Взаимосвязи микроорганизмов в почве и некоторых других естественных экосистемах

 

Почва представляет собой сложную систему переменного состава, являющуюся отличной сферой обитания для микроорганизмов. Она состоит из тонкоизмельченных минералов (в основном алюмосиликатов), разлагающихся органических остатков и смешанной популяции живых микроорганизмов. Кроме того, в почве часто присутствует вода, а также газовая фаза, в состав которой могут входить N₂, О₂, СО₂, H₂S, NH₃ и другие газы. Большая удельная площадь поверхности мелких твердых частиц почвы обусловливает концентрирование (за счет адсорбции) некоторых питательных веществ и внеклеточных гидролитических ферментов. Растворенные минералы и разлагающиеся органические материалы являются источниками ионов, углеводов, азотсодержащих соединений и витаминов. Таким образом, создается богатая среда, способная поддерживать рост микроорганизмов.

Синтрофизмом называют тип межвидовых взаимосвязей, при котором один организм продуцирует пищу для другого. Синтрофизм очень широко распространен среди популяций организмов в почве и играет важную роль в кругообороте химических элементов. Ряд примеров синтрофизма схематично представлен на рис. 14.5. Обратите внимание на то, что один организм (обозначенный символом A), продуцирующий целлюлолитические ферменты для самообеспечения питательными веществами, одновременно снабжает простыми сахарами и другие виды (B, C и D). Конечные продукты метаболизма организмов A используются другими микроорганизмами, обладающими иными потребностями в питательных веществах.

Синтрофизм можно объяснить и с другой точки зрения, проследив за последовательностью событий, которые наступают вслед за вспашкой земли, засеянной травами или клевером (эти события в какой-то степени напоминают рассмотренные в предыдущем разделе процессы, сопровождающие порчу молока). Вспашка не только обеспечивает почву различными питательными веществами из растений, но и аэрирует ее. Создающиеся таким путем условия способствуют быстрому росту гетеротрофных организмов и факультативных аутотрофов. Метаболическая активность этих организмов в свою очередь способствует повышению температуры и кислотности почвы.

После истощения имеющихся запасов кислорода появляются облигатные анаэробы, что приводит к еще большему повышению кислотности. В конце концов, этот быстрый рост микроорганизмов прекращается в результате истощения питательных веществ или образования токсинов (вспомните разд. 7.3.1), и множество клеток погибает, выделяя соединения, способствующие росту растений. Остаточная относительно малочисленная популяция микроорганизмов в основном состоит из видов, способных разрушать устойчивые вещества, например, из числа содержащихся в гумусе.

По сути дела, здесь мы только коснулись проблемы изучения микробиологической активности в почве.