Экологические связи в микробиоценозах.

Микроорганизмы могут обитать там, где другие формы жизни не выживают. Естественные среды обитания большей части организмов – вода, почва и воздух. Число микроорганизмов, обитающих на растениях и в организмах животных, значительно меньше.

В зонах обитания микроорганизмы образуют микроценозы – сообщества со специфическими и часто необычными взаимоотношениями.

Каждое микробное сообщество в конкретном ценозе образуют специфичные аутохтонные микроорганизмы (греч. аutos - свой, chthon – страна) обычно в них встречающиеся.

Любые таксоны живых организмов характеризуются определенными ареалами.

Ареал (лат. аrea- площадь, пространство) – это часть земной поверхности, в пределах которой распространен и проходит полный цикл своего развития данный таксон (вид, род, семейство и т.д.). Некоторые виды бактерий имеют ограниченные ареалы. Внутри ареалов организмы развиваются в составе определенных экосистем.

Экосистема (греч. oikos – жилище, местообитание, systema – сочетание, объединение) – совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования. Можно выделить экосистему озера, пруда, леса, но может быть экосистема рубца жвачного животного, кишечного тракта дождевого червя или ризосферы растения. В экосистему входят сообщество организмов или биоценоз и физико-химические условия обитания.

Биоценоз (греч. bios –жизнь, foinos – сообщество) – это сообщество организмов разного уровня – животных, растений, микроорганизмов.

Бактерии являются компонентами любых биоценозов. Сообщество, включающее только микроорганизмы, можно обозначить термином ценоз, или микроценоз.

Микроценозы по своему составу бывают стабильными или временными. Относительно постоянны микроценозы пищеварительного тракта животных, рубца жвачных, кишечника насекомых и т.п.

Экологическая ниша – это совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Обычно экологическая ниша, занимаемая организмом в естественной среде, бывает уже, чем можно было бы ожидать, исходя из потенциальных возможностей данного вида. Так, например, многие бактерии, гидролизирующие целлюлозу, не являются строго специализированными и могут использовать различные органические вещества.

Однако во многих экосистемах их развитие связано только с использованием целлюлозы, поскольку на других субстратах они оказываются неконкурентноспособными.

2. Типы взаимоотношений микроорганизмов

Нейтрализм (лат. neutralis - не принадлежащий ни тому, ни другому)— взаимоотношения, при которых микроорганизмы, развиваясь в составе одного ценоза, не оказывают друг на друга непосредственного влияния. Косвенная взаимозависимость организмов при этом неизбежна, поскольку они являются элементами одного сообщества.

Конкуренция (лат. сопсиггеге - сталкиваться) - взаимоотношения между организмами одного или разных видов, соревнующихся за одни и те же ресурсы внешней среды при недостатке последних. Конкуренция может быть пассивной - потребление ресурсов внешней среды, необходимых обоим организмам или активной - подавление одного другим в результате образования определенных продуктов обмена. В микробиологии понятие конкуренции обычно распространяют лишь на взаимоотношения между микроорганизмами, хотя возможны конкурентные отношения между микро- и макроорганизмами, например почвенные микроорганизмы конкурируют с высшими растениями за элементы минерального питания.

Синтрофия (греч. syn—вместе, trophe—пища, питание) - способность двух или более видов бактерий осуществлять такой процесс, который ни один из них не может осуществлять по отдельности. Синтрофия является частным случаем симбиотических взаимоотношений между бактериями.

Симбиоз (греч. symbiosis—совместная жизнь) - различные формы совместного существования разноименных организмов, составляющих симбиотическую систему. Один из партнеров системы или оба вместе приобретают возможность выигрыша в борьбе за существование.

Симбиоз бывает факультативным, когда каждый из организмов при отсутствии партнера может жить самостоятельно, и облигатным, когда один из организмов (или оба) оказывается в такой зависимости от другого, что самостоятельное существование невозможно. По характеру взаимоотношений между партнерами выделяют несколько типов симбиоза: комменсализм, паразитизм и мутуализм.

Комменсализм (лат. com—с, вместе и mensa—стол, трапеза), т. е. сотрапезничество, форма симбиоза, при которой один из партнеров системы (комменсал) возлагает на другого (хозяин) регуляцию своих отношений с внешней средой, но не вступает с ним в тесные отношения. Основой для комменсальных отношений могут быть общее пространство, cyбстрат, кров, пища. Присутствие комменсала для хозяина остается обычно безразличным, т. е. понятие комменсализм сейчас понимается шире, чем сотрапезничество.

При определенных условиях комменсалы, которыми обычно являются условно-патогенные бактерии, могут стать виновниками заболеваний (стафилококки, стрептококки, грамотрицательные бактерии).

Паразитизм (греч. parasitоs—нахлебник) - форма антагонистических взаимоотношений двух различных организмов, при которой паразит использует хозяина в качестве среды обитания или источника пищи. Паразиты принимают участие в регуляции численности популяций хозяев. Паразиты подразделяются на облигатные и факультативные.

Мутуализм (лат. mutuus—взаимный) - форма симбиоза, при которой отношения между партнерами характеризуются взаимовыгодностью и ни один из них не может существовать без другого.

Хищничество - такое отношение двух групп организмов, при котором одна использует другую в пищу. Примером может служить род Clostridium (патогенные виды), который сначала своими токсинами приводит к гибели животное, а затем использует труп в качестве источника питания.

Антагонизм (rp. antagonisma—спор, борьба) - термин, применяемый к таким взаимоотношениям между микроорганизмами, когда один вид задерживает или полностью подавляет рост другого. Если угнетение взаимно, говорят об аменсализме (лат. а - удаление, отказ и mensa - стол, кушание).

Наиболее широко используется человеком антогонистические взаимоотношения между микроорганизмами (антибиотики, пробиотики, органические кислоты).