Микроорганизмы – это собирательное название для мельчайших, преимущественно одноклеточных организмов. К микроорганизмам относят бактерии, вирусы, сине-зеленные водоросли, протозоа, грибы. Микроорганизмы имеют микроскопические размеры и относительно простое строение тела, высокую интенсивность обмена веществ и скорость размножения, способны быстро приспосабливаться к изменениям во внешней среде, повсеместно распространенны в биосфере.
Микроорганизмы представляют интерес как:
- одна из важнейших групп организмов, поддерживающих экологический баланс в биосфере своим участием в синтезе и биодеградации органических веществ:
- возбудители патологических процессов у растений и животных;
- продуценты множества полезных для медицины и народного хозяйства веществ,
- объекты научных исследования в области генетики, молекулярной биологии и т.д.
Велика роль микроорганизмов в почвообразовательном процессе.
Это чрезвычайно гетерогенный (разнородный) по структуре субстрат, имеющий микромозаичное строение. Почва представляет собой совокупность множества очень мелких (от долей миллиметра до 3—5 мм) агрегатов (шероховатых гранул, иногда объединенных в группы), пронизанных порами, омываемых почвенным раствором, про-текающим по капиллярам.
Остатки растений и животных, гумусовые вещества — органический элемент почвы — распределены в ней не равномерно, а сосредоточены в отдельных микроочагах, часто устилая пленкой почвенные гранулы, создавая зоны, где протекает бурная, но непродолжительная деятельность микробных сообществ, заселяющих эти участки.
На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микро¬колониями (по 20—100 клеток в каждой). Часто они развиваются в толще сгустков орга¬нического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков.
Природные микроколонии микробов представляют собой размножающиеся в естествен-ной среде популяции, т. е. совокупности родственных между собой особей (клеток) одного вида, расположенных на ограниченном участке природного субстрата. Их развитие начинается с формирования небольших групп клеток.
Эти агрегаты клеток (преимущественно бактерий) не бывают хаотическими. Часто они соединены в розетки, спирали и иные организованные группы, образуя первичные микроколонии.
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. Такой агрегат является простейшим природным очагом обитания микробов — своеобразной «микропланеткой». Диаметры подобных «планеток» 3—5 мм и более.
Если в очаге находится источник энергии (доступное для микробов органическое вещество), то такая совокупность (система) может служить примером простейшей микробной ценотической ячейки — устойчивого в течение определенного времени сообщества микроорганизмов.
Главным моментом является присутствие энергетического очага, что создает начало пищевой цепи и служит своеобразным «мотором» для деятельности всего сообщества.
Рис. 121. Схема структуры простейшего микробного ценоза:1 — капилляр, заполненный почвенным раствором; 2 — пленка гумусового вещества; з — растительный материал; 4 — популяционные колонии микробов; 5 — почвенная минеральная гранула; б — пора.
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. Сюда относятся грибы, многие спорообразующие и не спорообразующие бактерии и актиномицеты.
После исчерпания источников пищи деятельность этой группы гетеротрофов в очаге замирает и микробы переходят в состояние длительного покоя, близкого к анабиозу, вплоть до нового притока энергии и новой бурной вспышки их активности. Значительная часть биомассы бурно развившихся популяций микроорганизмов лизируется. Арена активной жизни — гранулы почвы — оказываются усеянными спорами, цистами и другими переживающими формами.
В период высокой активности от очага, обогащенного органическим материалом, в окружающие микроучастки диффундируют растворимые органические вещества (в том числе микробные метаболиты). Это ведет к возникновению зоны, содержащей небольшие (часто следовые) количества легко мобилизуемых источников энергии.
В этой сфере развивается микрофлора, растущая при низком содержании пищи в среде.
Эти организмы представляют другую экологическую группу микрофитов — сапрофитных микробов, растущих при минимальных концентрациях органических веществ в почве и экономно использующих их.
Сюда относятся многие не спорообразующие бактерии, в том числе стебельковые и почкующиеся бактерии, часто известные под названием олиготрофов (организмов с умеренными потребностями в пище). На богатых (лабораторных) средах они не растут и часто даже погибают.
При новом поступлении органического вещества в очаг тормозится развитие олиготрофных бактерий и нередко следует за этим лизис клеток. Часто популяции выживают. Завоеванная олиготрофами территория утрачивается ими.
В обогащенном источниками пищи очаге вновь активно размножаются требующие высокого уровня питания сапрофиты.
Так возникают микропульсации активности микроорганизмов и совершается длящаяся миллионы лет смена микробных сообществ.
Указанные процессы состоят из фаз различной длительности. Одни фазы длятся дольше (разложение значительных масс органического вещества), имеют сезонный характер (растительный опад осенью).
Рядом соседствующие микроочаги могут развиваться в противоположных направлениях (обеднение и обогащение очага), что ведет к проявлению упоминавшейся ранее мозаичности.
Поэтому почва всегда оказывается насыщенной разного рода микроорганизмами (находящимися, как правило, в состоянии покоя), готовыми к ответу (росту, использованию субстрата) при попадании в почву источников пищи и энергии.
Как оказалось, в 1 см2 сравнительно небогатой дерново-подзолистой почвы может содержаться до 20 млрд. клеток. Это составляет около 1% от веса самой почвы. В 30-сантиметровом слое на площади1 га в почвах разных типов содержится от 1,5-2 до 15—40 т биомассы.
Живой массой микробов с площади 1 га можно загрузить целую колонну большегрузных автомашин. Сообщества любых организмов, в том числе микроорганизмов, представляют собой не случайные скопления, а организованные объединения популяций, обладающих коллективными функциями и взаимодействием.
Такие объединения обладают большой стабильностью, и многие- воздействия на среду обитания (вспашка почв, внесение удобрений и др.) не разрушают типичных, для данного субстрата ценозов.
Сообщества и популяции, их составляющие, обладают рядом особенностей: плотностью (количество особей на единице пространства), адаптивностью (способностью осваивать новые суб¬страты за счет фонда дремлющих форм, физиологической адаптации активной микрофлоры и др.).
Популяции (не только особи!) обладают возрастом, стареют. Микробные ценозы могут быть неполноценными по составу — не содержать некоторых специализированных групп микробов.
Важным свойством микробных ассоциаций является их способность к авторегуляции состава и деятельности.
К числу регуляторных механизмов микробных ассоциаций относится характер взаимоотношений между микробными популяциями. Он бывает различным и сложным.
Широко распространены в природе антаго¬нистические взаимоотношения и подавление продуцентами антибиотиков (в первую очередь грибами и актиномицетами) других организмов и изменение кислотности среды в зонах обитания организма при разложении органиче¬ского вещества.
Ризосферная микрофлора
Высшие растения, являясь основным источником питательных веществ для преобладаю-щего числа микробного населения почв — гетеротрофов,— оказывают существенное влияние на микробные ценозы.
Зоны, непосредственно примыкающие к корням живых растений, являются областями ак-тивного развития микроорганизмов. Это связано прежде всего с выделениями из корней (экзосмосом) органических веществ, синтезированных растениями.
Совокупность микроорганизмов, содержащихся в большом количестве в узкой зоне вокруг корней, называют ризосферной микрофлорой, а саму зону — ризоcферой.
Кроме того, существует представление о ризоплане — непосредственной поверхности корня, заселенной микробами.
Эта микрофлора может быть полезной или вредной для растений.
| Влияние микроорганизмов на высшие растения | |
| полезное | вредное |
|
|
Взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями носит разносторонний характер. Имеются мирные сожители – эпифиты (обитатели поверхности организмов), ризосферные микроорганизмы и грибы-микоризообразователи, приносящие пользу обоим организмам. Наряду с безвредными микроорганизмами существуют фитопатогенные (болезнетворные) микробы, вызывающие отравления и заболевания растений.
Растения выделяют во внешнюю среду различные органические соединения – сахара, органические кислоты, нуклеотиды, аминокислоты, витамины, стимуляторы роста, представляющие собой легкодоступный и весьма разнообразный субстрат для питания микроорганизмов. Поэтому не случайно, что корневая система и наземные органы растений обильно населены микроорганизмами.
На ризосферную микрофлору влияют вид, возраст растений и их состояние, положение и характер распределения корней, тип почвы и окружение. Корни растений стимулируют или угнетают микробов в разной степени.
Бобовые растения чаще всего стимулируют развитие микробов. В ризосфере клеверов, например, обнаруживается значительно больше микроорганизмов, чем в зоне корней злаков и деревьев.
Корневые выделения растений в случае длительного выращивания одних и
тех же культур растений (монокультур) на одних и тех же площадях приводят к так назы-ваемому «почвенному утомлению».
Такая обстановка в сочетании с монотонным по составу растительным опадом вызывает селекцию отдельных групп и даже видов микроорганизмов и их чрезмерное развитие в почвах.
Следствием этого являются стойкие заболевания растений (при развитии патогенных для растений микробов), уносящие урожай.
Мероприятия, проводимые человеком, оказывают огромное воздействие на микробные ассоциации. Среди них наиболее существенно применение химических средств борьбы с сорняками (гербициды), всевозможных протравителей семян, минеральных удобрений.
Все это в сочетании с разными типами обработки (вспашка, орошение, мелиорация) изменяет микробные ценозы, часто стойко и не всегда в благожелательном для хозяйства направлении. В этом плане во всем мире ведется большая исследовательская работа.
Широко распространенное, даже среди некоторой части специалистов, мнение о почве как о подобии питательной среды, которую можно заселить любыми микроорганизмами, глубоко неверно. Колонизация микробами отдельных участков (как было показано, часто очень мелких) может иметь место в течение непродолжительного времени.
Затем вступают в действие те или иные регуляторные механизмы, и популяции «пришельцев» оказываются сведенными к минимуму.
Настойчивые попытки на протяжении многих лет применить бактеризацию (внесение) почвы микроорганизмами с полезными для растений свойствами (фиксаторов азота, активных минерализаторов фосфорсодержащих веществ) оказались неуспешными.
Колонизация почвы микроорганизмами (в том числе не содержащимися в ассоциациях в данном участке) все же ограниченно возможна, если не лимитируется следующими словиями:
- наличием пригодного места в данный момент (в реальных микрозонах обитания микроорганизмов, а не вообще в почве);
- присутствием в достаточном количестве субстрата, обеспечивающего длительное развитие данного организма;
- способностью использовать многие источники энергии и пищи в экосистеме, и причем более эффективно, чем аборигенная микрофлора;
- высокой толерантностью (выносливостью) попадающего организма к микроэкологическим факторам — колебаниям рН и температуры, осмотическому давлению, содержанию кислорода, окислительно-восстановительному потенциалу, влажности и другим, обеспечивающим вегетативный рост;
- наличием механизмов активного воздействия на другие организмы — образованием физиологически активных метаболитов, способностью к антагонизму и устойчивостью к продуктам жизнедеятельности других организмов.
- Несоблюдение указанных условий и даже некоторых из них делает невозможным активное поселение микроорганизмов в почве.
- Все изложенные выше сведения, составляющие лишь фрагменты того, что известно современной микробиологии, дают основание самому читателю сделать вывод об огромной и исключительной роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе.
- Отзывы:
- отзывы на сайте
Корневая и прикорневая микрофлора, её состав и влияние на растения
Нормальная микрофлора растений представлена ризосферными и эпифитными микробами. Зона почвы, находящаяся в контакте с корневой системой растений, носит название ризосферы , а микроорганизмы, развивающиеся в данной зоне, называются ризосферными. Условно различают два типа ризосферы: ближнюю и отдаленную.
Ближняя располагается непосредственно на поверхности корней и извлекается вместе с ними, отдаленная начинается на расстоянии нескольких миллиметров от корней и распространяется в радиусе 50 см от них. Количество микроорганизмов в ближней и отдаленной ризосфере различно: на поверхности корней их от 50 млн до 10 млрд, на расстоянии 15 см от корней до 5 млн в 1 г. почвы.
Число микроорганизмов в ризосфере в 100 раз больше, чем в почве, где растения не произрастают, что связано с выделением корнями растений различных питательных веществ.
В свою очередь, почвенные микробы могут оказывать благоприятное воздействие на жизнь растений, что обусловлено: минерализацией органических веществ и растительных остатков; образованием витаминов, аминокислот, ферментов и других факторов роста, усиливающих ферментативные процессы в растениях и способствующих усилению корневого питания и более энергичному обмену веществ растений; антагонистической ролью в отношении фитопатогенных микроорганизмов. Качественный и количественный состав микрофлоры ризосферы специфичен для каждого вида растений. Основная масса прикорневой микрофлоры представлена неспороносными грамотрицательными бактериями рода Pseudomonas , микобактериями и грибами, главным образом, базидиомицетами, реже фикомицетами, аскомицетами. Указанные грибы образуют симбиоз с корнями растений, в том числе и лекарственных, называемый микоризой. В зависимости от морфологических особенностей сожительства грибов с растениями различают эктотрофные и эндотрофные микоризы. Эктотрофные — ассоциации, при которых гриб не проникает внутрь корней, а поселяется на их поверхности, образуя своего рода чехол из мицелия. При эндотрофных микоризах мицелий гриба располагается в клетках коры корней растений, где образует скопления в виде клубков. Высшие растения, являясь основным источником питательных веществ для преобладающего числа микробного населения почв — гетеротрофов — оказывают существенное влияние на микробные ценозы. Зоны, непосредственно примыкающие к корням живых растений, являются областями активного развития микроорганизмов. Это связано прежде всего с выделениями из корней (экзосмосом) органических веществ, синтезированных растениями. Совокупность микроорганизмов, содержащихся в большом количестве в узкой зоне вокруг корней, называют ризосферной микрофлорой, а саму зону — ризосферой. Кроме того, существует представление о ризоплане — непосредственной поверхности корня, заселенной микробами. Ясно, что метаболизм (обмен веществ) корней оказывает большое влияние на почвенную среду, прилегающую к корням. Считают, например, что корни увеличивают кислотность примыкающих к ним микрослоев почвы за счет выделения углекислоты и H+ ионов. Такие изменения возможны в пределах нескольких миллиметров вокруг корня. Важным источником стимуляции почвенного микронаселения является выделение корнями питательных веществ. Патогенные и симбиотические микроорганизмы привязаны к ним либо способны растворять стенку клеток корня и проникать внутрь цитоплазмы. Экзосмос органических веществ из корней растений обусловлен активными процессами, пассивной диффузией или выделениями из отмирающих клеток.Молодые корешки обычно покрыты слизистыми чехликами, обильно заселенными микробами. В продуктах экзосмоса корней обнаружено большое количество различных веществ, в том числе 10 разных Сахаров, 23 аминокислоты, 10 витаминов, полисахаридные слизи, органические кислоты и др. Характер выделений зависит от вида и возраста растений. К сожалению, еще нет достаточных сведений о процессах корневого экзосмоса и использования веществ микроорганизмами в условиях природной нестерильной среды. Сфера воздействия корней на микрофлору в почве определяется лишь приблизительно по увеличению числа микробов по мере приближения к поверхности корня. Большинство трупп микроорганизмов обнаруживается в большем числе в ризосфере (Р), чем в окружающей почве (П), что можно выразить отношением: Р/П.
Список использованной литературы
1) Цветоводство: Удовольствие и Польза. Кузнецов А.
2) «Руководство по медицинской микробиологии» 2003г., под редакцией Е.П. Красноженова, составленное авторским коллективом кафедры: проф. Е.П. Красноженов, проф. М.Р. Карпова, проф. И.Н. Ильинских, доц. Ю.Н. Одинцов, доц. В.Г. Пехенько, доц. Л.С. Муштоватова, ст. преп. Т.Л. Мирютова, асс. М.В. Чубик.
3) Практикум по микробиологии Е.З. Теппер, В.К. Шильникова, Г.И. Переверзева
4) Общая микробиология
5) Превращение соединений азота
Почвенные микроорганизмы в ризосфере растений
Корневая система высших растений представляет собой большую массу с огромной поверхностью. Подсчитано, что одно растение озимой ржи четырехмесячного возраста имеет общую длину корня (без корневых волосков) 623 км.
Вся эта огромная масса корней сосредоточена главным образом в поверхностном (до 25 см) слое почвы.
В процессе жизнедеятельности растения через корневую систему выделяют в почву различные вещества: минеральные соли, содержащие фосфор, кальций, натрий, и органические соединения — сахара, органические кислоты, аминокислоты, витамины, ростовые вещества, ферменты. Все эти вещества потребляются микроорганизмами и не могут не влиять на их развитие и состав.
И действительно вокруг корней растений концентрируется огромное количество микробов; их здесь во много раз больше, чем в почве, лишенной корней.
Кроме корневых выделений, микроорганизмы используют для питания отмершие корни, корневые волоски и постоянно обновляющиеся их части — слущивающиеся клетки корневых чехликов, эпидермиса корня и т. д. Всем этим в непосредственной близости от себя корни высших растений создают зону, благоприятную для развития почвенных микроорганизмов. Эта зона называется ризосферой.
О том, насколько отличается ризосфера от остальной почвы по своему микробному «населению», можно судить по следующим данным:
| Почвы | Почва вне ризосферы | Ризосфера |
| Дерново-подзолистые (пшеница) | 2 500 | 1750 000 |
| Каштановые (пшеница) | 14000 | 2 100000 |
| Сероземы (хлопчатник) | 74000 | 3500000 |
| Красноземы (табак) | 500 | 500000 |
Количество бактерий в почве и ризосфере приведено в тысячах клеток на 1 г почвы.
По нашим данным, количество маслянокислых клостридиев в почве пара составляет 69,7 тыс., а в ризосфере — 10,7 млн. на 1 г почвы. Это более чем стократное превышение!
По подсчетам Н. А. Красильникова, вес бактерий в ризосфере люцерны примерно вдвое больше, чем в почве и составляет соответственно около 5,0 и 2,25 т на 1 га.
Влияние растений на почвенные микробы различно. Оно зависит от вида самого растения, стадии его развития, от почвенных условий. В ризосфере бобовых культур микрофлора более обильна, чем у злаковых.
Это связано, по-видимому, с составом корневых выделений бобовых: они содержат много азотистых и углеродистых веществ. По имеющимся у нас сведениям в ризосфере бобовых насчитывается от 84,5 до 284 млн.
клеток азотфиксирующих клостридиев, а в ризосфере злаковых от 339 до 991 тыс. на 1 г почвы.
Количество микробов в ризосфере меняется в течение вегетации растений. Больше всего их бывает в период, когда растение интенсивно развивается и выделяет через корни органические вещества.
Ко времени созревания количество микробов в ризосфере обычно уменьшается. Имеются новые данные о том, что ризосфера формируется очень рано, вскоре после прорастания семян.
Установлено, например, что у пшеницы, овса и люцерны между 5 и 15 днями развития количество микробов в ризосфере возрастает в 10—30 раз.
Особенно много микробов бывает сосредоточено в непосредственной близости к тонким корням. Плотность микробов здесь так велика, что корни оказываются окруженными как бы плотной муфтой, которая практически полностью изолирует их от почвы.
Растение не просто способствует накоплению в ризосфере микробов, а отбирает (селекционирует) определенных представителей микронаселения.
Поэтому микрофлора ризосферы отличается от микрофлоры почвы не только по количеству микробов, но и по их составу.
Первое место в ризосфере занимают, как правило, неспоровые бактерии. Второе место принадлежит микобактериям. Актиномицеты, грибы и споровые бактерии обнаруживаются здесь в небольших количествах. Например, по данным французских микробиологов Пошона и Де Бержака, соотношение (в процентах) различных бактерий в ризосфере хлопчатника таково:
| Почва без растений | Ризосфера | |
| Неспоровые палочки | 20 | 67 |
| Кокки | 40 | 12 |
| Споровые палочки | 30 | 1 |
К неспоровым бактериям из числа азотфиксаторов принадлежат азотобактер, клубеньковые, фотосинтезирующие бактерии, азотомонас. Все они тяготеют к ризосфере. Здесь же накапливаются и другие представители азотфиксирующей флоры — маслянокислые, микобактерии, водоросли.
Количество азотобактера и клубеньковых бактерий может достигать в этой зоне значительных величин: от сотен тысяч до нескольких миллионов клеток (клубеньковые бактерии) и до 200 млн. клеток в 1 г почвы (азотобактер).
Клубеньковые бактерии встречаются не только под бобовыми растениями, они с успехом могут развиваться и в ризосфере злаков.
Кроме азотфиксирующих микроорганизмов, в ризосфере развиваются и другие группы микробов, участвующие в круговороте азота: аммонификаторы, денитрификаторы, нитрификаторы. Общее количество этих микробов достигает миллионов и даже миллиардов клеток на 1 г почвы. Активность азотфиксаторов и других микробов, принимающих участие в круговороте азота, в ризосфере всегда значительно выше.
Таким образом, в почвах, занятых растениями, микроорганизмы «работают» интенсивнее, чем в почве без растений. Здесь активнее идут фиксация атмосферного азота и его дальнейшие превращения.
Чем беднее почва органическим веществом, чем она менее плодородна, тем сильнее проявляется влияние корневых систем на микробное население. Н. А.
Красильников определил, что в неокультуренных и слабоокультуренных почвах Кольского полуострова общее количество бактерий достигает 50—300 тыс. клеток на 1 г почвы, а в ризосфере клевера первого года жизни 150—400 млн. клеток на 1 г почвы.
В хорошо окультуренных черноземах Харьковской области число бактерий в ризосфере люцерны составляло 2500—5000 млн, клеток, а вне ризосферы — 150—300 млн. клеток на 1 г почвы.
С помощью агротехнических приемов (известкование, внесение органических и минеральных удобрений, а в засушливых районах — орошение), можно направленно менять состав микрофлоры ризосферы и таким образом активно влиять на микробиологические процессы, главным образом на процессы превращения азота.
Итак, не только микробы влияют на жизнь зеленых растений. Высшие растения не остаются перед своими почвенными друзьями в долгу.
Они щедро снабжают микробов, населяющих почву, продуктами своей жизнедеятельности, в первую очередь углеводами.
Микробы же предлагают в обмен свое не менее разнообразное «меню»: азот, фосфор, калий и такие нужные растению продукты, как витамины, ростовые вещества, антибиотики, гиббереллины.
Ризосфера, возникающая как результат сложных и многогранных взаимоотношений высших растений и почвенных микроорганизмов, выполняет огромную роль в активизации и концентрации «биологического» азота в почве.
Биология для студентов — 90. Ризосферная микрофлора растений
Высшие растения, являясь основным источником питательных веществ для преобладающего числа микробного населения почв — гетеротрофов, — оказывают существенное влияние на микробные ценозы.
Зоны, непосредственно примыкающие к корням живых растений, являются областями активного развития микроорганизмов. Это связано прежде всего с выделениями из корней (экзосмосом) органическихвеществ, синтезированных растениями.
Совокупность микроорганизмов, содержащихся в большом количестве в узкой зоне вокруг корней, называют ризосферной микрофлорой, а саму зону — ризосферой.
Кроме того, существует представление о ризоплане— непосредственной поверхности корня, заселенной микробами.
Метаболизм (обмен веществ) корней оказывает большое влияние на почвенную среду, прилегающую к корням. Считают, что корни увеличивают кислотность примыкающих к ним микрослоев почвы за счет выделения углекислоты и Н+ ионов. Такие изменения возможны в пределах нескольких миллиметров вокруг корня.
Важным источником стимуляции почвенного микронаселения является выделение корнями питательных веществ. Патогенные и симбиотические микроорганизмы привязаны к ним либо способны растворять стенку клеток корня и проникать внутрь цитоплазмы. Экзосмосорганических веществ из корней растений обусловлен активными процессами, пассивной диффузией или выделениями из отмирающих клеток.
Молодые корешки обычно покрыты слизистыми чехликами, обильно заселенными микробами.
В продуктах экзосмоса корней обнаружено большое количество различных веществ, в том числе 10разных сахаров, 23 аминокислоты, 10 витаминов, полисахаридные слизи, органические кислоты и др.
Характер выделений зависит от вида и возраста растений.
К сожалению, еще нет достаточных сведений о процессах корневого экзосмоса и использования веществ микроорганизмами в условиях природной нестерильной среды.
Сфера воздействия корней на микрофлору в почве определяется лишь приблизительно по увеличению числа микробов по мере приближения к поверхности корня. Большинство групп микроорганизмов обнаруживается в большем числе в ризосфере (Р), чем в окуривающей почве (П), что можно выразитьотношением: Р/П.
Не все бактерии одинаково реагируют на стимулирующее действие корней. Так, грамотрицательные бактерии явно лучше развиваются в ризосфере, чем грамположительные неспорообразующие бактерии. Способность бактерий заселять зону корня связана не только с выделяемым веществом, но и с отношением к физическим факторам, антагонизму.
Многие исследователи обнаружили, что бактерии, способные разлагать целлюлозу, растворять фосфаты, использовать белки и сахара, синтезировать витамины и бактериальные полисахариды, — являются типичными обитателями ризосферы.
На ризосферную микрофлору влияют вид, возраст растений и их состояние, положение и характер распределения корней, тип почвы и окружение. Корни растений стимулируют или угнетают микробов вразной степени.
Бобовые растения чаще всего стимулируют развитие микробов.
Корневые выделения растений в случае длительного выращивания одних итех же культур растений (монокультур) на одних и тех же площадях приводят к так называемому «почвенному утомлению».
Такая обстановка в сочетании с монотонным по составу растительным опадом вызывает селекцию отдельных групп и даже видов микроорганизмов и их чрезмерное развитие в почвах. Следствием этого являются стойкие заболевания растений (при развитии патогенных для растений микробов), уносящие урожай.
В пределах поверхности одного корешка микрофлора оказывается разной и обилие микроорганизмов нарастает к кончикам корней, где, например, отмечен наибольший экзосмосаминокислот.
Степень освещенности и температура воздуха также влияют на корневые выделения и, следовательно, на микроорганизмы.
Мероприятия, проводимые человеком, оказывают огромное воздействие на микробные ассоциации. Среди них наиболее существенно применение химических средств борьбы с сорняками (гербициды), всевозможных протравителей семян, минеральных удобрений.
Все это в сочетании с разными типами обработки почв (вспашка, орошение, мелиорация) изменяет микробные ценозы, часто стойко и не всегда вблагожелательном для хозяйства направлении. В это плане во всем мире ведется большая исследовательская работа.
Классификация почвенных патогенных микроорганизмов
• Патогенные микроорганизмы, постоянно обитающие в почве (например, возбудитель ботулизма). Бактерии попадают в почву с испражнениями человека и животных, их споры сохраняются в ней неопределённо долго.
• Патогенные спорообразующие микроорганизмы, для которых почва — вторичный резервуар (например, возбудитель сибирской язвы). Бактерии попадают в почву с фекалиями человека и животных, прочими выделениями, а также с трупами погибших животных. При благоприятных условиях они могут размножаться и сохраняться длительное время в виде спор.
• Патогенные микроорганизмы, попадающие в почву с выделениями человека и животных и сохраняющиеся в течение нескольких недель или месяцев.
В эту группу входят различные споронеобразующие бактерии.
Основные факторы, приводящие к быстрой гибели микроорганизмов, — неспособность к спорообразованию и антагонистические свойства микрофлоры почвы (конкуренция за источники энергии и питания).
Микрофлора воды
Вода — естественная среда обитания разнообразных микроорганизмов; из пресных и солёных вод выделяют представителей всех таксономических групп бактерий, простейших, грибов, водорослей и вирусов. Совокупность водных микроорганизмов — микробный планктон.
Типы водной среды. На качественный состав микрофлоры основное влияние оказывает происхождение воды как среды обитания: пресные поверхностные (воды рек, ручьёв, озёр, прудов и водохранилищ), подземные (почвенные, грунтовые, артезианские), атмосферные (дождь, снег) и солёные (морские и озёрные) вЏды.
По характеру пользования выделяют питьевую воду (централизованного и местного водоснабжения; с забором из открытых водоёмов или подземных источников), воду плавательных бассейнов, лёд медицинский и хозяйственный.
С санитарной точки зрения особого внимания требуют сточные воды: хозяйственно-фекальные, промышленные, смешанные (хозяйственно-фекальные и промышленные), талые и ливневые; микрофлора этих вод загрязняет природные вЏды.
…
Характер микрофлоры водоёмов определяется особенностями конкретной водной среды. Микрофлору водоёмов образуют две группы: аутохтонные (собственно водные) и аллохтонные (попадающие извне при загрязнении) микроорганизмы.
• Аутохтонная микрофлора — совокупность микроорганизмов, постоянно живущих и размножающихся в воде. Микробный состав воды напоминает микрофлору почвы, с которой вода соприкасается (придонные и прибрежные почвы).
В состав специфической водной микрофлоры входят Micrococcus candicans и M.
roseus, Sarcina lutea, Bacterium aquatilis communis, Pseudomonas fluorescens, различные виды Proteus и Leptospira.
Среди анаэробов в незагрязнённых водоёмах выделяют Bacillus cereus, B. mycoides, Chromobacterium violaceum, виды Clostridium.
• Аллохтонная микрофлора — совокупность микроорганизмов, случайно попавших в воду и сохраняющихся в ней сравнительно короткое время.
• Количественные соотношения микроорганизмов в открытых водоёмах варьируют в широких пределах, что зависит от типа водоёма, степени его загрязнения, смены метеорологических условий, сезона и т.д.
• Микроорганизмы воды играют значительную роль в круговороте веществ, расщепляя органические вещества животного и растительного происхождения и обеспечивая питательными веществами другие организмы, живущие в воде.
Биологическое загрязнение водоёмов. ВЏды поверхностных водоёмов открыты для всех видов микробной контаминации (загрязнения). Со сточными, ливневыми, талыми водами в водоёмы попадают многие виды микроорганизмов, способные резко изменить микробный биоценоз и санитарный режим.
• Основной путь микробного загрязнения — попадание неочищенных отходов и сточных вод.
• Микрофлора сточных вод состоит из обитателей кишечника человека и животных, включая представителей нормальной и условно-патогенной флоры; в её состав могут входить и патогенные виды (возбудители кишечных инфекций, туляремии, иерсиниозов, лептоспирозов, вирусы полиомиелита, гепатита А и др.).
• Микробное загрязнение водоёмов происходит также при купании людей и животных, полоскании белья.
В воде бассейнов можно обнаружить бактерии группы кишечной палочки (БГКП), энтерококк, стафилококк, нейссерии, пигментообразующие, спорообразующие бактерии, грибы и другие микроорганизмы (вирусы, простейшие).
Если купающийся человек — бактерионоситель, то в воду могут попадать сальмонеллы и шигеллы.
• Вода — не благоприятная для размножения патогенных микроорганизмов среда; основной биотоп — организм человека или животных.
Самоочищение водоёмов. Основной путь самоочищения — конкурентная активация сапрофитической микрофлоры, приводящая к быстрому разложению органических веществ и уменьшению численности бактерий, особенно фекального происхождения.
Способность к самоочищению связана с присутствием в воде постоянных видов микроорганизмов, входящих в конкретный биоценоз. Однако количественные и качественные соотношения микробов в биоценозах нестойки и изменяются под действием различных факторов, то есть меняются в зависимости от сапробности.
Термин «сапробность» обозначает комплекс особенностей водоёма, в том числе состав и количество микроорганизмов в воде, содержащей в определённых концентрациях органические и неорганические вещества.
Процессы самоочищения воды в водоёмах происходят последовательно и непрерывно, с постепенной сменой биоценозов. По загрязнённости различают полисапробные, мезосапробные и олигосапробные зоны.
Полисапробные зоны (зоны сильного загрязнения) содержат большое количество легко разлагающихся органических веществ и почти полностью лишены кислорода. Микробный биоценоз подобных зон особенно обилен, но видовой состав ограничен анаэробными бактериями, грибами, актиномицетами. Количество бактерий в 1 мл воды в полисапробной зоне равно миллиону и выше.
Мезосапробные зоны (зоны умеренного загрязнения) характеризуются доминированием окислительных и нитрификационных процессов.
Качественный состав разнообразен: в основном, нитрифицирующие, облигатно аэробные бактерии, а также виды Clostridium, Pseudomonas, Mycobacterium, Flavobacterium, Streptomyces, Candida и др. Общее количество микроорганизмов: сотни тысяч в 1 мл.
Олигосапробные зоны (зоны чистой воды) характеризуются окончившимся процессом самоочищения, небольшим содержанием органических соединений и окончанием процесса минерализации. Вода отличается высокой степенью чистоты. Количество бактерий от 10 до 1000 в 1 мл воды.
Патогенные микроорганизмы, попадающие в водоёмы, достаточно обильны в полисапробных зонах, постепенно отмирают в мезосапробных и практически не обнаруживаются в олигосапробных зонах.
Микрофлора воздуха
Воздух — среда, не поддерживающая размножение микроорганизмов; это определяется отсутствием питательных веществ и недостатком влаги. Кроме того, в воздухе более выражено микробицидное действие солнечных лучей УФ-спектра.
Жизнеспособность микроорганизмов в воздухе обеспечивают взвешенные частицы воды, слизи, пыли и фрагментов почвы. Атмосферный и воздух закрытых помещений значительно различаются по количественному и качественному составу микрофлоры.
Бактериальная обсеменённость жилых помещений всегда выше, чем атмосферного воздуха; это справедливо и в отношение патогенных микроорганизмов, попадающих в воздух от больных людей, животных и бактерионосителей.
Микрофлору воздуха условно разделяют на резидентную (постоянно обнаруживаемую) и временную (обнаруживают спорадически). Наибольшее количество микробов содержится в околозЌмных слоях атмосферы. По мере удаления от земной поверхности воздух становится чище.
Постоянная микрофлора атмосферного воздуха формируется почвенными микроорганизмами. Более или менее регулярно в её состав входят Micrococcus roseus, M. flavus, M.
candicans, Sarcina flava, S. alba, S. rosea, Bacillus subtilis, B. mycoides, B.
mesentericus, виды Actinomyces, грибы родов Penicillium, Aspergillus, Mucor и др.
Временная микрофлора атмосферного воздуха также формируется за счёт микроорганизмов почвы и видов, поступающих с поверхности водоёмов. Находящиеся в атмосферном воздухе микроорганизмы подвергаются солнечному и температурному воздействию, атмосферным осадкам и ветру. Поэтому микрофлора воздуха весьма динамична, непрерывно меняется и обновляется.
Контаминация воздуха патогенными микроорганизмами происходит капельным путём; микробы содержатся в составе аэрозоля, образующегося при разговоре, кашле, чихании. Кроме того, микроорганизмы попадают в воздух со слущивающимся эпителием кожных покровов, пылью из загрязнённого постельного белья и заражённой почвы.
• Аэрозоль — коллоидная система, состоящая из воздуха, капелек жидкости или твёрдых частиц, и включающая различные микроорганизмы. Размер аэрозольных частиц варьирует от 10 до 2000 нм.
При чихании может образовываться до 40 000 капель. В зависимости от размера частиц, электрического заряда, скорости движения в воздухе различают капельную и пылевую фазы аэрозоля, а также капельные ядрышки.
Капельная фаза представлена мелкими каплями, длительно сохраняющимися в воздухе, но испаряющимися до оседания.
Пылевая фаза — крупные, быстро оседающие частицы; в результате, образующие пыль, способную подниматься в воздух.
Капельные ядрышки — мелкие капельки аэрозоля (до 100 нм); высыхая, остаются в воздухе во взвешенном состоянии и образуют устойчивую аэродисперсную систему. В них частично сохраняется влага, поддерживающая жизнеспособность микроорганизмов. Последние в составе капельных ядрышек могут переноситься на значительные расстояния.
Загрузка...
