XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Указаны абиогенные субстраты. Почва охарактеризована как среда обитания микроорганизмов. Изучено микробное население почв разных типов. Исследованы факторы, влияющие на качественный и количественный состав микроорганизмов почвы. Описаны физиологические группы микроорганизмов в почве. Исследованы процессы самоочищения почвы. Изучен процесс определения бактерий в почве.

Ключевые слова: среда обитания, микроорганизмы в почве, самоочищение почвы, бактерии в почве, микрофлора почвы.

Abiogenic substrates are indicated. The soil is characterized as the habitat of microorganisms. The microbial population of soils of different types was studied. The factors affecting the qualitative and quantitative composition of soil microorganisms are investigated. The physiological groups of microorganisms in the soil are described. The processes of soil self-cleaning are investigated. The process of determining bacteria in the soil was studied.

Key words: habitat, microorganisms in the soil, soil self-cleaning, bacteria in the soil, soil microflora.

Главными средами обитания и резервуарами микроорганизмов в природе являются прежде всего почвы, придонные и прибрежные илы водоемов, вода рек, озер и океанов.

Наиболее высокую стабильность, можно наблюдать в донных иловых отложениях. Главный отличительный их признак — микрослоистость сложения. Это явление связано с тем, что в результате сезонных процессов распределение микроорганизмов происходит неравномерно. Формирование ила при участии микробов идет в тончайших слоях, измеряемых долями миллиметра.

Субстратами, резко отличными от илов, где слои обитания микробов по крупицам «лепятся» осадками из толщи воды, являются горные породы, частично выветренные (рухляки), породы из шахт, выброшенные при добыче руд, сами стенки штолен и естественные разломы земной коры. Содержание сапрофитных бактерий в горных породах невелико, около 2—3 тыс. клеток в 1 г субстрата. В нефтеносных породах даже на глубине 500 и 700 м насчитывается 30—100 млн. клеток в 1 г породы. Микрофлора горных пород активно участвует в их выветривании (разрушении) за счет продуктов жизнедеятельности, в том числе серной и других кислот. [1]

Особое место среди природных сред обитания микроорганизмов занимает почва. На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микроколониями (по 20—100 клеток в каждой). Природные микроколонии микробов представляют собой размножающиеся в естественной среде популяции. Со временем эти первичные микроколонии, расположенные рядом либо разрастающиеся и образующие новые микроскопления, приводят к образованию популяционных колоний, заселяющих в отдельных местах почвенные гранулы. Диаметр гранул составляет 300—500 мкм. Совокупность гранул образует сложную микроструктуру, состоящую из пор и капилляров, заполненных газами (состав их может быть разным) и почвенным раствором. В микроучастке, где находится органический материал (концентрат энергии), поселяются микробы, требующие для своего развития высокой концентрации органического вещества, быстро размножающиеся и минерализующие его. Они являются характерными представителями экологической группы макрофитов — требовательных к пище сапрофитов.

Сообщества любых организмов, в том числе микроорганизмов, представляют собой не случайные скопления, а организованные объединения популяций, обладающих коллективными функциями и взаимодействием.

Численность микрофлоры довольно сильно меняется не только в течение года, но и в небольших отрезках времени. Это является следствием динамики температуры и влажности почвы, состояния растительного покрова и т.д. Известно, что в почве преобладают представители родов Pseudomonas, Bacterium, Mycobacterium. Систематика представителей этих родов, живущих в почве, разработана пока слабо, и достоверных сведений о различиях в этой группировке почв пока не имеется.

Неспорообразующие бактерии являются пионерами освоения органических остатков попадающих в почву. Свежее органическое вещество (в основном растительных остатков) содержится во всех почвах, а различие в его химическом составе не столь существенно. Вполне возможно, что в разных почвах развиваются близкие виды неспорообразующих бактерий, осваивающих свежие органические остатки. Тем не менее на первичных стадиях почвообразовательного процесса из неспороносных бактерий явно доминируют микобактерии.

Более основательно изучены группировки спорообразующих бактерий, развитие которых связано с наличием в почве более переработанного органического вещества. Можно было ожидать, что состав почвенных бацилл будет более наглядно отражать особенности почвенного типа.

Состав микрофлоры почвы зависит от ее типа и состояния, состава растительности, температуры, влажности. Большинство почвенных микроорганизмов способны развиваться при нейтральном рН, высокой относительной влажности, температуре от 25 до 40 ⁰С.

Физиологические группы бактерий:

1. Фототрофные бактерии - представлены классом Anoxyphotobacteria (пурпурными, зелеными бактериями, гелиобактериями) и классом Oxyphotobacteriа (цианобактерии, прохлорофиты), а также галобактериями, которые относятся к архебактериям. Большинство фототрофных бактерий относятся к отделу Gracilicutes.

2. Метилотрофные бактерии - микроорганизмы, способные использовать в качестве источника углерода и энергии одноуглеродные, или С₁-соединения. К таким веществам относятся, например, метан (СН₄), метанол (СН₃ОН), формальдегид (НСОН), формиат (НСООН), цианид калия (KCN) и др.

3. Свободноживущие и симбиотические азотфиксирующие микроорганизмы - анаэробные бактерии, вызывающие маслянокислое брожение, имеют палочковидные клетки длиной 1,5—8 мкм и шириной 0,8—1,3 мкм. Молодые клетки несут перитрихиально расположенные жгутики, в старых образуются споры. Организм малочувствителен к реакции среды и встречается как в кислых (pH 4,5—5,5), так и в щелочных (pH 8—9) почвах.

4. Хемолитотрофные бактерии - сульфатвосстанавливающие и метанобразующие бактерии.

Рассмотрим один из способов определения бактерий в почве: из первого разведения почвенной суспензии (1:10) берут 10 мл и засевают во флаконы с 50 мл жидких сред (Кесслера или лактозного бульона с трифенилтетразолием хлорида ТТХ). Посев меньших количеств (0,1 г, 0,01 г) делают по 1 мл из соответствующих разведений почвенной суспензии в пробирки с 9 мл тех же сред.

Перед посевом в каждую пробирку с лактозным бульоном прибавляют по 0,3 мл 2% водного раствора ТТХ, а в каждый флакон по 1,5 мл. Методика с использованием ТТХ основана на способности кишечной палочки восстанавливать бесцветное соединение ТТХ с трифенилформазаном, выпадающим в виде осадка и придающим среде коричневато-красный цвет. Кишечная палочка устойчива к действию формазана, в то время как развитие другой микрофлоры тормозится.

Посевы на среде Кесслера выращивают 48 часов при 43°С или 37°С. Отсутствие через 48 часов газообразования и помутнения в бродильных сосудах дает окончательный отрицательный ответ на наличие бактерий группы кишечных палочек. Отрицательный ответ на лактозном бульоне с ТТХ дается через 24 часа в том случае, если в пробирках и флаконах цвет среды не изменился.

При наличии в сосудах со средой Кесслера газообразования и помутнения или только помутнения производят высев на среду Эндо. Чашки с посевами помещают в термостат на 24 часа при температуре 37°С. Отсутствие роста на чашках дает окончательный отрицательный ответ.

При наличии на поверхности среды Эндо розовых или красных колоний грамотрицательных палочек с отрицательной оксидазной активностью, их подсчитывают и причисляют к бактериям группы кишечных палочек после подтверждения ферментации глюкозы. Для этого засевают 2--3 колонии каждого типа в полужидкую среду с глюкозой. Учет производят через 4-5 и 18 часов инкубации при 37°С. Если за это время в среде происходит образование кислоты и газа, то это подтверждает наличие кишечных палочек в исследуемом разведении почвы. Результаты анализа выражают колититром. [2]

Микроорганизмы широко распространены в окружающей среде — воздухе, воде, почве. Они принимают участие во многих важных процессах, происходящих в биосфере: в круговороте веществ, в том числе усвоении азота из воздуха, в процессе утилизации органических отходов жизнедеятельности всех макроорганизмов (растений, животных, людей) и других процессах. Почва — естественная среда микроорганизмов, принимающих участие в круговороте веществ в природе, из почвы микробы попадают в воздух и воду.

Список литературы

И.С.Кауричев, Н.П.Панов, Н.Н.Розов и др. «Почвоведение», Под ред. И.С.Кауричева - М., 1989.

А.И. Нетрусов, В.М. Горленко «Экология микроорганизмов» - Москва «Академия» 2004.

Код для цитирования: Скопировать