Микроорганизмы вообще и бактерии в частности играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические превращения, совершенно недоступные ни растениям, ни животным. Различные этапы круговорота элементов осуществляются организмами разного типа. Существование каждой отдельной группы организмов зависит от химического превращения элементов, осуществляемого другими группами.
Круговорот азота. Циклическое превращение азотистых соединений играет первостепенную роль в снабжении необходимыми формами азота различных по пищевым потребностям организмов биосферы. Подсчитано, что количество азота, участвующего в круговороте, составляет 108—109 т в год. Свыше 90 % общей фиксации азота обусловлено метаболической активностью определенных бактерий.
Биологическая фиксация азота осуществляется свободноживущими бактериями (несимбиотическая фиксация азота) и бактериями, существующими в сообществе с растениям» (симбиотическая фиксация азота). К первой группе относятся цианобактерии, азотобактер, фотосинтезирующие бактерии, некоторые виды клостридиум. Важнейшими микроорганизмами второй группы являются бактерии рода ризобиум, развивающиеся в клубеньках на корнях преимущественно бобовых растений. Проблема фиксированного азота имеет большое значение для сельского хозяйства.
Превращение органического азота и образование аммиака. Значительное количество азота, запасенного в органических соединениях живых организмов, сохраняется в растительных и животных тканях и освобождается лишь после смерти этих организмов. Разложение органического азота с образованием аммиака осуществляется микроорганизмами. Аммонификация — гидролиз сложных органических соединений (белков, нуклеиновых кислот) до более простых (аминокислот, органических азотистых оснований), которые затем расщепляются в результате дыхания и брожения. Осуществляется микроорганизмами рода бациллюс (картофельная, сенная, чудесная палочки). Разложение белка в анаэробных условиях — гниение — обычно не приводит к освобождению всего аминного азота в виде аммиака. Гнилостное разложение характерно для деятельности анаэробных бактерий рода клостридиум.
Нитрификация — превращение аммиака в нитрат, осуществляется в природе двумя высокоспециализированными группами аэробных бактерий. Происходит в два этапа: на первом аммиак окисляется до нитрита с помощью бактерий нитрозомонас и нитрозоцистис; на втором нитрит окисляется до нитрата с участием нитробактера. В результате совместной деятельности этих бактерий образуется нитрат — основное азотистое вещество почвы, используемое растениями в процессе роста.
Денитрификация — процесс восстановления нитрата до нитрита и газообразного азота. В ходе этого процесса связанный азот удаляется из почвы и воды с освобождением газообразного азота в атмосферу. В этом процессе участвуют бактерии родов псевдомонас и бациллюс, а также кишечная палочка, способная восстанавливать нитраты до нитритов.
Круговорот углерода. Биологическое превращение органического углерода в.углекислый газ, сопровождающееся восстановлением молекулярного кислорода, требует совместной метаболической активности разнообразных микроорганизмов. Многие аэробные бактерии (псевдомонады, бациллы, актиномицеты) осуществляют полное окисление органических веществ. В анаэробных условиях органические соединения первоначально расщепляются путем сбраживания, а органические конечные продукты брожения окисляются далее в результате анаэробного дыхания, если имеются неорганические акцепторы водорода (нитрат, сульфат или СО2).
Брожение молочнокислое (аэробный процесс) — разложение углеводов (лактозы, мальтозы, сахарозы, глюкозы) до молочной кислоты. Осуществляется бактериями семейства лактобактерий (болгарская палочка, молочный стрептококк). Используется в пищевой (получение молочнокислых продуктов, квашение овощей), хлебопекарной промышленности, при силосовании кормов.
Брожение пропионовокислое (анаэробный процесс) — разложение углеводов и солей молочной кислоты до пропионовой, уксусной кислот, углекислого газа, воды. Осуществляется бактериями рода пропионибактериум, некоторыми видами клостридиум (Clos. propionicum). Используется в молочно-сыроварных производствах.
Брожение м-аслян. окислое (анаэробный процесс)— разложение углеводов, белков с образованием масляной кислоты, углекислого газа, водорода. Осуществляется бактериями рода клостридиум (Clos, pasteurianum; Clos. butyricum).
Брожение пектиновых веществ (анаэробный процесс) — разложение пектиновых веществ до масляной, уксусной
кислот, углекислого газа, воды. Осуществляется бактериями рода клостридиум (Clos. pectinovorum). Используется при первичной обработке волокнистых растений.
Окисление целлюлозы — гидролиз целлюлозы до глюкозы или целлобиозы, а затем окисление продуктов гидролиза. Осуществляется бактерией цельвибрио. Используется при росяном замачивании льна и других волокнистых культур.
Окисление сахаров или этилового спирта (уксуснокислое брожение) — окисление сахаров или этилового спирта до уксусной кислоты, которая затем может окисляться до углекислого газа. Осуществляется бактериями рода ацетобактер. Используется в производстве уксуса.
Круговорот серы. Для живых организмов сера доступна в основном в форме растворимых сульфатов или восстановленных органических соединений серы.
Прямое образование сероводорода из сульфата. Сероводород образуется из сульфата за счет деятельности сульфат редуцирующих бактерий, относящихся к родам спирилум и споровибрио (Spirillum desulfuricans "vibrio; Sporovibrio desulfuricans). Роль этих бактерий в круговороте серы можно сравнить с ролью нитратредупирующих бактерий в круговороте азота. Деятельность этих бактерий особенно заметна в иле на дне прудов и ручьев, в болотах и вдоль побережья моря (образование лечебных грязей).
Окисление сероводорода и серы осуществляется фотосинтезирующими и хемоавтотрофными бактериями. Может происходить в аэробных условиях под действием бесцветных серобактерий (Beggiatoa, Thiothrix, Thiobacillus) и в анаэробных под действием фотосинтезирующих пурпурных и зеленых серобактерий (Chro—matium, Thiospirillum). Такие окислительные реакции вызывают местное закисление почвы, поэтому серу обычно добавляют к щелочным почвам, чтобы увеличить их кислотность.
Круговорот железа. В некоторых водоемах с пресной водой содержатся в высоких концентрациях восстановленные соли железа. В таких местах развивается специфическая бактериальная микрофлора —-железобактерии (группа Sphaerotiltis, род Gallionella), окисляющие восстановленное железо. Они участвуют в образовании болотных железных руд и водных источников, богатых солями железа. Отрицательное значение — закупорка водопроводных труб.
—Источник—
Богданова, Т.Л. Справочник по биологии/ Т.Л. Богданова [и д.р.]. – К.: Наукова думка, 1985.- 585 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
