Влияние внешних условий на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов

Из внешних факторов, влияющих на жизнь почвен­ных микроорганизмов, следует назвать химический состав, влажность, аэрацию и температуру почвы, кон­центрацию и рН почвенного раствора, свет и некото­рые другие.

I. Подавляющее большинство почвенных микроор­ганизмов является сапрофитами. Поэтому чем богаче почва органическими веществами, тем лучше развива­ются в ней микроорганизмы. Наряду с органическими веществами на распределение микроорганизмов в почве оказывает влияние и содержание минеральных элементов. Так, например, молибден усиливает разви­тие азотфиксаторов, бор — нитрификаторов, цинк и марганец — простейших животных. Наоборот, повы­шение содержания тяжелых металлов снижает процесс фиксации азота, губительно действует на ряд других микробиологических процессов, протекающих в почве.

И. Очень сильное влияние на рост и размножение микроорганизмов оказывает содержание воды в почве и концентрация почвенного раствора. Активная их жизнедеятельность протекает только при достаточно высокой влажности почвы. Оптимальным для большин­ства обитателей почвы является содержание воды, равное 60...70 % от полной влагоемкости. Избыток воды в торфяной почве резко снижает активность многих микроорганизмов и их численность. Количество нитрификаторов уменьшается здесь по сравнению с той же, но осушенной почвой в 600 раз, целлюлозоразлагающих бактерий — в 7 раз и т. д. Осушение заболочен­ных лесных почв таежной зоны уже с первых лет приводит к двойному усилению активности микробно­го населения, в частности целлюлозоразлагающих групп микроорганизмов, повышению количества мно­гих спорообразующих бактерий и актиномицетов.

Почвенная засуха резко отрицательно воздейству­ет на жизнь микроорганизмов. Различают физическую сухость субстрата, на котором поселяются микроорга­низмы (недостаток воды), и физиологическую, создаю­щуюся при высоком осмотическом давлении почвен­ного раствора, например в условиях засоленных почв и соленых озер. Наиболее устойчивы к физической засухе почвы споры бактерий, цисты (например, азо­тобактера), мелкие бактерии с толстыми грамположительными стенками и акинеты (покоящиеся клетки) цианобактерий. Споры бактерий могут выдерживать условия без воды в течение сотен лет, азотобактер — до 10 лет. Совершенно неустойчивы к почвенной засу­хе микоплазмы, спирохеты и некоторые другие микро­организмы.

В засоленных почвах обитают галофильные бакте­рии, способные развиваться при содержании хлорис­того натрия 12 %, а экстремальные галофилы даже лучше растут и размножаются в соленой воде озер при концентрации NaCl 20...30 %. В значительной степени это связано с особенностями строения их оболочки, которая состоит в основном из липопротеидов и не содержит пептидогликана. Для стабилизации клеточ­ной стенки им необходима высокая концентрация ионов натрия, хлора, магния. В их отсутствие стенка растворяется, а цитоплазма постепенно разрушается.

Дрожжи также довольно устойчивы к высокой концентрации раствора, устойчивы и некоторые по­чвенные водоросли. Туберкулезная палочка до 6 недель может жить в очень концентрированном растворе поваренной соли, теряя лишь способность к размно­жению.

III. По отношению к кислороду, как указывалось выше, все микроорганизмы делятся на аэробов и ана­эробов. Аэробы требуют для своего роста и развития молекулярный кислород, используя его в качестве ко­нечного акцептора электронов в процессе дыхания. Анаэробные микроорганизмы способны жить без кис­лорода, получая энергию в процессах брожения или анаэробного дыхания. Облигатные анаэробы живут только в отсутствие кислорода, а факультативные анаэробы, например дрожжи, способны жить как в кислородной, так и в бескислородной среде. Примером облигатно анаэробных микроорганизмов служит род Clostridium. Кислород для них является ядом. Обли­гатные анаэробы в присутствии О₂ гибнут от накопле­ния перекиси водорода, так как у них отсутствует каталаза — фермент, разлагающий Н₂О₂, а также из-за инактивации ферментов при очень высоком окисли­тельно-восстановительном потенциале среды.

Содержание кислорода в почвенном воздухе мень­ше, чем в атмосфере. Даже в хорошо аэрированной почве содержится обычно 8— 10% О₂. Этого количества кислорода вполне достаточно для нормального раз­вития аэробных микроорганизмов. Но в затапливаемой водой или очень уплотненной почве содержание кис­лорода резко понижается (до 1 —2%).

В почвенном воздухе содержится большое количе­ство СО₂ (до 3%), а при вытеснении воздуха водой, за­тапливающей почву, содержание ее достигает 10% и более. Такие дозы СО₂ могут отрицательно влиять на рост и развитие микроорганизмов почвы. Есть немало прокариот, устойчивых к повышенному парциальному давлению СО₂. Цианобактерии, например, не прекра­щают роста при содержании углекислоты выше 12%.

V. Все микроорганизмы по отношению к темпера­туре разделяются на 3 основные группы (табл. 5.1): психрофилы (холодолюбивые), мезофилы и термофилы (теплолюбивые). Между термофилами и мезофилами имеются и промежуточные группы.

Таблица 5.1.