Типы питания почвенных микроорганизмов

С учетом источника углерода возможны следующие типы питания.

Фотоорганоавтотрофы—для фиксации СО₂ используют энергию света, а источник электронов—органическое вещество.

Фотоорганогетеротрофы—потребляют органическое вещество и фотосинтезируют (пурпурные бактерии).

Фотолитоавтотрофы—это продуценты, к которым относятся цианобактерии, водоросли, зеленые растения.

Фотолитогетеротрофы—требуют органическое вещество и используют солнечную энергию (зеленые бактерии).

Хемоорганоавтотрофы—способны к автотрофной фиксации СО₂, для чего используют энергию органических соединений.

Хемоорганогетеротрофы—это микроорганизмы-деструкторы, грибы и животные.

Хемолитоавтотрофы—для усвоения СО₂ используют энергию химических соединений, например, нитрифицирующие, тионовые, водородные бактерии.

Хемолитогетеротрофы—требуют органических соединений для развития, используют энергию химических соединений, например, сульфатвосстанавливающие, метаногенные бактерии.

Основные понятия экологии почвенных микроорганизмов

Экология—это наука, изучающая отношения организмов с окружающей средой, к которой в широком смысле относятся все условия существования. Экологией еще называют науку о взаимоотношении живых организмов (биотическими компонентами) и окружающей средой (абиотическими компонентами).

Экология почвенных микроорганизмов изучает взаимоотношения микроорганизмов с почвой, а также их взаимоотношения с микро-, мезо- и макрофауной и высшими растеиями.

В пределах почвенной микробиологии сформировались отдельные направления: аутэкология взаимоотношение микроорганизмов с твердой, жидкой и газообразной фазами почвы. Предметом синэкологии является изучение взаимоотношений микроорганизмов данного вида с представителями других видов, которые входят в состав микробного ценоза.

Экология наука системная. Она изучает биологические объекты на определенном уровне интеграции.

Биологическая система—это единое целое действующих взаимосвязанных компонентов. Каждая система построена по принципу иерархии. Иерархия—размещение рядов ступенчато. На каждом уровне организации существует система, которая является составляющей более сложной системы, более высокого уровня организации. Экология почвенных микроорганизмов также базируется на системном подходе, т.е. микробиота почвы рассматривается как сложная, саморегулирующаяся система с иерархическими уровнями организации. Выделяют неклеточный, клеточный, популяционный, ценотический уровни.

На неклеточном уровне изучают макромолекулы в почве, которые продуцируются микроорганизмами, растениями, микро- и мезофауной. Они находятся в адсорбированном на почвенных частичках состоянии или в почвенном растворе—это ферменты, полисахариды, витамины, нуклеиновые кислоты. Неклеточные микробные ферменты трансформируют растительные остатки, обезвреживают пестициды. Отрицательная роль микробных метаболитов в накоплении токсинов H₂S, которые угнетают развитие микроорганизмов и растений.

На клеточном уровне изучаются процессы, которые происходят в клетках микроорганизмов: генетические события в их геноме, изменение пула белков, углеводов, липидов.

На популяционном уровне используется микробная популяция—совокупность микроорганизмов одного вида, которые локализуются в микросредах почвы и обмениваются генетической информацией. Члены популяции имеют одинаковые экологические свойства, единую реакцию на действие среды, а также одинаковые физиологические и биохимические свойства. Исследования на этом уровне сформировали отдельное направление экологии—синэкологию. Место жительства популяции—это простор, где существует популяция. Экологическая ниша—более широкое понятие, которое включает не только место существования, но еще и условия.

Микробная ассоциация—это группа микроорганизмов двух или более видов, которые существуют совмесино в природных условиях и могут быть воссозданы в эксперименте. Беря во внимание то, что микроорганизмы в природе существуют микросообществами, следует предположить, что объединяющим фактором в ассоциации может быть определенная группа биохимических процессов, например, азотфиксация. Создаются искусственные ассоциации при очистке сточных вод.

Ценотический уровень, или микробный ценоз, или микробная группировка—это открытая биологическая система, которая занимает определенную область среды с более или менее однородными условиями и осуществляют трансформацию минеральных и органических веществ данного биоценоза.

В почве микроорганизмы всегда живут группировками. Их жизнедеятельность—результат сложных взаимодействий между популяциями. Взаимодействия между микроорганизмами могут быть кооперативными или конкурентными. В отличие от растительных и животных группировок, у группировок микроорганизмов взаимодействие с окружающей средой носит характер химических и биохимических реакций.

Типы экосистем

Биологическая группировка и неживая природа функционируют вместе, образуя экосистему.

В экосистемах происходит два процесса: продукционный и деструктивный. Микробиологические группировки принимают активное участие в этих процессах. Система, в которой существует продукционно-деструктивное равновесие, называется климаксной.