Мезофилы у животных и растений, температура размножения

Что такое мезофилы?

Мезофильные бактерии — это организмы, которые растут при умеренной температуре, которая составляет 20-45 ° C. Оптимальная температура роста мезофильных бактерий составляет 37 ° С. Следовательно, бактерии в микробиоме человека, а также патогенные бактерии человека являются мезофилами. Некоторые примеры мезофильных бактерий Listeria monocytogenes, Streptococcuspyrogenes, так далее.

Мезофилы есть и среди животных или растений, однако принадлежность к этому виду определяется не температурными предпочтениями. В отличие от бактерий мезофильные представители флоры – это те, которые предпочитают среднее количество влаги. Правильнее такие растения называть мезофитами, а главное условие для их успешного роста и развития – достаточное, но не избыточное содержание воды в почве. Представители этого вида произрастают и в тропических, и в субтропических лесах. Но в основном растения-мезофиты – «жители» умеренных широт:

• лиственные кустарники и деревья,
• луговые травы (клевер и тимофеевка),
• лесные ландыши, кислица.

Среда обитания

Среда обитания мезофилов может включать сыр и йогурт. Их часто добавляют во время брожения пива и виноделия. Поскольку нормальная температура человеческого тела составляет 37 ° C, большинство патогенов человека являются мезофилами, как и большинство организмов, составляющих микробиом человека.

Мезофилы против экстремофилов

Мезофилы — противоположность экстремофилов. Экстремофилов, предпочитающих холодную среду, называют психрофилами , тех, кто предпочитает более высокие температуры, — термофилами или термотропами, а тех, кто процветает в чрезвычайно жаркой среде, — гипертермофилами . Общегеномный вычислительный подход был разработан Zheng et al. классифицировать бактерии на мезофильные и термофильные.

Требования к кислороду

Из-за разнообразия мезофилов потребности в кислороде сильно различаются. Аэробное дыхание требует использования кислорода, а анаэробное — нет. Есть три типа анаэробов . Факультативные анаэробы растут в отсутствие кислорода, используя вместо этого ферментацию . Во время ферментации сахара превращаются в кислоты, спирт или газы . Если есть кислород, он будет использовать аэробное дыхание. Облигатные анаэробы не могут расти в присутствии кислорода. Аэротолерантные анаэробы могут противостоять кислороду.

Микроорганизмы играют важную роль в разложении органического вещества и минерализации из питательных веществ. В водной среде разнообразие экосистемы допускает разнообразие мезофилов. Функции каждого мезофила зависят от окружающей среды, в первую очередь от температурного диапазона. Бактерии, такие как мезофилы и термофилы , используются в производстве сыра из-за их роли в ферментации .

«Традиционные микробиологи используют следующие термины для обозначения общей (слегка произвольной) оптимальной температуры для роста бактерий: психрофилы (15–20 ° C), мезофилы (30–37 ° C), термофилы (50–60 ° C) и экстремальные термофилы (до 122 ° С) ». И мезофилы, и термофилы используются в сыроделии по одной и той же причине; однако они растут, процветают и умирают при разных температурах. Психротрофные бактерии способствуют порче молочных продуктов, их заплесневению или порче из-за их способности расти при более низких температурах, например в холодильнике.

Особенности и суть

Вам будет интересно:Ябеда: это что такое, синонимы

На нашей планете живет целая армия различных микроорганизмов, не видимых глазу, но очень активных и не всегда полезных. Одна из таких полезных микрообразований — бактерия термофильная. Бактерия живет в горячих источниках и размножается при довольно высоких температурах — выше 45 градусов. Целые колонии этих микроорганизмов были выявлены в разных геотермальных зонах нашей планеты, таких как воды горячих природных источников. Выживают термофильные бактерии благодаря наличию в них особых ферментов, способных функционировать в условиях высоких температур. Для них наиболее благоприятным температурным режимом является коридор в 50-65 градусов. При таких условиях бактерии могут чувствовать себя комфортно и свободно размножаться.

Многие хотели бы знать, при какой температуре погибают термофильные бактерии, чтобы контролировать их количество. В этой связи хотелось бы заметить, что точных данных об этом ученым еще не удалось получить. На современном этапе развития науки известно только, что максимальным для термофилов показателем температуры является 68-75 градусов. Однако это еще не значит, что бактерии при таком нагреве погибают — отклонение от оптимального режима делает их жизнь менее комфортной и интенсивной, замедляет рост клеток и снижает скорость обменных процессов.

Группы растений по отношению к водному режиму

Самцы рябков используют исключительный в своем роде способ переноса воды – они пропитывают ею оперение на груди, а птенцы отжимают клювами набухшие перья.

В то же время многие животные могут обходиться совсем без питьевой воды, получая влагу иными способами.

Влажность воздуха также очень важна для животных, так как от нее зависит величина испарения с поверхности тела. Потери воды через испарение обусловлены также строением покровов.

Некоторые виды не могут обитать в сухом воздухе и нуждаются в полном насыщении его водяными парами. Другие без вреда для себя населяют самые засушливые районы.

Животные подразделяются на ряд экологических групп по отношению к влажности:

1 Гигрофилы – животные, обитающие в переувлажненных участках или по берегам водоемов и болот (озерная лягушка, жабы, выдра, норка, жуки-прицепыши и др.).

2 Мезофилы – животные, обитающие в нормально увлажненных условиях.

Как и у растений это наиболее обильно представленные группы животных (лиса, лось, медведь, зяблики, дрозды, большинство жужелиц, дневных бабочек и др.).

3 Ксерофилы – животные, обитающие в аридных условиях. Это, в первую очередь, степные и пустынные виды (страусы, дрофы, вараны, верблюды, жуки-чернотелки, жуки-скакуны, некоторые змеи).

Способы регуляции водного баланса у животных разнообразнее, чем у растений.

Их можно разделить на поведенческие, морфологические и физиологические.

К числу поведенческих приспособлений относятся поиски водопоев, выбор мест обитания, рытье нор и т.

п. В норах влажность воздуха приближается к 100 %, даже когда на поверхности очень сухо. Это снижает необходимость испарения через покровы, экономит влагу в организме.

В эффективности поведенческих приспособлений для обеспечения водного баланса можно убедиться на примере пустынных мокриц.

Мокрицы – типичные ракообразные, не отличающиеся особыми анатомо‑морфологическими приспособлениями к наземному образу жизни.

Тем не менее представители рода Hemilepistus освоили самые сухие и жаркие места на Земле – глинистые пустыни. Там они роют глубокие вертикальные норки, где всегда влажно, и покидают их, выходя на поверхность лишь в те часы суток, когда высока влажность приземного слоя воздуха. Когда почва иссушается особенно сильно и возникает угроза снижения влажности воздуха в норке, самки закрывают отверстие сильно склеротизованными передними сегментами тела, создавая замкнутое, насыщенное парами пространство и оберегая молодь от высыхания.

К морфологическим способам поддержания нормального водного баланса относятся образования, способствующие задержанию воды в теле: раковины наземных улиток, ороговевшие покровы рептилий, развитие эпикутикулы у насекомых и т.

Физиологические приспособления к регуляции водного обмена – это способность к образованию метаболической влаги, экономии воды при выделении мочи и кала, развитие выносливости к обезвоживанию организма, величина потоотделения и отдачи воды со слизистых.

Выносливость к обезвоживанию, как правило, выше у животных, подвергающихся тепловым перегрузкам.

Для человека потеря воды, превышающая 10 % массы тела, смертельна. Верблюды переносят потери воды до 27 %, овцы – до 23, собаки – до 17 %.

Экономия воды в пищеварительном тракте достигается всасыванием воды кишечником и продуцированием сухого кала.

У насекомых, обитающих в аридных районах, выделительные органы – мальпигиевы сосуды – свободными концами входят в тесный контакт со стенкой задней кишки и всасывают воду из ее содержимого.

Золотая середина?

По температурным предпочтениям наука выделяет и другие категории простейших существ, но мезофилы самая многочисленная группа. В нее включено большинство видов микроорганизмов, населяющих сушу и воду.

Бактерии-мезофилы по большей части патогенные микроорганизмы, а к колебаниям температуры они выработали определенные механизмы защиты.

Термофилы – это виды живых существ, предпочитающих, чтобы воздух вокруг них прогревался выше 40°C. Термофильные микроорганизмы предпочитают заселять горячие источники, хорошо прогреваемые солнцем верхние слои почвы, влажные кучи сена. Растения-термофилы – это папоротники и цветы. Теплолюбивые животные не могут существовать в среде, не отвечающей привычному для них температурному режиму.

Психрофилы предпочитают, чтобы столбик термометра находился на отметке +10°C, но и при аналогичном отрицательном значении они способны выживать.

О вреде термофилов

Ряд термофилов способен вызвать инфицирование почвы во время добавления органических удобрений и при обогащении земли перепревшей подстилкой, ранее находившейся в коровниках. Вследствие этого наносится серьезный вред грунтовым водам и водоемам.

Отметим, что для термофильных бактерий не характерны патогенные или токсигенные свойства, тем самым они не относятся к категории особо опасных микроорганизмов для человека. Однако, загрязнение ими молока, продуктов, а также воды и почвы крайне нежелательно и рискует привести к неблагоприятным последствиям. В связи с этим рекомендуется проводить исследование на содержание термофилов в специализированной лаборатории.

Какие термофильные бактерии существуют?

Науке известно множество видов термофилов, которые получили широкое распространение в природе. Благодаря своей теплолюбивости они хорошо чувствуют себя в человеческом организме, а также растениях, почве и воде. Несмотря на общую предрасположенность, некоторым бактериям требуется воздух для роста, другие могут продолжать свое развитие и без него. В связи с этим термофильные организмы разделяют на аэробные и анаэробные.

Анаэробные, то есть не нуждающиеся в кислороде для роста, могут принадлежать одной из нескольких групп:

• Маслянокислые. Такие бактерии производят масляную кислоту, питаясь сахаром и пектинами, а также продуцировать кислоты, среди которых уксусная и масляная. Среди полезных свойств можно отметить выработку ацетона и ряда спиртов. Бактерии встречаются как в термофильной, так и в мезофильной форме.
• Целлюлозные. Проживают в иле рек, а также остатках растений. Микроорганизмы термофильного типа часто используются в сельском хозяйстве при приготовлении компоста. Наиболее активны бактерии при температуре среды 60-65 °C.
• Метанообразующие. Не образуя споры, вырабатывают витамины и ферменты. Бактерии могут смешиваться вместе с целлюлозными. Для питания им необходимы сточные воды и бытовые отходы, которые образуются как следствие хозяйственной деятельности.
• Десульфирующие. Встречаются вместе с целлюлозными, сохраняют жизнедеятельность благодаря умению восстанавливать сульфаты. Образуют споры овальной формы.
• Молочнокислые. Эта группа находится в молоке и может нанести вред человеку при определенной концентрации. За счет способности синтезировать ароматические вещества микроорганизмы придают характерный аромат и вкус сливкам и творогу. Так как они относятся к факультативным термофилам, то могут расти даже при достаточно низких температурах (ниже 50 °C).

Аэробные термофилы также делятся на группы, среди которых нужно выделить две:

1. Экстремально-термофильные. Бактерии относятся к облигатным и фактически бездвижны. Предельной температурой для их роста считается значение 70 °C. Более высокое меняет структуру палочек, которые обретают форму тонких нитей. Микроорганизмы можно чаще всего встретить в горячих источниках и верхних слоях почвы.
2. Спорообразующие. Данное название говорит само за себя – микроорганизмы способны образовывать споры и проживают в обработанной почве или водах, подвергавшихся аэрации. Отличаются умением подстраиваться под изменения в окружающей среде.

О пользе термофилов

Есть ли от термофильных бактерий польза? Да, и довольно большая. Но здесь все зависит от правильности применения и дозирования. Так, молочнокислые палочки, которые активно используются в пищевой промышленности, являются неотъемлемой частью молочнокислых продуктов и оказывают положительное влияние на человеческий организм.

В частности, они контролируют обменные процессы, помогая стабилизировать деятельность пищеварительного тракта, и обеспечивают лучшую защиту от вредоносных бактерий. Коме того, термофильные бактерии благотворно влияют на иммунитет, успокаивая нервную систему, и подавляют негативное воздействие антибиотиков.

Возможно ли убить бактерии? Что пагубно на них влияет?

Канал ДНЕВНИК ПРОГРАММИСТА
Жизнь программиста и интересные обзоры всего. Подпишись, чтобы не пропустить новые видео.

Чтобы термофильные бактерии погибли, нужно гораздо большее превышение верхнего порога. Сегодня ученым удалось установить, что наиболее высокая ныне известная температура, при которой эти микроорганизмы могут жить, — это 122 градуса по Цельсию. Создать в лабораторных условиях более высокий нагрев не представляется возможным. Поэтому установить, при какой температуре погибнут термофильные бактерии пока нельзя. Известно только, что на жизнь бактерий очень пагубно влияют резкие колебания температуры: развитие культуры может приостановиться, но погибнет ли она — это вопрос.

Какие бывают закваски для сыра

По видовому разнообразию бактериальных штаммов закваски подразделяются на моновидовые (где всего один тип бактерий) и поливидовые (где их два и более). А в зависимости от их температурного оптимума – на мезофильные и термофильные.

Мезофильные закваски

На их основе готовится 90% наиболее популярных сыров. Они активны при температурах от 25°С до 42°С (максимум), оптимальный для них показатель – 36-37°С.

Термофильные закваски

Эти культуры используют преимущественно в производстве твердых швейцарских и итальянских сыров, для них требуется поддержание температуры сырья в пределах 43-62°С.

Это две группы основных заквасок для приготовления сыра в домашних условиях и на потоковом производстве. Все они состоят из молочнокислых бактерий, которые по своему действию бывают гомо- и гетероферментативными. Первые организмы производят в молоке всего один важный фермент – молочную кислоту. Если в закваске только гомоферментативные культуры, они дадут сыр плотной закрытой структуры без глазков и узоров. Если же закваска поливидовая, обогащена гетероферментативными бактериями, то химические реакции будут более разнообразными, сыр получится ноздреватый, узорчатый, неоднородный.

Иногда в закваски добавляют и бактерии с дополнительными свойствами:

• защитными (препятствуют развитию патогенной микрофлоры в сыре);
• ароматическими (отвечают за насыщенный запах);
• газообразующими (для образования в теле сыра больших глазков);
• ускоряющими созревание сыров.

Они могут как продаваться отдельно, так и входить в состав готовой закваски.

Для удобства применения закваски для сыра выпускаются в виде сухого порошка, фасуются в упаковки различного объема. Требуемую норму закваски обычно добавляют к молоку на старте процесса сыроварения – сразу после подогрева жидкости. Метод прямого введения – самый востребованный: дозу порошка рассыпают по поверхности молока, дают несколько минут, чтобы он размягчился и набух, затем аккуратно перемешивают всю жидкость для равномерного распределения закваски. А дальше уже она начинает творить волшебство – превращать обычное молоко в необычайно вкусный и сверхполезный домашний сыр.

Гигрофила длиннолистная (Hygrophila spec, longifolia)

Длинностебельное растение. В последние годы этот вид все чаще встречается у аквариумистов. Благодаря своей оригинальной форме растение выглядит в аквариуме очень красиво. Попарно расположенные листья достигают в длину 20 см при ширине около 1,5 см. Ярко выражена центральная жилка коричневого или темно-зеленого цвета. Растение достигает поверхности воды и выходит на воздух, поэтому для его содержания нужен высокий аквариум. Гигрофилу располагают у боковых стенок и на заднем плане. К условиям содержания она сравнительно нетребовательна и растет в аквариуме круглый год.

Дополнительная подкормка минеральными веществами не обязательна, так как необходимое питание растение при правильном содержании получает из грунта.

Размножается гигрофила вегетативно — черенкованием стебля и делением ползучего корневища. При этом не следует разрезать стебель на мелкие части, так как тогда растение развивается медленно. Лучше брать целые побеги не короче 10 — 12 см.

Растение можно выращивать в условиях влажной оранжереи, но при этом листья сильно укорачиваются, становятся более плотными, окраска их темнеет. Как и большинство представителей рода, гигрофила длиннолистная значительно быстрее растет в воздушной среде.

Полезные и вредные свойства термофилов и их применение

Ацидофильные молочнокислые палочки применяются не только в пищевой промышленности, но и в фармакологии. Их можно обнаружить в твороге и сыре, а также в составе большинства пробиотических препаратов, заквасках, позволяющих производить кефир и йогурт и призванных нормализовать микрофлору в организме человека.

Индустрия красоты

Косметологи широко применяют йогурт в качестве средства, отбеливающего кожу и восстанавливающего ее упругость. Живой йогурт, применяемый в качестве маски, способен восстановить здоровье кожи и нормализовать баланс бактерий на ее поверхности.

Производство йогуртов

Термофильный стрептококк и болгарская ацидофильная палочка входят в состав заквасок, при помощи которых производится йогурт. Многие люди, имеющие проблемы с перевариванием цельного молока, могут употреблять йогурт, поскольку в его составе нет молочного сахара – лактозы. Йогурт показан грудным детям как средство для поддержания нормальной микрофлоры, а также как продукт, содержащий витамины групп В и К, фолиевую кислоту и аминокислоты. Он легко готовится из сухих заквасок путем добавления их в молоко и выдерживания при температуре 38-45°С. В отличие от кефира или ацидофилина, йогурт имеет приятный сливочный вкус и не содержит дрожжей и спирта.

Переработка органики

Это еще одна сфера применения термофильных бактерий. Ее выполняют как термофильные, так и мезофильные бактерии, живущие в почве, однако эффективность работы первых существенно выше. Интерес к метановому брожению существенно возрос после того, как было выяснено, что в результате можно получать витамины В12 и Н. Кроме того, образующийся при переработке подстилки и других органических отходов в компостных ямах метан может успешно применяться для обогрева жилых и промышленных помещений, а также в химической промышленности.

Чтобы уменьшить вред, наносимый термофильными палочками предприятиям пищевой промышленности, проводят мониторинг оборудования и его регулярную обработку бактерицидными препаратами, что позволяет контролировать качество выпускаемой продукции.

Клостридиумы в почве

Немалый вред приносит инфицирование земель клостридиумами при внесении органических удобрений, а также использовании в качестве удобрения перепревшей подстилки из коровников. Высокое содержание клостридиумов в почве наносит существенный вред качеству грунтовых вод и воды в естественных водоемах.

Интересно, что в почве, загрязненной нефтепродуктами, обнаружены термофилы, способные перерабатывать твердые парафины и ароматические углеводороды. Их присутствие в почве позволяет существенно снизить степень загрязненности и сделать ее пригодной для растений.

Чем отличаются мезофильные бактерии от животных и растений мезофилов

К растениям с такой корневой системой относятся прострел, степные ирисы и пионы, полыни, ковыли. И наконец, луковицы и клубни, которые типичны для «эфемероидов». Это растения, которые растут и цветут весной, когда достаточно в почве весенней влаги. Летом же они сбрасывают листья и находятся в состоянии покоя. Это тюльпаны, группа мелколуковичных.Почти все эти растения относятся к многолетникам, которые могут расти без пересадки и деления долгие годы – от 5 до 10 лет.

Они хорошо размножаются делением, но могут размножаться и семенами. Особенно активно разрастаются и размножаются стелющиеся виды – кошачья лапка или антеннария, ацена, барвинок, котула, очитки, мшанка, тимьян, яснотка

Животные получают воду тремя основными путями: через питье, вместе с сочной пищей и в результате метаболизма, т. е. за счет окисления и расщепления органических веществ – жиров, белков и углеводов.

Некоторые животные могут впитывать воду через покровы из влажного субстрата или воздуха, например, личинки некоторых насекомых – мучного хрущака, жуков‑щелкунов и др.

Потери воды у животных происходят через испарение покровами или со слизистых оболочек дыхательных путей, путем выведения из тела мочи и непереваренных остатков пищи.

Хотя животные могут выдерживать кратковременные потери воды, но в целом расход ее должен возмещаться приходом.

Потери воды приводят к гибели скорее, чем голодание.

Виды, получающие воду в основном через питье, сильно зависят от наличия водопоев. Это особенно характерно для крупных млекопитающих. В сухих, аридных районах такие животные совершают иногда значительные миграции к водоемам и не могут существовать слишком далеко от них. В африканских саваннах слоны, антилопы, львы, гиены регулярно посещают водопои.

В питьевой воде нуждаются и многие птицы. Ласточки и стрижи пьют на лету, проносясь над поверхностью водоема.

Рябки в пустынях ежедневно совершают многокилометровые перелеты к водопоям и приносят воду птенцам.

Примеры

Некоторые известные мезофилы включают Listeria monocytogenes , Staphylococcus aureus и Escherichia coli . Другими примерами видов мезофилов являются Clostridium kluyveri , Pseudomonas maltophilia , Thiobacillus novellus , Streptococcus pyogenes и Streptococcus pneumoniae . Различные типы заболеваний и инфекций обычно имеют возбудителей от мезофильных бактерий, таких как перечисленные выше.

Listeria monocytogenes

Listeria monocytogenes — грамположительная бактерия. Он близок к Bacillus и Staphylococcus . Это палочковидный факультативный анаэроб, который движется перитрихозными жгутиками . Подвижность L. monocytogenes ограничена от 20 ° C до 25 ° C. При оптимальной температуре он теряет подвижность. Эта бактерия ответственна за листериоз, который возникает из-за зараженной пищи.

Золотистый стафилококк

Золотистый стафилококк был впервые идентифицирован в 1880 году. Он вызывает различные инфекции, вызванные травмой. Бактерия преодолевает естественные механизмы организма. Длительные инфекции S. aureus включают пневмонию , менингит и остеомиелит . S. aureus обычно заражаются в больницах.

кишечная палочка

Escherichia coli — это грамотрицательные палочковидные факультативные анаэробные бактерии, не образующие спор . Бактерия входит в состав Enterobacteriaceae . Он способен производить энтеротоксины, которые являются термолабильными или термостабильными . Другие характеристики кишечной палочки в том , что это оксидаза -отрицательный, цитрат -отрицательного, метил-красного положительный, и Фогес-Проскауэр -отрицательный. Подводя итог E. coli , это кишечная палочка . Он может использовать глюкозу и ацетат в качестве источника углерода для ферментации. E. coli обычно находится в кишечнике живых организмов. E. coli обладает множеством способностей, например, является хозяином для рекомбинантной ДНК и патогеном.

Другие критерии деления

Мезофилы есть и среди животных или растений, однако принадлежность к этому виду определяется не температурными предпочтениями. В отличие от бактерий мезофильные представители флоры – это те, которые предпочитают среднее количество влаги. Правильнее такие растения называть мезофитами, а главное условие для их успешного роста и развития – достаточное, но не избыточное содержание воды в почве. Представители этого вида произрастают и в тропических, и в субтропических лесах. Но в основном растения-мезофиты – «жители» умеренных широт:

• лиственные кустарники и деревья,
• луговые травы (клевер и тимофеевка),
• лесные ландыши, кислица.

Среди растений, предпочитающих умеренность в потреблении воды, практически одинаковое количество и полезных сельскохозяйственных культур, и сорняков.

Гигрофилы – это те живые организмы, которые предпочитают влажный климат (растения правильнее называть «гигрофиты»). Заболоченные территории, поймы рек, влажные леса – это ареал обитания представителей флоры и фауны, которые весьма негативно отреагируют на засуху. Гигрофилы, оказавшись в условиях пониженной влажности, начнут интенсивно терять воду, что, в конечном счете, приведет к их гибели.

Все бактерии по большей части гигрофилы. Это вполне объяснимо, ведь без воды клетка не может нормально функционировать. Клетки микроорганизмов осуществляют обмен между собой через водные растворы. Они всегда должны быть окружены водной пленкой. Но на поверхностях скал, в почвах пустынь или полупустынь, на коре деревьев встречаются микроорганизмы, способные развиваться в засушливых условиях. Это некоторые виды грибов и водорослей, а вот бактерий среди них меньше. Все они получили название ксерофилы. Животные, относящиеся к этой категории, научились регулировать водный обмен, чтобы удерживать как можно больше влаги в организме.