Мікроорганізми-відновники

Ці мікроорганізми є гетеротрофами і використовують як джерело енергії органічні речовини. До них належать:

- денітрифікуючі бактерії, що існують у морях і ґрунті. Вони перетворюють окиснені форми нітрогену в елементарний азот.

- сульфатредукуючі бактерії, що живуть у морях, озерах, ґрунтах, мулах, нафтових пластових водах і т.д. Ці організми відновлюють сульфати, використовуючи як джерело енергії та вуглецю різноманітні органічні речовини, аж до сирої нафти. Зазвичай вони наявні в місцях нагромадження органіки, а у водоймах знаходяться в приповерхневих шарах води.

Загальну реакцію сульфатредукції можна подати таким рівнянням, взявши до уваги, що ступінь окиснення сірки в сульфат-іоні дорівнює +6, а в більшості органічних сполук ступінь окиснення вуглецю дорівнює нулю:

S⁺⁶ + 2С⁰  S^2- +2С⁺⁴

Звідси видно, що на відновлення 1 моля сульфатів споживається 2 моль атомів органічного вуглецю і співвідношення продуктів реакції також становить 1:2.

Інтенсивність сульфатредукції в озерах може сягати 20 мг Н₂S на кг мулу за добу, а в лабораторних умовах - 100-150 мг Н₂S на літр середовища за добу.

Мікроорганізми-окисники

Деякі штами сульфатредукуючих бактерій можуть окиснити молекулярний водень за участю фермента гідрогенази:

4H₂⁰ + S0₄^2-  S^2- + 4Н₂⁺0

Вихід енергії за цією реакцією такий великий, що бактерії можуть асимілювати СO₂ і розвиватися автотрофно, без органічної речовини в середовищі.

Вони можуть бути як строгими автотрофами - фотосинтетиками і хемосинтетиками, так і гетеротрофами. До них належать нітри- і нітрофікуючі бактерії; бактерії, що окиснюють сірку, а також залізні і марганцеві бактерії.

Нітри- й нітрофікуючі бактерії перетворюють відновлені сполуки нітрогену в окиснені за рівняннями:

NH₄⁺ + 1,5 O₂  2 Н⁺ + Н₂O + NO₂^- + 66 ккал

NO ₂^- + 0,5 O₂  NОз^- + 17 ккал

Енергія, що вивільнюється при цьому, використовується нітри- і нітрофікаторами для синтезу органічних сполук з мінерального вуглецю, що поглинається з повітря або з розчинів. Нітрофікатори населяють ґрунти та води і їх активність тісно пов’язана з родючістю середовища.

В окисненні сірководню до сірки й далі до сульфатів беруть участь декілька фізіологічних груп бактерій:

- безбарвні сіркобактерії (окиснюють сірководень киснем у своїх клітинах);

- забарвлені сіркобактерії (засвоюють вуглекислоту фотосинтетичним шляхом і тому є автотрофними організмами);

- тіонові бактерії (окиснюють сірководень до елементарної сірки на першому етапі реакції, є хемосинтетиками) .

Бактерії - відновники несамостійні: вони живуть за рахунок енергії органічних речовин, створених автотрофами.

Серед бактерій-окисників є автотрофи: фото- і хемосинтетики. Хемосинтетики нібито теж самостійні, як і фотосинтетики, і стоять на початку енергетичного потоку, але вони використовують енергію хімічних сполук, утворених або живими організмами, або за їх побічною участю і, отже, вони не можуть вважатися енергетично незалежними.

ЗНАЧЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ЗДІЙСНЕННЯ:

Окисно – відновні процеси характерні для всіх компонентів біосфери.

Провідна роль в окисно – відновних перетвореннях належить мікроорганізмам.

Результатами окисно – відновлюваної функції є концентрація і міграція хімічних елементів.

Геологічні результати окисно-відновної функції ЖР - концентрація елементів (як і наслідки концентраційної функції).

Іноді елемент - носій енергії у відновленій формі є водночас таким, що концентрується (залізобактерії - Fе), іноді джерелом енергії є органічна частина сполуки, а відкладення елемента - відходи реакції.

Є випадки, коли елемент відкладається у виділеннях простіших, що живляться бактеріями-окисниками. Напр., озалізнення амеб, що поїдають залізобактерії.