Почвенные микроорганизмы оказывают непосредственное влияние на собственно образование и формирование почвы, на минерализацию (разложение) органических остатков и образование гумуса. Поэтому, не имея представления об основных экологических, физиологических, морфологических группах почвенной микрофлоры невозможно объективно оценить санитарное состояние почвы, активность процессов её самоочищения от патогенных микроорганизмов. При проведении санитарно-микробиологических исследований особое внимание уделяют физиологическим группам почвенных микроорганизмов.
Физиологические группы почвенных микроорганизмов включают виды, участвующие в круговороте азота, углерода, серы и фосфора. Однако для полномасштабной оценки санитарного состояния почвы и процессов её самоочищения необходимо определять наличие не только видов, участвующих в круговороте веществ, но и отдельных групп микроорганизмов, способствующих быстрому разложению органических веществ: спорообразующих бактерий (прежде всего бацилл), актиномицетов, грибов (в первую очередь пенициллов и кандид).
Группы почвенных микроорганизмов , патогенных для человека. Как правило, в почве патогенные микроорганизмы длительно не выживают. Однако некоторые виды включаются в почвенные биоценозы, становясь её постоянными обитателями. Подобные микроорганизмы разделяют на три группы.
Микроорганизмы , для которых почва служит природным биотоном - возбудитель ботулизма, актиномицеты, возбудители глубоких микозов, образующие микотоксины аспергиллы.
Микроорганизмы , попадающие в почву с выделениями человека, животных и сохраняющиеся там длительное время (годами и десятилетиями) - сибиреязвенная палочка, возбудитель столбняка, газовой гангрены.
Микроорганизмы , попадающие в почву с выделениями человека, животных, но сохраняющиеся в ней сравнительно недолго (недели и месяцы) - кишечная палочка (до 8 мес), сальмонеллы (до года при минусовой температуре), шигеллы (до 100 дней), холерный вибрион (2 мес).
Бактерии - наиболее древняя категория организмов, которые и сегодня существуют на нашем земном шаре. Самые первые бактерии возникли более 3,5 миллиарда лет назад. В течение практически миллиарда лет они были единственными активными созданиями на нашей планете. Тогда их туловище имело примитивное строение. Какие существуют бактерии почвенные, разновидности и среда обитания - все это рассматривается в рамках данной статьи.
В состав земли входит масса различных микроорганизмов, среди которых есть и почвенные бактерии, плесень и грибы. Они разделяются на вредоносные и необходимые для развития растений.
Микроорганизмы отличаются и по условиям жизнедеятельности. Одни могут развиваться без доступа кислорода, а для других его наличие крайне необходимо. Существует также особая категория бактерий, которые могут развиваться как с кислородом, так и без него.
Несут ли пользу растениям почвенные бактерии? Значение микроорганизмов в жизнедеятельности растений достаточно велико. Нужные агропочвенные бактерии ежедневно перерабатывают органику животных в необходимые минеральные вещества. При подобной переработке почва обогащается кальцием, железом, фосфором, азотом и многими другими необходимыми элементами.
Бактерии почвенные не только обогащают землю полезными элементами, но и улучшают физиологические качества грунта. Чем больше в составе почвы нужных бактерий, тем выше ее плодородность.
Необходимых организмов находится в области распространения крупнокорневой системы растения, а именно в ризосфере. В ней почвенные бактерии используют в качестве питания отмирающие части корневой системы.
Группы почвенных бактерий содержат такие виды, которые участвуют в фотосинтезе азота, углерода и фосфора. В составе почвы присутствуют не только полезные микроорганизмы, но и патогенные. Чаще всего болезнетворные бактерии живут в почве достаточно непродолжительно. Однако определенные виды являются постоянными ее жителями. Болезнетворные бактерии делятся на три категории:
Бактерии, для которых земля является естественным биотоном. Они являются возбудителями ботулизма и актиномицеты.
Бактерии, которые попадают в почву с органическими выделениями живых существ. Такие микроорганизмы могут сохраняться в земле достаточно длительное время. Они являются возбудителями сибиреязвенной и гангрены.
Бактерии, которые также попадают в почву с органическими выделениями, однако сохраняются там сроком до одного месяца. Они могут стать причиной кишечной палочки, сальмонеллы, шигеллы и холеры. Все вредоносные бактерии разрушают не только полезные свойства почвы, но и корневую систему растений.
Почвенные бактерии обитают в покрове земли достаточно неравномерно. Любая категория микроорганизмов проживает там, где она сможет отыскать для себя комфортную сферу обитания, питание и воду. Простые организмы присутствуют везде, где имеются базисные элементы - преимущественно в верхнем покрове грунта. Удивительно, но бактерии почвенные были также найдены и в нефтяных скважинах, глубина которых достигает более 16 километров.
Как мы уже говорили ранее, наиболее излюбленное место почвенных бактерий - это верхний слой почвы. Ризосфера - это слой земли, находящийся вокруг корневой системы. Она плотно заселена микроорганизмами, которые питаются отходами растений, а также их белками и сахарами. такие как черви, питаются микроорганизмами и также проживают в крупнокорневой сфере. Благодаря этому, круговорот полезных элементов и угнетение заболеваний совершается именно в ризосфере.
Мало кому известно, где обитают почвенные бактерии. В данной статье мы постараемся наиболее подробно рассказать о их среде проживания.
Грибы - наиболее популярные редуценты растительных фрагментов. Бактерии почвенные не могут переносить некоторые необходимые элементы на большие расстояния. Именно это позволяет грибам развиваться. Именно в грибной растительной подстилке также присутствует огромное количество бактерий.
Гумус - это еще одна среда обитания почвенных бактерий. Только грибы производят определенные энзимы, которые необходимы для расщепления трудных элементов, находящихся в гумусе. Значительная часть важных элементов, которые содержатся в земле, ранее большое количество раз расщеплялась грибами и микроорганизмами. Соединения гумуса, которые получены вследствие расщепления, включают в себя небольшое количество легкодоступного азота.
Еще одна среда обитания почвенных бактерий - агропочвенные агрегаты. На их поверхности содержание микроорганизмов гораздо выше, чем внутри. В середине могут проходить только те процессы, которые не требуют содержания кислорода. Большое количество агрегатов - это фекалии земельных червей и иных простых организмов. Между агропочвенными агрегатами передвигаются членистоногие и нематоды, которые не могут создать каналы непосредственно в почве.
Организмы, которые восприимчивы к потере влажности, так же как и почвенные бактерии, проживают в каналах, наполненных водой. Для питания влаголюбивых организмов необходима базисная часть грунта, которая на сельскохозяйственных территориях ежегодно активно снижается. Именно по этой причине есть потребность в использовании удобрений.
Полагаю, что каждый садовод однажды задумывался о том, опасны ли почвенные бактерии. В этой статье мы постараемся развеять все мифы и догадки, которые касаются данного вопроса. В грунте проживает огромное количество Например, в верхнем 30-ти сантиметровом слое почвы, размером в один гектар, живет около 30-ти тонн простых организмов. Имея сильный комплект ферментов, расщепляют белки до аминокислот. Именно это является главным критерием в процессе разложения. Данные микроорганизмы приносят живым существам огромное количество проблем. Кстати, именно из-за работы данных простых организмов достаточно стремительно портятся продукты питания, которые рассчитаны на долгий срок хранения, а именно - соленья и замороженные фрукты и овощи. К счастью, хозяйки уже давно научились выходить из положения. Для более длительного хранения они используют процесс стерилизации и обработки продуктов. Однако определенные типы микроорганизмов все же могут испортить пищевые заготовки, несмотря даже на тщательную обработку.
Поступают в грунт благодаря зараженным живым существам. Как мы уже говорили ранее, определенные подвиды микроорганизмов и грибов могут находиться в земле десятилетиями. Это происходит вследствие их отличительной черты - формировать споры. Именно они защищают бактерии от негативных воздействий со стороны окружающей среды. Такие микроорганизмы стимулируют развитие одних из наиболее опасных заболеваний - сибирскую язву, отравление, гангрену и каталепсию.
Если говорить проще, то агропочвенные бактерии - это часть состава грунта, но не самой земли, а ее плодородного слоя. В одной десертной ложке дерна содержится более одного миллиарда простых организмов, которые регулярно заняты либо конкретной стадией распада омертвевшей органики, либо фиксацией прибывающих в основу эклектических элементов и построением из них трудных базисных молекул.
Группы агропочвенных микроорганизмов берут свое начало с тех времен, когда остальные живые существа только зарождались и оставляли первые следы своей жизнедеятельности. Именно эти остатки и становились первым домом почвенных микроорганизмов. Обучившись изменять органику в грунт, бактерии проживают в ней и до настоящего времени, адаптируясь к меняющимся обстоятельствам окружающей среды.
Среди биологов существует многофункциональное деление агропочвенных микроорганизмов по их функциям:
1. Деструкторы - бактерии, которые проживают в грунте и минерализуют базисные соединения, находящиеся в верхнем слое земли. Их роль - преобразование остатков живых существ и растений в эклектические элементы.
2. Азотфиксирующие либо клубневые микроорганизмы - симбионты растений. Их значимость заключается в том, что только этот тип бактерий способен объединять неорганичные кислородные элементы и обеспечивать ими растения. Именно благодаря этому почва и растения получают важные минеральные вещества.
3. Хемоавтотрофы - микроорганизмы, которые сосредотачивают существующие неорганические вещества в базисные молекулы. Их значимость состоит в том, что они могут подвергать обработке накапливающиеся в основе эклектические элементы, а затем передавать их растениям.
Долгое время полагалось, что ощущать запахи могут только сложные организмы. Однако два года назад оказалось, что такой рецептор имеется также у дрожжевых бактерий и слизевиков.
Ученые приняли решение провести эксперимент и выяснить ощущают ли агропочвенные бактерии наличие в находящемся вокруг воздухе аммиака. Удивительно, но бактерии превзошли все надежды экспериментаторов. Благодаря данному исследованию, ученые выяснили, что микроорганизмы также способны различать запахи.
Почвенные бактерии играют важную роль в и жизнедеятельности всех живых существ. В данной статье мы выяснили, где обитают почвенные бактерии и как они связаны с развитием растений и живых организмов.
При работе с грунтом стоит помнить, что там присутствуют не только полезные микроорганизмы, но и патогенные, которые могут стать возбудителями опасных для жизни заболеваний. Настоятельно рекомендуем надевать перчатки, а по окончании работы тщательно мыть руки. Будьте здоровы!
[ ...]
Среди почвенных бактерий особую функцию выполняют нитрифицирующие (азотфиксирующие), играющие важнейшую роль в круговороте азота в природе. За год бактериями фиксируется 160-170 млн т азота.[ ...]
Среди почвенных бактерий особую функцию выполняют нитрифицирующие (азотфиксирующие), играющие важнейшую роль в круговороте азота в природе. За год бактериями фиксируется 160-170 млн т азота.[ ...]
Анаэробные почвенные бактерии Clostridium также нуждаются в молибдене для фиксации азота.[ ...]
Мишу с тин Е. Н. Приспособление почвенных бактерий к температурным условиям климата. «Микробиология», т. 2, вып. 2, 1933.[ ...]
Вызывают заболевание различные виды почвенных бактерий, но чаще всего Pectobacterium phytophthorum Appel. (Erwinia phytophthora Berg, et al.), проникающие в клубни черед столоны, чечевички и различные повреждения.[ ...]
Оказавшись в земле, крахмал разрушается почвенными бактериями, а в результате реакции окислителя с содержащимися в почве солями металлов образуются перекиси, которые в течение 2-3 лет превращают пластмассы в углерод и воду. Сейчас ведутся работы по изготовлению новых пластмасс, содержащих до 50% кукурузного крахмала (Курьер ЮНЕСКО, 1990, № 7).[ ...]
Круглов Ю. В., Монейм А. Разложение гербицида атразина почвенными бактериями //Почвоведение. 1983. № 7.[ ...]
Черная ножка. Заболевание вызывается различными видами почвенных бактерий. Проявляется в виде загнивания нижней части стебля. Рост больных растений замедляется. Нижние листья становятся кожистыми, ломкими, с загнутыми вверх краями, верхние скручиваются и остаются мелкими. На поперечном срезе стебля видно почернение сосудов.[ ...]
Регистрация динамики численности интродуцентов, аборигенных почвенных бактерий и дыхательной активности почвы показала, что в почве, загрязненной нефтью, происходит активное размножение интродуцентов и их одновременное элиминирование (вероятно, выедание микрофауной). Расчетным путем, по размерам интенсивности дыхания в загрязненных почвах, показано, что в варианте без интродуцентов за 35 сут. опыта подвергалось окислению 1,7-8,9 % внесенной нефти. Интродукция дрожжей позволила увеличить этот показатель до 7-16%.[ ...]
Плодородие почвы создает «живое вещество», состоящее из мириад почвенных бактерий, микроскопических грибков, червей и прочей живности. Бактерии - микроскопические, преимущественно одноклеточные организмы разных форм. Питаются, используя различные органические вещества (ге-теротрофы) или создавая органические вещества своих клеток из неорганических (йвтотрофы). Причем обитают бактерии в почве как в верхних слоях, в присутствии атмосферного кислорода (аэробы), так и в нижних слоях, без атмосферного кислорода (анаэробы).[ ...]
Черные и коричневые пигменты встречаются в культурах некоторых почвенных бактерий, например азотобактера - микроорганизма, способного фиксировать азот атмосферы и тем самым обогащать почву азотом. Группа бурых актиномицетов образует бурые пигменты мела-ноидного характера. Черные пигменты чаще встречаются в культурах грибов.[ ...]
Из данных таблицы можно заключить, что оптимальные температуры развития бактерий повышаются с продвижением объектов исследования на юг. Это установлено Е. Н. Мишустиным для почвенных бактерий разных климатических зон . В одном и том же пункте средняя температура активного ила значительно выше, чем активного слоя почвы. Однако в южных районах (Приморский, Фергано-Маргеланский) дефицит тепла меньше, и поэтому при благоприятном биохимическом показателе сточных вод микробиологические процессы протекают более интенсивно. Этому способствует то обстоятельство, что термофильным культурам свойственна повышенная биохимическая деятельность. С повышением у бактерий температурного оптимума на 10 °С их биохимическая эффективность примерно удваивается.[ ...]
Последействие атразина и симазина на другие культуры зависит от способности почвенных микроорганизмов разлагать эти гербициды: в засушливых условиях они сохраняют токсичность более длительное время, так как здесь слабее проявляется деятельность почвенных бактерий, чем при достаточном увлажнении. Остаточное количество триазиновых гербицидов зависит еще и от типа почвы, ее механического состава, содержания гумуса, влажности. На выщелоченном черноземе Тамбовской области последействие одинаковых доз атразина и симазина на второй год после их внесения проявляется в большей степени, чем на торфяной и серой лесной почвах Московской области. Урожай озимой ржи, посеянной после кукурузы, обработанной симазином (1,5 кг/га), на песчаной почве в Брянской области не снижался.[ ...]
Возникают наросты вследствие раздражения и усиленного деления клеток под влиянием почвенных бактерий Agrobacterium tumefacieus Conn. Обнаружить их в тканях пораженного органа можно только в начале заболевания, да и то в ограниченном количестве. При хранении больные корни легко загнивают.[ ...]
Для выявления бактерицидного действия прометрина и атразина на некоторых представителей почвенных бактерий были поставлены лабораторные опыты. Данные о влиянии применяемых гербицидов в опыте «in vitro» на отдельные группы микроорганизмов приводятся в таблице 5.[ ...]
При рассмотрении микробиологических процессов распада следует различать, проводились ли опыты со смешанной культурой почвенных бактерий или с чистыми штаммами. Наглядным примером служит сравнение дегидрохлорирования линдана, которое в естественной почве, следовательно, под влиянием многочисленных видов микроорганизмов, ведет прежде всего к образованию пентахлорциклогексена, в то время как под влиянием чистой культуры бактерий реакция протекает по-иному (рис. 8).[ ...]
Сотрапезничество - потребление разных веществ или частей их одного и того же ресурса. Например, взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли.[ ...]
Если же ветер дует в обратном направлении, от суши к морю, то он поднимает мельчайшие частицы пыли, на которых далеко в морские просторы уносятся почвенные бактерии.[ ...]
Противоречивы данные о способности почвы являться стоком для закиси азота. Американские исследователи на образцах почвы из шт. Айова установили, что почвенные бактерии способны с достаточно большой скоростью восстанавливать закись азота до молекулярного азота . Однако аналогичные исследования, проведенные в Австралии, показали, что почвы способны поглощать закись азота в небольших количествах лишь при сильном переувлажнении или при аномально высоких ее концентрациях в воздухе . Возможно, эти различия обусловлены наличием в почвах тех или иных микроорганизмов, влажностью и кислотностью почв и другими факторами .[ ...]
Микробы активно меняют состав почвы, изменяясь в то же время и сами. О количественной стороне этих изменений можно судить по тому, что только одна из групп почвенных бактерий (выделяющая двуокись углерода при разложении органического вещества) способна с поверхности одного гектара выделить в атмосферу 7500 м3 С02 за год.[ ...]
Попадание ионов тяжелых металлов в почву может иметь нежелательные последствия, так как ионы никеля, меди, кадмия способствуют ослаблению жизнедеятельности почвенных бактерий, в значительной степени определяющих плодородие почвы. Ионы свинца и кадмия приводят к уменьшению урожая и изменениям в химическом составе растений, причем р увеличением возраста растений концентрация в них кадмия, свинца и цинка повышается. Ионы металлов оказывают вредное воздействие на организм человека. Так, кадмий вызывает заболевание почек, а никель оказывает канцерогенное действие на различные органы человека .[ ...]
В засушливые периоды, а также зимой количество их в почве резко уменьшается, при этом они переходят в инертное состояние, в форму цист. Вопрос о роли простейших в почвенных процессах пока не выяснен. Одни исследователи считают, что простейшие, истребляя почвенные бактерии, оказывают вредное влияние на плодородие почвы, другие отмечают, что интенсивность микробиологических процессов в почве в присутствии Protozoa не только не ослабляется, но даже повышается. Возможно, что простейшие, поедая старые бактериальные клетки, облегчают размножение оставшихся и приводят к появлению значительного числа более молодых и биохимически активных особей.[ ...]
Другим загрязнителем атмосферы, потенциально опасным для защитного слоя озона, являются окислы азота, источниками которых служат промышленность, авиация и даже почвенные бактерии, метаболизирующие нитрат удобрений. Сложность оценки этой опасности заключается в том, что в отличие от загрязнения океана она труднее поддается непосредственному наблюдению. Выводы же, сделанные на основании расчетных данных, иногда оказываются противоречивыми из-за того, что не известны достоверно константы скоростей всех реакций, влияющих на равновесие озон 5 кислород.[ ...]
Наибольший ущерб от кислотных осадков наблюдается в лесах с глинистой и алюмосиликатными почвами, из которых кислые воды вымывают ионы алюминия. Последние уничтожают полезные почвенные бактерии, через корневую систему поступают в древесину и далее действуют как клеточные яды. В нормальных (не кислых) естественных условиях соединения алюминия практически нерастворимы и потому безвредны. По аналогичной схеме при подкислении среды начинается действие и других токсичных элементов, в том числе ртути и свинца.[ ...]
ПДК нефтепродуктов в почвах в настоящее время отсутствует. Однако, по известным данным, их содержание в количестве до 500 мг/кг почвы не оказывает существенного влияния на общее количество почвенных бактерий и способность почвы к самоочищению.[ ...]
В творческом содружестве с микробиологом 3. Н, Ка нашевич (Научно-исследовательский институт земледелия) мы провели опыты по оценке действия гербицидов на некоторые физиологические группы почвенных бактерий. Об активности нитрифицирующих бактерий в почве судили по накоплению нитратов. Опыты проводили в полевых и лабораторных условиях.[ ...]
Загрязнение атмосферы естественным путем происходит в результате: пыльных бурь, извержений вулканов, лесных пожаров, эрозии почвы, биологических разложений, в частности, жизнедеятельности почвенных бактерий. В атмосферу при этом попадают как твердые, так и газообразные вещества.[ ...]
Гидроксилирование происходит в почве сравнительно редко. Часто у одного и того же соединения гидроксильные группы вводятся в разные положения, например фенильного кольца, под влиянием разных почвенных микроорганизмов. Примером может быть гербицид 2М-4Х, у которого под влиянием чистой культуры Aspergillus niger гидроксильная группа вводится в положение 5 с образованием 4-хлорч2-метил-5-оксифеноксиук-суоной кислоты. В дальнейшем в превращении гербицида этот гриб не участвует. Наоборот, смешанные культуры почвенных бактерий гидроксилируют 2М-4Х в положении 6 и метаболизируют его затем вплоть до минерализации (рис. 16).[ ...]
Из присутствующих в атмосфере кислородных соединений азота загрязнителями являются окись азота, двуокись азота и азотная кислота. В основном опп образуются в результате разложения азотсодержащих веществ почвенными бактериями. Ежегодно во всем мире в атмосферу поступает 50 107 т окиси азота природного происхождения, тогда как в результате деятельности человека - лишь 5-107 т окиси и двуокиси азота. В атмосфере Земли природное содержание двуокиси азота составляет 0,0018- 0,009 мг/м8, окиси азота 0,002 мг1м3; время жизни двуокиси азота в атмосфере 3 дня, окиси 4 дня .[ ...]
Установлено, что в превращениях (детоксикации) пестицидов в почве имеют значение гидролитические и окислительные процессы, а также фотохимические превращения. Ведущая роль в разложении пестицидов принадлежит почвенным микроорганизмам, которые разрушают их до образования простейших продуктов. Например, некоторые почвенные бактерии, грибы и актиномицеты используют в качестве источника углерода гербицид далапон.[ ...]
Все органические удобрения, образующиеся в результате жизнедеятельности организмов, содержат атомы углерода. Растения усваивают питательные элементы органических удобрений только после разложения последних почвенными бактериями и грибами до неорганических веществ. Тем самым органические удобрения обеспечивают развитие бактерий и повышают плодородие почв. Разложение органических удобрений до веществ, доступных растениям, протекает сравнительно медленно.[ ...]
В 1912 г. швейцарец Р. Франсе выступил в «Почвоведении» с идеей о специфической форме сосуществования растительных п животных организмов, приспособленных к условиям обптаиия в почве; по аналогии с водным сообществом «планктоном» он назвал совокупность почвенных организмов «геобионтов»- «эдафоиом». Последний в почве разделяется на два яруса: более глубокий, не страдающий от зимних холодов и мало страдающий от засухи, и поверхностный, в котором отчетливо проявляются эти отрицательные экологические факторы. Кроме хорошо известных и до него почвенных бактерий, насекомых, дождевых червей, Франсе установил в почве большое видовое разнообразие и высокую численность грибов, простейших, нематод и др. Он привел некоторые данные о глубине проникновения разных геобионтов в почву и связи их с характером растительности. Ограниченность материала не позволила Франсе увидеть зональный характер эдафоиа.[ ...]
Сточные воды, имеющие минеральные загрязнения, как правило, не следует направлять на поля орошения, так как они или совсем не содержат питательных веществ, или содержат ничтожное их количество; в то же время в большинстве случаев в них имеются вредные для почвенных бактерий вещества или соли, разрушающие структуру почвы.[ ...]
Все остальные организмы влияют на цикл азота только после ассимиляции его в состав своих клеток. Азот фиксируют также пурпурные и зеленые фотосинтезирующие бактерии, различные почвенные бактерии.[ ...]
Разложение остаточных инсектицидов и гербицидов находящимися в почве микроорганизмами - один из важнейших процессов самоочищения природы . Однако другая сторона этого процесса заключается в том, что пестициды, подобно антибиотикам, нарушают нормальную жизнедеятельность почвенных бактерий, и это ухудшает плодородие почв. Так, по данным бельгийских ученых, постоянно используемые для свекловичных культур пестициды снижают биологическую активность почвы (микробную и ферментативную), увеличивают период минерализации азота и в конечном счете ухудшают сахаристость свеклы. В связи с этим важное значение приобретают исследования по экотоксикологии почвы .[ ...]
Биогеохимический круговорот азота не менее сложен, чем углерода и кислорода, и охватывает все области биосферы. Поглощение его растениями ограничено, так как они усваивают азот только в форме соединения его с водородом и кислородом. И это при том, что запасы азота в атмосфере неисчерпаемы (78% от ее объема). Редуценты (деструкторы), а конкретно почвенные бактерии, постепенно разлагают белковые вещества отмерших организмов и превращают их в аммонийные соединения, нитраты и нитриты. Часть нитратов попадает в процессе круговорота в подземные воды и загрязняет их.[ ...]
Однако, когда необходимо получать более высокие урожаи, нужно вносить минеральные удобрения. Тогда наблюдается очень своеобразное явление: при внесении азота в почву интенсивность фиксации снижается, склонный к приспособлению азотобактер предпочитает использовать азот удобрений, а не азот воздуха. Следовательно, налицо противоречие между энергичной фиксацией азота почвенными бактериями и интенсивным земледелием.[ ...]
Пески и песчаные почвы, содержащие большое количество монтмориллонита и гидрослюды, обладают лучшими условиями для произрастания растений, так как азотистые соединения даже в гидролизуемой форме усваиваются ими очень медленно. Благодаря же сорбционным свойствам монтмориллонита и отчасти гидрослюды перегнойные вещества удерживаются в почвах длительное время, в течение которого содержащийся в них азот переводится почвенными бактериями в используемую растениями неорганическую форму. Таким образом, пески обладают своеобразными, только им присущими свойствами, которые необходимо учитывать при изучении влияния их на рост и развитие растений.[ ...]
По типу своего питания микробы, населяющие почву, относятся главным образом к метатрофам и прототрофам. Паратро-фы - случайные гости в почве; если же они в нее и попадают, то, не встречая для своего развития подходящих условий, быстро погибают. Что же касается микробов, постоянно живущих в почве, то это не пассивные пассажиры, прикрепившиеся к частицам почвы. Микробы активно меняют состав почвы, изменяясь в то же время и сами. О мощности этих изменений можно судить по тому, что только одна из групп почвенных бактерий выделяющая углекислый газ при разложении органического вещества) способна с поверхности 1 га выделить в атмосферу 7 500 ООО л углекислоты за год. Поэтому неудивительно, что все процессы выветривания горных пород в значительной степени связаны с жизнедеятельностью микробов, так же как и ряд других почвообразовательных процессов.[ ...]
Более универсальная мера обилия - биомасса. Этот показатель был успешно использован во многих исследованиях, в том числе в работах Пислу (Pielou, 1966) и Кемптона (Kempton, 1979). Конечно, учет биомассы требует времени. Например, при изучении растительных сообществ, растения состригают, разбирают по видам, затем высушивают и взвешивают. Ис-смотря на такие сложности, измерение биомассы дает много преимуществ. Это более прямая оценка использования ресурса, чем число особей, даже в тех случаях, когда последние легко различимы (Harvey, Godfray, 1987). Эта мера непрерывная, поэтому больше подходит для использования в логнормальной модели. Смысл ее легко понятен, она легко применима к различным группам организмов. Наконец, она позволяет сравнивать разнообразие организмов разного таксономического уровня. Интересно, что различия между микробами и млекопитающими становятся еще меньше при рассмотрении еще более фундаментальной единицы использования ресурсов - энергетического потока (May, 1981). Одно из важнейших неудобств использования биомассы как меры обилия в том, что материал почти невозможно собирать случайным образом.[ ...]
Оксид углерода (СО), в отличие от диоксида углерода, не оказывает заметного влияния на потоки солнечной и тепловой радиации, но быстрый, в основном антропогенный, рост его содержания и значительная, как и у метана, роль в фотохимии озона и других МГ в тропосфере приводят к необходимости мониторинга СО в глобальной атмосфере и дальнейшего количественного исследования его атмосферного цикла. Значительные амплитуды сезонного изменения концентрации СО в тропосфере и различия в его содержании по полушариям связаны с малым временем жизни. Фазы сезонного изменения СО в тропосфере северного полушария почти одинаковы с таковыми для С02г однако максимум концентрации СО в конце зимы по сравнению с максимумом концентрации С02 в большей степени обусловлен сжиганием разных видов топлива, а минимум СО в конце лета считается связанным с деятельностью почвенных бактерий. Меньшая интенсивность этих источников и стоков в южном полушарии приводит к меньшему содержанию СО в тропосфере .[ ...]
Для предупреждения попадания удобрений в водоисточники необходимо: соблюдение соответствия норм внесения удобрений потребностям растений; установление оптимальных сроков внесения удобрений с учетом биохимических особенностей почвы; дробное внесение удобрений в период вегетации (особенно для почв легкого механического состава); внесение удобрений с оросительной водой, что уменьшает их дозу. Так, внесение азотных удобрений с водой при дождевании позволяет снизить обычную дозу вдвое; применение концентрированных форм удобрений, уменьшающее внесение в почву балластных веществ; использование медленно действующих азотных удобрений в виде гранул с защитой оболочкой или труднорастворимых удобрений типа конденсатов мочевины, отдающих питательные вещества в почву постепенно, устойчивых к вымыванию и имеющих высокий коэффициент полезного действия; применение ингибиторов нитрификации, снижающих активность почвенных бактерий, переводящих аммонийный азот в легкорастворимую нитратную форму; исключение хранения удобрений под открытым небом.
Почва – среда обитания многих видов микроорганизмов и один из крупнейших резервуаров их в природе. Микробы встречаются в почвах различных поясов земли от Крайнего севера до тропиков.
Из структурных частей почвы для микробиологии особый интерес представляет ее органическое вещество – гумус, состоящий из остатков животных и растительных организмов и обитающих в почве микробов. Поверхностный слой почвы беднее микробами, так как на них вредно воздействуют факторы внешней среды: высушивание, ультрафиолетовые лучи, солнечный свет, повышенная температура и др.
Наибольшее количество микроорганизмов находится на глубине 5-15 см, меньше их на глубине 20-30 и еще меньше на глубине 30-40 см. Почвы, богатые бактериями, биологически более активны. Между плодородием почвы и содержанием в ней микроорганизмов имеется определенная зависимость. Подсчеты показали, что на каждый гектар малоплодородной почвы приходится 2,5-3,0 т микробной массы, высокоплодородной – до 16 т. Число микроорганизмов в 1 г почвы может колебаться от 1-3 х10 6 до
Наиболее богаты микрофлорой возделываемые (культурные) почвы; бедны – песчаные, горные и почвы лишенные растительности; содержание микробов в почве увеличивается с севера на юг. Цвет и запах придают определенные виды актиномицетов. К типичным почвенным бактериям относятся Bac.subtilis, Bac.mycoides, Bac.mesentericus, Cl. histolyticus, Cl.botulinum, Cl.chauvoei, а также термофильные, пигментные и другие микроорганизмы, составляющие иногда 80-90% всей микрофлоры почвы.
В ряде случаев почва представляет резервуар для некоторых патогенных микробов, попадающих с выделениями больных животных или трупами. Длительность выживаемости в почве патогенных бактерий зависит от их биологических свойств и условий среды обитания. Наиболее длительно живут спорообразующие микробы – возбудители столбняка, злокачественного отека, ботулизма; споры бацилл сибирской язвы могут сохраняться десятилетиями. При благоприятных условиях микробы в почве могут не только выживать, но и долго (недели, месяцы и даже годы) сохранять вирулентные свойства.
Для общей оценки санитарного состояния почвы основное значение имеет наличие E.coli, так как сроки выживания кишечной палочки приблизительно равны срокам выживания других патогенных представителей. С этой же целью проводят индикацию Ent.faecalis, Cl.perfringens, Bact.thermophylus.
С микроорганизмами связаны все биохимические процессы в почве. В аэробных условиях размножение доходит до полной минерализации остатков с образованием окисленных соединений простого состава, в анаэробных – образуются газообразные вещества и промежуточные продукты в виде органических кислот.
Микрофлору почвы делят на автохтонную (от лат. autochthonous – местная, коренная), которая усваивает гумусовые вещества непосредственно из почвы, и сапрофитную, или зимогенную (от лат. zimogenic – возбуждающие брожение), которая разлагает органические соединения, поступающие в почву извне. К автохтонным относятся представители родов Pseudomonas, Bacterium, Mycobacterium, Bactoderma, Clostridium, а также грибы – Penicillium, Aspergillus. В составе зимогенной микрофлоры преобладают бактерии, особенно неспорообразующие формы, родовую принадлежность которых установить довольно трудно.
В качестве эктосимбионта микроорганизмы обитают в почве, непосредственно окружающей корни растений. Участки почвы, непосредственно окружающие корни растения, вместе с поверхностью корней составляют ризосферу растения . В функциональном смысле ее можно определить как область, лежащую в пределах нескольких миллиметров от поверхности каждого корня, в которой химическая активность растения влияет на микробную популяцию. Это влияние в основном проявляется в количественном отношении: число бактерий в ризосфере обычно превышает их число в окружающей почве в 10, а часто и в несколько сотен раз. Наблюдаются также и качественные изменения. В ризосфере преобладают короткие грамотрицательные палочки, тогда как грамположительные палочковидные и кокковидные формы встречаются здесь реже, чем в остальной части почвы. Однако не установлено никаких специфических ассоциаций конкретных бактериальных видов с конкретным растением.
Причина относительного обилия бактерий в ризосфере, несомненно, кроется в том, что корни растений выделяют органические питательные вещества, которые избирательно стимулируют рост бактерий с определенными типами питания. Однако не установлено никаких четких трофических взаимосвязей, хотя многие органические продукты, выделяемые корнями растений, уже идентифицированы. Остается также неясным, извлекает ли растение какую-либо пользу из ассоциации с микроорганизмами. Однако известно, что многие свободноживущие почвенные бактерии выполняют необходимые для растений функции, такие как фиксация азота и минерализация органических соединений. Поэтому логично предположить, что некоторые растения выигрывают от тесного контакта с микроорганизмами.
Микрофлора воды
Вода – естественная среда обитания микробов. С точки зрения ветеринарной медицины имеет значение качество питьевой воды для животных, которая должна отвечать требованиям питьевой воды для человека и специально установленным требованиям. С точки зрения ветеринарной микробиологии питьевая вода для животных не должна содержать какие-либо патогенные бактерии, а количество сапрофитных микробов должно быть минимальным. Загрязненная вода представляет опасность, она может быть фактором передачи болезней.
Атмосферная, еще не сконденсировавшаяся, вода практически не содержит бактерий. В осадках (дождь, снег, град) в момент попадания на поверхность земли часто уже можно обнаружить бактерии и тем больше, чем теснее контакт осадков с частицами пыли в воздухе. При этом содержание бактерий находится в интервале от менее 10 до нескольких сотен в 1 см 3 . Осадки, попавшие с поверхности в сток, могут быть особенно обсеменены микробами на первом участке стока. Часто содержание бактерий в стоках с участков земли, используемой в сельском хозяйстве, составляет от нескольких сотен до миллиона в 1 см 3 . Осадки, попавшие с поверхности в сток, могут быть особенно обсеменены микробами на первом участке стока.
Образующиеся потоки в зависимости от наплыва воды содержат резко отличающиеся друг от друга количества бактерий. В неподвергавшихся внешнему воздействию средних и нижних слоях потоков и в бурных течениях количество бактерий снова уменьшается, так как здесь могут действовать многочисленные факторы, способствующие уменьшению содержания бактерий: разбавление водой источников с небольшим содержанием бактерий, седиментация крупных органических частиц и гибель вегетативных форм бактерий.
Факторы самоочищения тем эффективнее, чем дольше воздействие седиментации, активности других микроорганизмов, температуры, солнечного света, токсических продуктов обмена веществ, органического запаса питательных веществ, недостатка кислорода и других факторов, которые способствуют уменьшению содержания бактерий в природных и искусственных водоемах. Микрофлора водоема в естественных условиях вписывается в установившееся биологическое равновесие. Микроорганизмы играют важную роль в минерализации органических веществ в воде и, таким образом, являются важным звеном в круговороте веществ в природе. Количество автохтонных бактерий (самостоятельная, первоначально существующая микрофлора, для которой вода является естественной средой обитания) составляет от нескольких сотен до 1000 бактерий в 1 см 3 воды. Особенно большое количество бактерий находится на поверхности ила.
Различные атмосферные осадки питают подземные грунтовые воды. В результате фильтрации и адсорбции в грунте удерживаются не только проникающие бактерии, но и питательные вещества. В собственно грунтовых водах количество бактерий в 1 см 3 изменяется в интервале от менее 10-ти до нескольких сотен. Лишь изредка встречаются грунтовые воды, полностью свободные от бактерий. Доминируют здесь очень медленно размножающиеся формы, которые во многих случаях обусловливают условную стерильность воды.
Вода во всех своих формах представляет вторичный биоток, в котором в естественных условиях может устанавливаться биологическое равновесие. Чуждые бактерии (аллохтонные), которые попадают в воду из грунта, из загнивающих растений и в особенности из сточных вод в виде аллохтонных намывов, приобретают решающее гигиеническое значение при использовании воды в качестве питьевой или даже в хозяйственных целях.
К постоянно живущим в воде микроорганизмам относятся: Azotobacter,
Nitrobacter, Microccus roseus, Pseudomonas fluorescens, Bact.aquatalis, Proteus vulgaris, Spirillum и др. Кроме сапрофитов, в воде могут быть возбудители инфекционных болезней животных и человека.
Определить конкретного возбудителя сложно, поэтому санитарную оценку воды дают по наличию в ней кишечной палочки (E.coli). Кроме того, определяют бродильный титр, микробное число, коли-титр и коли-индекс воды, титр фекального стрептококка (Ent.faecalis), который является постоянным обитателем кишечника животных и человека.
Для бактериального исследования отбирают 400-500 мл воды в стерильную бутыль, которую наполняют на ¾ объема и закрывают стерильной пробкой. Из открытых водоемов пробы воды берут на глубине 10-15 мин от поверхности, а из мелких - на уровне 10-15 см от дна. Из водопровода предварительно в течение 10 мин спускают воду, обжигают кран, а затем берут пробу, пробы воды доставляют в лабораторию не позднее чем через 4 ч после взятия.
Бродильный титр - наименьший объем воды, при посеве которого в глюкозную среду обнаруживается газообразование.
Общее микробное число или количество МАФАнМ устанавливают по количеству микроорганизмов, содержащихся в 1 мл воды. Водопроводная вода считается пригодной для питья, если общее число микробов в 1 мл не более 100, сомнительной – 100-150, загрязненной - 500 микробов и более. В воде колодцев и открытых водоемов в 1 мл не должно быть более 1 тыс. микробов. Степень биологического загрязнения оценивают по коли-титру и коли-индексу. Коли-титром называется наименьший объем воды в миллилитрах или сухого вещества в граммах, в котором обнаруживается хотя бы одна кишечная палочка. Бродильный титр соответствует коли-титру в том случае, если сбраживание глюкозы вызывает E.coli, а не другие микроорганизмы.
Коли-индексом называется число кишечных палочек, обнаруженных в 1 л воды. По существующим нормативам вода считается качественной, если коли-индекс ее не более 3, а коли-титр не менее 300. Вода шахтных колодцев должна иметь коли-индекс не более 10, а коли-титр не менее 100. Для перевода коли-титра в коли-индекс 1000 делят на показатель коли-титра, а для перевода коли-индекса в коли-титр 1000 делят на число, выражающее коли-индекс.
Микрофлора воздуха
Источником контаминации воздуха микроорганизмами служат поверхность почвы, вода, организм животных и человека. Воздух является неблагоприятной средой для размножения микроорганизмов. На выживаемость микробов в воздухе влияют различные факторы. Отсутствие питательных веществ, солнечные лучи и высушивание обусловливают быструю гибель микроорганизмов в воздухе. Вследствие этого микрофлора воздуха не так обильна, как микрофлора почвы и воды.
Количественный и качественный состав микрофлоры атмосферного воздуха претерпевает значительные колебания в зависимости от сезона года, климатических и метеорологических условий, а также характера почвы, удаления от поверхности почвы и общего санитарного состояния территории. Максимальное количество микробов обнаруживают в июне-августе, а минимальное – в декабре-январе; доля спорообразующих бактерий (процентное содержание) больше в зимнее время. Ветры способствуют обогащению воздуха микробами. Атмосферные осадки (дождь, снег) при прохождении через воздушные слои растворяют и адсорбируют находящиеся в воздухе взвешенные частицы с микробными клетками. В 1 мл дождевой воды, выпадающей в больших городах, содержатся тысячи бактерий, значительное количество микроорганизмов содержит также снег.
Основную массу микробов воздуха составляют сапрофитные виды, состав которых формируется в основном за счет почвенных микробов. В естественных условиях в воздухе обнаружено около 1200 видов бактерий и актиномицетов, около 40000 видов грибов, мхов, папортников и др. В поверхностных слоях атмосферы преобладают плесени, вблизи земли преобладают бактериальные формы. Более часто из воздуха выделяют: Bac.subtilis, Bac. мegatherium, Bac.mycoides, Micrococcus candicans, M. flavus, Staphylococcus aureus, St. citreus, Sarcina alba, Torula alba, Penicillium, Aspergillus, Mucor, Actinomyces и др.
Вместе с пылью в воздух могут попадать патогенные микроорганизмы, выделяемые человеком и животными. В витающей пыли обнаруживают споры плесени и пигментные микробы, в осевшей пыли – анаэробы и споровые аэробы. Воздух имеет большое значение как фактор передачи возбудителей инфекционных болезней с воздушно-капельным механизмом передачи.
В животноводческих помещениях аэрозоли возникают при кашле, отфыркивании, быстром перемещении животных, во время раздачи кормов, особенно грубых, а также при чихании, кашле, разговоре обслуживающего персонала. Доказано, что в 1 м 3 воздуха животноводческих помещений содержится до 2 млн. микробных клеток, иногда более, в том числе патогенных. Степень обсемененности воздуха микроорганизмами зависит от вентиляции, скученности животных, вида помещений, способа содержания животных и раздачи сухих кормов. В помещениях с плохой вентиляцией число микробов в 1 м 3 воздуха в 5-6 раз больше, чем в хорошо вентилируемых помещениях.
Санитарное состояние воздуха оценивается по микробному числу – количеству микроорганизмов, обнаруженных в 1 м 3 атмосферного воздуха, а в помещениях для животных (коровниках, свинарниках, птичниках, крольчатниках) мясо- и птицекомбинатов – по микробному числу и наличию санитарно-показательных микробов.
Бактериологическое исследование воздуха осуществляется с использованием седиментационных, аспирационно-фильтрационных (сорбционных) методов, основанных на осаждении микроорганизмов из воздуха на поверхности твердых питательных сред или задержке их в жидкой среде путем сифонирования и барботажа.
Допустимые санитарно-бактериологические показатели для воздуха животноводческих помещений не должны превышать 500-1000 бактерий
Роль микроорганизмов в формировании почв и почвенного плодородия необычайно сложна и разнообразна; микробы, будучи древнейшими организмами на земном шаре, существующими миллиарды лет, являются самыми древними почвообразователями, действовавшими задолго до появления высших растений и животных. Последствия жизнедеятельности микроорганизмов выходят далеко за пределы обитаемых ими почв и определяют во многом свойства осадочных пород, состав атмосферы и природных вод, геохимическую историю таких элементов, как углерод, азот, сера, фосфор, кислород, водород, кальций, калий, железо.
Микроорганизмы по свойствам полифункциональны в биохимическом отношении и способны осуществлять в биосфере и почвах такие процессы, которые недоступны растениям и животным, но которые являются существенной частью биологического круговорота энергии и веществ. Таковы процессы фиксации азота, окисления аммиака и сероводорода, восстановление сернокислых и азотнокислых солей, осаждение из раствора соединений железа и марганца. Сюда же относится микробный синтез в почве многих витаминов, энзим, аминокислот и других физиологически активных соединений.
Осуществляя эти поразительные реакции, автотрофные бактерии, подобно растениям, могут сами синтезировать органическое вещество, но не используя при этом энергию Солнца. Именно поэтому есть все основания считать, что первичный почвообразовательный процесс на Земле, осуществлялся сообществами автотрофных и гетеротрофных микроорганизмов задолго до появления зеленых растений. Следует отметить, что бактерии и грибы являются весьма сильными разрушителями первичных минералов и гарных пород, агентами так называемого биологического выветривания.
Однако главнейшей особенностью микроорганизмов является их способность доводить процессы разложения растительного и животного органического вещества до полной минерализации. Без этого звена нормальная спиралевидная цикличность биологических процессов в биосфере не могла бы существовать и сама жизнь не была бы возможной. В этом заключается глубокая принципиальная разница между ролью в биосфере микроорганизмов и ролью растений и животных. Растения синтезируют органическое вещество, животные выполняют первичное механическое и биохимическое разрушение органики и подготовку ее для будущего гумусообразования. Микроорганизмы, завершая разложение органического вещества, синтезируют почвенный гумус, а затем разрушают. Синтез физиологически активных соединений, гумусообразование и полная минерализация органических остатков - главная функция микроорганизмов в почвенных процессах и биологическом круговороте.
Микроорганизмы встречаются иногда на глубине десятков и сотен метров. Ho главная их масса сосредоточена в корнеобитаемых горизонтах почвы и особенно в верхних 10-20 см. Общий вес сырой массы различных микроорганизмов может составлять в верхнем 25-сантиметровом слое почвы до 10 т/га. Macca микроорганизмов составляет 0,5-2,5% от веса гумуса в почвах. При этом в расчете на 1 г почвы численность микроорганизмов составляет десятки и сотни миллионов экземпляров, а в ризосфере растений - десятки миллиардов. Чем выше уровень плодородия естественных почв, тем богаче и разнообразнее представлены в них микроорганизмы. Высокоплодородные культурные почвы наиболее богаты разнообразными микроорганизмами. По мере развития новых методов изучения микроорганизмов выясняется, что современные наши знания еще крайне недостаточны. По-видимому, роль, численность и функции микроорганизмов в почвообразовании значительно больше, чем мы представляем теперь.
В числе почвенных микроорганизмов имеются как представители растительного мира, так и представители животного мира (рис. 52). В микрофлоре наиболее многочисленные грибы, актиномицеты и бактерии. Водоросли распространены значительно меньше. В микрофауне преобладают амебы и жгутиковые. Реснитчатые и микронематоды в почвах также иногда встречаются в большом числе. Все больше накапливается данных о присутствии в почвах неклеточных форм микроорганизмов (бактериофаги, вирусы).
Почвенные водоросли
Почвенные грибы
Бактерии
Вирусы (бактериофаг)
