Plik Ekstremofile To organizmy żyjące w środowiskach ekstremalnych, czyli takich, które są dalekie od warunków, w których żyje większość organizmów znanych człowiekowi.
Terminy „ekstremalne” i „ekstremofile” są względnie antropocentryczne, ponieważ ludzie oceniają siedliska i ich mieszkańców na podstawie tego, co byłoby uważane za ekstremalne dla naszego własnego istnienia.
W związku z powyższym, tym, co charakteryzuje ekstremalne środowisko, jest to, że stwarza ono warunki nie do zniesienia dla ludzi, między innymi pod względem temperatury, wilgotności, zasolenia, światła, pH, dostępności tlenu, poziomów toksyczności..
Z nieantropocentrycznego punktu widzenia istoty ludzkie mogą być ekstremofilami, w zależności od organizmu, który ich oceniał. Na przykład z punktu widzenia organizmu ściśle beztlenowego, dla którego tlen jest toksyczny, istoty tlenowe (takie jak ludzie) byłyby ekstremofilami. Z drugiej strony, dla ludzi organizmy beztlenowe są ekstremofilami.
Indeks artykułów
Obecnie definiujemy jako „ekstremalne” liczne środowiska wewnątrz i na zewnątrz planety Ziemi i nieustannie odkrywamy organizmy zdolne nie tylko do przetrwania, ale także do szerokiego rozwoju w wielu z nich..
W 1974 R. D. Macelroy zaproponował termin „ekstremofile”, aby zdefiniować te organizmy, które wykazują optymalny wzrost i rozwój w ekstremalnych warunkach, w przeciwieństwie do organizmów mezofilnych, które rosną w środowiskach o pośrednich warunkach..
Według Macelroy:
"Ekstremofil to opis dla organizmów zdolnych do zasiedlania środowisk wrogich dla mezofilów lub organizmów, które rosną tylko w środowiskach pośrednich".
Istnieją dwa podstawowe stopnie ekstremizmu w organizmach: te, które potrafią tolerować ekstremalny stan środowiska i dominacja nad innymi; i te, które rosną i rozwijają się optymalnie w ekstremalnych warunkach.
Określenie środowiska jako „ekstremalne” jest odpowiedzią na konstrukcję antropogeniczną, opartą na uwzględnieniu odległych skrajności linii bazowej pewnych warunków środowiskowych (między innymi temperatura, zasolenie, promieniowanie), które pozwalają człowiekowi przetrwać.
Jednak nazwa ta musi wynikać z pewnych cech środowiska, z perspektywy zamieszkującego je organizmu (a nie z perspektywy człowieka)..
Cechy te obejmują: biomasę, produktywność, bioróżnorodność (liczba gatunków i reprezentacja wyższych taksonów), różnorodność procesów w ekosystemach i specyficzne przystosowania do środowiska danego organizmu..
Suma wszystkich tych cech wskazuje na skrajny stan środowiska. Na przykład ekstremalne środowisko to takie, które ogólnie przedstawia:
Termin Extremophilic często odnosi się do prokariotów, takich jak bakterie, i czasami jest używany zamiennie z Archaea..
Istnieje jednak wiele różnych organizmów ekstremofilnych, a nasza wiedza na temat różnorodności filogenetycznej w ekstremalnych siedliskach rośnie niemal codziennie..
Wiemy na przykład, że wszyscy hipertermofile (miłośnicy ciepła) są członkami Archaea i Bacteria. Eukarionty są powszechne wśród psychrofili (miłośników zimna), acidofilów (miłośników niskiego pH), alkalofilów (miłośników wysokiego pH), kserofilów (miłośników suchych środowisk) i halofilów (miłośników soli).
Organizmy wielokomórkowe, takie jak bezkręgowce i kręgowce, również mogą być spiczaste.
Na przykład niektóre psychrofile obejmują niewielką liczbę żab, żółwi i węża, które zimą unikają zamarzania wewnątrzkomórkowego w swoich tkankach, gromadząc osmolity w cytoplazmie komórkowej i umożliwiając zamrożenie tylko wody zewnątrzkomórkowej (zewnętrznej w stosunku do komórek)..
Innym przykładem jest przypadek nicienia antarktycznego Panagrolaimus davidi, które mogą przetrwać zamarzanie wewnątrzkomórkowe (zamarzanie wody w swoich komórkach), mogą rosnąć i rozmnażać się po rozmrożeniu.
Również ryby z rodziny Channichthyidae, mieszkańcy zimnych wód Antarktydy i południa kontynentu amerykańskiego, używają białek przeciw zamarzaniu, aby chronić swoje komórki przed całkowitym zamarznięciem..
Poli-ekstremofile to organizmy, które mogą przetrwać więcej niż jeden ekstremalny stan w tym samym czasie, dlatego są powszechne we wszystkich ekstremalnych środowiskach..
Na przykład rośliny pustynne, które są w stanie przetrwać zarówno ekstremalne upały, ograniczoną dostępność wody, jak i często wysokie zasolenie.
Innym przykładem mogą być zwierzęta zamieszkujące dno morskie, które są w stanie wytrzymać bardzo wysokie ciśnienia, takie jak między innymi brak światła i składników odżywczych..
Ekstremalne warunki środowiskowe są tradycyjnie definiowane na podstawie czynników abiotycznych, takich jak:
Ekstremofile są podobnie opisywani na podstawie ekstremalnych warunków, jakie przeżywają..
Najważniejsze środowiska ekstremalne, które możemy rozpoznać ze względu na ich warunki abiotyczne, to:
Ekstremalnie zimne środowiska to takie, które często utrzymują się lub opadają przez okresy (krótkie lub długie) temperatur poniżej 5 ° C. Należą do nich bieguny Ziemi, regiony górskie i niektóre siedliska głębinowe. Nawet niektóre bardzo gorące pustynie w ciągu dnia mają bardzo niskie temperatury w nocy..
Istnieją inne organizmy, które żyją w kriosferze (gdzie woda jest w stanie stałym). Na przykład organizmy żyjące w matrycach lodowych, wiecznej zmarzlinie, pod stałą lub okresową pokrywą śnieżną, muszą tolerować wiele ekstremów, w tym zimno, wysuszenie i wysokie poziomy promieniowania..
Ekstremalnie gorące siedliska to takie, które pozostają lub okresowo osiągają temperatury powyżej 40 ° C. Na przykład gorące pustynie, miejsca geotermalne i głębinowe kominy hydrotermalne.
Często są one związane z ekstremalnie wysokimi temperaturami, środowiskami, w których dostępna woda jest bardzo ograniczona (trwale lub przez regularne okresy), takimi jak gorące i zimne pustynie oraz niektóre siedliska endolityczne (zlokalizowane w skałach).
Inne środowiska podlegają wysokiemu ciśnieniu hydrostatycznemu, takie jak bentosowe strefy oceanów i głębokie jeziora. Na tych głębokościach jego mieszkańcy muszą wytrzymać ciśnienie większe niż 1000 atmosfer.
Alternatywnie, istnieją hipobaryczne skrajności (niskiego ciśnienia atmosferycznego), w górach i innych wysoko położonych regionach świata.
Ogólnie rzecz biorąc, wyjątkowo kwaśne środowiska to takie, które utrzymują lub regularnie osiągają wartości poniżej pH 5.
W szczególności niskie pH zwiększa „ekstremalny” stan środowiska, ponieważ zwiększa rozpuszczalność obecnych metali, a żyjące w nich organizmy muszą być przystosowane do stawienia czoła wielu ekstremom abiotycznym..
I odwrotnie, środowiska skrajnie zasadowe to takie, w których utrzymują się lub regularnie rejestrują wartości pH powyżej 9.
Przykłady środowisk o ekstremalnym pH obejmują jeziora, wody gruntowe oraz gleby silnie kwaśne lub zasadowe.
Środowiska hipersalinowe definiuje się jako środowiska o większym stężeniu soli niż woda morska, która ma 35 części na tysiąc. Te środowiska obejmują jeziora hipersalinowe i słone.
Przez „sól fizjologiczną” nie mówimy tylko o zasoleniu spowodowanym przez chlorek sodu, ponieważ mogą istnieć środowiska zasolone, w których dominująca sól jest czymś innym..
Siedliska z ograniczoną ilością wolnego tlenu (niedotlenione) lub bez tlenu (beztlenowe), trwale lub w regularnych odstępach czasu, są również uważane za ekstremalne. Na przykład środowiskami o takich cechach byłyby baseny beztlenowe w oceanach i jeziorach oraz głębsze warstwy osadów..
Promieniowanie ultrafioletowe (UV) lub podczerwone (IR) może również powodować ekstremalne warunki dla organizmów. Ekstremalne środowiska promieniowania to te, które są narażone na nienormalnie wysokie promieniowanie lub promieniowanie poza normalnym zakresem. Na przykład środowiska polarne i wysokogórskie (lądowe i wodne).
Niektóre gatunki wykazują unikające mechanizmy wysokiego promieniowania UV lub IR. Na przykład wodorosty antarktyczne Phaeocystis pouchetii produkuje rozpuszczalne w wodzie „filtry przeciwsłoneczne”, które silnie pochłaniają fale UV-B (280-320nm) i chronią komórki przed ekstremalnie wysokimi poziomami UV-B w górnych 10 m słupa wody (po zerwaniu lodu morskiego).
Inne organizmy są bardzo tolerancyjne na promieniowanie jonizujące. Na przykład bakterie Deinococcus radiodurans może zachować integralność genetyczną, kompensując rozległe uszkodzenia DNA po ekspozycji na promieniowanie jonizujące.
Bakteria ta wykorzystuje mechanizmy międzykomórkowe w celu ograniczenia degradacji i dyfuzji fragmentów DNA. Ponadto posiada wysoce wydajne proteiny naprawcze DNA.
Nawet w środowiskach o pozornie niskim lub zerowym napromieniowaniu organizmy ekstremofilne są przystosowane do reagowania na zmiany poziomu promieniowania..
Na przykład, Astyanax hubbsi, meksykańska ślepa ryba żyjąca w jaskiniach nie ma powierzchownie dostrzegalnych struktur ocznych, a mimo to może dostrzec niewielkie różnice w świetle otoczenia. Użyj zewnątrzgałkowych fotoreceptorów do wykrywania i reagowania na poruszające się bodźce wzrokowe.
Obecnie żyjemy w środowisku, w którym narzucane są ekstremalne warunki środowiskowe, sztucznie generowane w wyniku działalności człowieka..
Tak zwane środowiska wpływów antropogenicznych są niezwykle zróżnicowane, mają zasięg globalny i nie można ich już ignorować przy definiowaniu pewnych ekstremalnych środowisk.
Na przykład środowiska dotknięte zanieczyszczeniami (atmosferycznymi, wodnymi i glebowymi) - takimi jak zmiana klimatu i kwaśne deszcze -, wydobywanie zasobów naturalnych, zaburzenia fizyczne i nadmierna eksploatacja.
Oprócz wspomnianych powyżej ekstremalnych środowisk, ekolodzy lądowi zawsze byli świadomi szczególnego charakteru stref przejściowych między dwiema lub więcej różnorodnymi społecznościami lub środowiskami, takimi jak linia drzew w górach lub granica między lasami i łąkami. Nazywa się to pasami napinającymi lub ekotonami..
Ekotony istnieją również w środowisku morskim, na przykład przejście między lodem a wodą reprezentowane przez krawędź lodu morskiego. Te strefy przejściowe zazwyczaj wykazują większą różnorodność gatunkową i gęstość biomasy niż społeczności flankujące, w dużej mierze dlatego, że żyjące w nich organizmy mogą czerpać korzyści z zasobów sąsiednich środowisk, co może dać im przewagę..
Jednak ekotony to stale zmieniające się i dynamiczne regiony, często wykazujące szerszy zakres zmienności warunków abiotycznych i biotycznych w okresie rocznym niż sąsiednie środowiska..
Można to rozsądnie uznać za „ekstremalne”, ponieważ wymaga od organizmów ciągłego dostosowywania swojego zachowania, fenologii (czasu sezonowego) i interakcji z innymi gatunkami..
Gatunki żyjące po obu stronach ekotonu są często bardziej tolerancyjne dla dynamiki, podczas gdy gatunki, których zasięg jest ograniczony do jednej strony, doświadczają drugiej strony jako ekstremalnej..
Ogólnie rzecz biorąc, te strefy przejściowe są również często pierwszymi dotkniętymi zmianami klimatu i / lub zaburzeniami, zarówno naturalnymi, jak i antropogenicznymi..
Środowiska są nie tylko dynamiczne i mogą być ekstremalne lub nie, ale organizmy są również dynamiczne i mają cykle życiowe o różnych etapach, dostosowane do określonych warunków środowiskowych..
Może się zdarzyć, że środowisko, które wspiera jeden z etapów cyklu życiowego organizmu, jest skrajne na innym z etapów.
Na przykład kokos (Cocos nucifera) przedstawia ziarno przystosowane do transportu morskiego, ale dojrzałe drzewo rośnie na lądzie.
W roślinach naczyniowych zarodnikowych, takich jak paprocie i różne rodzaje mchów, gametofit może być pozbawiony barwników fotosyntetyzujących, nie mieć korzeni i zależeć od wilgotności środowiska..
Podczas gdy sporofity mają kłącza, korzenie i pędy, które wytrzymują gorące i suche warunki w pełnym słońcu. Różnica między sporofitami i gametofitami jest tego samego rzędu, co różnice między taksonami.
Bardzo bliskim przykładem są stadia młodzieńcze wielu gatunków, które na ogół nie tolerują środowiska, które zwykle otacza dorosłego, dlatego zazwyczaj wymagają ochrony i opieki w okresie, w którym nabywają na to umiejętności i mocne strony. radzenie sobie z tymi środowiskami.
Jeszcze bez komentarzy