Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Декабря 2012 в 11:28, курсовая работа
Целью работы является обобщение исследований о бактериях находящихся в пещерах.
Для её достижения поставлены следующие задачи:
1.Показать разнообразие микроорганизмов
2.Рассмотреть микроорганизмы литосферы.
3.Изучить влияние бактерий на пещеры, в частности на геологические и исторические памятники.
Вероятно, это далеко не исчерпывающий перечень.
Главными особенностями жизни в гипогее являются: темнота, как следствие — нет фотосинтезирующих растений; отсутствие сезонных и суточных колебаний и постоянство температуры; высокая влажность; своеобразие источников питания.
Обычно высокая влажность воздуха, свойственная для гипогеи, приводит к сглаживанию различий между сухопутными и водными животными. Так, при затоплениях подземных полостей и пещер сухопутные животные способны добывать себе пропитание в воде, а водные обитатели могут длительное время прожить в условиях суши.
Так как температура и влажность в пещерах часто остаются постоянными весь год, то постоянные обитатели пещер обходятся без зимней спячки и толстых покровов тела. Обмен веществ в этих условиях замедлен, жизненный цикл, как правило, растянут, характерна постоянная скорость роста, круглогодичное размножение. Основу пищевой пирамиды пещерной фауны составляют разлагающиеся растительные останки, приносимые водой, экскременты других животных (например, гуано летучих мышей) и автотрофные хемосинтезирующие бактерии (например, Perabacterium spelei в пещерах Франции). Многие водные жители гипогеи питаются донным грунтом, в котором содержится огромное количество (до 20 % по весу) бактерий.
В карстовых ландшафтах, в которых горная порода растворяется, образуются полости и каналы. Они могут стать либо системами пещер, либо заполниться водой или нефтью, образуя, соответственно, водоносные слои или нефтяные месторождения. Большинство карстовых систем формируются тогда, когда угольная кислота разъедает карбонатные отложения. Однако эту работу может выполнять и другая кислота, необычный источник которой ученые нашли совсем недавно. Пещера содержит источник богатой сероводородом воды, но только очень малая часть этого вещества попадает в воздух пещеры. Зато сероводород используется микроорганизмами как источник энергии, сжигая который, они формируют серную кислоту. И здесь серная кислота - это побочный продукт их метаболического процесса. Другими словами, известняк в гипс превращают именно эти самые микроорганизмы. И постепенно отходы бактериальной жизнедеятельности превращают крошечные трещины в большие и очень красивые пещеры. Учёными установлено, что значительную роль в жизни пещерных обитателей играет субстрат. Я. А. Бирштейн показал, что грунт некоторых пещерных водоёмов (пещеры Рион ГЭС) на 10-20% по весу состоит из бактерий. Образуется своеобразная цепочка: бактерии питаются минеральными солями и органическими соединениями; их поедают одноклеточные существа - протесты; протестов - глиноеды; глиноедов - хищники. Таким образом, в основе всего лежит глина, играющая роль своеобразного пастбища для пещерных животных.
Систематика пещерных бактерий находится в стадии разработки. Разделяют их по разным критериям:
а) Формы бактерий,
жизнедеятельность которых
б) Бактерии, которые образуют жизненно необходимые вещества из неорганических и органических соединений - автотрофы и гетеротрофы.
в) Бактерии, обитающие как в водах ледниковых пещер, так и в водах горячих источников.
И это далеко не полная систематика. Исследователи продолжают всесторонне изучать этот удивительный мир крошечных "строителей" пещер. Нужно это, в первую очередь, для реализации различных программ, к примеру, связанных с сельскохозяйственной деятельностью. Чрезвычайно значима, хотя и до конца не выяснена, роль бактерий и грибов в образовании различных пещерных отложений. Железобактерии часто определяют окраску карбонатных натеков; гетеротрофные бактерии участвуют в образовании лунного молока и кальцитовых цветов; микрогрибки, попадая на потолок пещеры, прорастают в каплях воды и участвуют в образовании сталактитов; нитрифицирующие и серобактерии формируют азото- и серосодержащие минералы. Многие автотрофные и гетеротрофные бактерии вызывают микробиальную коррозию известняков и натеков, "выедая" в них углубления и даже сквозные отверстия. Особенно активна биокоррозия на контакте натеков и гуано летучих мышей.
Анализируя данные по различным пещерам мира, учёные свидетельствуют, что в составе пород пещер могут находиться до 50-80 видов бактерий. Большинство из них принимают активное участие в процессах разрушения известняков и в образовании различных вторичных минералов. Пещеры, которые формируют бактерии, растут гораздо быстрее, нежели те, которые "создаются" различными естественными кислотами.
Тем не менее, по сравнению
с "внешними" условиями бактерии
в пещерах развиты мало и приспособлены
к более-менее стабильному
Значительное влияние на стабильность и благополучное существование стаций пещерных экосистем оказывают, в первую очередь, различные виды антропогенного пресса. Это связано с туристско-экскурсионной деятельностью человека, которая не продумана, хаотична и научно не обоснована, и приводит, как к разрушению уникальных и малоизученных экологических систем, так и к накоплению болезнетворных для человека микроорганизмов.
Глава 3. Микроорганизмы в пещерах и исторические памятники
Пещера Ласко или Ляско (фр. Grotte de Lascaux) во Франции – один из важнейших палеолитических памятников по количеству, качеству и сохранности наскальных изображений.
В 1960 году в Ласко проявилась так называемая «зеленая болезнь»: избыток углекислого газа, слишком высокая температура и искусственное освещение стали причиной распространения колоний водорослей по стенам пещеры. Затем обогащение среды диоксидом углерода стало причиной «белой болезни», кальцитного покрова, который осел на стенах и на некоторых художественных произведениях. В 1963 г. микроорганизмы продолжали быстро распространяться, несмотря на то, что была установлена система озоновой фильтрации.
В апреле 1963 г. Андре Мальро, министр по делам культуры, принял решение запретить доступ в Ласко для широкой публики. С 1965 по 1967 гг. системы, регулирующие тепловые и гигрометрические процессы, смогли, наконец, восстановить прежние условия циркуляции воздушных масс, которые ранее позволяли Ласко сохраняться на протяжении тысячелетий. Принцип этой статичной охлаждающей системы состоял в естественной конвекции для конденсации водяных испарений в определенном месте. В начале 1970-х гг. началось создание репродукции части пещеры. Она была открыта для широкой публики в 1983 г. и получила название Ласко II.
В 2000 г. аппаратуру по управлению климатом в пещере заменили. Весной 2001 г. Брюно Депла и Сандрин ван Солинь, служащие, уполномоченные следить за пещерой, заметили появление плесени в тамбуре пещеры. Грунт покрылся грибами Fusarium solani. Этот процесс был связан с установкой новой системы гидротермического регулирования. Штаммы Fusarium solani, появившиеся в пещере, были устойчивы к формальдегиду, который использовался десятилетиями для дезинфекции подошв обуви посетителей. Грибы распространились на изображения, которые вскоре были покрыты белым слоем грибницы. Гриб существовал в симбиозе с бактерией Pseudomonas fluorescens, которая сводила на нет используемый до тех пор фунгицид. Поэтому его стали комбинировать с антибиотиком.
В 2002 г. министерство культуры создало «Международный исследовательский комитет по пещере Ласко», который должен был решить эту проблему. В 2006 г. заражение было почти полностью подавлено, но каждые две недели специальная команда, одетая в защитные комбинезоны, должна вручную очищать стены от грибных волокон, так как они, несмотря ни на что, продолжают появляться вновь
Широко известна
позднепалеолитическая наскальн
О происхождении названия «Капова» существует две версии. Первая — от звука капели, постоянно происходящей внутри, и вторая — от слова «капище» (храм), поскольку есть свидетельства, что в доисторические времена пещера использовалась как храм (для этой же цели были сделаны наскальные рисунки). В исторические времена (средневековье) использовалось в качестве языческого капища, о чём свидетельствуют башкирские легенды и археологические раскопки. Это слаборазветвлённая трёхэтажная спелеосистема протяжённостью около 3 км с вертикальной амплитудой 165 м (с учётом сифонных подводных полостей) с крупными залами, галереями, подземными озёрами и рекой. Пещера имеет три яруса, внутри неё протекает речка Подземный Шульган, которая и образовала эту пещеру. Пещера образована в хемогенных известняках в карстовом массиве высотой около 140 м. В непосредственной близости от пещеры, приблизительно вдоль неё, проходит глубокий карстовый каньон Шульгана длиной около трёх километров, переходящий в суходол с крупными карстовыми воронками и озёрами.
Вход в пещеру представляет собой огромную арку около 30 метров в высоту. Слева от входа в пещеру расположено озеро, из которого вытекает речка Шульган. Озеро имеет диаметр около 3 м и глубину 35 м (фактически, это не озеро, а вертикальный участок русла реки). Вода в озере непригодна для питья из-за примесей, но, используется для лечебных ванн.
Флора и фауна пещеры
хорошо изучены. Исследованиями учёных
из лаборатории микологии и
Именно поэтому пещеры используются в качестве объекта подземного туризма. Всего на Земле к началу 1980-х гг. было более 800 туристских пещер, которые ежегодно посещало 26 млн. человек. Более 500 тысяч человек в год бывает в пещерах России, Украины, Германии, Японии и США. В туристских комплексах оборудуют железные дороги, концертные залы; в пещерах с благоприятным климатом создают подземные санатории. Перспективной становится спелеомедицина, рекомендации которой учитываются при разработке оптимального режима труда и отдыха под землёй. Этим отчасти занимается горная экология.