Aktivace • Aerobní čištění směsnou kulturou ve vznosu •1. •2. •3. •4. •bakterie •Volně žijící nálevníci •stopkatí nálevníci •měňavky •bezbarví bičíkovci •vířníci •Fáze vzniku vločky aktivovaného kalu scan0051a •Typická vločka aktivovaného kalu Corynebacterium Sphaerotilus Hyphomicrobium Achromobacr Cytophaga Bacillus Gluconobacter Brevibacterium Acinetobacter Alcaligenes Spirillum Flavobacterium Micrococcus Commomonas Aerobacter Pseudomonas Aeromonas Zooglea Akcesorické rody Dominantní rody •Bakteriální rody vyskytující se v aktivovaném kalu •Bytnění kalu •= velký objem pro usazení •Nadměrný rozvoj vláknitých organismů (Sphaerotilus apod.) http://moviesonline.mx/watch/zGeaPlGb-a-plastic-ocean.html DĚKUJI ZA POZORNOST Japonští vědci objevili bakterii, která je schopná rozrušit strukturu plastových lahví, až postupně dojde k jejich úplnému zničení. V době, kdy firmy ročně produkují přes 45 miliónů tun výrobků z polyethylentereftalátu (PET), jejichž zbytky efektivně devastují životní prostředí, jde o významný objev. Studie byla zveřejněna v magazínu Science. Tým vědců pod vedením Šosukeho Yošidy z technologického institutu v Kjótu objevil novou bakterii při analýze 250 vzorků ze zařízení, kde se recyklují výrobky z PET. Vědci zjistili, že bakterie, kterou nazvali Ideonella sakaiensis, využívá k degradaci plastu dvou enzymů. Pomocí nich rozkládá molekulární vazbu hlavních složek PET, tedy ethylenglykolu a kyseliny tereftalové, a využívá je jako potravu zdroj energie. Tato bakterie je schopná úplně zničit výrobek z PET během šesti týdnů, týká se to však pouze méně kvalitních produktů. K likvidaci PET lahví, které se řadí mezi výrobky kvalitnější, by bylo zapotřebí bakterii zušlechtit, tedy pokud se uvažuje o masovém ekologickém využití, protože jejich zničení trvá Ideonelle mnohem déle. S výrobou předmětů z PET se začalo před 70 lety, předpokládá se proto, že bakterie se vyvinula relativně nedávno. Dřívější výzkumy odhalily existenci houby Fusarium oxysporum cutinase, která PET likviduje, v případě bakterie však Ideonella drží prvenství. V moři podle listu The Guardian ročně končí zhruba osm miliónů tun plastu, podstatná část z toho jsou produkty z PET. Využití nově objevené bakterie k likvidaci plovoucího odpadu je zatím nejasné, podle odborníků by však její výzkum mohl vést k výrobě biologických přípravků, které by to umožnily. ZDROJ: EnviWeb http://www.kovosteel.cz/nove-objevenym-bakteriim-slouzi-pet-lahve-jako-potrava/ PET jako potrava bakterií