1. Charakterystyka i podział głównych grup drobnoustrojów

Drobnoustrojami, czyli mikroorganizmami nazywamy formy żywe, niewidoczne gołym okiem. Organizmy jednokomórkowe (mikroskopijnej wielkości, mierzonej w mikrometrach), do których zalicza się:

1. Wirusy - Virales,

2. Bakterie - Bacteria,

3. Sinice,

4. Roślinne glony - Algae,

5. Grzyby - Mycota,

6. Pierwotniaki - Protozoa.

Drobnoustroje można podzielić ze względu na ich rolę:

• drobnoustroje chorobotwórcze, do których należą wirusy, część bakterii i pierwotniaków (zarodnikowce, wiciowce) oraz niektóre grzyby.

• bardzo pożyteczne drobnoustroje fermentacyjne, gnilne.

1.1. W i r u s y

Wirusy są najmniejszymi znanymi drobnoustrojami o wymiarach 20-300 nanometrów, żyjącymi w sposób wyłącznie pasożytniczy wewnątrz komórek bakteryjnych, roślinnych, zwierzęcych i ludzkich. Jako jedyne w przyrodzie nie wykazują budowy komórkowej.

Wyróżnia się cztery zasadnicze formy wirusów:

• bryłowe, będące najczęściej dwudziestościanami lun dwunastościanami;

• spiralne - mające postać dłuższej lub krótszej pałeczki lub nieregularnych splotów;

• o złożonej budowie;

• bakteriofagi - wirusy bakteryjne złożone wielościennej główki i ogonka.

Wirion bryłowy (rys.1) z zewnątrz otoczony jest osłonka białkowa zwana kapsydem, złożona z pewnej liczby podjednostek białkowych - kapsymerów. Kapsyd wirusa ma charakter antygenowy i u człowieka wywołuje odpowiedź immunologiczną. we wnętrz Kapsyd znajduje się kwas nukleinowy wirusa w postaci pojedynczej lub podwójnej nici. Niektóre wirusy maja dodatkowa otoczkę w skład której wchodzą lipidy.

Wirion spiralny ma postać pałeczkowata której osłonka zbudowana jest licznych kapsomerów między którymi od wewnątrz przewijaj się nici kwasu nukleinowego (rys.2).

Rysunek 1

Bakteriofagi, fagi (rys.3), mają specyficzna postać. W bakteriofagi rozróżnia się cześć główkową - główkę i część ogonkową - ogonek. Osłonka białkowa z dolnej części bakteriofagi przechodzi w rurkowaty ogonek, zakończony nitkowatymi wyrostkami, które umożliwiają mu przytwierdzenie się do powierzchni komórki bakterii. Na końcu ogonka znajduje się enzym rozkładający ścianę komórkowa bakterii.

Najważniejszym elementem wirionu jest kwas nukleinowy będący nośnikiem informacji genetycznej. Zawsze występuje tylko jeden z kwasów DNA lub RNA. Wirusy roślinne zawierają tylko RNA, zwierzęce RNA lub DNA, bakteryjne prawie zawsze DNA.

Osłonką czyli kapsyd składa się zwykle tylko z jednego rodzaju białka, odpornego na niszczące działanie czynników zewnętrznych. Osłonka pełni funkcje ochronną dla otoczonego przez nią bakterie nitkowate a kwasu nukleinowego, który bez niej uległby w środowisku naturalnym szybkiej inaktywacji rozkładowi.

Rozmnażanie wirusów

W procesie namnażania się wirusów bardzo charakterystyczne jest brak materialnej łączności między wirionem infekującym komórkę a wirionami potomnymi.

Wirus po wniknięciu do komórki gospodarza zachowuje się w niej jak funkcjonalna cześć składowa ale w zasadniczy sposób zmienia program działania komórki, dostosowując go do swych potrzeb. W komórce wirus staje się częścią funkcjonalną natomiast poza komórką jest martwą cząstką nukleinowo - białkową. W żywej komórce gospodarza ujawniają się również inne cechy wirusa, jak zdolność przekazywania cech dziedzicznych oraz zdolność do przystosowania się do warunków otoczenia; zdarzają się także mutacje. Wirusy nie maja własnej przemiany materii - nie odżywiają się, nie oddychają nie są zdolne do zdobycia energii.

Podział systematyczny

Podział systematyczny wirusów opiera się na rodzaju występującego w nich kwasu nukleinowego (DNA lub RNA) oraz na szczegółach budowy kapsydu.

Ze względów metodologicznych wirusy dzieli się na:

• bakteryjne (bakteriofagi),

• roślinne ,

• zwierzęce.

Wirusy bakteryjne (fagi, bakteriofagi) zakażają bakterie. Zbudowane są z kwasu nukleinowego (DNA lub RNA) otoczonego osłonką białkową, często wydłużającą się w ogonek, przez który nić kwasu nukleinowego jest wstrzykiwana do komórki bakteryjnej.

Wirusy roślinne charakteryzują się zawartością RNA (a nie DNA) i zakażają komórki roślinne (wnikają do nich po mechanicznym uszkodzeniu ściany komórkowej np. przez pocieranie lub ukłucie owada) powodując wirusowe choroby roślin.

Wirusy zwierzęce mogą zawierać DNA lub RNA i mają różnorodne kształty. Zakażają komórki zwierzęce dzięki adsorbowaniu przez nie osłonek wirusowych. Do chorób wirusowych zwierząt należą m.in. nosacizna, wścieklizna, u człowieka ospa, grypa, katar, świnka.

Wirusy onkogenne są przyczyną powstawania zmian nowotworowych

1.2. B a k t e r i e

Bakterie są to jednokomórkowe organizmy prokariotyczne, wielkości od 0,1 do kilkunastu mikrometrów. Są to drobnoustroje bardzo szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, można je spotkać w środowisku wodnym i glebowym oraz w powietrzu. Komórka bakterii (rys.4)zbudowana jest inaczej niż u innych drobnoustrojów z wyjątkiem sinic. Brak u niej właściwego jądra, które zastępuje twór, zwany nukleoidem, złożony ze splątanej nici nukleinowej zwanej genoforem, funkcjonalnie odpowiadającej chromosomowi. Poza nukleoidem w cytoplazmie znajduje się ziarnkowych rybosomów oraz mezosomów. W cytoplazmie znajdują się także różne substancje zapasowe takie jak: węglowodany, tłuszcze, białka i wolutyna. U bakterii fotosyntezujących występują ciałka barwnikowe zawierające chlorofil i spełniające rolę chloroplastów. Protoplast otoczony jest błona cytoplazmatyczną, która od zewnątrz okryw ścian komórkowa. Całą komórkę osłania ponadto różnej grubości otoczka śluzowa, która ma dla organizmu znaczenie ochronne.

Niektóre bakterie opatrzone są kurczliwymi rzęskami, dzięki którym organizm może poruszać się w środowisku płynnym. Na ścianie komórkow2ej wielu bakterii znajdują się cieniutkie wyrostki zwane fimbrami.

Postać komórki bakterii bywa różna (rys.5). Najpopularniejsze bakterie właściwe mają komórki:

• kuliste - ziarniakowce, dwoinki, paciorkowce, gronkowce,

• cylindryczne - laseczki, pałeczki,

• przecinkowce i spiralne - krętki, śrubowce.

Rysunek 4

Bakterie jak już wyżej wspomniałam w większości są organizmami jednokomórkowymi. U niektórych gatunków komórki po podziale nie rozłączają się, lecz tworzą mniej lub bardziej trwałe układy. Komórki kuliste tworzą nieregularne skupienia łączą się pod dwie (dwoinka), formują łańcuszki(paciorkowiec) lub różnej postaci pakiety (pakietowiec).

Sposób życia.

Podstawowe funkcje życiowe bakterii to: odżywianie, oddychanie i rozmnażanie.

W zależności od sposobu odżywiania wyróżnia się bakterie samożywne (heterotrofy) i cudzożywne (autotrofy).

Bakterie samożywne - autotrofy potrafią wytwarzać związki organiczne ze związków nieorganicznych przy udziale energii świetlnej i chlorofilu lub energii wiązań chemicznych. W związku z tym w grupie tej wydzielono:

- bakterie fotosyntezujące zawierające bakteriochlorofil; wykorzystuj one CO₂, H₂O i energie słoneczna - należą do nich bakterie purpurowe i zielone;

- bakterie chemosyntezujące, które nie posiadaj bakteriochlorofil; uzyskują one energię z utlenienia różnych związków np.:

* siarkowodoru i innych związków siarki - bakterie siarkowe,

* amoniaku - bakterie nitryfikacyjne,

* soli żelazowej - bakterie żelazowe,

* wodoru - bakterie wodorowe.

Bakterie cudzożywne - heterotrofy są zdolne do syntezy własnych związków organicznych. Do ty bakterii należą:

- sprobionty rozkładające i odżywiające martwa materią organiczną np. bakterie gnilne;

- pasożyty czerpiące substancje organiczne z żywych organizmów, należą tu wszystkie bakterie chorobotwórcze zwierzą i człowieka oraz roślin.

Podobnie jak inne organizmy bakterie oddychają. Jedne utleniają związki organiczne w obecności tlenu i są to bakterie tlenowe - tlenowce czyli aeroby, inne bez udziału tlenu i są to bakterie beztlenowe - beztlenowe czyli anaeroby.

Aerobem jest np. Azotobacater - bakteria mająca zdolność asymilacji wolnego azotu atmosferycznego. Aerobami jest większość bakterii fermentacyjnych np.: z rodzaju Clostridium - wywołująca fermentację masłową, z rodzaju Lactobacillus - wywołująca fermentację mlekową:

CH₃CHOHCOOH (kwas mlekowy)

ferm. mlekowa

C₆H₁₂O₆ ferm. alkoholowa

C₂H₅OH (alkohol etylowy)

ferm. masłowa

C₃H₇COOH (kwas masłowy)

Rozmnażanie bakterii

Bakterie rozmnażają wegetatywnie przez abiotyczny podział komórki macierzystej na dwie potomne.

Amitoza to bezpośredni podział aparatu jądrowego poprzedzony podwojeniem się genoforu (DNA), połączony z równoczesnym przewężeniem i rozdzieleniem treści komórkowej. Powstają dwie komórki potomne które następnie dobudowują treść komórki i dorastają do wielkości wyjściowej.

U niektórych bakterii odkryto proces płciowy tzw. konfiguracje. Konfiguracja polega na czasowym połączeniu się 2 zróżnicowanych płciowo bakterii i wymianie między nimi fragmentu DNA najczęściej spoza nukleoidu a więc DNA pozachromosowego. W wyniku konfiguracji niektóre wymieniane plazmidy mogą być wbudowane do nukleoidu bakterii przyjmującej i wtedy nazywane są episomami.

Podział systematyczny bakterii

Bakterie dzielimy na 4 klasy:

• bakterie właściwe (Eubacteriace);

• bakterie śluzowe (Myxobacteriae);

• krętki (Spirochaeate);

• bakterie nitkowate (Chlamydobacteriae).

Bakterie właściwe mają ciało dość otoczone sztywną ściana. Zlicza się do nich: gronkowiec złocisty, pasożyt wywołujący zakażenie ropne; dwoinka rzeżączki, powodując jedną z dość częstych chorób weterynaryjnych; bakterie nitryfikacyjne; pałeczka okrężnicy.

Bakterie śluzowe mają ciało giętkie, poruszają się ruchem pełzającym i tworzą dość duże ciała owocowe; występują w glebie.

Krętki o komórkach cienkich, giętkich, spiralnie skręconych, pozbawionych ściany komórkowej. Żyją pasożytniczo lub jako saprofity w wodzie. Należy do nich m.in. krętek kiły wywołujący bardzo niebezpieczna chorobę weneryczną.

Bakterie nitkowate o kształcie nici złożonych z cylindrycznych lub krążkowatych komórek. Należą tu np. bakterie wodne pospolicie występujące w wodzie i tworzące kłaczkowate skupienia.

Występowanie bakterii oraz ich znaczenie w przyrodzie

Bakterie występują niemal wszędzie, w całej biosferze, w najróżniejszych środowiskach i warunkach ekologicznych: w glebie, wodzie słonej i słodkiej, powietrzu, na śniegu i w gorących źródłach, w martwych i żywych organizmach. Wynika to z ogromnej różnorodności wymagań i przystosowań rozmaitych gatunków, a także z mikroskopijne3j wielkości. Są jednak czynniki ograniczające występowanie tych organizmów, należą do nich:

• temperatura poniżej 0°C i powyżej 55°C - oporne są tylko przetrwalniki czyli endospory;

• susza - oporne są bakterie z otoczką śluzową;

• światło - promieniowanie ultrafioletowe;

• niekorzystne pH środowiska;

• tlen lub jego brak - na beztlenowce szkodliwie wpływa brak tlenu;

• chemiczne środki dezynfekujące, detergenty, 70-80% alkohol, woda utleniona, mydło i inne.

Bakterie odgrywają ogromną rolę w przyrodzie, rozkładając szczątki roślinne i zwierzęce, przeciwdziałając gromadzeniu się ich w coraz większej ilości. Na skutek działalności tych mikroorganizmów ulegają one rozkładowi na związki proste, jak amoniak, dwutlenek węgla i woda, które zostają włączone w ogólny obieg materii.

Bakterie odgrywają istotna rolę w procesach glebotwórczych, co ma podstawowe znaczenie dla kształtowania się pokrywy roślinnej.

1.3. S i n i c e

Sinice są sinozielonymi, mikroskopijnej wielkości organizmami jednokomórkowymi, należącymi do prokariota (bezjądrowe), jak bakterie. O tej przynależności świadczy ich budowa (rys.6).

Budowa komórki sinic odznacza się barkiem właściwego jądra, a splątana nić chromatyna znajduje się w centralnej części komórki i nie jest otoczona żadną błoną. w peryferycznej części protoplastu znajdują się tylakoidy zawierające barwniki asymilacyjne: chlorofil a i karotenowce; obok tych barwników występuje jeszcze inne, zwane fikobilinami. U form planktonowych spotyka się wakuole wypełnione gazem. Protoplast otoczony jest ściana komórkową, podobną do ściany bakterii, często pokrytą jeszcze śluzowato - galaretowatą otoczką.

Sposób życia

Ogromna większość sinic to organizmy fotoautroficzne. Kilkadziesiąt gatunków ma zdolność asymilacji azotu atmosferycznego. Proces ten przebiega w specjalnych komórkach, zwanych heterocystami. Niektóre gatunki żyją w symbiozie z grzybami tworząc porosty.

Rozmnażanie sinic

Sinice rozmnażają się przez podział komórki lub fragmentację plechy oraz bezpłciowo za pomocą zarodników.

Występowanie sinic oraz ich znaczenie w przyrodzie

Sinice występują głównie w wodach słodkich, gdzie wiele z nich wchodzi w skład planktonu. Niektóre gatunki żyją na powierzchni wilgotnej gleby i skał.

Znaczenie sinic w przyrodzie zaznacza się wyraźnie tam gdzie występują one masowo, jak np. w zakwicie planktonu. W niektórych wodach stanowią one znaczący składnik planktonu. Szczególne znaczenie maja sinice wiążące azot atmosferyczny, co w gospodarce człowieka stawia je w rzędzie organizmów użytecznych jak tzw. nawóz zielony.

1.4. G l o n y

Glony są fotoautroficznymi jednokomórkowymi roślinami, żyjącymi pojedynczo lub w koloniach. W dawnej systematyce glony zaliczane były do podkrólestwa roślin, obecnie część glonów form jednokomórkowych i kolonijnych zalicza się do Protista; jedynie glony wielokomórkowe, tj. zielenice, brunatnice i krasnorosty zalicza się do roślin. Ciało plechowców z wyjątkiem jednokomórkowców m charakter plechowaty. Plecha to wielokomórkowe lub komórczakowe ciało o różnym stopniu specjalizacji morfologicznej i anatomicznej.

O przynależności glonów do roślin decydują głównie:

• fotoautroficzny sposób odżywiania;

• występowanie chlorofilu;

• ściana komórkowa zbudowana z celulozy, hemiceluloz i pektyn;

• lokalizacja procesów wzrostowych, zachodzących w punktach wierzchołkowych plechy.

Za najbardziej reprezentatywną gromadę glonów uważane są zielenice. Wynika to z powszechności ich występowania, różnorodności budowy zróżnicowanych sposobów rozmnożenia oraz podobieństwa do roślin wyższych.

O zaliczeniu do gromady zielenic decyduje kilka cech budowy wspólnych dla wszystkich gatunków. Są to:

• ściana komórkowa zbudowana z celulozy i pektyny;

• zawsze zielone chloroplasty, zawierające chlorofil, karoten i ksantofil;

• skrobia jako produkt asymilacji gromadzona zwykle w pirenoidach, tzw. „ogniskach skrobiowych”;

• jedna centralnie położona wakuola.

Środowisko i tryb życia

Glony występują wszędzie, gdzie znajduje się woda. Żyją więc w wodach słodkich i słonych, w wodach bieżących i stojących, czystych i zanieczyszczonych oraz w cieplicach i solankach. Pomimo ogromnej plastyczności ekologicznej całej grupy, poszczególne gatunki glonów mają różne i ściśle określone wymagania życiowe. Najważniejszymi z grup ekologicznych są glony planktonowe i bentosowe. Glony planktonowe to organizmy „zawieszone” w otwartych przestrzeniach wodnych i biernie unoszone przez ich prądy. Życie planktoniczne wymaga ciągłego przeciwstawiania się opadaniu na dno zbiornika wodnego. Glony zastosowały w tym celu rozwiązani polegające na zmniejszeniu ciężaru właściwego i zwiększeniu powierzchni ciała, przy jednoczesnym zmniejszeniu jego objętości. Zmniejszenie ciężaru właściwego uzyskały dzięki gromadzeniu komórkach substancji tłuszczowych. Zwiększenie powierzchni ciała powstaje na skutek wytwarzania różnych wypustek, które dodatkowo mogą być pokryte galaretowatą otoczką.

Glony planktonowe stanowią podstawowe piramidy troficzne ekosystemów oceanicznych i morskich. Dzięki fotosyntezie produkują one ponad 70% materii organicznej powstającej w wodach całej kuli ziemskiej i stanowią odżywczą bazę pokarmową dla organizmów zwierzęcych.

Glony bentosowe to organizmy znajdujące się na dnie zbiornika bądź stale do niego przytwierdzone. Przytwierdzanie do podłoża może odbywać się na szereg różnych sposobów. Organizmy wytwarzają kleisty śluz lub galaretowatą substancję, dzięki czemu przyklejają się do podłoża. Inne gatunki wytwarzają specjalne struktury czepne, np. poduszeczki lub chwytniki przypominające korzenie. Ruchy wody narażają glony bentosowe ma mechaniczne uszkodzenia plechy, dlatego wykształciły one duża rozmaitość form morfologicznych. Są to formy:

* skorupiaste,

* poduszeczkowate,

* blaszkowate,

* nitkowate,

* taśmowate,

* łatkowate.

O rozmieszczeniu pionowym glonów bentosowych decyduje kilka czynników, wśród których najistotniejsze jest światło i przezroczystość wody. Promienie słoneczne padające na lustro wody są pochłaniane w różnym stopniu, w zależności od długości ich fali (rys.7). Najsilniej pochłaniana jest długofalowa część promieniowania, czyli kwitło czerwone - dociera ono na małe głębokości. Najsłabiej pochłaniane jest promieniowanie krótkofalowe, światło niebieskie - dociera w większe głębokości. Ma to określone konsekwencje dotyczące pionowego rozmieszczenia glonów bentosowych.

Zielenice jednokomórkowe charakteryzują się dużą różnorodnością. Świadczy o tym między innymi istnienie wśród nich form zdolnych do poruszania się (dzięki wiciom) jak i form nieruchliwych.

Formy ruchliwe to np. zawłotnia uważana za najprostszą w budowie zielenice (rys.8).

Jej jajowata komórka posiada na szczycie „czuprynkę” z dwóch wici. Wnętrze komórki zajmuje chloroplast, w którego dolnej części występuje pirenoid. Do form nieruchliwych zalicz się, np. chlorellę. Komórki chlorellę posiadają charakterystyczny, podksiężycowy chloroplast.

Część zielenic tworzy kolonie - zespoły komórek, które po podziale nie oddzielają się od siebie, lub po oddzieleniu łączą się ponownie. Kolonie mogą mieć charakter prosty lub złożony. Kolonie proste tworzą np. komórki skrętnicy ułożonej w długiej nici jedna za drugą. Komórki te są sklejone śluzem. Czyli każda komórka żyje na „własny rachunek”.

Najwyżej uorganizowane zielenice wytworzyły różnokształtne plechy, zbudowane z wielu połączonych ze sobą komórek.

Rozmnażanie glonów

Podobnie jak budowa rozmnażanie glonów ma zróżnicowany charakter. Może być realizowany w dwojaki sposób: szybki - bezpłciowy lub wolniejszy - płciowy. Pierwszy sposób przeprowadzany jest w optymalnych warunkach środowiska, drugi, gdy ulegają one pogorszeniu.

Rozmnażanie bezpłciowe polega na tworzeniu potomstwa przez jednego osobnika macierzystego. Może ono oddzielać części swego ciała albo wytwarzać specjalne bezpłciowe komórki rozrodcze zwane zarodnikami.

Rozmnażanie wegetatywne może dobywać się przez podziały mitotyczne komórek np. u jednokomórkowych zielenic lub fragmentacyjne plechy np. u zielenic plechowatych. Zarodniki powstają w jednokomórkowych zarodnikach, zwane sporangiami. Zarodniki mogą być nieruchliwymi aplanosporami np. u chlorellę lub zdolnymi do ruchu uwicionymi zoosporami np. u ulwy.

Rozmnażanie płciowe odbywa się za pośrednictwem zróżnicowanych płciowo haploidalnych komórek zwanych gametami. U glonów gamety powstają w jednokomórkowych gametangiach. U organizmów jednokomórkowych całe komórki zachowują się jak gamety. Efektem kopulacji gamet jest powstawanie diploidalnej zygoty, która po okresie spoczynkowym kiełkuje i rozwija się w nowy organizm. Rozmnażaniu płciowemu towarzyszy przemiana faz jądrowych, polegając na zmianie liczby chromosomów w odpowiednich etapach cyklu rozwojowego. Jest ona konsekwencją dwóch procesów:

1. Zapłodnienia, w którym łączą się haploidalne gamety i powstaje diploidalna zygota.

2. Mejozy, w której diploidalna liczba chromosomów zostaje zredukowana do haploidalne.

U organizmów tych wykazano kilku charakterystycznych poziomów zróżnicowania komórek płciowych i związanych z nimi rodzajów zapłodnienia.

Izogamia - polega na łączeniu się dwóch jednakowych gamet pod względem wielkości i ilości materiału zapasowego, zaopatrzonych w nici.

Analizogamię = polega na łączeniu się dwóch gamet mających wici, ale różniących się wielkością wynikająca z różnej ilości materiału zapasowego.

Oogamia - najbardziej rozpowszechniony typ rozmnażania płciowego, w świecie roślin i zwierząt, polegający na łączeniu się nieruchliwej gamety żeńskiej, tj. komórki jajowej z gametą męską - plemnikiem.

Ewolucja rozmnażania płciowego przebiegała najprawdopodobniej od izogamii przez anizogamię do oogami.

Znaczenie glonów w przyrodzie

Glony uczestniczą w takich procesach jak:

• produkcja materii organicznej będącej pokarmem dla wodnych zwierząt roślinożernych, stanowią przez to ważne ogniwo producentów w łańcuchach pokarmowych;

• wzbogacają zbiorniki wodne w tlen wykorzystany przez zwierzęta oraz służący do mineralizacji substancji organicznej;

• mają szczególne znaczenie w procesie samooczyszczania się wód;

• odgrywają ważną rolę w zasiedlaniu nieopanowanych przez rośliny biotopów jako pionierzy świata roślinnego;

• glony występujące w glebie obumierając, wzbogacają ją w próchnicę;

• biorą udział w krążeniu pierwiastków w przyrodzie, np. C i O₂;

1.5. G r z y b y

Grzyby są organizmami eukariotycznymi i podobnie jak rośliny mają ścianę komórkową, tłuszcze gromadzą w wakuolach. Nie zawierają one jednak barwników fotosyntezujących i są chemoorganoheterotrofami. Są tlenowcami i zdobywają energię dzięki utlenianiu związków organicznych. W porównaniu z roślinami, które mają ciało zróżnicowane morfologicznie na łodygę, korzeń i liście, grzyby wykazują ograniczone zróżnicowanie morfologiczne i prawie brak zróżnicowania funkcjonalnego.

Większość grzybów to organizmy lądowe, lecz są też gatunki wodne np. roztoczek, spotkać je można także w powietrzu w postaci zarodników.

Charakterystyczne cechy grzybów to:

• Cudzożywność - odżywiają się martwą materią organiczną lub żywą materią organiczną(pasożyty), bądź żyjącymi w symbiozie z innymi organizmami, np. korzeniami roślin nasiennych. Odżywianie odbywa się przez wchłanianie, a rozkład wchłanianych substancji zachodzi poza organizmem na drodze enzymatycznej;

• Nie posiadają plastydów;

• Ściana komórkowa zbudowana jest najczęściej z chityny, u niewielkiej ilości przedstawicieli zbudowana jest z celulozy np. u lęgniowców;

• Oddychają tlenowo lub beztlenowo;

• Plecha grzybów - grzybnia zbudowana jest ze strzępek mających budowę komórkową;

• Rozmnażają się 3 sposobami:

* płciowo

* bezpłciowo

* wegetatywnie.

Klasyfikacja

Klasyfikacja grzybów jest przeznaczona do praktycznego zastosowania.

Gatunki grupuje się w rodzaje, rodzaje w rodziny, rodziny w rzędy, a rzędy w klasy. Gromada Mycota, czyli grzyby i śluzorośla, obejmuje śluzowce, grzyby niższe i grzyby wyższe.

Grzybnia wegetatywna

Grzybnia wegetatywna jest plechą. Składa się ona ze strzępek, wielokrotnie rozgałęzionych i wzrastających w podłoże lub rozrastających się na jego powierzchni.

Strzępki mają ścianę komórkową i cytoplazmę z organellami komórkowymi. Strzępki mogą nie mieć przegród poprzecznych lub są podzielone septami na komórki. Cytoplazma w strzępkach stepowanych poszczególnych komórek jest ciągła dzięki istnieniu centralnej pory w septach. Cała strzępkowa plecha grzyba nazywana jest grzybnią. W pewnych stadiach, zwykle w okresie przejścia w fazę rozmnażania płciowego lub bezpłciowego, grzybnia tworzy skupienia przypominające tkankę nazywaną plektenchymą. Typową plektenchymą jest miąższ owocników pieczarki. U grzybów wyższych grzybnia może także formować, ryzomofory, które służą do transportu substancji odżywczych.

Rozmnażanie

Formy i mechanizmy związane z rozmnażaniem grzybów są jednak niezmiernie zróżnicowane i są one uznawane za podstawowe w klasyfikacji. Wyróżnia się dwa typy rozmnażania, określone jako płciowe i bezpłciowe. Większość grzybów rozmnaża się dwoma sposobami.

Bezpłciowo rozmnażają się głównie przez pączkowanie, fragmentację grzybni lub dzięki tworzeniu spor. Wytwarzanie spor jest najczęstszym i najbardziej zróżnicowanym sposobem reprodukcji. Gdy zarodniki tworzą się wewnątrz sporangiów, wówczas grzyby zalicza się do sporangiosporowych. U grzybów niższych zarodniki często są uwicione zwane oosporami lub pływkami.

Rozmnażanie bezpłciowe charakterystyczne dla drożdży to pączkowanie.

Na komórce macierzystej powstaje uwypuklenie, do którego przemieszcza się jądro potomne, potem tworzy się ściana poprzeczna, a „wypaczkowana komórka” może oddzielić się od komórki macierzystej. Rozmnażanie bezpłciowe może także następować przez fragmentacje strzępki na pojedyncze komórki zwane oidiami lub artrosporami. Nieliczne grzyby tworzą także podobne grubościenne komórki zwane chlamydosporami.

Rozmnażanie płciowe, czyli koniugacja dwóch jąder komórkowych. U komórkowych grzybów łączenie się jąder może następować w różnym czasie od pierwszego zetknięcia się strzępek macierzystych. W procesie tlenowym wyróżnia się trzy fazy:

1. Plazmogamia - łączenie się dwóch protoplastów.

2. Kariogamia

3. Mejoza

U niektórych grzybów występują jeden po drugim, u innych zaś mogą one przebiegać w zupełnie różnych stadiach rozwojowych.

U grzybów niższych proces płciowy jest zapoczątkowany przez tworzenie gamet - komórek płciowych. Gamety tworzą się dość często we wnętrz, gametangiów, które różnią się od siebie. Męskie gametangium nazwane jest anteridium (plemnia), a żeńskie oogonium (lęgnia).

U grzybów niższych zwłaszcza żyjących w wodzie obie gamety są uwicione i łączą się ze sobą poza gametangiami. U oomycetes tylko gameta męska przemieszcza się do lęgni i zapładnia komórkę jajową. Zygomocytes charakteryzuje gametangiogamia, łączenie cech wielojądrowych gametangiów i formowanie zygoty. Gdy męskie i żeńskie gametangia tworzą się na tej samej grzybni wegetatywnej, grzyb jest uznawany za homotalliczny - hermafrodytyczny. Grzyby te mają plechy męskie lub żeńskie. Grzyby homotalliczne mogą być samozgodne płciowo.

Znaczenie grzybów w przyrodzie

Grzyby stanowią ważne ogniwo reducentów w krążeniu pierwiastków, rozkładają substancje organiczne, tworzą próchnicę, rozkładają drewno. Żyją w symbiozie z glonami i tworzą porosty. Ważną rolę odgrywa, mikoryza podstawczaków, np. maślaka z sosną, borowika z bukiem.

1.6. P i e r w o t n i a k i

Pierwotniaki należą do podkrólestwa jednokomórkowych organizmów, mają bardzo zróżnicowaną formę. Do grupy tej należy ponad 30 tyś. gatunków, najważniejsze z nich to:

• wiciowe - euglena, rzęsistek pochwowy, lamblia jelitowa;

• zarodniowe - pełzak czerwonki, otwornice, promienice;

• rzęski - pantofelek, trąbik, wirczyk

Charakteryzując się ogólnymi cechami typowymi dla jednokomórkowców, pierwotniaki wykazują dość znaczną różnorodność w szczegółach budowy czy też trybie życia (rys.10).

Środowisko i tryb życia

Większość pierwotniaków żyje w wodzie, zarówno słodkie jak i morskiej. Występują tam formy wolno żyjące, prowadzące tryb życia osiadły lub pływce. Można je spotkać także w glebie. Inna grupa pierwotniaków ma jako środowisko płyny ustrojowe zwierząt i ludzi. Żyją tam formy pasożytnicze i formy symbiotyczne. Organizmy te potrzebują dużo wody, w razie jej barku niektóre z nich przechodzą w stan anabiozy - życia utajonego.

Pod względem morfologicznym pierwotniak to pojedyncza komórka o zróżnicowanej wielkości, wykazująca rozmaity stopie skomplikowania budowy. Pod względem fizjologicznym pierwotniak to samodzielny organizm spełniający wszystkie funkcje życiowe.

Komórka pierwotniaka pokryta jest błoną cytoplazmatyczną, która u przedstawicieli poszczególnych typów ulega pewnym modyfikacjom: może być pojedyncza lub złożona, pokryta wapienna skorupą (np. otwornice) lub mineralizowanym krzemionkowym szkielecikiem zewnętrznym (np. promienice). U ameby kożeniuszki - błona komórkowa jest niewzmocniona i nieusztywniona. Daje to możliwość zmiany kształtu oraz tworzenia i opróżniania wodniczek w dowolnym miejscu. U wiciowych błona komórkowa jest nieco usztywniona, co wynika z obecności białkowych wzmacniających pasów włóki. Dlatego też wiciowe maja dość stały kształt ciała, a tworzenie opróżnianie wodniczek odbywa się w określonym miejscu. U pantofelka błonę komórkową wzmacniają białkowe pasma włókien poprzecznych, wzdłużnych i ukośnych oraz znajdując się nad nimi warstwa pęcherzyków. Ogranicza to w sposób zasadniczy zmienność kształtu, a ponadto uniemożliwia tworzenie wodniczek w dowolnym miejscu. Wodniczki pokarmowe tworzą się w okolicy cytostomu i opróżniane są w okolicach cytopyge.

Pierwotniaki mogą mieć jedno jądro komórkowe lub wiele takich samych jąder.

Wyjątek stanowią rzęski mające dwa różne jądra komórkowe:

* duże - makronukleus - odpowiedzialny za sterowanie wszystkimi procesami życiowymi pierwotniak,

* małe - mikronukleus - odpowiedzialny za przekazywanie informacji genetycznej

Podstawowe funkcje życiowe pierwotniaków to: odżywianie, oddychanie i rozmnażanie.

Odżywianie

Pierwotniaki są heterotrifami, co oznacza, że wszystkie substancje organiczne potrzebne im do życia muszą pobierać ze środowiska. Niektóre wiciowe jak i eugleniny mają zdolność do wytwarzania chloroplastów, dzięki czemu mogą wytwarzać sobie pokarm na drodze fotosyntezy. Pierwotniaki wolno żyjące odżywiają się innymi organizmami np. drobnymi glonami. Inne będące saprofagami, odżywiają się martwą, rozdrobniona materią organiczną. Z kolie pierwotniaki pasożytnicze czerpią gotowe substancje pokarmowe z żywych organizmów. Przyjmowanie pokarmu może odbywać się jednym trzech sposobów:

* fagocytoza;

* pinocytoza;

* wchłanianie.

Oddychanie

Pierwotniaki wolno żyjące oddychają tlenowo, a wymiana gazowa odbywa się bezpośrednio przez całą błonę komórkową - całą powierzchnię ciała. Formy pasożytnicze oddychają beztlenowo.

Rozmnażanie

Pierwotniaki rozmnażają się bezpłciowo przez podział poprzeczny lub podłużny. W wyniku podziału powstają dwa nowe organizmy, które rozwijają się i rozmnażają. U orzęsków występuje proces płciowy - koniugacja, podczas której wytwarzane są nowe osobniki, ale jedynie dochodzi do wymiany informacji genetycznej między dwoma koniugującymi pierwotniakami. Po zakończeniu koniugacji osobniki oddzielaj się od siebie.

Znaczenie pierwotniaków w przyrodzie

Pierwotniaki stanowią pokarm dla zwierząt wodnych, oczyszczają wodę, jako symbionty biorą udział w trawieniu celulozy, tworzą skały wapienne. Pierwotniaki jako saprofagi biorą udział w rozkładzie materii organicznej, przyczyniającej się do obiegu materii w przyrodzie.

2. Udział drobnoustrojów w

oczyszczaniu środowiska

Drobnoustroje mają bardzo duży wpływ na oczyszczanie środowiska szczególnie:

1. Bakterie oczyszczają wodę i ścieki tzw. metodą biologiczną,

2. Glony, które mają ogromne znaczenie w procesie samooczyszczania się wód - dotyczy to gatunków heterotroficznych

2.1. O c z y s z c z a n i e

ś c i e k ó w

Proces oczyszczania ścieków składa się z wielu procesów jednostkowych zachodzących na różnych obiektach i w różnych obiektach i w różnych urządzeniach. Do najważniejszych procesów jednostkowych zalicza się:

• Sedymentację zawiesin

• Sorpcję

• Utlenianie chemiczne

• Utlenianie biologiczne

• Mineralizację substancji organicznej

Oczyszczanie ścieków można podzielić na cztery stopnie:

Oczyszczanie mechaniczne

Oczyszczanie mechaniczne- jest to pierwszy stopień oczyszczania ścieków, który usuwa zanieczyszczenia stałe i zawiesiny. Polega na zatrzymaniu na kratach i sitach szmat, papierów, włosów, piasku, gruzu, popiołów, a w piaskownikach i osadnikach zawiesiny drobne oraz tłuszcze.

Kraty służą do zatrzymania i oddzielenia ciał stałych (szmaty, papiery, gałęzie, liście). Instaluje się je w celu ochrony pomp i innych urządzeń mechanicznych, przez które przepływają ścieki. Kraty mogą być:

• Rzadkie (prześwit 40-100 mm)

• Średnie (prześwit 20-30 mm)

• Gęste (prześwit 10-15 mm)

Czasami do wstępnego oczyszczania ścieków przemysłowych, przed wprowadzeniem ich do kanalizacji, stosowane są sita. Służą do zatrzymania włókien, cząsteczek celulozy, papieru, włosów itp. Mają różną konstrukcję, a wielkość zatrzymywanych zawiesin zależy od szerokości szczelin w sicie.

Zadaniem piaskowników jest usunięcie ze ścieków substancji pochodzenia mineralnego, o wymiarach cząsteczek większych niż 0,2 mm, stanowiących ciężkie zawiesiny, jak piasek popiół, żużel, gruz, drobny złom metalowy i szklany. Piaskowniki są tak zbudowane, aby zatrzymywały tylko zanieczyszczenia nieorganiczne, które sedymentują już przy prędkościach przepływu 0,3 m/s. Lżejsze unoszone są z osadzonego pisku.

W osadnikach usuwane są ze ścieków zawiesiny drobne, łatwo odpadające. Stosowane są osadniki wstępne, umieszczane za piaskownikami i odtłuszczaczami, oraz osadniki wtórne do oddzielania zawiesin po oczyszczaniu fizykochemicznym lub biologicznym.

Odtłuszczacze służą do oddzielenia ze ścieków zanieczyszczeń lżejszych od wody. Przy małych prędkościach przepływu zanieczyszczenia te wypływają na powierzchnie, skąd zgarniane są mechanicznie albo korytami odprowadzane do dalszej przeróbki.

Oczyszczanie biologiczne

Drugi stopień oczyszczania ścieków polega na poddaniu ich procesom mikrobiologicznego rozkładu. Metody biologicznego oczyszczania ścieków podzielić można na przebiegające w warunkach naturalnych i sztucznych w urządzeniach specjalnie do tego celu przygotowanych. Do oczyszczania ścieków w warunkach naturalnych służą: pola filtracyjne oraz stawy rybne i glonowe. Stosuje się dwa sposoby oczyszczania w warunkach sztucznych: metoda złoża biologicznego i metoda osadu czynnego.

Złoża biologiczne służą do tlenowego rozkładu zanieczyszczeń organicznych zawartych w ściekach. Zasadniczym elementem złoża jest wypełnienie (kamyki kształtki z tworzyw sztucznych), na którego powierzchni rozwija się błona biologiczna złożona z mikroorganizmów roślinnych i zwierzęcych, głównie bakterii. Organizmy te w wyniku działalności życiowej rozkładają biochemiczne substancje organiczne, pochodzące ze ścieków kontaktujące się z powierzchnią błony biologicznej.

Metoda osadu czynnego polega na napowietrzaniu ścieków wymieszanych z osadem czynnym i następnie oddzieleniu kłaczków tego osadu od oczyszczonych ścieków. Kłaczki są zbiorowiskiem różnego rodzaju organizmów, głównie bakterii, które w wyniku działalności życiowej powodują tlenowy rozkład substancji zdolną do sorbowania związków organicznych znajdujących się w ściekach.

Proces oczyszczania ścieków osadem czynnym prowadzi się w:

• Komorze osadu czynnego- tu zachodzi napowietrzanie ścieków wymieszanych z kłaczkami osadu oraz proces oczyszczania ścieków

• Osadniku wtórnym- służy do oddzielania osadnika czynnego od oczyszczonych ścieków

• Urządzeniu do recyrkulacji osadu czynnego z osadnika wtórnego z powrotem do komory napowietrzania

W wyniku oczyszczania ścieków osadem czynnym następuje usunięcie ze ścieków znacznej ilości rozpuszczonych substancji organicznych, nieopodalnych zawiesin i cząsteczek koloidalnych.

Oczyszczanie biologiczne jest naśladownictwem procesów występujących w przyrodzie, prowadzących do samooczyszczenia się wód. W oczyszczalniach ścieków procesy te jedynie maksymalnie się intensyfikują dzięki stworzeniu optymalnych warunków rozwoju mikroorganizmów. Łatwo rozkładające się substancje organiczne (węglowodany, białka, tłuszcze) absorbowane są na żywych organizmach, następnie przenikają do środka komórek, gdzie utleniane są w procesach enzymatycznych do dwutlenku węgla i wody, jednak pewna ich część wykorzystywana zostaje do syntezy nowych organizmów. Efekt oczyszczania zależy od jakości i szybkości rozwoju mikroorganizmów (ich ilości, zawartości w ściekach substancji odżywczych, temperatury, pH, zawartości tlenu w ściekach, nieobecności substancji toksycznych i innych).

Organizmy dokonujące mineralizacji to głównie bakterie tlenowe, pierwotniaki i inne. Poprzez błonę komórkową dokonują wymiany materii z otoczeniem, przez nią wydzielają również enzymy, które rozpuszczają ciała stałe i koloidy, czyniąc je dla siebie przyswajalnymi. Proces biologicznego rozkładu ścieków może zostać zahamowany przez obecność w nich nadmiernych ilości substancji trujących (fenoli, detergentów, chloru, związków metali ciężkich i wielu innych). Do prawidłowego przebiegu tego procesu konieczne jest występowanie w ściekach związku chloru oraz niektórych mikroelementów. Rozkład substancji organicznej może zachodzić pod wpływem mikroorganizmów w warunkach tlenowych i beztlenowych. Procesom rozkładu zachodzącym w warunkach tlenowych, przeprowadzanym przez organizmy tlenowe towarzyszy wydzielanie dużych ilości ciepła, w procesach prowadzonych w warunkach beztlenowych przez bakterie beztlenowe ilości wydzielane są małe.

Usuwanie związków biogennych

Trzeci stopień oczyszczania polega na usunięciu ze ścieków związków azotu i fosforu. Oczyszczalnie biologiczne usuwają tylko część tych zanieczyszczeń. Dalsza redukcję azotu można przeprowadzić na drodze biologicznego utleniania amoniaku i związków amonowych do azotynów i azotanów. Szybkość nitryfikacji zależy od zawartości tlenu w komorze osadu czynnego. W następnej fazie należy pozbyć się azotanów ze ścieków. Można to zrobić metodą biologiczną wykorzystując bakterie denitryfikujące, dla których źródłem tlenu są azotany i azotyny. Azot można tez usunąć metodami chemicznymi, stosując np. procesy adsorpcji, odpędzania amoniaku w wieżach desorpcyjnych czy wymianę jonową. W ściekach biologicznie oczyszczonych konieczna jest podobnie jak w przypadku azotu, dalsza redukcja fosforu, gdyż tylko około 10-25% fosforu ze ścieków przyswajane jest przez organizmy. Reszty fosforu można pozbyć się przy użyciu koagulantów, takich jak sole wapnia, glinu, żelaza. Fosfor można wytrącać na różnych etapach oczyszczania mechaniczno- biologicznego ścieków (w osadnikach wstępnych, równocześnie z biologicznym oczyszczaniem i po biologicznym oczyszczaniu). Najbardziej uciążliwymi elementami procesu strącania fosforu jest tworzenie się dużych ilości osadu. Osad ten musi być specjalnie traktowany, nie może trafić do komór fermentacyjnych, gdyż w beztlenowym procesie fermentacji metanowej fosfor ulega redukcji i z postaci stałej hydrolizuje. Uwalniany do cieczy osadowej, powodowałby krążenie coraz większych ilości tego pierwiastka w obiegu oczyszczalni.

Unieszkodliwianie osadów ściekowych

Podczas oczyszczania ścieków powstają silone uwodnione osady, stanowiące 1-2% objętości oczyszczanych ścieków. Zbieranie na poszczególnych etapach oczyszczania różnią się bardzo właściwościami fizykochemicznymi i biologicznymi. Osad z krat tzw. Skratki, to zwykłe odpadki kuchenne, resztki żywności, opakowań, papiery itp. Na sitach zatrzymywany jest również osad organiczny, zawierający dużo bakterii i jaj pasożytów. Pasożytów piaskownikach pozostają przede wszystkim substancje mineralne niewymagające unieszkodliwiania. Duża ilość osadu powstaje w osadnikach wstępnych. Zawiera on bardzo dużych bakterii (wśród nich chorobotwórczych) chorobotwórczych jaj pasożytów również pasożytów ludzkich, co czyni go niebezpiecznym pod względem sanitarnym. Z powodu dużej zawartości związków organicznych łatwo ulega gniciu. Również osad z osadników wtórnych po oczyszczaniu biologicznym jest silnie uwodniony(ok. 95% wody) i tworzy mazistą, półpłynną, szarą masę. Oba te osady są trudne do odwodnienia ( zawierają wodę higroskopijną związaną przez koloidy). Unieszkodliwianie odpadów ściekowych polega na zniszczeniu bakterii chorobotwórczych, jaj pasożytów, mineralizacji substancji organicznej łatwo ulegającej rozkładowi i przynajmniej częściowemu odwodnieniu. Najczęściej stosowaną metodą jest fermentacja, rzadziej stosuje się wykorzystane w rolnictwie, kompostowanie lub spalanie odwodnionych osadów.

2.2. S a m o o c z y s z c z a n i e

Samooczyszczanie wód powierzchniowych jest zjawiskiem fizyczno-biochemicznym polegającym na samoistnym zmniejszaniu się stopnia zanieczyszczenia wód. Procesy te występują w wodach płynących i stojących, jednak z różną intensywnością. W praktyce rozpatruje się zwykle samooczyszczanie zachodzące w rzekach. Procesy samooczyszczania wód zachodzą w przyrodzie stale. Polegają one na sedymentacji, czyli opadaniu na dno zawiesin. Cząstki organiczne są następnie rozkładane przy udziale mikroorganizmów. Końcowym produktem takiego rozkładu są związki nieorganiczne, które w postaci soli mogą być pobierane przez rośliny. Proces taki nosi nazwę mineralizacji. W przypadku kwasów i zasad następuje ich neutralizacja, czyli doprowadzenie do odczynów obojętnych, a w końcowym efekcie także mineralizacja. Samooczyszczanie obejmuje kilka procesów, takich jak: sedymentacja czy adsorpcja. Pewne znaczenie, szczególnie w przypadku związków organicznych, ma także fotoliza i parowanie z powierzchni wody. Duży wpływ na przebieg samooczyszczania mają: prędkość przepływu wody oraz rozcieńczenie zanieczyszczonych wód rzeki czystymi wodami dopływów. Wody silnie zanieczyszczone tracą zdolność do samooczyszczania i wówczas część lub wszystkie nagromadzone w nich zanieczyszczenia docierają w końcu do mórz i oceanów. Powodują tam skażenie różnych organizmów, w tym morskich ryb, będących ważnym źródłem wyżywienia ludzi.

2.2.1. P r o c e s y

s a m o o c z y s z c z a n i a.

• Sedymentacja zawiesin

Przyczynia się ona do zmniejszenia zanieczyszczeń organicznych w wyniku opadania zawiesin na dno. Zjawisko to mam miejsc w zbiornikach charakteryzujących się mniejszą prędkością przepływu. Widocznym efektem sedymentacji jest spadek mętności wody. Silna sedymentacja następuje, gdy do rzeki doprowadzane są nieoczyszczone ścieki zawierające dużo zawiesin. W przypadku intensywnej sedymentacji w rzece i dużego nagromadzenia zanieczyszczeń w osadzie dennym należy się liczyć z możliwością wtórnego zanieczyszczenia wody wskutek anaerobowego rozkładu związków organicznych nagromadzonych w osadzie dennym, wymywania związków nieorganicznych z osadu, a także porywania osadów dennych i ponownego wprowadzenia zanieczyszczeń do wody w razie nagłego przyboru wody.

• Rozcieńczanie zanieczyszczeń wodą odbiornika i mieszanie.

Rozcieńczanie zanieczyszczeń wodą odbiornika przyczynia się do zmniejszenia stężenia substancji zanieczyszczających wody. Zjawisko to zachodzi głównie w wodach płynących. Zależy ono przede wszystkim od prędkości przepływu oraz cyrkulacji wody w przekroju poprzecznym w związku, z czym nie jest ono równomierne w całym przekroju rzeki. Stały przepływ i związane z tym mieszanie warstw wody zapewnia ponadto lepsze natlenienie, ewentualną dyfuzję z wody do atmosfery lotnych produktów przemiany materii, (CO2, N2), oraz zapewnia lepszy kontakt substratów z komórkami mikroorganizmów. Zjawisko to jest charakterystyczne dla wód płynących, w wodach stojących (jeziora, stawy) ruch wody wywołany jest jedynie zmianami temperatury wody i różnicami w jej ciężarze właściwym.

• Biologiczne usuwanie zanieczyszczeń.

Biologiczne usuwanie zanieczyszczeń jest najważniejszą częścią samooczyszczania. Wyróżniamy tu:

* Biokumulacja

Jest to proces w wyniku, którego z wody pobierane są związki i jony a następnie są one gromadzone w komórce w coraz większych ilościach. Kumulacji podlegają związki niepodatne na rozkład biologiczny bądź jony, których komórka metabolizować nie potrafi. Należą do nich niektóre pestycydy, przede wszystkim węglowodory chlorowane i sole metali ciężkich. Gromadząc się różnych częściach komórki doprowadzając do niekorzystnych zmian np. wakuolizacji cytoplazmy, obniżenia aktywności enzymatycznej, wydłużania czasu generacji, zaniku chlorofilu u glonów itp. Po śmierci komórki zakumulowane związki są ponownie uwalniane do wody. Biokumulacja jest, więc procesem, który tylko na jakiś czas pozwala usunąć zanieczyszczenia z wody i w tym czasie zatrzymuje je w obrębie komórki. Znając toksyczny charakter metali w stosunku do ustrojów żywych można powiedzieć, iż Biokumulacja jest swoistym mechanizmem przyspieszającym osiągnięcie progowego stężenia, po przekroczeniu, którego następuje gwałtowna śmierć organizmu.

* Biosorpcja

Ma charakter fazy wstępnej prowadzącej do właściwego rozkładu substratu. Na powierzchni komórki dochodzi do wymiany składników dyfundujących do jej wnętrza oraz przenikania produktów przemiany materii i pewnych enzymów (ektoenzymów) w kierunku przeciwnym. Związki chemiczne na żywej komórce zatrzymują się krótkotrwale. Stała wymiana między treścią komórki a jej zewnętrznym środowiskiem decyduje o ciągłej regeneracji powierzchni i możliwości adsorbowania się nowych cząsteczek.

Do procesu biosorpcji zalicza się także zjawisko gromadzenia się tlenków i wodorotlenków żelaza i manganu na powierzchni mikroorganizmów.

• Mineralizacja

Polega na enzymatycznym rozkładzie związków organicznych przez drobnoustroje, wykorzystaniu energii i pierwiastków biogennych oraz wydaleniu prostych produktów mineralnych, (CO2, H2O, NO3-,PO4-, -SO4). Przemiany te zachodzą w warunkach tlenowych. Mineralizacja może być procesem dwuetapowym. W pierwszym etapie następuje biodegradacja, czyli rozkład związku organicznego i powstanie produktów mineralnych, w drugim - dalsze utlenienie produktów nieorganicznych. Bakterie, promieniowce, grzyby oraz glony są głównymi organizmami biorącymi udział w mineralizowaniu zanieczyszczeń organicznych.. Rozkład cząsteczek organicznych zachodzi na ogół wewnątrz komórki. Tylko związki wielocząsteczkowe ( białka, celuloza oraz inne naturalne i syntetyczne polimery) są hydrolizowane poza komórką, a dopiero produkty tego dyfundują do wnętrza ustroju i tam są utleniane. Jako, że jest to proces tlenowy może on doprowadzić do deficytów tlenowych w zbiorniku wodnym.

• Immobilizacja

Jest to unieruchomienie, które polega na przekształceniu nieorganicznych form pierwiastków w struktury organiczne i wbudowania ich w składniki komórkowe. Jest to zjawisko przeciwstawne mineralizacji.

- 17 -

---