.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. - 2-е изд., исправл. - М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

Смотреть что такое "ТЕРМОФИЛЬНЫЕ ОРГАНИЗМЫ" в других словарях:

- (термо... гр. phileo люблю) термофилы организмы (преимущ. микроскопические), могущие жить при относительно высоких температурах (до 70); естественным местообитанием их являются различные горячие источники и термальные воды ср. криофильные… … Словарь иностранных слов русского языка

- (от термо (См. Термо...)... и греч. philéo люблю) термофилы, организмы, обитающие при температуре, превышающей 45 °С (гибельной для большинства живых существ). Таковы некоторые рыбы, представители различных беспозвоночных (червей,… … Большая советская энциклопедия

- … Википедия

Организмы Научная классификация Классификация: Организмы Надцарства Ядерные Безъядерные Организм (позднелат. organismus от позднелатинского organizo … Википедия

Низшие организмы, как и все живые существа вообще, могут жить лишь при точно определенных внешних условиях их существования, т. е. условий среды, в которой они живут, причем для каждого внешнего фактора, для температуры, давления, влажности и пр …

Так называются бактерии, обладающие способностью развиваться при температурах выше 55 60° С. Микель (Miquel) первый нашел и выделил из воды Сены неподвижного бацилла, способного жить и размножаться при температуре в 70° С. Ван Тигем (Van Tieghem) … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Организмы Научная классификация Классификация: Организмы Надцарства Ядерные Безъядерные Организм (позднелат. organismus от позднелатинского organizo … Википедия - См. также: Крупнейшие организмы Мельчайшие организмы это все представители бактерий, животных, растений и других организмов, встречающиеся на Земле, которые обладают минимальными значениями в своих классах (отрядах) по таким параметрам, как … Википедия

Экстремофилы - это организмы, которые живут и процветают в местах обитания, где жизнь невозможна для большинства других организмов. Суффикс (-фил) в переводе с греческого означает любовь. Экстремофилы «любят» обитать в экстремальных условиях. Они обладают способностью выдерживать такие состояния, как высокая радиация, высокое или низкое давление, высокий или низкий уровень pH, отсутствие света, сильная жара или холод и экстремальная засуха.

Большинство экстремофилов - это микроорганизмы, такие как , и . Более крупные организмы, такие как черви, лягушки, насекомые и , также могут жить в экстремальных местах обитания. Существуют различные классы экстремофилов, основанные на типе среды, в которой они процветают. Вот некоторые из них:

• Ацидофил - организм, который процветает в кислой среде с уровнем pH3 и ниже.
• Алкалифил - организм, который процветает в щелочных средах с уровнем pH9 и выше.
• Барофил - организм, который живет в условиях высокого давления, таких как глубоководные места обитания.
• Галофил - организм, который живет в местах обитания с чрезвычайно высокой концентрацией соли.
• Гипертермофил - организм, который процветает в средах с чрезвычайно высокими температурами (от 80° до 122° C).
• Психрофил/криофил - организм, который живет в экстремально холодных условиях и низких температурах (от -20° до +10° C).
• Радиорезистентные организмы - организм, который процветает в условиях с высоким уровнем радиации, включая ультрафиолетовое и ядерное излучение.
• Ксерофил - организм, который живет в экстремально сухих условиях.

Тихоходки

Тихоходки или водные медведи могут переносить несколько типов экстремальных условий. Они живут в горячих источниках, антарктическом льду, а также в глубоких средах, на горных вершинах и даже в . Тихоходки обычно встречаются в лишайниках и мхах. Они питаются растительными клетками и крошечными беспозвоночными, такими как нематоды и коловратки. Водные медведи размножаются , хотя некоторые размножатся через партеногенез.

Тихоходки могут выживать в различных экстремальных условиях, потому что они способны временно приостанавливать обмен веществ, когда условия не пригодны для выживания. Этот процесс называется криптобиозом и позволяет водным медведям войти в состояние, которое позволит им выжить в условиях экстремальной засушливости, нехватки кислорода, сильного холода, низкого давления и высокой токсичности или радиации. Тихоходки могут оставаться в этом состоянии в течение нескольких лет и выходить из него, когда окружающая среда становится пригодной для жизни.

Артемия (Artemia salina )

Артемия - вид небольших ракообразных, которые способны жить в условиях с чрезвычайно высокой концентрацией соли. Эти экстремофилы обитают в соленых озерах, соляных болотах, морях и скалистых берегах. Их основным источником пищи являются зеленые водоросли. Артемии имеют жабры, которые помогают им выжить в соленой среде, поглощая и выделяя ионы, а также продуцируя концентрированную мочу. Как тихоходки, артемии размножаются половым и бесполым путем (через партеногенез).

Бактерии хеликобактер пилори (Helicobacter pylori )

Helicobacter pylori - бактерия, живущая в крайне кислой среде желудка. Эти бактерии выделяют ферментную уреазу, нейтрализующую соляную кислоту. Известно, что другие бактерии не способны выдержать кислотность желудка. Helicobacter pylori являются спиральными бактериями, которые могут зарываться в стенку желудка и вызывать язвы или даже рак желудка у людей. По данным Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC), у большинства людей мира есть эти бактерии в желудке, но они, как правило, редко вызывают заболевания.

Цианобактерии Gloeocapsa

Gloeocapsa - род цианобактерий, которые обычно живут на мокрых породах скалистых берегов. Эти бактерии содержат хлорофилл и способны к . Клетки Gloeocapsa окружены студенистыми оболочками, которые могут быть ярко окрашенными или бесцветными. Ученые обнаружили, что они способны выжить в космосе в течение полутора лет. Образцы горных пород, содержащие Gloeocapsa , были размещены снаружи Международной космической станции, и эти микроорганизмы смогли выдержать экстремальные условия космоса, такие как колебания температур, вакуумное воздействие и радиационное облучение.

Сегодня, 6 октября, отмечается Всемирный день охраны мест обитаний животных. В честь этого праздника предлагаем вам подборку из 5 животных, которые избрали своим домом места с самыми экстремальными условиями.

Живые организмы распространены по всей нашей планете, и многие из них обитают в местах с экстремальными условиями. Таких организмов называют экстремофилами. К ним относятся бактерии, археи и лишь немногие животные. О последних мы рассказываем в этой статье. 1. Помпейские черви . Эти глубоководные многощетинковые черви, не превышающие 13 см в длину, – одни из самых устойчивых к высоким температурам животных. Поэтому не удивительно, что обнаружить их можно исключительно на гидротермальных источниках на дне океанов (), из которых поступает высокоминерализованная горячая вода. Так, впервые колония помпейских червей была обнаружена в начале 1980-х годов на гидротермальных источниках в Тихом океане близ Галапагосских островов, а позднее, в 1997 году, – недалеко от Коста-Рики и снова на гидротермальных источниках.

Обычно помпейский червь размещает свое тело в трубообразных структурах черных курильщиков, где температура достигает 80°C, а свою голову с перьеобразными образованиями он высовывает наружу, где температура более низкая (около 22°C). Ученые давно стремятся понять, как помпейскому червю удается выдерживать такие экстремальные температуры. Исследования показали, что в этом ему помогают особые бактерии, которые образуют на спине червя слой толщиной до 1 см, напоминающий шерстяное покрывало. Находясь в симбиотических отношениях, черви выделяют слизь из крошечных желез на спине, которой кормятся бактерии, а последние в свою очередь изолируют тело животного от высоких температур. Считается, что эти бактерии обладают специальными белками, делающими возможной защиту червей и самих бактерий от высоких температур. 2. Гусеница Gynaephora . В Гренландии и Канаде обитает мотылек Gynaephora groenlandica, известный своей способностью выдерживать крайне низкую температуру. Так, обитая в холодном климате, гусеницы G. groenlandica, находясь в спячке, могут переносить температуру до -70° C! Это становится возможным благодаря соединениям (глицерин и бетаин), которые гусеницы начинают синтезировать в конце лета, когда температура понижается. Эти вещества предотвращают образование кристалликов льда в клетках животного и тем самым позволяют ему не замерзнуть насмерть.

Однако это не единственная особенность вида. Если для превращения из яиц во взрослую особь мотылькам большинства других видов требуется около месяца, развитие G. groenlandica может занять от 7 до 14 лет! Столь медленный рост Gynaephora groenlandica объясняется экстремальными условиями окружающей среды, в которых насекомому приходится развиваться. Интересно, что большую часть своей жизни гусеницы Gynaephora groenlandica проводят именно в спячке, а остальное время (около 5% своей жизни) они посвящают поеданию растительности, например, почек арктической ивы. 3. Нефтяные мухи . Это единственные из известных науке насекомых, которые могут жить в сырой нефти и питаться ей. Этот вид впервые был обнаружен на ранчо Ла-Брея в Калифорнии, где находится несколько битумных озер.

Авторы: Michael S. Caterino & Cristina Sandoval. Как известно, нефть является весьма токсичным веществом для большинства животных. Однако, будучи личинками, нефтяные мухи плавают вблизи нефтяной поверхности и дышат через особые дыхальца, которые выступают над нефтяной пленкой. Мухи поедают большое количество нефти, но главным образом насекомых, которые попадают в неё. Иногда кишечник мух бывает полностью заполнен нефтью. До сих пор учеными не описано брачное поведение этих мух, а также то, где они откладывают яйца. Тем не менее предполагается, что это происходит не внутри нефтяного бассейна.

Битумное озеро на ранчо Ла-Брея в Калифорнии. Интересно, что температура нефти в бассейне может достигать 38°C, однако личинки легко переносят эти изменения. 4. Артемии . Расположенное в северо-западной части американского штата Юта Большое Соленое озеро обладает соленостью, достигающей 270 промилле (для сравнения: самое соленое море Мирового океана - Красное море - имеет соленость только 41 промилле). Крайне высокая соленость водоема делает его непригодным для жизни всех живых существ в нем, кроме личинок мух-береговушек, некоторых водорослей и артемий – крошечных ракообразных.

Последние, к слову, обитают не только в этом озере, но и в других водоемах, соленость которых не ниже 60 промилле. Эта особенность позволяет артемии избежать сожительства с большинством видов хищников, таких как рыбы. Эти ракообразные обладают сегментированным телом с широким листоподобным придатком на конце, и обычно не превышают 12 миллиметров в длину. Их широко используют в качестве корма для аквариумных рыб, а также разводят в аквариумах. 5. Тихоходки . Эти крошечные создания, не превышающие 1 миллиметра в длину, - самые устойчивые к высоким температурам животные. Они обитают в разных местах планеты. Например, их находили в горячих источниках, где температура достигала 100°C, и на вершине Гималаев, под слоем толстого льда, где температура была гораздо ниже нуля. А вскоре удалось выяснить, что эти животные способны не только переносить экстремальные температуры, но и обходиться без пищи и воды более 10 лет!

Ученые выяснили, что в этом им помогает способность приостанавливать свой метаболизм, входя в состояние криптобиоза, когда химические процессы в организме животного приближаются к нулевому уровню. В этом состоянии содержание воды в организме тихоходки может упасть до 1%! А кроме того, способность обходиться без воды во многом зависит от высокого уровня особого вещества в организме этого животного - невосстанавливающегося сахара трегалозы, который защищает мембраны от разрушения. Интересно, что, несмотря на то что тихоходки способны жить в местах с экстремальными условиями, многие виды можно найти в более мягкой среде, например, в озерах, прудах или на лугах. Тихоходки наиболее распространены во влажной среде, во мхах и лишайниках.

На первый взгляд, может показаться, что бактерии в горячих источниках не живут. Однако, природа убедительно доказывает, что это не так.

Всем известно, что при температуре 100 градусов по Цельсию кипит вода . Еще совсем недавно люди считали, что при этой температуре не выживает абсолютно ничего. Ученые так думали до тех пор, как на дне Тихого океана, в горячих источниках, не нашли неизведанных наукой бактерий. Они чувствуют себя великолепно при температуре 250 градусов!

На большой глубине вода не превращается в пар, а остается просто водой, потому, что там большая глубина и большое давление. В воде такой температуры находится много химических веществ, которыми и питаются упомянутые выше бактерии. Непонятно, как живые существа прижились при такой температуре, но они там привыкли жить так, что если их вывести на температуру, которая ниже 80 градусов по Цельсию, для них она будет холодной.

Как оказалось – не предел для жизни бактерий - температура 250 градусов. В том же Тихом океане обнаружили очень горячий источник, вода в котором достигает 400 градусов. Даже в таких условиях проживают не только множество бактерий, но и некоторые черви, а также несколько видов моллюсков.

Всем известно, что когда появилась Земля (это было очень много миллионов лет назад), то она была обычным раскаленным шаром. На протяжении веков люди считали, что на нашей планете жизнь появилась, когда Земля остыла. И также считалось, что на иных планетах, на которых большая температура, не может существовать жизнь. Наверное, ученым теперь придется пересмотреть свои взгляды по отношению к этому факту.

Горячие источники, встречающиеся обычно в вулканических местностях, имеют довольно богатое живое население.

Уже давно, когда о бактериях и других низших существах было самое поверхностное представление, было установлено существование в термах своеобразной флоры и фауны. Так, например, в 1774 г. Зоннерат сообщил о наличии рыб в горячих источниках Исландии, имеющих температуру 69°. Данный вывод не был позднее подтвержден другими исследователями в отношении терм Исландии, но в других местах аналогичные наблюдения все же были сделаны. На острове Ишиа (Ischia) в источниках с температурой выше 55° Эренберг (1858) отметил нахождение рыб. Гоппе-Зейлер (1875) также видел рыб в воде с температурой тоже около 55°. Если даже предположить, что во всех отмеченных случаях было неточно произведено термометрирование, то все же моясно дать заключение о способности некоторых рыб жить при довольно повышенной температуре. Наряду с рыбами, в термах подчас отмечали наличие лягушек, червей и моллюсков. В более позднее время здесь были обнаружены и простейшие животные.

В 1908 г. вышла в свет работа Исселя (Issel), более подробно установившего предельные температуры для животного мира, обитающего в горячих источниках.

Наряду с животным миром, в термах чрезвычайно легко устанавливается наличие водорослей, образующих подчас мощные обрастания. По указаниям Родиной (1945), толща накопившихся в горячих источниках водорослей нередко достигает нескольких метров.

Об ассоциациях термофильных водорослей и факторах, определяющих их состав, мы достаточно говорили в разделе «Водоросли, живущие при высокой температуре». Здесь лишь напомним, что наиболее термоустойчивыми из них являются синезеленые водоросли, могущие развиваться до температуры 80-85°. Зеленые водоросли выносят температуру несколько выше 60°, а диатомовые водоросли кончают развиваться приблизительно около 50°.

Как уже отмечалось, водоросли, развивающиеся в термах, играют существенную роль при образовании разного рода накипей, в состав которых входят минеральные соединения.

Термофильные водоросли оказывают большое влияние на развитие в термах бактериального населения. Они прижизненно путем экзосмоза выделяют в воду некоторое количество органических соединений, а отмирая, подавно создают для бактерий достаточно благоприятный субстрат. Неудивительно поэтому, что бактериальное население термальных вод наиболее богато представлено в местах скопления водорослей.

Переходя к термофильным бактериям горячих источников, мы должны указать, что в нашей стране они изучались весьма многими микробиологами. Здесь следует отметить имена Циклинской (1899), Губина (1924-1929), Афанасьевой-Кестер (1929), Егоровой (1936-1940), Волковой (1939), Родиной (1945) и Исаченко (1948).

Большинство исследователей, имевших дело с горячими источниками, ограничилось лишь фактом установления в них бактериальной флоры. Лишь сравнительно немногие микробиологи останавливались на принципиальных сторонах жизни бактерий в термах.

В нашем обзоре мы задержимся лишь на исследованиях последней группы.

Термофильные бактерии были обнаружены в горячих источниках ряда стран - Советского Союза, Франции, Италии, Германии, Словакии, Японии и др. Так как воды горячих источников бывают нередко бедны органическими веществами, то неудивительно, что в них подчас содержится весьма небольшое количество сапрофитных бактерий.

Размножение автотрофно питающихся бактерий, среди которых в термах довольно широко распространены железо — и серобактерии, определяется в основном химическим составом воды, а также и ее температурой.

Некоторые термофильные бактерии, выделенные из горячих вод, были описаны как новые виды. К подобным формам относятся: Bac. thermophilus filiformis. изученный Циклинской (1899), две спороносные палочки - Bac. ludwigi и Bac. ilidzensis capsulatus, выделенные Карлинским (1895), Spirochaeta daxensis, изолированная Кантакузеном (1910), и Thiospirillum pistiense, выделенная Чурда (1935).

Температура воды горячих источников сильно сказывается на видовом составе бактериального населения. В водах, имеющих более низкую температуру, найдены кокки и спирохэтоподобные бактерии (работы Родиной, Кантакузена). Однако и здесь преобладающей формой являются спороносные палочки.

Недавно влияние температуры на видовой состав бактериального населения терм было весьма красочно показано в работе Родиной (1945), которая изучала горячие источники Ходжи-Оби-Гарм в Таджикистане. Температура отдельных источников данной системы колеблется в пределах 50-86°. Соединяясь, эти термы дают ручей, на дне которого в местах с температурой, не превышающей 68°, наблюдалось бурное разрастание синезеленых водорослей. Местами водоросли образовывали толстые пласты разного цвета. У уреза воды, на боковых стенках ниш имелись отложения серы.

В разных источниках, в стоке, а также в толще синезеленых водорослей ставились на три дня стекла обрастания. Помимо этого, собранный материал высевался на питательные среды. Обнаружилось, что вода с наиболее высокой температурой имеет преимущественно палочковидных бактерий. Клиновидные формы, в частности напоминающие азотобактер, встречаются при температуре, не превышающей 60°. Судя по всем данным, можно сказать, что собственно азотобактер не растет выше 52°, а встречающиеся в обрастаниях крупные круглые клетки принадлежат другим видам микробов.

Наиболее термоустойчивыми являются некоторые формы бактерий, развивающиеся на мясо-пептонном агаре, тио-бактерии типа Tkiobacillus thioparus и десульфикаторы. Между прочим, стоит упомянуть, что Егорова и Соколова (1940) находили Microspira в воде, имевшей температуру 50-60°.

В работе Родиной азотфиксирующие бактерии не обнаруживались в воде при 50°. Однако при изучении грунтов анаэробные фиксаторы азота были обнаружены еще при 77°, а азотобактер - при 52°. Это заставляет полагать, что вода является вообще мало подходящим субстратом для азотфиксаторов.

Исследование бактерий в грунтах горячих источников обнаружило там ту же зависимость группового состава от температуры, что и в воде. Однако микронаселение грунтов было значительно богаче в численном отношении. Песчаные, бедные органическими соединениями грунты имели довольно скудное микронаселение, в то время как содержавшие темно-окрашенные органические вещества были обильно населены бактериями. Таким образом, связь состава субстрата с характером содержащихся в ней микроскопических существ здесь была выявлена чрезвычайно наглядно.

Заслуживает внимания то, что ни в воде, ни в илах Родиной не удалось обнаружить термофильных бактерий, разлагающих клетчатку. Данный момент мы склонны объяснить методическими трудностями, так как термофильные целлюлозуразлагающие бактерии довольно требовательны к питательным средам. Как показал Имшенецкий, для их выделения нужны довольно специфические питательные субстраты.

В горячих источниках, помимо сапрофитов, встречаются автотрофы - серо- и железобактерии.

Наиболее старые наблюдения о возможности роста серобактерий в термах были сделаны, очевидно, Мейером и Аренсом, а также Миоши. Развитие нитевидных серобактерий Миоши наблюдал в источниках, температура воды которых доходила до 70°. Егорова (1936), исследовавшая брагунские серные источники, отмечала наличие серобактерий даже при температуре воды 80°.

В главе «Общая характеристика морфологических и физиологических особенностей термофильных бактерий» мы достаточно подробно описали свойства термофильных железо — и серобактерий. Повторно приводить эти сведения не целесообразно, и мы ограничимся здесь лишь напоминанием, что отдельные роды и даже виды автотрофных бактерий оканчивают развитие при разной температуре.

Максимальная температура, таким образом, для серобактерий зарегистрирована около 80°. Для железобактерий типа Streptothrix ochraceae и Spirillum ferrugineum Миоши установил максимум в 41-45°.

Дюфренуа (Dufrencfy, 1921) нашел на отложениях в горячих водах с температурой в 50-63° железобактерий, весьма похожих на Siderocapsa. По его наблюдениям, рост нитчатых железобактерий происходил лишь в холодных водах.

Волкова (1945) наблюдала в минеральных источниках пятигорской группы развитие бактерий из рода Gallionella в том случае, когда температура воды не превышала 27-32°. В термах с более высокой температурой железобактерии отсутствовали совершенно.

Сопоставляя отмеченные нами материалы, невольно приходится сделать вывод, что в отдельных случаях не температура воды, а ее химический состав определяет развитие тех или иных микроорганизмов.

Бактерии, наряду с водорослями, принимают деятельное участие в образовании некоторых минералов биолитов и каустобиолитов. Более детально изучена роль бактерий в осаждении кальция. Данный вопрос подробно освещен в разделе о физиологических процессах, вызываемых термофильными бактериями.

Заслуживает внимания вывод, сделанный Волковой. Она отмечает, что «барежина», мощным покровом откладывающаяся в ручейках истоков серных источников Пятигорска, содержит очень много элементарной серы и в основе своей имеет мицелий плесневого гриба из рода Penicillium. Мицелий составляет строму, в которую включены палочковидные бактерии, относящиеся, повидимому, к серобактериям.

Брусов (Brussoff) полагает, что бактерии терм принимают также участие в образовании отложений кремнекислоты.

В термах обнаружены бактерии, редуцирующие сульфаты. По указаниям Афанасьевой-Кестер, они напоминают Microspira aestuarii van Delden и Vibrio thermodesulfuricans Elion. Ряд соображений о возможной роли этих бактерий в образовании сероводорода в термах высказал Губин (1924-1929).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .