Рост микроорганизмов в прикрепленном состоянии

Экология микроорганизмов

Лекция 13

Экология микроорганизмов изучает их взаимоотношения друг с другом и с окружающей средой. Как известно, микроорганизмы обнаруживаются в почве, воде, воздухе, на растениях, в организме человека и животных.

Функции микроорганизмов в природе. Микроорганизмы являются источником пищи для многих других организмов, т.к. микробная клетка содержит в среднем, % по массе: углерода—50, азота – 14, фосфора – 3 и другие элементы. Основными функциями микроорганизмов являются следующие:

- минерализация, т.е. разрушение органических субстратов до CO₂, NH₃, H₂, CH₄, H₂O;

- поставка питательных веществ для других хемогетеротрофных микроорганизмов;

- обеспечение питания для простейших, нематод, почвенных насекомых, т.е. участие в пищевых цепях;

- модификация сложных соединений, становящихся доступными для других организмов;

- перевод соединений в растворимую и газообразную форму;

Выделение соединений, подавляющих активность других микроорганизмов или ограничивающих выживание и функционарование растений и животных (антибиотиков, токсинов).

Микроорганизмы существуют в природе как в виде популяций организмов одного типа, так и в виде сообществ, где различные типа популяций взаимодействуют между собой.

Микробные местообитания. Места обитания микроорганизмов имеют сложный меняющийся характер и зависят от распределения питательных веществ, токсических соединений и лимитирующих факторов. Поэтому экологических ниш бесконечное множество, но именно сочетание перечисленных факторов определяет экологическую нишу для конкретного микроорганизма. Ее называют первичной экологической нишей. Для точной характеристики местообитания микроорганизма нужно учитывать его микроокружение. Многие специализированные группы микроорганизмов существуют в таких условиях микроокружения, что испытывают минимальную конкуренцию со стороны других микроорганизмов. Микроорганизмы предпочитают расти в прикрепленном состоянии, так как на границе раздела фаз концентрация веществ обычно больше из-за их адсорбции. По тем же причинам микроорганизмы часто образуют биопленки.

В пресноводных и морских местообитаниях имеет место образование биопленок. Простейший пример биопленок – монослой клеток одного типа. Обычно это начальная стадия образования более сложной сруктуры при колонизации поверхности раздела фаз. В зависимости от особенностей обитания микроорганизмов структура биопленки может усложняться, слои будут прежставлены уже различными типами микроорганизмов. Например: верхний слой – фотосинтетики, средний – факультативные хемоорганотрофы, нижний – сульфатредукторы. Более сложная пленка развивается как трехмерная структура, включающая клеточные агрегаты, внутренние поры и сквозные каналы. Биопленка может разрастаться до макроскопического размера, образуя микробный мат. Иногда слои микроорганизмов имеют различный цвет, и тогда структура мата видна невооруженным глазом. Такие маты образуются на поверхности камней или осадков в сверхсоленых и пресноводных озерах, лагунах, горячих источниках и морсикх прибрежных областях. Маты содержатмикробные нити, включающие цианобактерии, которые являются эдификаторами, т.е. организмами, формирующими сообщество и определяющими его структуру.