Бактерии исчезли

Задание требовало от участников как можно более широкого взгляда на проблему, привлечения знаний о глобальных процессах в экосистемах и биосфере в целом.

Не учитывались все варианты, где были изложены рассуждения о том, что было бы, если бы бактерии исчезли давно/ их не было изначально, т.к. в задании речь шла именно об исчезновении всех бактерий в наше время. (Одна из самых популярных версий - исчезновение митохондрий и пластид, таким образом, не является верной, т.к. в ней рассматриваются события прошлого. В данный момент митохондрии и пластиды бактериями, очевидно, считаться не могут.)

Первая группа версий касается изменения баланса в экосистемах:

1. Бактерии являются редуцентами в экосистемах, обеспечивают процессы гниения мертвой органики и минерализации почв. Их полное исчезновение приведёт к нарушению круговорота углерода.

2. Отсутствие патогенных бактерий приведёт к исчезновению множества заболеваний: в результате снизится смертность от заболеваний среди животных в природных сообществах, что приведёт к ужесточению межвидовой и внутривидовой конкуренции. *Отметим, что версия о неконтролируемом росте популяций в отсутствие бактериальных заболеваний нежизнеспособна, т.к. существует множество других лимитирующих факторов. Кроме того, пропадут все бактериальные заболевания человека (гастрит, пневмония, кожные инфекции и т.д.).

3. Бактерии являются участниками цепей питания. Их исчезновение приведёт к нарушению баланса в большинстве экосистем. Автотрофные бактерии осуществляют первичную продукцию. При их исчезновении резко сократятся темпы фиксации углекислого газа, нарушится круговорот углерода, снизится численность консументов 1 порядка. Полностью исчезнут экосистемы, в которых бактерии являются единственными продуцентами. Сократится видовое разнообразие. Кроме того, некоторые гетеротрофные бактерии также могут являться продуктами питания для других организмов, численность которых также снизится в результате исчезновения бактерий.

4. Всё экологические ниши, занимаемые бактериями (пункты 1-3), освободятся и будут заняты другими организмами. Например, простейшими, плесневыми грибами и одноклеточными водорослями. Отдельно можно выделить группу версий о том, как снизится качество жизни организмов, которые вступают в симбиоз с бактериями.

5. Симбиотические целлюлолитические бактерии обитают в кишечниках всех травоядных организмов. Их исчезновение приведёт к невозможности усвоения целлюлозы привычным способом. Большая часть травоядных организмов погибнет, либо адаптируется, вступив в симбиоз с расщепляющими целлюлозу плесневыми грибами.

6. Микробиом кишечника человека помимо целлюлолитических бактерий содержит бактерии, способные вырабатывать витамины группы В, К, фолиевую кислоту и т.д. Кроме того, микробиом кишечника играет иммуномодулирующую роль, обеспечивая нормальное функционирование иммунной системы человека. Защитную функцию также выполняет микробиом слизистых и кожных покровов.

7. Исчезнут бактериофаги, неспособные адаптироваться к новым потенциальным хозяевам. Отметим, что версия «исчезнут лишайники» верной не является, т.к. в качестве фотобионта могут выступать не только цианобактерии, но и зелёные водоросли. Следующая категория ответов связана с нарушениями в глобальных круговоротах веществ.

8. Все формы фиксации атмосферного азота реализуются благодаря деятельности бактерий (в том числе симбиотических клубеньковых). Их отсутствие (а также отсутствие нитрифицирующих, аммонифицирующих и денитрифицирующих бактерий) приведёт к нарушению круговорота азота, снижению почвенного плодородия, сокращению численности растений из-за нехватки усвояемых форм азота. Этот аспект исчезновения бактерий представляется наиболее фатальным, т.к. грозит почти полным вымиранием растительных продуцентов (а, следовательно, и организмов всех последующих звеньев цепей питания).

9. Цианобактерии, являющиеся фотолитоавтотрофами, по разным оценкам продуцируют от 20% до 40% атмосферного кислорода. Результатом их исчезновения будет нарушение круговорота кислорода, изменение количественного газового состава атмосферы, снижение количества растворенного кислорода в океанах. Это затронет аэробных существ, которые используют кислород в реакциях катаболизма.

10. Снижение содержания кислорода в атмосфере приведёт к повышению концентрации метана и углекислого газа. В результате изменится температурный режим на планете, т.к. усилится влияние парникового эффекта. Истончится озоновый слой, что приведёт к повышению влияния опасного ультрафиолета на живые организмы, увеличится частота возникновения мутаций.

11. Бактерии играют огромную роль в круговоротах фосфора, серы, железа и других элементов. Их исчезновение приведёт к дестабилизации глобальных геохимических циклов (накопление рудных и горючих ископаемых, осадочных пород и т.д.)

12. Для очистки сточных вод в настоящий момент применяются метантенки и прочие устройства, чья работа основана на биологической переработке отходов бактериями. Без них эти процессы станут невозможными. К этому же пункту были отнесены версии о нарушении хозяйственной деятельности человека по выработке различных видов биотоплива и силосованию кормов.

13. Серьёзно пострадает вся биотехнологическая отрасль экономики и пищевая промышленность. Затруднится производство кисломолочной продукции, органических кислот и т.д. Невозможен будет микробиологический синтез ряда веществ, для которых использовались бактериальные штаммы-продуценты. Возникнет необходимость перехода индустрии на применение других организмов в биотехнологических производствах (например, на грибы).

Обратите внимание, что упоминание трудностей в производстве вина, пива, пенициллина и прочих продуктов деятельности не бактериальных продуцентов, а грибов, являлось биологической ошибкой, поэтому за такие версии нельзя было получить более 1 балла.

Это исчерпывающий список правильных ответов, которые приведены в работах всех участников. Все остальные варианты ответов не засчитывались и не будут засчитаны в случае апелляции.

Критерии оценивания

2 б. за правильную версию, но не более 16 б. за ответ. Для того, чтобы версия была засчитана как правильная, она должна быть понятно и биологически грамотно объяснена. Краткие ответы, не содержащие подробностей, которые позволяют однозначно их истолковать, или содержащие в обосновании биологические ошибки, не оценивались. За частичное раскрытие пункта ответа выставлялся 1 балл