Экология микроорганизмов
Взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой изучает экология (греч. oikos — жилище, logos — понятие, учение). Экология микроорганизмов исследует лишь отдельные части целостных экологических систем. Основной единицей в экологии служит экосистема. В нее входят как биотические, так и абиотические компоненты. Биотические компоненты составляют сообщество организмов, или биоценоз. Под абиотическими компонентами следует понимать физические и химические условия экосистемы, в которой живут организмы. Размеры микробных экосистем очень разнообразны. Это может быть, например, пруд, озеро или корневая система дерева. Возможны и такие маленькие экосистемы, как ротовая полость, рубец жвачного животного или участок кишечника. В пределах экосистемы для каждого вида можно описать его место обитания.
В отличие от термина «местообитание» понятие «экологическая ниша» отражает не место в пространстве, а функцию какого-то вида или популяции в сообществе организмов. Экологическая ниша характеризует «профессию» вида. Можно исходить из того, что каждый вид (или популяция) выполняет определенную функцию, которая обусловлена его (ее) потребностями в пище, подвижностью, способом размножения, биохимическими, структурными особенностями, пределами толерантности (терпимости) к условиям среды. Может или не может какой-либо вид выполнять определенную функцию в определенной экосистеме, зависит от совокупности его свойств. Например, в рубце жвачных животных могут расти и выполнять функцию расщепления целлюлозы только те целлюлозолитические бактерии, которые способны осуществлять это в анаэробных условиях и получать энергию в результате брожения. Далее, они должны быть толерантны к температуре внутри желудка, к присутствию жирных кислот, ферментов, аммиака, газов и других продуктов. И, наконец, должно быть обеспечено непрерывное удаление определенных продуктов брожения, например Н2. Таким образом, для выполнения данной функции в определенной экосистеме вид должен обладать целым рядом специфических особенностей.
1. Микрофлора почвы
В почве живут и развиваются самые разнообразные микроорганизмы: амебы, инфузории, грибы, водоросли, актиномицеты и бактерии. 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, ультрафиолетовое излучение, солнечный свет, повышенная температура и др. Наиболее многочисленны микроорганизмы в верхнем 5... 15-сантиметровом слое, меньше их на глубине 20...30 и минимальное на глубине 30...40 см. Однако бактерии были найдены в почве даже на глубине 5 м. 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...3т микробной массы, высокоплодородной — до 16 т. Число микроорганизмов в 1 г почвы может колебаться от 1...3 • 106 до 20...25 • 109.
Наиболее богаты микрофлорой возделываемые (культурные) почвы; бедны — песчаные, горные, а также почвы, лишенные растительности; содержание микробов в почве увеличивается с севера на юг. Цвет и запах почвы зависят также от состава микроорганизмов. Запах почве придают определенные виды актиномицетов. К типичным почвенным бактериям относятся Вас. sub-tilis, Вас. mycoides, Вас. mesentericus, Вас. megatherium, С. tetani, С. perfringens, С. oedematicus, С. histolyticus, C.botulinum, С. chauoei, а также термофильные, пигментные, непигментные и другие микроорганизмы, составляющие иногда 80...90 % всей микрофлоры почвы.
В ряде случаев почва представляет собой резервуар для некоторых патогенных микробов, попадающих в нее 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 на протяжении десятилетий. При благоприятных условиях микробы в почве не только выживают, но и долго (недели, месяцы и даже годы) сохраняют вирулентные свойства.