Круговорот фосфора

Круговорот железа

Круговорот железа сводится к восстановлению и окислению соединений железа под влиянием микроорганизмов, относящимся к различным физиологическим группам.

В водоемы железо поступает в окисленном состоянии в виде растворенных солей или взвесей, оседающих в иловые отложения. Происходит восстановление железа (Fe³⁺) в (Fe²⁺) при участии донной микрофлоры. Наибольшую активность проявляют микроорганизмы Bacillus polymyxa и B. circulans. Процесс восстановления особенно легко протекает в присутствии сероводорода. Этот процесс осуществляют и десульфатирующие бактерии. В зависимости от кислородного режима водоема окисление образовавшихся восстановленных форм железа происходит либо в поверхностном слое ила, либо в толще воды.

Окисление закисных соединений железа происходит при участии железобактерий, которые получают энергию за счет окисления кислородом воздуха двухвалентного железа в трехвалентное: 4 Fe²⁺ + 4 Н⁺ + О₂ → 4 Fe³⁺ + Н₂О

Железобактерии представлены нитчатыми бактериями рода Leptothrix, микоплазмами рода Gallionella, бактериями рода Siderococcus. Окисление железа производят также автотрофные тионовые бактерии Thiobacillus ferrooxibans. Бактерии рода Gallionella имеют бобовидную форму. Они выделяют вогнутой стороной клетки коллоидную массу гидроокиси железа. Нитчатые железобактерии рода Leptothrix образуют длинные нити, имеющие общее слизистое влагалище, в котором откладывается гидроокись железа. После отмирания клеток гидроокись железа служит материалом для образования болотных и озерных руд. Одни виды нитчатых бактерий свободно плавают в воде, другие – легко прикрепляются к любым подводным предметам.

Развиваясь в большом количестве в различных водоемах, железобактерии могут засорять отстойник, суживать просвет водопроводных труб. Железобактерии способны прикрепляться к головне, жабрам, ротовой полости мальков рыб, вызывая механическое раздражение кожи. Это может вызывать последующую гибель молоди рыб, нанося, таким образом, вред рыбному хозяйству.

Фосфор относится к числу элементов-органогенов. Он входит в состав важнейших органических соединений клетки – АТФ, ДНК, РНК, фосфолипидов и др. Фосфорорганические соединения расщепляются при участии ферментов микроорганизмов – фосфотаз и нуклеаз. Освобождаясь в процессе гниения в виде фосфорной кислоты, фосфор превращается в труднорастворимые соединения (соли кальция, магния, железа).

Превращения соединений фосфора при участии микроорганизмов (круговорот фосфора) сводится к двум процессам: минерализации фосфорсодержащих органических веществ; переход фосфорнокислых солей из менее растворимых в более растворимые. Схема круговорота фосфора:

Способностью минерализовать фосфорорганические соединения обладают неспорообразующие бактерии родов Pseudomonas, Ryzobium, а также спорообразующие бактерии рода Bacillus (B. megaterium, B.mycoides, B. angulans). Наиболее активной является спорообразующая палочка B. megaterium, которая освобождает до 50% фосфора из лецитина и 86% фосфора из нуклеиновой кислоты. Некоторые почвенные бактерии способны восстанавливать фосфорнокислые соли в анаэробных условиях. Процесс протекает по типу анаэробного дыхания и осуществляется при сопряженном окислении органических веществ. Нерастворимые минеральные соединения фосфора могут переводиться в растворимые. Это осуществляют микроорганизмы, в результате деятельности которых образуется кислота (нитрифицирующие бактерии, тиобактерии и др.).

Контрольные вопросы: 1. Какие микроорганизмы участвуют в аэробном и анаэробном процессе распада клетчатки? 2. В чем заключается особенность миксобактерий? 3. На какие группы делятся пектиновые вещества? 4. Какие микроорганизмы осуществляют аэробное и анаэробное разложение пектиновых веществ? 5. Как происходит расщепление микроорганизмами липидов? 6. Какие микроорганизмы обладают липолитической активностью? 7. Какие микроорганизмы называются гнилостными? 8. С какого процесса начинается аммонификация белков и какие ферменты микроорганизмов в нем участвуют? 9. Какое вещество получается при всех типах дезаминирования аминокислот? 10. Какие продукты получаются при аммонификации белков в анаэробных условиях? 11. Какие микроорганизмы являются аэробными и факультативно-анаэробными аммонификаторами? 12. Какие микроорганизмы вызывают анаэробное гниение белков? 13. Какие микроорганизмы вызывают аммонификацию мочевины? 14. Как происходит аммонификация хитина и какие микроорганизмы вызывают этот процесс? 15. Какие микроорганизмы осуществляют первую фазу нитрификации? 16. Какие микроорганизмы осуществляют вторую фазу нитрификации? 17. В чем различие прямой и косвенной денитрификации? 18. В чем различие ассимиляционной и диссимиляционной денитрификации? 19. В чем состоит уникальность биологической азотфиксации? 20. Какие микроорганизмы относятся к свободноживущим азотфиксаторам? 21. Какими свойствами характеризуются симбиотические азотфиксаторы? 22. Какие микроорганизмы участвуют в окислении сероводорода? 23. Какие микроорганизмы участвуют в процессе десульфатации? 24. Какие микроорганизмы участвуют в процессе круговорота железа? 25. Как происходят превращения соединений фосфора при участии микроорганизмов?