Микрофлора окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

Ижевская государственная сельскохозяйственная академия

Контрольная работа

по Микробиологии

Микрофлора окружающей среды

1. Роль микробиологии в охране окружающей среды

Современный этап развития общества связан с интенсивным загрязнением внешней среды. При определённых показателях загрязнения воздуха некоторыми химическими веществами и пылью от отходов производства, происходит изменение сопротивляемости организма в целом и, прежде всего, клеток и тканей респираторного тракта. В этих условиях некоторые респираторные вирусные инфекции, например, грипп, протекают заметно тяжелее. Проблема вирусов в настоящее время очень актуальна. Её теоретическое и практическое значение огромно для медицины, ветеринарии, сельского хозяйства. Изучение вирусов привело к пониманию структуры генов, расшифровки генетического кода, выявлению механизмов мутации. Основные успехи вирусологии достигнуты благодаря борьбе с конкретными болезнями и это даёт основание утверждать, что в третьем тысячелетии вирусология займёт ведущее место.

Микрофлору окружающей среды и обусловливаемые ее жизнедеятельностью процессы, которые могут оказать влияние на здоровье человека, изучает санитарная микробиология. Это самостоятельная наука со своими целями, задачами и методами исследования. Она сформировалась на стыке трех дисциплин: микробиологии, эпидемиологии и гигиены. Санитарная микробиология призвана решать следующие задачи:

1. Разработка, совершенствование и оценка методов микробиологических исследований разнообразных объектов внешней среды (воды, воздуха, почвы, пищевых продуктов, предметов обихода и т. п.).

2. Оценка путей воздействия человека и животных на окружающую среду, которые могут стать причиной загрязнения ее опасными для здоровья микроорганизмами, включающая изучение:

а) естественного взаимообмена микрофлорой между людьми, животными и средой их обитания;

б) различных сторон общественной и индивидуальной деятельности людей, которые могут стать причиной накопления опасных микроорганизмов и загрязнения ими различных объектов;

в) тех производственных и бытовых процессов, которые приводят к нарушению естественного самоочищения и обеззараживания окружающей среды.

3. Разработка государственных санитарных стандартов, а также других нормативов, определяющих соответствие микрофлоры объектов внешней среды гигиеническим требованиям, включая микробиологические показатели.

4. Разработка рекомендаций и мероприятий по оздоровлению объектов внешней среды путем воздействия на их микрофлору и проверка эффективности этих мероприятий.

5. Охрана окружающей среды. Эта задача является одной из главных задач санитарной микробиологии и гигиены. В ее основе лежат всестороннее изучение закономерностей взаимодействия человека с факторами внешней среды и разработка научно обоснованных рекомендаций по сохранению здоровья человека.

Санитарно-микробиологические исследования объектов внешней среды должны, прежде всего, решать вопрос о наличии или отсутствии в них патогенных для человека микроорганизмов (бактерий, вирусов и грибов). Однако непосредственное обнаружение их в объектах окружающей среды сопряжено с рядом трудностей. Поэтому санитарная микробиология использует свой особый, непрямой способ оценки санитарного благополучия объектов внешней среды.

В качестве профилактики и лечения многих инфекционных заболеваний разработаны вакцины, что привело к ликвидации эпидемических очагов заболевания по всей планете. В интенсивно развивающимся современном мире ввиду научно - технического прогресса происходит загрязнение атмосферы воздуха и возникновению неизвестных ранее возбудителей, изменению свойств и путей циркуляции известных ранее вирусов, а также к значительным изменениям восприимчивости и сопротивляемости человеческих популяций.

2. Паразитизм. Хищничество. Их сущность. Конкретные примеры. Использование этих знаний в защите растений

Хищничество -- способ добывания пищи и питания животных (редко грибов и растений), когда они ловят, умерщвляют и поедают других животных. Хищничество -- весьма распространенный тип межвидовых отношений, связанный с активным поиском и энергичными способами овладения сопротивляющейся и убегающей добычей. Для него характерно наличие разнообразных экологических адаптации как у хищника (быстрота реакции, скорость бега или полета, хорошее развитие нервной системы, органов чувств и др.), таки у жертвы (покровительственная окраска, инстинкты затаивания, обманного поведения, использование убежищ, наличие панциря, шипов и т. д.). Среди млекопитающих типичными хищниками являются представители отряда хищных (кошачьи, волки, тюлени, моржи). Существует также множество хищных птиц, рыб, репгилий, насекомых, грибов и насекомоядных растений (например, росянка круглолистная, виды пузырчатки, жирянки). Некоторые растения способны улавливать насекомых и частично переваривать их с помощью протео-литических ферментов и органических кислот. Этим они восполняют недостаток азота и других питательных веществ в субстрате. За день одно растение росянки способно переварить несколько десятков насекомых. Известно около 500 видов насекомоядных растений (преимущественно тропических); в России их насчитывается около 20 видов -- в лесах, водоемах и верховых болотах с недостатком в почве азота, фосфора, калия.

Паразитизм -- такая форма взаимоотношений между организмами разных видов, при которой один организм (паразит) использует другой (хозяина) в качестве постоянной или временной среды обитания и источника пищи. Паразитизм в отличие от хищничества характеризуется более узкой специализацией видов. В сипу того, что хозяин обеспечивает паразиту не только пищу, но и защиту, микроклимат, хорошая приспособленность паразита к особенностям организма хозяина является определенной гарантией eго успеха при размножении и оставлении потомства. Паразиты используют в пищу организм хозяина постепенно, сохраняя жизнь жертвы до окончания своего жизненного цикла.

Паразиты могут жить на теле хозяина (вши, клещи, некоторые грибы); это эктопаразиты. Другие обитают в тканях или полости тела (бактерии, глисты), внутри клетки (вирусы, малярийный плазмодий); их относят к эндопаразитам. Среди них имеются облигатные и факультативные. Первые ведут только паразитический образ жизни, вторые могут питаться и отмершими остатками организмов, т. е. переходят на салротрофный способ питания. Паразиты бывают также временными и постоянными. Временные лишь периодически посещают хозяина (комары, мошки, слепни), постоянные проводят на теле хозяина или внутри его всю жизнь.

Характерной особенностью паразитов является редукция у них некоторых органов (например, пищеварительной системы, органов чувств, конечностей у животных, корней, стебля, листьев или даже всех вегетативных органов у растений) или усложнение других (половой системы, органов прикрепления). С развитием паразитических свойств возрастает специализация паразита, сужается круг его хозяев.

Паразитизм широко распространен в мире живых существ. Известны многочисленные виды паразитирующих бактерий, грибов, животных и цветковых растений. Существуют отряды и даже классы животных, целиком представленные паразитами (например, из простейших -- споровики, из плоских червей -- сосальщики, ленточные, из насекомых--вши, блохи). Паразитами являются все вирусы, а вот среди мхов, папоротников и голосеменных паразитов нет.

Среди цветковых растений встречаются настоящие паразиты и полупаразиты (всего 518 видов). У настоящих паразитов отсутствуют (или сильно редуцированы) корни, потеряна способность к фотосинтезу, сокращен ферментный аппарат, остаются лишь специализированные ферменты, позволяющие паразитировать на узком круге хозяев. Более того, у видов рода раффлезия вегетативное тело представлено только нитями, напоминающими гифы гриба, погруженные в ткани питающего растения; снаружи развиваются лишь огромные (до 1 м в диаметре) цветки.

В условиях России на многих видах травянистых растений и кустарниках паразитируют повилика европейская, на корнях древесных и кустарниковых пород (ольха, лещина, клен, липа и др.) -- Петров крест; на многих сельскохозяйственных культурах (подсолнечник, конопля, табак и др.) -- заразиха.

Биологический метод защиты растений - сокращение численности или уничтожение вредителей, сорняков и возбудителей болезней сельскохозяйственных культур с помощью других организмов (энтомофаги, антагонисты, патогены) или вырабатываемых ими биологически активных веществ (антибиотики, гормоны, аттрактанты).

Применением биологических методов защиты растений.

Использование против насекомых грибков и бактерий еще в 1879 году впервые предложил и теоретически обосновал выдающийся русский ученый И. Мечников, хотя до практического применения дело тогда не дошло.

На рубеже XX столетия и в его начале научное обоснование использования различных методов биологической борьбы, их разработка велись биологами-энтомологами, внесшими огромный теоретический и практический вклад. Еще в конце прошлого века по инициативе И. Шеверева с успехом были привлечены на искусственные гнездовья скворцы, спасшие лес, например, в одном из лесничеств на юге Украины.

Тогда же началось широкое использование насекомых в борьбе с насекомыми-вредителями. В частности, стал классическим случай с вредителем цитрусовых - червецом австралийского происхождения (Ицерия пурхази), который именно у себя на родине был безвредным, а будучи завезен в Калифорнию, средиземноморские страны, Азию (а в 1930 году попавший и к нам в окрестности Сухуми), начал опустошать сады. И вот когда специальная экспедиция выяснила, что "безвредность" червеца - результат хищничества другого насекомого - красной божьей коровки (Родолиа кардиналис), поедавшей самок ицерии в Австралии, появился и соответствующий метод биологической борьбы - божья коровка "зашагала" по континентам. В 1931 году красные божьи коровки привезены были и к нам на Черноморское побережье Кавказа (из Египта, где их уже тогда культивировали).

Сегодня в биологической защите растений используют самые различные виды живых организмов. Так, для борьбы с такими насекомыми, как проволочник, свекловичный долгоносик, вредная черепашка, различные саранчовые, - грачи, скворцы, синицы, пустельги и др. Насекомоядные птицы уничтожают личинок, куколок, яйцекладки и взрослых насекомых-вредителей. Вот почему привлекаются лесные птицы - гнездящиеся в дуплах дятлы, поползни, так же как и синицы - наши постоянные помощники.

Были у нас попытки массового применения и кур против клопа-черепашки, но пользу это приносит лишь при определенных условиях и на небольших площадях, скажем, на приусадебном огороде. Недавно появился первый и весьма успешный опыт использования фазанов против колорадского жука. Обратили внимание и на пользу жаб, поедающих различных огородных вредителей.

Общеизвестна польза рыжих муравьев в лесном хозяйстве, и нередко предпринимаются меры для их искусственного расселения.

Здесь хотелось бы отметить, что полезные насекомые, как и многие другие организмы, используемые в биологической борьбе, представляют собой паразитов и хищников, и смешивать их нельзя, потому что методы их использования различны. Насекомые-паразиты ведь не просто съедают вредных насекомых-фитофагов, как их собратья-хищники. Откладывая яички на личинках или куколках своего хозяина, паразиты фактически прерывают его развитие: яички в конце концов созревают, а вышедшие из них личинки паразитирующего насекомого съедают соответственно личиночную или кукольную стадию (а иногда и взрослую особь).

Классический пример того - трихограмма (отряд перепончатокрылых), личинки которой успешно уничтожают яйца плодожорки, капустной белянки, хлопковой совки на миллионах гектаров площадей у нас в стране.

Как известно, насекомые подвержены грибковым, бактериальным и вирусным заболеваниям, и в настоящее время с наиболее вредными видами на этой основе ведется уже настоящая "война": бактериальные дожди уничтожают вредителей лесного и сельского хозяйства.

В нашей стране на тысячах гектаров применяется препарат боверин (на основе патогенного грибка) против колорадского жука. На площади свыше миллиона гектаров используют микробные препараты: дендробациллин, битоксибациллин, инсектин для уничтожения вредителей полей и лесов (хлопковой совки, сибирского шелкопряда). Широкий спектр действия имеет препарат энтобактерин (свыше полсотни видов насекомых-фитофагов).

Разрабатываются и вирусные препараты, изучается возможность их промышленного применения против насекомых-вредителей. Микробные препараты особенно интересны с природоохранных позиций, ведь в отличие от применяемых ядохимикатов они имеют точный "адрес", но должны быть безвредны для остальных живых существ, включая человека.

3. Микроорганизмы, вызывающие «болезни хлеба», меры борьбы с ними

Картофельная болезнь -- наиболее распространенное заболевание хлеба. Возбудителем ее являются спорообразующие бактерии, относящиеся к подвиду Bacillus subtilis (картофельная палочка), которые распространены в почве, воздухе, растениях. Бактерии этого вида активно гидролизуют крахмал с образованием декстринов, что делает мякиш хлеба липким, тянущимся. Протеолитические ферменты этих бактерий разрушают белки до образования продуктов, которые придают зараженному хлебу резкий специфический запах. Споровые бактерии попадают в муку при размоле зерна, которое заражается главным образом в процессе уборки. Вегетативные клетки Вас. subtilis погибают при 75--80°С, а споры сохраняют свою активность при 120°С в течение 1 ч. Наиболее благоприятные условия прорастания спор и развития бактерий -- температура около 40 градусов, повышенная влажность, рН от 5 до 10, количество спор и активных бактерий.

Обычно проявляется на следующий день после выпечки хлеба. Чаще она возникает летом у пшеничного хлеба. На хлебе появляются грязные пятна, неприятные вкус и запах, мякиш становится тягучим, липким, образуются вещества, вызывающие расстройство пищеварительных органов. Ржаной хлеб, имеющий более высокую кислотность, не подвержен этому заболеванию, так как споры картофельной палочки в кислой среде не развиваются. Хлеб, зараженный картофельной болезнью, в пищу не пригоден, его уничтожают.

Плесневение чаще всего наблюдается при неправильном режиме хранения: повышенной температуре (25- 30°С) и относительной влажности воздуха выше 70% в хранилищах, а также при повышенном содержании влаги в хлебе и его слишком плотной укладке. Обсеменение хлеба спорами мицелиальных грибов происходит при охлаждении, транспортировании и хранении, через загрязненный воздух, транспортные средства, руки и одежду персонала Мицелий грибов распространяется вначале по поверхности хлеба, а затем по трещинам и порам проникает внутрь мякиша. Оптимальной температурой для развития грибов является 20-40°С, рН 5-6, содержание влаги выше 20%.

Плесневение хлеба вызывают в основном мицелиальные грибы (пенициллы, аспергиллы, мукоровые и др.). Под действием ферментов грибов происходит гидролиз крахмала, белков и жиров, продукты их гидролиза придают хлебу неприятный запах и вкус. Некоторые виды грибов образуют микотоксины (афлатоксин и др.), вредные для здоровья людей. Поэтому заплесневевший хлеб в пищу непригоден.

Меловую болезнь вызывают дрожжевые грибы. Она проявляется в том, что сначала на корке хлеба, а затем и в мякише появляются белые сухие порошкообразные включения, похожие на растертый мел. Возбудителями болезни являются некоторые аскомицетовые и несовершенные дрожжи, сохранившие жизнеспособность после его выпечки, так как они устойчивы к высокой температуре.

При обнаружении в муке возбудителей данной порчи ее следует использовать для выпуска мелкоштучных, хорошо пропеченных изделий [1].

Фузариос («растительный СПИД»). Поражение фузариозом колоса встречается во всех районах возделывания озимой пшеницы. Развитию фузариоза колоса и зерна способствует сочетание высокой относительной влажности воздуха свыше 71 % и температуры выше 15°С в период от цветения до уборки урожая. При этом зерно может поражаться на токах.

Наиболее восприимчивы к поражению фузариозом сорта твердых пшениц, а также сорта, характеризующиеся растянутым периодом вегетации или замедленным прохождением определенных фаз органогенеза, в которые пшеница наиболее чувствительна к заболеванию. Более устойчивы к фузариозу те сорта пшеницы, у которых колосовые чешуйки плотно прилегают к зерну, или сорта с толстой соломиной и прочной кутикулой. Развитию фузариоза колоса способствуют повреждения растений вредителями и другими болезнями. Особенно сильно поражаются растения озимой пшеницы, возделываемые по стерневым предшественникам и кукурузе.

При попадании через пищеварительную систему в кровь человека действует, как яд, парализуя иммунную систему организма.

Поражение зерна фузариозом приводит к снижению урожая и накоплению в нем опасных для здоровья людей и животных токсических веществ, и прежде всего вомитоксина.

Возбудители долго сохраняются в почве и на растительных остатках в виде мицелия, хламидоспор или перитециев; попадают в растения через корневую систему и нижнюю часть стебля. Источником инфекции могут быть также зараженные семена и рассада. Быстрому развитию болезни способствуют неблагоприятные абиотические факторы (резкие колебания температуры и влажности воздуха и почвы, недостаток почвенного питания и др.), ослабляющие растение, повреждения насекомыми и др. При фузариозных увяданиях поражения и гибель растений происходят из-за резкого нарушения жизненных функций вследствие закупорки сосудов мицелием гриба и выделения им токсических веществ (фузариевой кислоты, ликомаразмина и др.). Один из видов фузариоза - снежная плесень - опасен для озимых (пшеница и рожь).

Пьяный хлеб - это хлебные злаки, пораженные особыми грибками (Fusarium roseum, Gibberella Saubinelli, Helminthosporium sp., Сladosporium herbarum и другие близкие виды), а также хлеб, выпеченный из муки больных растений и вызывающий явления отравления, несколько сходные с опьянением.

Характеризуется возбужденным состоянием, затем на смену приходит апатия, депрессия (может нарушиться координация движения, смех без причины, чаще с проявлениями расстройства желудочно-кишечного тракта).

При постоянном употреблении зараженного хлеба могут развиться психические расстройства и анемия.

На колосках больных растений нередко бывает розоватый налет. Грибница, развивающаяся в зернах, разлагает их белок и образует ядовитые вещества, вызывающие отравление.

Головневые грибы -- интересная во многих отношениях группа базидиомицетов. Известно около 1000 видов головневых грибов, объединенных в 40 родов. Головневые грибы поражают большинство органов своих растений-хозяев, в том числе вегетативные и цветочные почки, листья и стебли, лепестки венчика и чашелистики, тычинки и пестики, плоды и семена. Реже они поражают корни. Пораженные части растений выглядят как обугленные или покрытые сажей. Поэтому заболевания, вызываемые головневыми грибами, носят название «головня».

Головневые грибы распространены от Арктики до тропиков, почти повсюду, где произрастают высшие растения, не исключая пустынь и гор.

Заболевания, вызываемые головней, долгое время были загадкой для исследователей. Их появление объясняли либо нарушением обмена веществ у растений, либо заражением их инфузориями, насекомыми и другими животными организмами. Лишь к середине XIX в. установили, что причина головневых заболеваний -- микроскопические грибы, ведущие паразитический образ жизни.

Головня -- распространенное и вредоносное заболевание, которое поражает все хлебные злаки и дикорастущие злаковые травы. Вызывается грибами из класса Basidiomycetes, подкласса Teliomycetidae, порядка Ustilaginales.

Головневые грибы -- обязательные (облигатные) паразиты. Основной тип поражения, который они вызывают, -- разрушение тканей с образованием сажистой массы, состоящей из телиоспор (хламидоспор). Это узкоспециализированные паразиты: поражая хлебные злаки, они приспосабливаются к ним, причем определенные виды головневых грибов поражают конкретные виды растений.

По характеру проявления болезни на колосе различают два типа -- твердую и пыльную головню. При твердой головне разрушается только зерно, оболочка зерна сохраняется. Головневые споры находятся как бы в мешке, отсюда и название -- головневые мешочки.

При пыльной головне разрушаются почти все части колоса, споры легко разносятся ветром. Характер проявления болезни на колосе не связан с биологическими и экологическими особенностями видов головни. Это признак, позволяющий легко распознавать близкие виды возбудителя по проявлению болезни, но он не позволяет объединять их по другим свойствам.

Методы борьбы

1. Картофельную болезнь вызывают широко распространенные в природе спорообразующие бактерии, присутствующие в больших количествах на вегетативных органах растений, в почве и т.д. Научное название этих бактерий -- Bacillus subtilis, в ранних публикациях их называли также Bacillus mesentericus.

Бактерии, вызывающие картофельную болезнь хлеба, относятся к термофильным (активно развиваются при довольно высоких температурах), они очень чувствительны к действию кислот. Их споры не погибают в процессе выпечки. Этим объясняется, почему неподкисленные или слабо подкисленные сорта хлеба (пшеничный, светлые пшенично-ржаные сорта) могут поражаться картофельной болезнью. Наибольший риск развития картофельной болезни возникает в жаркие летние месяцы.

Использование специальных улучшителей препятствует прорастанию спор. Как правило, в состав таких улучшителей входят соли уксусной кислоты, которые не сказываются на вкусе и аромате готового изделия и не влияют на ход технологического процесса.

Если картофельная болезнь выявлена хотя бы в одной буханке хлеба, рекомендуется провести обработку всего оборудования и помещений 2%-м раствором уксусной кислоты. В критический период (с апреля по сентябрь) при производстве хлебобулочных изделий из пшеничной муки необходимо использовать специальные улучшители, исключающие возможность развития картофельной болезни, например, ЯСКО МИЛЛ.

2. Плесневые грибы погибают уже при температуре около 50°С. Споры и в этом случае более жизнеспособны -- они могут выдержать кратковременное воздействие высоких температур (80°С). В свежеиспеченном хлебе нет живых спор плесневых грибов. Если хлеб плесневеет, значит, его заражение произошло уже после выпечки.

Для развития плесневых грибов необходимо относительно высокое содержание влаги в продукте. Этим объясняется хорошая защищеннось подового хлеба и хлеба с целой корочкой (без механических повреждений) от плесневения.

По-другому обстоит дело с подовыми изделиями типа саек и особенно с нарезанным хлебом. Корочка у таких изделий недостаточно хорошо развита или ее целостность нарушена при нарезке, поэтому она не может выполнять защитную функцию.

Помещение, в котором хранится хлеб, должно быть, по возможности, отделено от производственного помещения или других проходных помещений. Полы и стены должны легко мыться и очищаться (кафельная плитка, специальные фунгицидные краски, пол без стыков и швов).

4. Заполнить таблицу, по использованию в пищевой промышленности биологических препаратов

Таблица 1 Биологические препараты, используемые в пищевой промышленности

4. Заполнить таблицы и представить рисунки

микробиология паразитизм гриб пищевой

1. Представьте рисунок 1 морфологические признаки грибов: Мукор, Пенициллиум, Аспергиллус, Триходерма; отметьте соответствующие обозначения цифрами: 1. Одноклеточный мицелий. 2. Многоклеточный мицелий. 3. Спорангий со спорами. 4. Спорангиеносец. 5. Конидии. 6. Конидиеносец.

Рис. 1 Аспергиллус

Рис. 2 Пенициллиум Мукор Триходерма

Рис. 3 Разнообразие шаровидных, палочковидных, извитых и нитчатых форм.

Таблица 2 Типы питания микроорганизмов

Таблица 3 Способы получения энергии микроорганизмами

Размещено на Allbest.ru