Екстремофилне особине, типови и примјери



Тхе екстремофили они су организми који живе у екстремним срединама, односно они који се удаљавају од услова у којима живи већина организама познатих људима..

Термини "екстремни" и "екстремофилни" су релативно антропоцентрични, јер људи процењују станишта и њихове становнике, зависно од тога шта би се сматрало екстремним за наше сопствено постојање.

Стога, оно што карактерише екстремно окружење је да оно представља неподношљиве услове за људска бића у погледу његове температуре, влажности, салинитета, светлости, пХ, доступности кисеоника, нивоа токсичности, између осталог..

Из неантропоцентричне перспективе, људи могу бити екстремофилна бића, у зависности од организма који их процењује. На пример, са становишта стриктног анаеробног организма, за који је кисеоник отрован, аеробна бића (попут људи) би била екстремофили. За људско биће, напротив, анаеробни организми су екстремофили.

Индек

  • 1 Порекло термина "екстремофили"
    • 1.1 Р. Д. Мацелрои
  • 2 Карактеристике екстремних окружења
  • 3 Врсте екстремофила на зоолошкој скали
    • 3.1 Једноћелијски организми
    • 3.2 Мултицелуларни организми
    • 3.3 Поли-екстремофили
  • 4 Најчешћи типови екстремних окружења
    • 4.1 Екстремно хладно окружење
    • 4.2 Екстремна топлотна окружења
    • 4.3 Окружења са екстремним притиском
    • 4.4 Екстремно кисело и алкално окружење
    • 4.5 Хиперсалинична и аноксична средина
    • 4.6 Висока радијација
    • 4.7 Антропогени циљеви
  • 5 Транзиције и екотони
  • 6 Животиње и биљке са неколико фаза или фаза
    • 6.1 Биљке
    • 6.2 Животиње
  • 7 Референце

Порекло термина "екстремофили"

Тренутно дефинишемо као "екстреме" бројна окружења унутар и изван планете Земље и стално откривамо организме способне не само за преживљавање, већ и за просперитет у многим од њих..

Р. Д. Мацелрои

Године 1974. Р. Д. Мацелрои је предложио термин "екстремофили" како би дефинисао ове организме који представљају оптималан раст и развој у екстремним условима, за разлику од мезофилних организама, који расту у срединама средњих услова..

Према Мацелроиу:

"Ектремофило је описан за организме способне да настањују окружења непријатељска према мезофилима, или организама који расту само у средњим срединама".

Постоје два основна степена екстремизма у организмима: они који могу толерате екстремна стања животне средине и постају доминантна над другима; и оне које расту и развијају се оптимално под екстремним условима.

Карактеристике екстремних средина

Деноминација окружења као "екстремног" одговара на антропогену конструкцију, засновану на разматрању удаљених крајева основне линије одређеног еколошког стања (температура, салинитет, зрачење, између осталог), што омогућава опстанак људи.

Међутим, ова деноминација мора бити заснована на одређеним карактеристикама окружења, из перспективе организма који га настањује (умјесто људске перспективе).

Ове карактеристике укључују: биомасу, продуктивност, биодиверзитет (број врста и заступљеност виших таксона), разноликост процеса у екосистемима и специфичне адаптације на животну средину дотичног организма.

Зброј свих ових карактеристика означава екстремно стање окружења. На пример, екстремно окружење је оно које генерално представља:

  • Мала биомаса и продуктивност
  • Доминација архаичних облика живота
  • Одсуство супериорних животних форми
  • Одсуство фотосинтезе и фиксације азота, али зависност од других метаболичких путева и физиолошких, метаболичких, морфолошких и / или адаптација специфичних животних циклуса.

Врсте екстремофила на зоолошкој скали

Једноћелијски организми

Термин екстремофил се често односи на прокариоте, као што су бактерије, и понекад се користи наизменично са Арцхаеа..

Међутим, постоји широк спектар екстремофилних организама и наше знање о филогенетској разноликости у екстремним стаништима повећава се готово свакодневно.

Знамо, на пример, да су сви хипертермофили (који воле топлоту) чланови Арцхаеа и Бактерија. Еукариоти су уобичајени међу психрофилима (љубитељи хладноће), ацидофили (љубитељи ниског пХ), алкалофили (љубитељи високог пХ), ксерофили (љубитељи сухог окружења) и халофили (љубитељи соли).

Мултицелуларни организми

Вишећелијски организми, као што су бескраљежњаци и краљежњаци, такођер могу бити екстремофили.

На пример, неки психрофили укључују мали број жаба, корњача и змија, које током зиме избегавају интрацелуларно замрзавање у њиховим ткивима, акумулирајући осмолите у ћелијској цитоплазми и дозвољавајући да се замрзне само ванћелијска вода (спољашње према ћелијама).

Други пример је случај антарктичке нематоде Панагролаимус давиди, који могу да преживе интрацелуларно замрзавање (замрзавање воде унутар ваших ћелија), могу расти и размножавати се после одмрзавања.

Такође, рибе из породице Цханницхтхиидае, становници хладних вода Антарктика и југа америчког континента, користе протеине против смрзавања како би заштитили своје ћелије од њиховог потпуног замрзавања..

Поли-ектремопхилес

Поли-екстремофили су организми који могу да преживе више од једног екстремног стања у исто време, па су стога уобичајени у свим екстремним срединама.

На пример, пустињске биљке које преживе и екстремну топлоту, ограничену расположивост воде и, често, висок салинитет.

Други пример би биле животиње које обитавају на морском дну, које су способне да издрже веома високе притиске, као што је недостатак светлости и недостатак хранљивих састојака, између осталог..

Најчешћи типови екстремних окружења

Традиционално се екстреми животне средине дефинишу на основу абиотичких фактора, као што су:

  • Температуре.
  • Доступност воде.
  • Притисак.
  • пХ.
  • Салинитет.
  • Концентрација кисеоника.
  • Ниво зрачења.

Слично томе, екстремофили су описани на основу екстремних услова који подржавају.

Најважније екстремне средине које можемо препознати по абиотичким условима су:

Екстремно хладно окружење

Екстремна хладна окружења су она која се одржавају или често падају током периода (кратких или дугих) температура испод 5 ° Ц. То су земљани полови, планински региони и нека дубока морска станишта. Чак и неке веома вруће пустиње током дана имају веома ниске температуре ноћу.

Постоје други организми који живе у криосфери (где је вода у чврстом стању). На пример, организми који живе у леденим матрицама, пермафрост, под сталним или периодичним снежним покривачем, морају толерисати вишеструке крајности, укључујући хладноћу, исушивање и високе нивое зрачења..

Екстремна топлотна средина

Изузетно врућа станишта су она која остају или повремено достижу температуре изнад 40 ° Ц. На пример, вруће пустиње, геотермалне локације и дубоко водени хидротермални отвори.

Често су повезани са екстремно високим температурама, окружењима у којима је расположива вода врло ограничена (упорно или у правилним временским периодима), као што су хладне и вруће пустиње, и нека ендолитска станишта (која се налазе у стијенама)..

Окружења са екстремним притиском

Остала окружења подложна су високом хидростатском притиску, као што су бентоске зоне океана и дубока језера. У овим дубинама, његови становници морају издржати притиске изнад 1000 атмосфера.

Алтернативно, постоје хипобарични екстреми (ниског атмосферског притиска), у планинама и другим високим регионима свијета.

Екстремно кисело и алкално окружење

Уопштено, екстремно кисела окружења су она која одржавају или редовно досежу вредности испод пХ 5.

Посебно, низак пХ повећава "екстремно" стање околине, јер повећава растворљивост присутних метала, а организми који живе у њима морају бити прилагођени вишеструким абиотским екстремима.

Обрнуто, екстремно алкалне средине су оне које остају или редовно региструју пХ вредности изнад 9..

Примери екстремних пХ окружења су језера, подземне воде и тла, високо кисела или алкална.

Хиперсалинична и аноксична средина

Хиперсалинска средина је дефинисана као она са концентрацијом соли вишом од концентрације морске воде која има 35 делова на хиљаду. Ова окружења укључују хиперсалине и слане језера.

Са "физиолошком отопином" не говоримо само о сланости натријум клорида, јер могу постојати слане средине у којима је претежна сол другачија.

Станишта са ограниченим слободним кисеоником (хипоксични) или без присутности кисеоника (аноксични), или упорно или у правилним интервалима, такође се сматрају екстремним. На пример, средина са овим карактеристикама би била аноксични базени у океанима и језерима и најдубљи слојеви седимента.

Висока радијација

Ултраљубичасто (УВ) или инфрацрвено (ИР) зрачење такође може наметнути екстремне услове организмима. Екстремна окружења у зрачењу су она која су изложена абнормално високом зрачењу или зрачењу изван нормалног опсега. На пример, поларна окружења и велика надморска висина (земаљски као водени).

Пхаеоцистис поуцхетии

Неке врсте показују механизме избегавања високог УВ или ИР зрачења. На пример, антарктичке морске траве Пхаеоцистис поуцхетии производи "водонепропусне" креме за сунчање, које снажно апсорбују УВ-Б таласне дужине (280-320нм) и штите ваше ћелије од екстремно високих нивоа УВ-Б у врху 10м воденог ступца (након разбијање леденог леда).

Деиноцоццус радиодуранс

Други организми су веома толерантни према јонизујућем зрачењу. На пример, бактерија Деиноцоццус радиодуранс може сачувати свој генетски интегритет компензирајући велико оштећење ДНК након излагања јонизујућем зрачењу.

Ова бактерија користи међустаничне механизме да ограничи деградацију и ограничи дифузију фрагмената ДНК. Поред тога, има високо ефикасне протеине за поправку ДНК.

Астианак хуббси

Чак иу околинама са очигледно ниским зрачењем или без зрачења, екстремофилни организми су прилагођени да реагују на промене у нивоу радијације.

На пример, Астианак хуббси, слијепа мексичка риба која насељава пећине, не представља површно видљиве структуре ока и, ипак, може разликовати мале разлике у амбијенталном свјетлу. Они користе екстраокуларне фоторецепторе да детектују и реагују на визуелне стимулансе у покрету.

Антхропогениц ендс

Тренутно живимо у окружењу у којем су наметнути екстремни услови околине, умјетно створени као посљедица људских активности.

Такозвана окружења са антропогеним утицајем су веома различита, имају глобални досег и више се не могу игнорисати приликом дефинисања одређених екстремних окружења..

На пример, окружења погођена загађењем (атмосферским, воденим и земљишним) - као што су климатске промене и киселе кише, вађење природних ресурса, физички поремећаји и прекомерно коришћење.

Транзиције и екотони

Поред горе поменутих екстремних средина, земаљски еколози су увек били свесни посебне природе транзиционих зона између две или више различитих заједница или средина, као што је линија дрвећа у планинама или граница између шума и травњака. . То се назива затезним појасевима или екотонима.

Екотони такође постоје у морској средини, на пример, прелазак између леда и воде представљен ивицом леденог мора. Ове транзиционе зоне обично показују већу разноврсност врста и густину биомасе него заједнице које окружују, углавном зато што организми који живе у њима могу искористити ресурсе суседних окружења, што им може дати предност.

Међутим, екотони се стално мењају и динамични региони, који често показују шири опсег варијација у абиотским и биотичким условима током годишњег периода од околних окружења.

То се разумно може сматрати "екстремним", јер захтева да организми стално прилагођавају своје понашање, фенологију (сезонско време) и интеракције са другим врстама..

Врсте које живе на обе стране екотона су често толерантније према динамици, док врсте чији је опсег ограничен на једну страну, доживљавају другу страну као екстремну.

Уопштено говорећи, ове транзиционе зоне су често први погођени промјенама климе и / или измјенама, и природним и антропогеним.

Животиње и биљке са неколико фаза или фаза

Не само да су средине динамичне, оне могу бити екстремне или не, али су и организми динамични и имају животне циклусе са различитим фазама, прилагођеним одређеним условима околине..

Може се десити да је окружење које подржава један од стадијума животног циклуса организма екстремно за другу фазу.

Плантс

На пример, кокос (Цоцос нуцифера), представља семе прилагођено за превоз морем, али зрело дрво расте на копну.

У васкуларним биљкама које носе споре, као што су папрати и различите врсте маховина, гаметофит може бити лишен фотосинтетских пигмената, нема корена и зависи од влажности околине.

Док спорофити имају ризоме, корење и пупољке који издржавају услове топлоте и сувоће на пуном сунцу. Разлика између спорофита и гаметофита је у истом редоследу као и разлике између таксона.

Животиње

Веома близак пример је јувенилна фаза многих врста, које су углавном нетолерантне према окружењу које обично окружује одраслу особу, тако да обично захтевају заштиту и бригу током периода током којег стичу вештине и снаге које су им потребне. омогућавају да се баве овим окружењем.

Референце

  1. Кохсхима, С. (1984). Нови инсект који је хладно толерантан и налази се на хималајском глечеру. Натуре 310, 225-227.
  2. Мацелрои, Р. Д. (1974). Неки коментари о еволуцији екстремофила. Биосистемс, 6 (1), 74-75. дои: 10.1016 / 0303-2647 (74) 90026-4
  3. Марцхант, Х.Ј., Давидсон, А.Т. и Келли, Г.Ј. (1991) УВ-Б заштитна једињења у морској алги Пхаеоцистис поуцхетти фром Антарцтица. Марине Биологи 109, 391-395.
  4. Орен, А. (2005). Сто година Дуналиелла истраживање: 1905-2005. Солни системи 1, дои: 10.1186 / 1746-1448 -1 -2.
  5. Ротхсцхилд, Л.Ј. и Манцинелли, Р.Л. (2001). Живот у екстремним срединама. Натуре 409, 1092-1101.
  6. Сцхлепер, Ц., Пиихлер, Г., Кухлморген, Б. и Зиллиг, В. (1995). Лите при екстремно ниском пХ. Натуре 375, 741-742.
  7. Стореи, К.Б. анд Стореи, Ј.М. (1996). Природно преживљавање у животињама. Годишњи преглед екологије и систематике 27, 365-386.
  8. Теике, Т. и Сцхаерер, С. (1994) Блинд Мекицан цаве фисхАстианак хуббси) реаговао је на покретне визуелне стимулансе. Јоурнал оф Екпериментал Биологи 188, 89-1 () 1.
  9. Ианцеи, П.И., Цларк, М.Л., Еланд, С.Ц., Бовлус Р.Д. и Сомеро, Г.Н. (1982). Живот са воденим стресом: еволуција система осмолита. Сциенце 217, 1214-1222.