Микроорганизмы и окружающая среда

Характер действия ядовитого вещества — бактерицидный или бактериостатический — зависит от его концентрации, то есть его токсичность определяется дозой. Кроме того, среди микроорганизмов имеются формы, устойчивые к действию общих клеточных и метаболических ядовитых веществ (фенол, окись углерода, сероводород и др.), а некоторые обладают способностью использовать их в качестве источников питания.

Для ряда ядовитых веществ выявлен механизм их противомикробного действия. Растворы токсических соединений применяются в качестве дезинфицирующих средств в медицине, пищевой промышленности. В сельском хозяйстве их используют для химической дезинфекции (протравливания) семян и почвы. Такого рода дезинфекция обычно направлена против определенного возбудителя заболевания и называется частичной дезинфекцией.

 

 

3.6 Радиация (излучение).

 

Свет — необходимый фактор для роста фотосинтезирующих зеленых и пурпурных бактерий, которые имеют пигменты, обеспечивающие им возможность поглощать энергию светового луча и превращать ее в химическую. Для большинства других бактерий радиация, видимая и невидимая, является или бесполезной, или вредной.

Энергия излучения переносится порциями, называемыми квантами. Количество энергии изменяется в зависимости от длины волны: большая длина волны дает немного энергии. Так, инфракрасные лучи с большой длиной волны характеризуются низким содержанием энергии, а короткие ультрафиолетовые и рентгеновские лучи обладают высокой энергией.

Действие, производимое квантом на материю, является функцией заключенной в нем энергии и, следовательно, длины его волны. Кванты инфракрасного света, имеющего длину волны более 1200 нм, содержат такое незначительное количество энергии, что они не способны вызывать химических изменений в поглощающей материи, и их энергия превращается в тепло. Этим объясняется хорошо известный тепловой эффект инфракрасных ламп. Энергия радиаций с длиной волны от 1200 (близкая к инфракрасным лучам) до 200 нм (ультрафиолетовые лучи) достаточна для того, чтобы произвести фотохимические изменения в поглощающих молекулах или атомах. При длине волны 200 нм и менее (рентгеновские лучи, а-частицы, космические лучи) энергия квантов столь высока, что молекулы ионизируются. Этот род радиации часто относят к ионизирующей.

Живая материя содержит многие виды молекул, химическая структура которых способствует поглощению лучистой энергии. Такие молекулы могут подвергаться фотохимическим реакциям. Нуклеиновые кислоты и белки — важнейшие составные части живой материи — обладают структурами, допускающими очень сильное поглощение ультрафиолетового света, и фотохимические изменения, возникающие при этом, очень вредны для живых клеток. Следовательно, ультрафиолетовый свет — сильный бактерицидный агент. Наиболее эффективная область спектра имеет длину волны около 260 нм и поглощается нуклеиновыми кислотами. Вероятно, гибель клетки от ультрафиолетового излучения почти всецело происходит за счет фотохимического разрушения этих соединений. Когда воздействие ультрафиолетового света недостаточно сильное, чтобы убить клетку, он может вызывать мутации. В практических целях ультрафиолетовые лампы используют для стерилизации воздуха.

Видимая часть света оказывает некоторое отрицательное действие на микроорганизмы, особенно лишенные пигмента. Микробы, живущие на субстратах, которые подвергаются воздействию солнечных лучей, содержат в своих клетках каротиноидные пигменты. Эти пигменты обладают защитным свойством против ультрафиолетовых лучей и видимого излучения. Многие микрококки и сарцины, обнаруживаемые в воздухе, также содержат каротиноидные пигменты и поэтому не гибнут на солнечном свету.

Ионизирующая радиация (рентгеновские лучи, а-частицы, у-из - лучение и др.) при низких дозах оказывает мутагенный эффект, а при высоких — обладает летальным действием на микроорганизмы, что позволяет использовать ее для стерилизации различных материалов, консервирования пищевых продуктов и т. д. При этом свойства стерилизуемого материала не изменяются.

 

 

 

3.7 Взаимодействие  факторов внешней среды.

 

Мы рассмотрели влияние различных физических и химических факторов внешней среды на микроорганизмы. Однако в действительности влияние одного фактора весьма редкое явление. В природной обстановке, а нередко и в условиях искусственной культуры на микроорганизмы оказывают воздействие многие факторы среды одновременно. Подчас это резко влияет на эффективность действия основного фактора. Так, pH среды изменяет летальный эффект температуры. Бактерии гораздо легче могут быть уничтожены при нагревании в кислой среде, чем в нейтральной или щелочной. Летальный эффект рентгеновских лучей очень сильно повышается в присутствии молекулярного кислорода. Бактерии могут быть защищены от воздействия рентгеновских лучей, если они облучаются в среде, компоненты которой находятся в восстановленном состоянии. Потребности микроорганизмов в ростовом факторе могут увеличиваться с повышением температуры и т. д. Таким образом, термины «оптимальная температура» или «оптимальный pH» для роста данной бактерии имеют реальное значение, если все другие факторы внешней среды известны.

Сложность взаимодействия между различными факторами внешней среды чрезвычайно затрудняет определение оптимальных условий роста микроорганизмов. Тем не менее, этот вопрос имеет не только большое теоретическое, но и практическое значение.

 

 

3.8 Взаимоотношения  микроорганизмов.

 

Микроорганизмы в природной обстановке живут в тесной взаимосвязи друг с другом и со всем населением окружающей среды. Взаимоотношения между микроорганизмами бывают либо благоприятными, то есть приносящими взаимную пользу, либо вредными, антагонистическими. Между этими типами взаимоотношений можно провести лишь условную границу, они могут меняться в результате изменения окружающей среды.

В ряде случаев наблюдаются ассоциативные взаимоотношения между микроорганизмами. Изменяя компоненты среды, микроорганизмы могут создавать обстановку для благоприятного существования других микроскопических существ. Так, аэробы, поглощая кислород, благоприятствуют развитию анаэробов.

Нередко продукты жизнедеятельности одних видов микробов, служат источником энергии или питательных веществ для других (явление метабиоза). Нитрифицирующие бактерии получают необходимую им энергию при окислении аммиака, образующегося в результате жизнедеятельности аммонифицирующих бактерий. Для других микробов аммиак служит источником азота. Продукты обмена веществ бактерий, расщепляющих клетчатку, используются фиксаторами азота и т. д.

Существуют ассоциации двух разных видов микроорганизмов (или микро и макроорганизмов) в условиях тесного и длительного пространственного контакта, когда оба партнера взаимно адаптируются к совместному существованию. Такие взаимоотношения между организмами называют симбиозом.

Типы симбиоза между микроорганизмами, а также между микроорганизмами и растениями (животными) делят на две категории: эктосимбиоз и эндосимбиоз. При экзосимбиозе микроорганизм занимает внешнее положение по отношению к клеткам организма-хозяина (более крупного из двух симбионтов), а при эндосимбиозе микроорганизм растет и развивается внутри клеток хозяина.

Разные типы симбиоза существенно отличаются и по относительной выгоде, которую получает каждый из партнеров ассоциации. При мутуалистическом, или взаимовыгодном, симбиозе оба партнера извлекают пользу от ассоциативного существования; при паразитическом симбиозе пользу получает только один из партнеров, в то время как второй не получает ничего, а часто даже приобретает различной степени повреждения. Следует отметить, что тип симбиоза может измениться при смене условий окружающей среды и взаимоотношения, бывшие вначале взаимовыгодными, могут стать паразитическими, и наоборот.

По степени взаимозависимости партнеров выделяют факультативный и облигатный симбиоз. При факультативном симбиозе партнеров можно культивировать друг без друга. В случае если симбионтов нельзя культивировать в изолированном виде, то симбиоз называют облигатным.

Можно привести несколько примеров мутуалистического симбиоза. Так, развитие или половое размножение некоторых дрожжей и грибов идет лишь в присутствии других микроорганизмов. Взаимоотношения подобного рода обусловливаются, по всей вероятности, образованием микробами-спутниками веществ типа ауксинов, или факторов роста, которые нужны для прохождения определенных фаз развития. Многие бактерии, нуждающиеся в витамине B12, получают его от других микробов, которые обладают способностью синтезировать это соединение. Известны и такие взаимоотношения, как симбиоз гриба с растением при образовании микориз; симбиоз клубеньковых бактерий с бобовыми растениями; симбиоз целлюлозоразлагающих бактерий, обитающих в рубце животных, с животным и др.

Паразитический симбиоз широко распространен в мире микроорганизмов. Так, некоторые миксобактерии способны лизировать клетки бактерий и питаться их содержимым.

В 1963 г. немецкий микробиолог Штольп открыл очень мелкую бактерию, названную им Bdellovibrio bacteriovorus (вибриопиявка), являющуюся облигатным паразитом бактерий. Сначала этот паразит прикрепляется к клеточной стенке бактерии, затем проникает внутрь ее, быстро увеличивается в размерах и размножается. Когда содержимое клетки переварено, клеточная стенка пораженной бактерии разрушается, вибрионы выходят наружу и поражают новые бактериальные клетки. Существует ряд Bdellovibrio, каждый из которых поражает определенные виды бактерий. Они паразитируют преимущественно па грамотрицательных бактериях, в частности на псевдомонадах и энтеробактериях. Bdellovibrio встречаются в почве и воде.

Некоторые бактерии и грибы образуют специальные приспособления для захвата микроорганизмов и мелких животных. Запутавшиеся в них существа погибают и лизируются, после чего служат источником питания. Ряд видов грибов живет за счет грибов других видов. Иногда мицелий грибов разрушается актиномицетами.

Примером паразитического симбиоза может служить и инфекционная болезнь, при которой хозяин постепенно ослабевает и в конце концов может погибнуть.

Бактерии служат пищей для основной массы простейших, причем набор используемых для питания бактерий у различных простейших варьирует.

Антагонизм между микроорганизмами может быть вызван следующими причинами:

• конкуренцией за питательные вещества;
• действием антибиотиков, вырабатываемых некоторыми микроорганизмами;
• уничтожением одних микроорганизмов другими.

Уровень питательных веществ имеет большое значение для сохранения тех или иных видов микроорганизмов в почве. Например, опыты, проведенные в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева, показали, что в длительно парующей почве исчезают многие сапрофитные бактерии. Это результат непоступления в почву свежих растительных остатков. В подобной обстановке вымирают типичные сапрофиты и конкурентоспособными оказываются микроорганизмы, использующие перегнойные соединения почвы. По этой же причине в почве отмирают многие грибные фитопаразиты.

          Определенные виды микроорганизмов могут погибать или угнетаться антибиотиками микробного происхождения. Антибиотики — химические вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, обладающие способностью подавлять рост микробов и даже убивать их. Известны антибиотики, вырабатываемые грибами (пенициллин, аспергиллин), актиномицетами (стрептомицин) и бактериями (грамицидин С). Антибиотики широко применяются в медицине и в сельском хозяйстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы.

1) Л.Б.Борисов, И.С. Фрейдлин Краткий справочник микробиологической терминологии. Издательство «Медицина», М., 1975

2)Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А.Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

3) Энциклопедический сельскохозяйственный словарь-справочник.  
Автор: Мальченко В.М. 1959

4) http://agroinf.com/mikrobiologiya/mikroorganizmy-i-okruzhayushchaya-sreda/mikroorganizmy-i-ix-otnoshenie-k-okruzhayushhej-srede.html

5) http://studopedia.net/9_2504_vliyanie-faktorov-okruzhayushchey-sredi-na-mikroorganizmi.html

6) http://biofile.ru/bio/17048.html

7) http://medbooka.ru/mikrobiologiya