Лекция № 8 Синэкология. Межбактериальные взаимодействия по дисциплине «Экология микроорганизмов»
План лекции: n Особенности экологической стратегии у микроорганизмов Закон Гаузе ¨ r- и К-стратегии ¨ n Формы взаимоотношений бактерий Конкуренция ¨ Антагонизм ¨ Паразитизм. Хищничество ¨ Синтрофия. Мутуализм ¨ Симбиоз. Консорциум ¨ 2
Закон Гаузе Синэкология – раздел ЭМ, изучающий воздействие биотических факторов на МО. Биотические факторы – это прямое или косвенное влияние жизнедеятельности одних живых организмов на другие. Советский микробиолог Георгий Гаузе n n (1910— 1986) Опубликовал в 1934 г. монографию «Борьба за существование» Сформулирован один из важнейших законов экологии — закон Гаузе, или принцип конкурентного исключения: два вида не могут устойчиво существовать в ограниченном пространстве, если численность обоих лимитирована одним жизненно важным ресурсом. 3
Стратегии микроорганизмов n Экологическая стратегия – способ взаимодействия организмов с окружающей средой. Виды экологической стратегии: n Организмы могут следовать r-стратегии (r—показатель скорости логарифмического роста популяции в нелимитирующей среде) благодаря высокой удельной скорости роста при освоении нового субстрата r-стратеги быстро размножаются и получают преимущество, но в неблагоприятных условиях быстро отмирают. n К - стратегии (К—показатель верхнего предела численности популяции) благодаря наиболее эффективному использованию субстрата, высокой конкурентноспособности и достижению высокой плотности популяции. При обилии пищи К-стратегии расходуют больше ресурсов на поддержание жизнеспособности, размножаются медленнее, но зато лучше сохраняются в неблагоприятных условиях. 4
Основные отличия r- и К-стратегий Характеристика r-стратегия K–стратегия Численность популяции Изменчива, может резко возрастать до больших величин Обычно невелика Оптимальный тип местообитания или климата Изменчивый и(или) непредсказуемый Более-менее постоянный, предсказуемый Смертность Обычно катастрофическая Небольшая Размер популяции Изменчивый во времени, неравновесный Относительно постоянный, равновесный Конкуренция Часто слабая Обычно острая Онтогенетические особенности Быстрое развитие, раннее размножение Небольшие размеры Единственное размножение Много потомков Короткая жизнь Относительно медленное развитие Позднее размножение Крупные размеры Многократное размножение Мало потомков Долгая жизнь Способность к расселению Быстрое и широкое расселение Медленное расселение 5
Стратегии микроорганизмов n У МО даже в одной популяции имеются диссоциаты, т. о. динамика численности зависит не от скорости размножения и смертности, а от приспособленности к неблагоприятным условиям. n L-стратегия реализуется у МО высокой приспособленностью к переживанию неблагоприятных условий. Диссоциация Pseudomonas aeruginosa Т. о. у МО стратегия жизни комплексная. 6
Формы взаимоотношений бактерий n Конкуренция ¨ Два организма пытаются получить один ресурс n n Один доминирует, второй погибает Оба выживают, но на низком популяционном уровне n Антагонизм / Аменсализм ¨ Один организм задерживает или полностью подавляет рост другого. Если угнетение взаимно, говорят об аменсализме, основано на выделение специфических веществ n Хищничество / Паразитизм ¨ Один организм получает пользу, а другой вред n Мутуализм ¨ Взаимное преимущество для обоих партнёров ¨ Отношения носят характер облигатных n Кооперация ¨ оба организма получают преимущества n Синтрофия ¨ Рост одного организма зависит от другого n Комменсализм ¨ Один организм имеет выгоду, а другому это безразлично 7
Формы взаимоотношений бактерий Тип взаимодействия Значимость для 1 вида Значимость для 2 вида Нейтрализм 0 0 Конкуренция (за ресурсы среды обитания) - - 0 (+) - Аменсализм - - Паразитизм + - Мутуализм + + +/0 +/+ + + Антагонизм (продукция антибактериальных веществ) Синтрофия / метабиоз Симбиоз: - факультативный - облигатный 8
Конкуренция (лат. соnсurrere—сталкиваться) — взаимоотношения между организмами одного или разных видов, соревнующихся за одни и те же ресурсы внешней среды при недостатке последних. Конкуренция может быть пассивной— потребление ресурсов внешней среды, необходимых обоим организмам или активной—подавление одного другим в результате образования определенных продуктов обмена. В конкурентной борьбе организмы могут следовать различным стратегиям. 9
Антагонизм Основные типы явлений антагонизма: 1. В зависимости от влияния антагонистического действия на бактерии: n Бактерицидный n Бактериостатический 2. В зависимости от механизма действия: n Прямой антагонизм; n Косвенный. 3. В зависимости от направления антагонистического воздействия: n Внутривидовой и межвидовой; n Односторонний и двусторонний. 10
Антагонизм n n Пример антагонизма у микробов. Видна зона подавления роста стафилококка вокруг агарового блока с культурой актиномицета. Может быть связан с образованием простых веществ – кислот, спиртов, мочевины и др. В других случаях определяется образованием сложных веществ, специфически (избирательно) воздействующих на «чужие» бактериальные клетки 11
Паразитизм — форма антагонистических взаимоотношений двух различных организмов, при которой один из них (паразит) использует другого (хозяина) в качестве среды обитания или источника пищи, возлагая на него регуляцию своих отношений с внешней средой. n Эктопаразитизм ¨ Паразит живёт на поверхности тела хозяина n Эндопаразитизм ¨ Паразит живёт в теле хозяина n Временный Постоянный n 12
Хищничество – такое отношение двух групп организмов, при котором один использует другого в пищу. Ловчие кольца хищных грибовнематофагов Хищная бактерия Bdellovibrio bacteriovorus 13
Хищничество n n n Bdellovibrio bacteriovorus мелкие вибрионы диаметром 0, 2 — 0, 5 и длиной 0, 5 -1, 4 мкм, прикрепляется к наружной мембране и проникает в периплазматическое пространство жертвы Клетка жертвы раздувается и округляется, превращаясь в так называемый «бделлобласт» Израсходовав запасы пищи она делится на множество коротких подвижных клеток, которые выходят наружу через оболочку жертвы 14
Синтрофия - способность двух или более видов бактерий осуществлять такой процесс, который ни один из них не может по отдельности: - наиболее частый случай мутуализма у бактерий. Круговорот серы в синтрофной ассоциации бактерий, состоящей из зеленой фототрофной бактерии рода Chlorobium и Desulfuromonas acetoxidans, использующего элементарную серу в качестве окислителя. Для оптимального развития такой синтрофной культуры достаточно невысокой концентрации сероводорода. Накопление сероводорода неблагоприятно для Desulfuromonas. 15
Симбиоз В широком смысле симбиоз("symbiosis" - совместная жизнь) охватывает все формы тесного сожительства организмов разных видов, включая и паразитизм, который в этом случае называется антагонистическим симбиозом. Основой для возникновения симбиоза могут быть трофические, пространственные и другие типы взаимоотношений. Один из партнеров системы или оба вместе приобретают возможность выигрыша в борьбе за существование. Симбиоз бывает факультативным, когда каждый из организмов при отсутствии партнера может жить самостоятельно, и облигатным, когда один из организмов (или оба) оказывается в такой зависимости от другого, что самостоятельное существование невозможно. Термин «симбиоз» впервые введён немецким ботаником А. де Бари (1879) в применении к лишайникам. 16
Симбиоз n Эктосимбиоз ¨ Организм локализован на поверхности другого организма (обычно большего) n Эндосимбиоз ¨ Организм локализован внутри другого организма n Консорциум ¨ Физический контакт между различными микроорганизмами сходных размеров 17
Консорциум (лат. соnsortium -соучастие, сотоварищество) - клетки двух видов объединены как бы в единый организм. В центре консорциума находится подвижная относительно крупная бактерия Desulfotomaculum на ее поверхности клетки зеленой серобактерии Сhlorobium. Фотосинтезирующие зеленые серобактерии снабжают центральную сульфатредуцирующую бактерию органическим веществом и окисленной серой, Desulfotomaculum выделяя сероводород в микроценозе консорциума, снабжает фотосинтезирующую бактерию восстановителем. 18
Скачать презентацию Лекция 8 Синэкология Межбактериальные взаимодействия по дисциплине
Лекция 8 ЭМ.ppt