Микроорганизмы и окружающая среда

Различные виды организмов развиваются не изолированно, а образуют сложные сообщества — биоценозы, представляющие собой организованные системы с разнообразными типами взаимоотношений между представителями отдельных видов.

Симбиотические отношения приносят взаимную выгоду симбионтам. Совместный рост таких организмов протекает лучше, чем развитие их по отдельности. Примером симбиотических взаимоотношений является симбиоз зеленых водорослей и инфузорий. Водоросль, поселяясь внутри тела инфузории, использует энергию света для превращения СО2 в органические вещества, выделяя при этом кислород. Инфузория потребляет кислород для окисления органических веществ в процессе дыхания, образуя в итоге СО2.

Широко распространенным типом взаимоотношений является метабиоз, при котором жизнедеятельность одних микроорганизмов создает условия для развития других. Метабиотические взаимоотношения обусловливают последовательность превращений одних веществ в другие и лежат в основе круговорота веществ в природе. Примером таких взаимоотношений могут служить сообщество факультативных и облигатных анаэробов, осуществляющих процесс брожения осадков сточных вод в метантенках, а также нитрифицирующие бактерии родов Nitrosomonas и Nitrobacter.

Антагонистические взаимоотношения между микроорганизмами очень разнообразны. Это и хищничество (пожирание бактерий простейшими), и паразитизм (уничтожение бактерий бактериофагами), и выделение в среду продуктов обмена, снижающих жизнедеятельность других организмов или убивающих их. Например, конечный продукт обмена молочнокислых бактерий — молочная кислота — препятствует развитию гнилостных бактерий. Некоторые виды грибов и актиномицетов выделяют в среду биологически активные вещества — антибиотики, обладающие бактерицидным действием.

Антагонизм в микромире является одним их важнейших факторов, определяющих состав биоценозов.

Состав и характер биоценозов в значительной степени зависит от условий окружающей среды, с которой неразрывно связана жизнь микроорганизмов. С одной стороны, деятельность микробов приводит к значительным изменениям окружающей среды в результате удаления из нее питательных веществ и выделения продуктов обмена; с другой стороны, — интенсивность обменных процессов внутри клетки во многом зависит от условий (факторов) окружающей среды. Факторы окружающей среды, влияющие на деятельность микроорганизмов, подразделяют на физические и химические.

Физические факторы. К важнейшим физическим факторам, обусловливающим активность микроорганизмов, относятся влажность, температура, свет. Для активного роста и развития микробов необходимо наличие в среде воды. Доступной для них формой является вода в капельно-жидком состоянии. Именно поэтому температурный интервал, в котором возможна жизнь микроорганизмов, ограничен температурами от —2°С (или ниже в средах с высоким осмотическим давлением) до +100°С.

По отношению к температуре микроорганизмы делятся на три группы.

1. Психрофилы, или холодолюбивые (от греч. psychia — холод, phileo — люблю). Эти микроорганизмы способны развиваться в интервале температур от —2 до +30°С. Оптимальной для них является температура 10— 15°С. К организмам этой группы относятся обитатели северных морей, почв, некоторые микроорганизмы очистных сооружений канализации.

2. Термофилы, или теплолюбивые (от греч. therme — тепло). Температурный диапазон их развития 30—85°С с оптимумом около 50—60°С. Микроорганизмы этой группы обитают в горячих источниках и в гниющем навозе. Термофильные бактерии участвуют в процессе сбраживания осадков на городских сооружениях канализации.

3. Мезофилы (от греч. mesos — средний). Эти микроорганизмы развиваются в интервале температур от 5 до 50°С. Оптимальной для них является температура 25— 37°С. К мезофильным микроорганизмам относятся большинство бактерий, простейших грибов. К этой же группе относятся и все патогенные для человека и теплокровных животных организмы.

Способность развиваться при определенной температуре следует отличать от способности переносить ту или иную температуру. Так, многие микроорганизмы при температуре ниже нуля сохраняют жизнеспособность длительное время, но активная их жизнедеятельность при такой температуре приостанавливается. Споры многих бактерий не погибают даже при температуре жидкого водорода (—252°С).

Значительно менее устойчивы микроорганизмы к действию высоких температур. Большинство неспороносных бактерий погибает при температуре 70°С в течение 10— 15 мин, при 100°С в течение 1 мин. Губительное действие высоких температур связано с денатурацией белков.

Большинство микроорганизмов хорошо растет в темноте. Исключение составляют фототрофы, использующие энергию солнечного луча. Прямой солнечный свет губительно действует на микроорганизмы. Микробоцидное (убивающее) действие его обусловлено главным образом ультрафиолетовой частью спектра. Адсорбция ультрафиолетовых лучей белками и нуклеиновыми кислотами клетки приводит к необратимым химическим изменениям. Наиболее чувствительны к действию света вегетативные клетки. Большинство патогенных микробов более чувствительны к ультрафиолетовым лучам, чем сапрофиты. Эти лучи обладают низкой проникающей способностью и действуют в основном на поверхности.

Химические факторы. Концентрация водородных ионов оказывает существенное влияние на развитие микроорганизмов. Большинство бактерий предпочитает среды с рН, близким к нейтральному (6,5—7,5). Однако есть некоторые виды бактерий, хорошо растущих в щелочной или более кислой среде. Благоприятной средой для развития грибов является среда с рН - 4—6, а актиномицеты лучше растут в щелочной среде.

Отклонение рН от оптимальных значений влечет за собой снижение активности ферментов, изменение проницаемости цитоплазматической мембраны для отдельных ионов и нарушение обменных процессов.

Многие химические соединения обладают антимикробным действием, при этом одни из них только задерживают развитие микробов (микробостатическое действие), другие обладают микробоцидными свойствами. Такие соединения обычно называют ядами. Однако абсолютных ядов не существует, и степень их воздействия на микроорганизмы зависит от концентрации, продолжительности контакта и вида микробов. Многие яды в очень малых концентрациях оказывают даже стимулирующее действие, повышая биохимическую активность микроорганизмов.

Среди неорганических веществ микробоцидным эффектом обладают соли тяжелых металлов, такие окислители, как хлор, озон, бром, йод. Соединения серебра и меди проявляют микробоцидное действие в ничтожно малых концентрациях. Такое действие называется олигодинамическим (от греч. oligos — малый). Сильными ядами для микробов являются и некоторые органические соединения: фенолы, спирты, формалин и т.д. В то же время многие из этих веществ специфическими группами микроорганизмов могут использоваться в качестве источников углеродного питания. Целый ряд химических соединений — микробных ядов используется для обеззараживания различных материалов. Микробоцидное действие сильных окислителей лежит в основе широко применяемых методов обеззараживания питьевых и сточных вод.

www.ovode.net 2011