Тема 14. Биология и Микробиология

Современная биология представляет комплекс, систему наук. Для уяснения биологических основ развития, жизнедеятельности и экологии конкретных представителей животного и растительного мира неизбежно обращение к общим вопросам сущности жизни, уровня его организации, механизмам существования жизни во времени и пространстве.

В контексте микробиологии окружающей среды нас интересует экология микроорганизмов.

Основной единицей в экологии является экосистема. В нее входят как биотичес­кие, так и а биотические компоненты. Биотические компоненты составляют сообще­ство организмов или биоценоз. В данном случае речь идет о сообществе различных популяций микроорганизмов. Абиотические компоненты - это физические и химиче­ские условия экосистемы, в которых живут организмы. Размеры микробных экосис­тем разнообразны. Это может быть, например, пруд, озеро или корневая система какого-то растения. Возможны и такие малые экосистемы, как ротовая полость человека, рубец жвачного животного или участок кишечника. Все жизненное пространство нашей планеты, или биосферу, можно рассматривать как гигантскую экосистему. Иногда ту или иную экосистему называют "окружающая среда". Место­обитание в пределах экосистемы - это тот участок или жизненное пространство, в котором живет данный организм (индивид или популяция). Для каждого микроорга­низма (организма) можно указать как минимум одно местообитание, в котором оно обычно встречается, растет, развивается. Например, донные отложения водоемов, плодородная почва, носовая полость или кишечник человека или животного. Как правило, существует одно определенное местообитание в рамках одной экосисте­мы, но может быть и несколько, каждое в отдельной экосистеме. Например, метано-образущие бактерии могут жить в морских отложениях, в рубце животных или в метантенках очистных установок.

Экологическая ниша - отражает не место в пространстве, а функцию какого-то вида в сообществе организмов. Функция обусловлена специфическими потребнос­тями в пище, устойчивостью к условиям среды и т. п. Например, в рубце жвачных животных могут расти и выполнять функцию расщепления целлюлозы только целлюлозолитические бактерии, которые осуществляют это в анаэробных условиях. Они должны быть устойчивы к температуре желудка, к присутствию жирных кислот, ферментов, газов и т. п.

Согласно концепции Вернадского, микроорганизмы, встречающиеся в экосисте­мах, подразделяются на две категории: автохтонные и аллохтонные. Автохтонные -типичные обитатели данной экосистемы и присутствуют там всегда, например, бактерии кишечной группы (в кишечнике), нитрифицирующие бактерии (в почве), обитатели горячих водных источников и т. д. Такая специфичность обусловлена наличием определенных питательных веществ, соответствующей температурой, реакцией среды и другими условиями.

Аллохтонные (зимогенные) микроорганизмы появляются случайно при повы­шенной концентрации питательных веществ или при добавлении определенных ве­ществ. Такие виды присутствуют в экосистеме временно или пребывают в состоянии покоя (вездесущие почвенные бактерии и водные бактерии). В нормальных услови­ях в почве или воде развивается большое число видов. Нормальными условиями считаются нейтральная рН, обилие питательных веществ и воды. Чем больше отклонений, тем меньше разнообразия видов, но зато выше численность какого-нибудь одного вида. В экстремальных экологических системах (горячие источники, соленые озера) преобладают организмы, приспособившиеся к экстре­мальным условиям. Это относится к крайне термофильным, галофильным, алка-лифильным, осмофильным и другим экстремальным микроорганизмам.