Plik termofile Są podtypem organizmów ekstremofilnych, które charakteryzują się tolerancją wysokich temperatur, od 50 ° C do 75 ° C, albo dlatego, że te wartości temperatury są utrzymywane w tych ekstremalnych środowiskach, albo dlatego, że są często osiągane..
Organizmy ciepłolubne to na ogół bakterie lub archeony, są jednak metazoany (organizmy eukariotyczne, które są heterotroficzne i tkankowe), które również rozwijają się w gorących miejscach.
Wiadomo również, że organizmy morskie, związane w symbiozie z bakteriami ciepłolubnymi, potrafią przystosować się do tych wysokich temperatur i które rozwinęły również mechanizmy biochemiczne, takie jak między innymi zmodyfikowana hemoglobina, duża objętość krwi, które pozwalają im tolerować toksyczność siarczków i związków. , siarka.
Uważa się, że termofilne prokarionty były pierwszymi prostymi komórkami w ewolucji życia i zamieszkiwały one miejsca o aktywności wulkanicznej i gejzery w oceanach..
Przykładami tego typu organizmów ciepłolubnych są te, które żyją w pobliżu kominów hydrotermalnych lub kominów na dnie oceanów, takie jak bakterie metanogenne (wytwarzające metan) i pierścienice Riftia pachyptila.
Główne siedliska, w których można znaleźć termofile, to:
Indeks artykułów
Temperatura jest jednym z kluczowych czynników środowiskowych, które determinują wzrost i przetrwanie organizmów żywych. Każdy gatunek ma zakres temperatur, pomiędzy którymi może przetrwać, jednak w określonych temperaturach ma optymalny wzrost i rozwój..
Tempo wzrostu każdego organizmu w funkcji temperatury można wyrazić graficznie, uzyskując wartości odpowiadające ważnym temperaturom krytycznym (minimalna, optymalna i maksymalna)..
Przy minimalnych temperaturach wzrostu organizmu następuje spadek płynności błony komórkowej i można zatrzymać procesy transportu i wymiany materiałów, takie jak wchodzenie składników odżywczych i wydostawanie się substancji toksycznych..
Pomiędzy temperaturą minimalną a temperaturą optymalną wzrasta tempo wzrostu mikroorganizmów.
W optymalnej temperaturze reakcje metaboliczne zachodzą z najwyższą możliwą wydajnością.
Powyżej temperatury optymalnej następuje spadek tempa wzrostu do maksymalnej temperatury, jaką może tolerować każdy organizm.
W tych wysokich temperaturach białka strukturalne i funkcjonalne, takie jak enzymy, ulegają denaturacji i inaktywacji, ponieważ tracą swoją geometryczną konfigurację i szczególną konfigurację przestrzenną, pękają błony cytoplazmatyczne i dochodzi do termicznej lizy lub pęknięcia pod wpływem ciepła..
Każdy mikroorganizm ma swoje minimalne, optymalne i maksymalne temperatury pracy i rozwoju. Termofile mają wyjątkowo wysokie wartości w tych trzech temperaturach..
Organizmy termofilne można podzielić na trzy szerokie kategorie:
Miejsca hydrotermalne są zaskakująco powszechne i szeroko rozpowszechnione. Można je ogólnie podzielić na te, które są związane z obszarami wulkanicznymi i takie, które nie są..
Środowiska hydrotermalne o najwyższych temperaturach są generalnie kojarzone z cechami wulkanicznymi (kaldery, uskoki, granice tektoniczne płyt, baseny łuku tylnego), które pozwalają magmie unieść się na głębokość, na której może bezpośrednio oddziaływać z głębokimi wodami gruntowymi.
Gorącym punktom często towarzyszą również inne cechy, które utrudniają rozwój życia, takie jak ekstremalne wartości pH, materia organiczna, skład chemiczny i zasolenie..
Mieszkańcy lądowych środowisk hydrotermalnych mogą więc przetrwać w różnych ekstremalnych warunkach. Te organizmy są znane jako polikekstremofile..
Organizmy należące do wszystkich trzech domen (eukarionty, bakterie i archeony) zostały zidentyfikowane w lądowych środowiskach hydrotermalnych. O różnorodności tych organizmów decyduje głównie temperatura.
Podczas gdy różnorodne gatunki bakterii zamieszkują umiarkowanie ciepłolubne środowiska, fotoautotrofy mogą zdominować społeczność drobnoustrojów i tworzyć makroskopowe „matowe” lub „dywanowe” struktury..
Te „maty fotosyntetyczne” występują na powierzchni większości obojętnych i zasadowych gorących źródeł (pH powyżej 7,0) w temperaturach od 40 do 71 ° C, przy czym głównymi dominującymi producentami są cyjanobakterie..
Powyżej 55 ° C maty fotosyntetyczne są zasiedlane głównie przez jednokomórkowe cyjanobakterie, takie jak Synechococcus sp.
Fotosyntetyczne maty mikrobiologiczne mogą być również zasiedlane głównie przez bakterie z rodzajów Chloroflexus Y Roseiflexus, obaj członkowie rzędu Chloroflexales.
W połączeniu z sinicami, gatunek Chloreflexus Y Roseiflexus rosną optymalnie w warunkach fotoheterotroficznych.
Jeśli pH jest kwaśne, rodzaje są powszechne Acidiosphaera, Acidiphilium, Desulfotomaculum, Hydrogenobaculum, Methylokorus, Sulfobacillus Thermoanaerobacter, Thermodesulfobium Y Thermodesulfator.
W źródłach hipertermofilnych (między 72-98 ° C) wiadomo, że fotosynteza nie zachodzi, co pozwala na przewagę bakterii chemolytoautotroficznych.
Organizmy te należą do gromady Aquificae i są kosmopolityczne; może utleniać wodór lub siarkę cząsteczkową z tlenem jako akceptorem elektronów i wiązać węgiel poprzez szlak redukujący kwasu trikarboksylowego (rTCA).
Większość uprawianych i nieuprawianych archeonów zidentyfikowanych w obojętnym i zasadowym środowisku termicznym należy do gromady Crenarchaeota.
Gatunki takie jak Thermofilum pendens, agregaty Thermosphaera lub Stetteria hydrogenophila Nitrosocaldus yellowstonii, namnażać się poniżej 77 ° C i Thermoproteus neutrophilus, Vulcanisaeta distributa, Thermofilum pendens, Aeropyruni pernix, Desulfurococcus mobilis i Ignisphaera agregans, w źródłach o temperaturze powyżej 80 ° C.
W środowiskach kwaśnych archeony z rodzajów występują: Sulfolobus, Sulfurococcus, Metallosphaera, Acidianus, Sulfurisphaera, Picrophilus, Thermoplasma, Thennocladium Y Galdivirga.
Wśród eukariontów ze źródeł obojętnych i zasadowych możemy przytoczyć Thermomyces lanuginosus, Scytalidium thermophilum, Echinamoeba thermarum, Marinamoeba thermophilia Y Oramoeba funiarolia.
W kwaśnych źródłach można znaleźć rodzaje: Pinnularia, Cyanidioschyzon, Cyanidium lub Galdieria.
Przy temperaturach od 2 ° C do ponad 400 ° C, ciśnieniach przekraczających kilka tysięcy funtów na cal kwadratowy (psi) i wysokich stężeniach toksycznego siarkowodoru (pH 2,8) głębinowe kominy hydrotermalne są prawdopodobnie najbardziej ekstremalne. środowiskach na naszej planecie.
W tym ekosystemie drobnoustroje służą jako dolne ogniwo w łańcuchu pokarmowym, czerpiąc energię z ciepła geotermalnego i chemikaliów znajdujących się głęboko we wnętrzu Ziemi..
Fauna związana z tymi źródłami lub otworami wentylacyjnymi jest bardzo zróżnicowana, a związki między różnymi taksonami nie są jeszcze w pełni poznane..
Wśród izolowanych gatunków są zarówno bakterie, jak i archeony. Na przykład archeony z rodzaju zostały wyizolowane Methanococcus, Methanopyus i termofilne bakterie beztlenowe z rodzaju Caminibacter.
Bakterie rozwijają się w biofilmach, które żywią się wieloma organizmami, takimi jak obunogi, widłonogi, ślimaki, krewetki kraby, tubewormy, ryby i ośmiornice.
Wspólną panoramę tworzą nagromadzenia małży, Bathymodiolus thermophilus, ponad 10 cm długości, stłoczone w pęknięciach lawy bazaltowej. Towarzyszą im zwykle liczne kraby galateid (Munidopsis subsquamosa).
Jednym z najbardziej niezwykłych znalezionych organizmów jest robaczek świętojański Riftia pachyptila, które można grupować w duże ilości i osiągać rozmiary zbliżone do 2 metrów.
Te robaki rurkowe nie mają jamy ustnej, żołądka ani odbytu (to znaczy nie mają układu pokarmowego); są całkowicie zamkniętą torbą, bez otwierania na środowisko zewnętrzne.
Jaskrawoczerwony kolor końcówki pióra jest spowodowany obecnością zewnątrzkomórkowej hemoglobiny. Siarkowodór jest transportowany przez błonę komórkową związaną z włóknami tej pióropusza i poprzez pozakomórkową hemoglobinę dociera do wyspecjalizowanej „tkanki” zwanej trofosomem, złożonej w całości z symbiotycznych bakterii chemosyntetycznych..
Można powiedzieć, że te robaki mają wewnętrzny „ogród” bakterii, które żywią się siarkowodorem i dostarczają „pożywienia” robakowi, co jest niezwykłą adaptacją.
Gorące pustynie zajmują 14–20% powierzchni Ziemi, czyli około 19–25 mln km.
Najgorętsze pustynie, takie jak Sahara w Afryce Północnej i pustynie południowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych, Meksyku i Australii, znajdują się w tropikach zarówno na półkuli północnej, jak i południowej (między około 10 ° a 30-40 ° szerokości geograficznej).
Charakterystyczną cechą gorącej pustyni jest suchość. Według klasyfikacji klimatycznej Koppen-Geiger pustynie to regiony o rocznych opadach poniżej 250 mm.
Jednak roczne opady mogą być mylącym wskaźnikiem, ponieważ utrata wody jest decydującym czynnikiem w budżecie wodnym..
Zatem definicja pustyni z Programu Środowiskowego ONZ to roczny deficyt wilgoci w normalnych warunkach klimatycznych, gdzie potencjalna ewapotranspiracja (PET) jest pięć razy większa niż rzeczywiste opady (P)..
Wysoki poziom PET jest powszechny na gorących pustyniach, ponieważ z powodu braku zachmurzenia promieniowanie słoneczne zbliża się do maksimum w suchych regionach.
Pustynie można podzielić na dwa typy w zależności od stopnia ich wysuszenia:
Pustynie odróżnia się od suchych ziem półsuchych (P / PET 0,2-0,5) i od suchych półsuchych (0,5-0,65).
Pustynie mają inne ważne cechy, takie jak silne wahania temperatury i wysokie zasolenie gleb..
Z drugiej strony pustynia jest zwykle kojarzona z wydmami i piaskiem, jednak ten obraz dotyczy tylko 15-20% z nich; skaliste i górzyste krajobrazy to najczęstsze środowiska pustynne.
Mieszkańcy pustyń, którzy są termofilami, przechodzą szereg adaptacji, by stawić czoła przeciwnościom wynikającym m.in. z braku deszczu, wysokich temperatur, wiatrów, zasolenia..
Rośliny kserofityczne opracowały strategie unikania pocenia się i magazynowania jak największej ilości wody. Soczystość lub zgrubienie łodyg i liści to jedna z najczęściej stosowanych strategii.
Jest to widoczne w rodzinie Cactaceae, gdzie liście zostały również zmodyfikowane w postaci kolców, zarówno w celu uniknięcia ewapotranspiracji, jak i odstraszenia roślinożerców..
Płeć Lithops lub rośliny kamienne, pochodzące z pustyni Namibii, również rozwijają soczystość, ale w tym przypadku roślina rośnie równo z ziemią, kamuflując się z otaczającymi kamieniami.
Z drugiej strony zwierzęta żyjące w tych ekstremalnych środowiskach rozwijają różnego rodzaju adaptacje, od fizjologicznych po etologiczne. Na przykład tak zwane szczury kangury oddają mocz w niewielkiej ilości w niewielkiej liczbie, co sprawia, że zwierzęta te są bardzo wydajne w środowisku ubogim w wodę..
Innym mechanizmem ograniczającym utratę wody jest wzrost temperatury ciała; na przykład temperatura ciała wielbłądów w stanie spoczynku może wzrosnąć latem z około 34 ° C do ponad 40 ° C.
Wahania temperatury mają ogromne znaczenie w oszczędzaniu wody, ponieważ:
Innym przykładem jest szczur piaskowy (Psammomys obesus), który opracował mechanizm trawienny, który pozwala im żywić się wyłącznie pustynnymi roślinami z rodziny Chenopodiaceae, które zawierają duże ilości soli w liściach.
Etologiczne (behawioralne) adaptacje zwierząt pustynnych są liczne, ale być może najbardziej oczywista sugeruje, że cykl aktywność-odpoczynek jest odwrócony.
W ten sposób zwierzęta te stają się aktywne o zachodzie słońca (aktywność nocna) i przestają być aktywne o świcie (odpoczynek w ciągu dnia), dzięki czemu ich aktywne życie nie pokrywa się z najgorętszymi godzinami..
Jeszcze bez komentarzy