ΜΙΚΡΟΒΙΑ ΙΟΙ ΚΟΡΟΝΟΙΟΙ. Κεφάλαιο 2: Οι κοινότητες των μικροοργανισμών και η εξέλιξή με το κλίμα, τα είδη και τους πληθυσμούς,

ΜΙΚΡΟΒΙΑ ΙΟΙ ΚΟΡΟΝΟΙΟΙ. Κεφάλαιο 2: Οι κοινότητες των μικροοργανισμών και η εξέλιξή  με το κλίμα, τα είδη και τους πληθυσμούς,

ΤΗς Δήμητρας Σπανού

 

 

 

Οι μικροοργανισμοί και η ζωή τους

 

Σαν μικροοργανισμοί χαρακτηρίζονται οι ιοί, τα βακτήρια, τα κυανοβακτήρια, τα φύκη, οι μύκητες, τα πρωτόζωα, και οι μυξομύκητες

 

Οι συνθήκες διαβίωσής τους , η ανθεκτικότητά τους, η τροφικές τους συνήθειες, οι βιότοποί τους παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλότητα. 

Όμως υπάρχουν ορισμένα κοινά για όλους τους , όπως, η αλληλεπίδραση με το περιβάλλον πολύ υψηλή, ο πολλαπλασιασός τους αστρονομικά γρήγορος,  η μεταβολική τους ευελιξία πολή μεγάλη, ο ρυθμός της εξάπλωσής τους ανάλογος του είδους, η μεγάλη ευαισθησία τους στις περιβαλλοντικές μεταβολές.(φως, οξύτητα, συγκέντρωση θρεπτικών, διοξειδίου του άνθρακα, οξυγόνο, νερό).

 

Οι ιδιαίτερότητές τους  σε μεγάλο βαθμό οφείλονται στην  μεγάλη επιφάνειά  τους ΄-που έρχεται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον σε σχέση με τον όγκο τους

Σε αντιπαράθεση, σε ένα ζώο ή σχέση εξωτερικής επιφάνειας και όγκου είναι πολύ μικρότερη από μια ποσότητα μικροβίων ίσου όγκου.

 Επομένως το μικρό τους μέγεθος που τα κάνει όλα γρηγορότερα, όπως την τροφοδοσία, τον πολλαπλασιασμό κ.α. σε σχέση πάντα με τους μεγάλους οργαγανισμούς.

Στην ίδια αιτία οφείλεται η μεγάλη ευαισθησία σε πολλά είδη τους στις μεταβολές των περιβαλλοντικών συνθηκών, αλλά και στην αλλαγή των "βιοτόπων" τους. 

Το Φυσικό περιβάλλον που ζουν οι μικροοργανισμοί

Σε κάθε περιβαλλοντική μελέτη εκτός από τους μεγάλους οργανισμούς (ενδιατήματα) που ζουν σε οριοθετημένες περιοχές (οικοσυστήματα) αναγνωρίζεται και μια ιδιαίτερη μικροβιακή πανίδα και χλωρίδα (μικροενδιατήματα). Έτσι συναντάμε συνήθως συγκεκριμένους  μικροοργανισμούς στο ιδιαίτερο περιβάλλον τους παρ ότι η μεγάλη ποικιλία των ειδών τους τους κάνει να βρίσκονται σχεδόν παντού πάνω στη Γη και σε όλες τις  συνθήκες .

Στο νερό σαν πλαγκτόν (μέσα σε νερό) ή βένθος (σε επιφάνειες φυτών, ζών άμμου , λίθων μέσα σε νερό) 

Στο έδαφος  ζουν βακτήρια, (πολλά είναι σημαντικά για τους θρεπτικούς κύκλους του εδάφους)  μύκητες, (που δημιουργούν σπόρια)  φύκη, πρωτόζωα, (στα οποία παίζει ρόλο οι περιβαλλοντικές συνθήκες PH, υγρασία) .Υπάρχουν ακόμα ετερότροφοι βακτηριοφάγοι, και παθογόνοι ιοί φυτών, που ζουν πολλά χρόνια στο έδαφος, προσροφώντας οργανική ύλη και άργιλο. Στις γυμνές βραχώδεις επιφάνειες μύκητες κα βακτήρια, διαλύουν ορυκτά.

Επίσης μύκητες και φύκη δημιουργούν τις λειχήνες πάνω σε βράχους που επιταχύνουν τη φυσική καταστροφή τους και δημιουργούν έδαφος.

Στο έδαφος  βρίσκονται όμως και άλλοι διάφοροι  μικροοργανισμοί, που δεν επιζούν όμως, αν δεν ανήκουν στο περιβάλλον αυτό .

Στον αέρα, ζουν πολύ λιγότεροι μικροοργανισμοί σε σχέση με το έδαφος και το νερό. Το περιβάλλον είναι "φτωχό" για ζωή, αφού έχει μόνο την αέρια φάση με άζωτο , οξυγόνο και κάποια άλλα αέρια σε μικρό ποσοστό , μικρή ποσότητα σταγονιδίων νερού και σκόνη.

 

Οι μικροοργανισμοί στον αέρα, είναι  "σπάνια ενεργοί μεταβολικά, εξ αιτίας του χαμηλού ποσοστού νερού ή απουσίας άλλων συστατικών"

Μικροβιακή οικολογία  ΘΕΟΔΩΡΟΣ Σ ΚΟΥΣΟΥΡΗΣ

Η μικροβιακή σύνθεση του εξωτερικού ατμοσφαιρικού αέρα, κυριαρχείται γενικά  από μύκητες,

 

Ποιούς μικροοργανισμούς θα βρούμε, που και πότε ;

Σε συνθήκες  καλοκαιρίας σε αγροτικές περιοχές είναι συνηθισμένες οι μυκητιακές γύρες με πιο συνηθισμένους μύκητες τους δευτερομύκητες  και οι βασιδιόσποροι. Οι σπόροι που δημιουργούν οι μύκητες παράγονται σε μεγάλους αριθμούς και μπορούν να κινηθούν σε μεγάλες αποστάσεις ιδιαίτερα αν ταξιδεύουν σε μεγάλο ύψος από θερμά ρεύματα αέρα. Πάντως πάνω στους ωκεανούς η ποσότητές τους είναι μειωμένες, όμως έχουν καταγραφεί περιπτώσεις  σπόρια να έχουν περάσει πάνω από ωκεανό .

 Μέσα σε κτίρια ή όπου συγκεντρώνονται ζώα, τα βακτήρια είναι τα πιο σημαντικά

Η συγκέντρωσή τους ανά κυβικό μέτρο αέρα είναι πολλαλάσια στις πόλεις από τις εξοχικές περιοχές.

 

Πόσο σημαντικοί είναι οι μικροοργανισμοί στο οικοσύστηματα

Στα πολλά οικοσυστήματα που καταγράφονται ατη Γη, οι μικροοργανισμοί παίζουν σημαντικό ρόλο, σε ορισμένα δε από αυτά συναντάμε μόνο μικροοργανισμούς. Στο έδαφος, στον αέρα, στο νερό, στις τροφικές αλυσίδες, επιτελούν σημαντικές διεργασίες που είναι συνδεδεμένες με την ισορροπία και τις μεταβολές των οικοσυστημάτων. Διεργασίες όπως η οξυγονική και ανοξυγονική φωτοσύνθεση από τα κυανοβακτήρια,  η δέσμευση του ατμοσφαιρικού αζώτου, η δημιουργία υδρόθειου, χούμο, μεθάνιου, όπως και καταβολικές διεργασίες όπως η διάσπαση οργανικών ουσιών, είναι κάποιες από τις διεργασίες αυτές.

 

Οι πληθυσμοί και τα είδη μικροοργανισμοί στο περιβάλλον τους

Οι μικροοργανισμοί που ζουν  σε ένα οικοσύστημα ταξινομούνται σε αυτόχθονες που είναι πάντοτε παρόντες στο οικοσύστημα και οι αλλόχθονες που είναι κυρίως ξένοι στο οικοσύστημα που εξαρτώνται από την  μεταβολή κάποιων περιβαλλοντικών συνθηκών . 

Σε  "κανονικές"  συνθήκες  (PH, θρεπτικών, υγρασίας , θερμοκρασίας κ,λ,π,) συναντάται η σύνηθης ποικιλότητα των ειδών,

 ενώ σε ακραίες συνθήκες, η ποικιλότητα αυτή ελλατώνεται, όμως  σε ορισμένα είδη αυξάνεται ο πληθυσμός.

 

Συνθήκες ύπαρξης, εγκατάστασης και οικολογικής διαδοχής  πληθυσμών ειδών

 Ακόμα συμβαίνει με την πάροδο του χρόνου, μερικοί πληθυσμοί να αντικαθίστανται από άλλους (οικολογική διαδοχή των πληθυσμών) και κάποιες φορές γίνεται τροποποίηση των ενδιαιτημέτων ώστε,  να επιτρέπεται σε νέους πληθυσμούς να αναπτυχθούν.

Η οικολογική διαδοχή σε μια μικροβιακή κοινότητα, αρχίζει με επικοισμό ή επιδρομή   σε 'ενα ενδιαίτημα από μικροβιακούς πληθυσμούς. 

Εάν το ενδιαίτημα δεν έχει προηγουμένως επικοιστεί (παρθένο ενδιαίτημα) ο επικοισμός ονομάζεται πρόδρομος, και οι πρόδρομοι οργανισμοί έχουν ειδικούς προσαρμοστικούς μηχανισμούς, όπως για παράδειγμα, στο γαστρεντερικό σύστημα κάποιου νεογνού αρχίζει πρόδρομος εποικισμός με μικροβιακούς πληθυσμούς. 

Όταν η διαδοχή γίνεται σε ενδιαίτημα που έχει προηγουμένως εποικιστεί (δευτερεύουσα διαδοχή) συμβαίνει μόνο όταν έχει προηγηθει ένα καταστροφικό γεγονός που έχει παρακάμψει την προηγούμενη διαδοχή.

Στην διαδικασία διαδοχής η νέα κοινότητα θα επιτύχει ολοκλήρωση εάν υπάρξει ένας σταθερός πληθυσμός. (διαδοχή κλίμακος)

Αυτό όμως σπάνια πετυχαίνει έως το τέλος επειδή γιατί συνήθως υπάρχουν διάφορες επιβραδύνσεις που σταματούν την διαδικασία της διαδοχής

σπάνια φτάνει στο τέλος.

Μια άλλη  περίπτωση διαδοχής είναι η αυτότροφη διαδοχή , που εμφανίζεται, στην περίπτωση που μια κοινότητα συσσωρεύει οργανικό υλικό, περισσότερο από αυτό που μπορεί να καταναλώσει

(παράδειγμα αν η φωτοσύνθεση (παραγωγή)είναι μεγαλύτερη από την αναπνοή - κατανάλωση) 

ώστε εκεί απαντάται συσσώρευση οργανικού υλικού, εκεί επικρατεί η αυτότροφη διαδοχή.

Αυτότροφη διαδοχή συναντάται σε περιβάλλοντα με αύθονη ηλιακή ενέργεια και οργανικό υλικό, ακόμα και σε πρόσφατα ηφαιστειακά πετρώματα που διασπώνται από μικροοργανισμούς.

Όταν όμως η φωτοσύνθεση τείνει να γίνει ίση με την αναπνοή, τότε η κατάσταση προχωρά  προς την κατεύθυνση μιας σταθερής κοινότητας

Στην περίπτωση που η κατανάλωση υπερισχύει της παραγωγής, η μικροβιακή κοινότητα, ξοδεύει την αποθηκευμένη της ενέργεια και συνήθως η διαδοχή είναι Διώξτε αυτές τις ταινίες από το imdb top-100 | Oneman.grπαροδική και σταματάει όταν η αποθηκευμένη ενέργεια εξαντληθεί (ετερότροφη διαδοχή)

Για παράδειγμα η μικροβιακή κοινότητα σε ένα πεσμένο φύλλο που σαπίζει , θα εξαφανιστεί όταν αποσυντεθεί πλήρως και εφόσον δεν πέσουν εκεί άλλα φύλλα.

Η ετερότροφη διατροφή θα οδηγήσει σε σταθερή κοινότητα, μόνο αν υπάρχει συνεχής τροφοδοσία, από αλλόχθονο οργανικό υλικό.

Σε μια ετερότροφη διαδοχή, οι "πρωτοπόροι" οργανισμοί σε μια ετρότροφη διαδοχή, πάνω από όλα χρειάζονται να έχουν υψηλό ρυθμό μεταβολισμού και αύξησης, ώστε να αντιπαρέρχονται με επιτυχία, δευτερέβοντες εισβολείς και ιδιάζουσες συνθήκες

 

Η διαδικασία και εξέλιξη του επικοικισμού κοινοτήτων μικροοργανισμών

Βακτήριο - Βικιπαίδεια

 

Κατά τα πρώτα στάδια ενός ππόδρομου επικοισμού ενός πληθυσμού π.χ. βακτηρίων  , στις πρώτες  6-8 ώρες μικρός αριθμός από αυτά καταυθάνει αλλά φτάνει στο μέγιστο μετά από 15 - 200 ώρες. Ενδιάμεσα όμως, εμφανίζονται και άλλοι μικροοργανισμοί, όπως ζωομαστιγωτά,Диагностика паразитологических препаратов - презентация онлайн

που φτάνουν σε μέγιστο αριθμό γύρω στις 20 ώρες, τα βλεφαριδωτά Βλεφαριδωτά τριχωτό – Βοτανική

μετά από 100 ώρες τα οποία φτάνου στο μέγιστο πληθυσμιακό αριθμό. Ακόμα εμφανίζονται κι άλλοι οργανισμοί, όπως ριζόποδα και διάτομα και οι τυχόν εναλλαγές τους επιρεάζονται από περιβαλλοντικούς  παράγοντες, από περιβαλλοντικές συνθήκες και από παράγοντες που προέρχονται από ξενιστές, από την διατροφή και από άλλους μικροοργανισμούς.

Ενδιαφέρον παρουσιάζει η μικροβιακή κοινότητα στο πεπτικό των  μυρηκαστικών ζώων που είναι σύμπλοκη και αναερόβια.

Υπάρχουν βακτήρια που διασπούν την κυτταρίνη, βακτήρια που διασπούν το άμυλο, βακτήρια υπεύθυνα για την διάσπαση των πρωτεϊνών, μεθανογενή βακτήρια, πρωτόζωα που συμμετέχουν στην διάσπαση της κυτταρίνης, κ.α.

 

Πολύπλοκες μικροβιακές κοινωνίες:  η ισορροπία, η ποικιλότητα και οι γενετικές μεταβολές  

Η διατήρηση της ισορροπίας και ο στόχος μιας σταθερής κοινότητας, προυποθέτει διαρκείς αλλαγες και προσαρμογές των κοινοτήτων των οργανισμών ώστε να ακολουθούν τις εξωτερικές αλλαγές (αυξομείωση ουσιών μεταξύ των οποίων και θρεπτικές ουσίες, περιβαλλοντικές συνθήκες κ.α)

Παράδειγμα, η αύξηση νιτρωδών, σε ένα περιβάλλον νιτροποιητικών βακτηρίων- που μετατρέπουν αμμωνιακά άλατα σε νιτρικά-, αυξάνει τους πληθυσμούς  που τα χρησιμοποιούν, έως ότου καταναλώσουν μεγάλες ποσότητες από τα νιτρώδη αυτά, οπότε πάλι οι πληθυσμοί αυτοί ελλατώνονται.

Η διατήρηση των ισορροπιών γίνεται με μηχανισμούς διαδοχής αλλά επίσης συγκρούσεις και  απομακρύνσεις 

Αυτή η διατήρηση των ισορροπιών που χρησιμοποιεί αντισταθμιστικούς μηχανισμούς ώστε να διατηρούνται οι σταθερές συνθήκες, είναι γνωστή σαν ομοιόσταση  και κυρίως προσπαθεί να επαναφέρει το οικοσύστημα όπως ήταν πριν κάποια πιθανή διαταραχή.  

Συνήθως δημιουργεί αρχικά μια μια δευτερεύουσα διαδοχή. και επανεφέρει στη συνέχεια το σύστημα  στην πρότερη κατάσταση.

Ομοιστατικοί μηχανισμοί για παράδειγμα δρουν και μέσα στον οργανισμό μας. Όταν στο γαστρεντερικό μας σύστημα, εισέλθουν αλλόχθονες επιβλαβείς οργανισμοί, οι μηχανισμοί  αυτοί τους κάνουν να απομακρυνθούν από το σύστημα και  να επανέλθει αυτό στην κατάσταση της προηγούμενης μικροβιακής κοινότητας.

Η ποικιλότητα σε κανονικές και σε ακραίες συνθήκες

Οι μηχανισμοί της ομοιόστασης μπορεί να υποστούν πλήγμα σε ακραίες καταστάσεις και κάποιες φορές αυτό είναι μοιραίο για το σύστημα.

Γενικά στα εξελιγμένα και ώριμα οικοσυστήματα επικρατεί πολυπλοκότητα και μεγάλη ποικιλότητα στους οργανισμούς και στις μεταξύ τους σχέσεις, εφόσον  λόγω της άφθονης πληροφόρησης χρειάζεται χαμηλότερα ποσά ενέργειας και αυτό συνεπάγει χαμηλότερο ρυθμό παραγωγής

Εάν στο περιβάλλον κυριαρχήσουν   ισχυροί μονοδιάστατοι παράγοντες, (π.χ. μεγάλη αλμυρότητα) για να διατηρηθεί η σταθερότητα χρειάζεται οι πληθυσμοί να προσαρμοστούν σε περισσότερη εξειδίκευση και δυσκαμψία .

Σε  συνθήκες περιβαλλοντικών διακυμάνσεων,  η υψηλή ποικιλότητα  συνδέεται με την σταθερότητα και την οικονομία ενέργειας και την αντιμετώπιση των διαταραχών αλλά δεν ισχύει το ίδιο σε ακραίες  πολύ δυσμενείς διαταραχές.

Ικανότητα μετάλλάξεων των μικροοργανισμών

Τα γένη μιας μικροβιακής κοινότητας, μπορούν να μεταφέρουν και να ανσυνδυάσουν το γενετικό υλικό τους με διάφορους τρόπους όπως με άμεση επαφή δύο μικροοργανισμών και ανταλλαγή του, με διαμεσολάβηση ενός τρίτου μικροοργανισμού, συνήθως βακτηρίου που παίζει ρόλο φορέα γενετικού υλικού, ή με την απο.ροσρρόφηση ελεύθερου DNA . Αυτός ο ανασυνδυασμός από τον οποίο προκύπτουν νέα διαφοροποιημένα είδη ευνοείται όταν οι μικροβιακοί πληθυσμοί έχουν υψηλές πυκνότητες.

 

ΠΗΓΕΣ 

ΜΙΚΡΟΒΙΑΚΗ ΟΙΟΛΟΓΙΑ  ΘΕΟΔΩΡΟΣ Κ ΚΟΥΣΟΥΡΗΣ

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%92%CE%B1%CE%BA%CF%84%CE%AE%CF%81%CE%B9%CE%BF

 https://www.slideserve.com/adin/589043 

https://votaniki.gr/orologia/vlefaridota-trichoto/

https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_and_General_Biology/Book%3A_General_Biology_(Boundless)/24%3A_Fungi/24.2%3A_Ecology_of_Fungi/24.2B%3A_Mutualistic_Relationships_with_Fungi_and_Fungivores#:~:text=form%20new%20lichens.-,Fungi%20%26%20Animal%20Mutualism,disseminate%20spores%20into%20new%20environments.

 

 

 

Μύκητες και αμοιβαιότητα των ζώων
Οι μύκητες έχουν εξελιχθεί αμοιβαία με πολλά έντομα. Τα αρθρόποδα (ενωμένα ασπόνδυλα με πόδια, όπως τα έντομα) εξαρτώνται από τον μύκητα για προστασία από αρπακτικά και παθογόνα, ενώ ο μύκητας λαμβάνει θρεπτικά συστατικά και έναν τρόπο διάδοσης σπόρων σε νέα περιβάλλοντα. Η σχέση μεταξύ των ειδών Basidiomycota και των εντόμων κλίμακας είναι ένα παράδειγμα. Το μυκητιακό μυκήλιο καλύπτει και προστατεύει τις αποικίες των εντόμων. Τα έντομα κλίμακας καλλιεργούν μια ροή θρεπτικών ουσιών από το παρασιτοποιημένο φυτό στον μύκητα. Σε ένα δεύτερο παράδειγμα, τα μυρμήγκια κοπής φύλλων της Κεντρικής και Νότιας Αμερικής καλλιεργούν κυριολεκτικά μύκητες. Κόβουν δίσκους φύλλων από φυτά και τους συσσωρεύουν σε κήπους. Οι μύκητες καλλιεργούνται σε αυτούς τους κήπους δίσκου, χωνεύοντας την κυτταρίνη στα φύλλα που τα μυρμήγκια δεν μπορούν να καταρρεύσουν. Μόλις παράγονται και καταναλώνονται μικρότερα μόρια σακχάρου από τους μύκητες, οι μύκητες με τη σειρά τους γίνονται ένα γεύμα για τα μυρμήγκια. Τα έντομα περιπολούν επίσης τον κήπο τους, κυνήγι σε ανταγωνιστικούς μύκητες. Τόσο τα μυρμήγκια όσο και οι μύκητες επωφελούνται από τη σχέση. Ο μύκητας λαμβάνει μια σταθερή προσφορά φύλλων και ελευθερία από τον ανταγωνισμό, ενώ τα μυρμήγκια τρέφονται με τους μύκητες που καλλιεργούν