Распределение микроорганизмов в почве
Количество микробов в почве достигает невероятных значений — до 10 миллиардов клеток на один грамм. Однако по вертикальному профилю они распределены крайне неравномерно. На самой поверхности почвы микроорганизмов сравнительно мало. Это связано с губительным воздействием агрессивных факторов внешней среды, в первую очередь прямых ультрафиолетовых лучей и постоянного высушивания.
Максимальная концентрация микробной биомассы наблюдается в поверхностном слое на глубине до 10 сантиметров. По мере дальнейшего углубления численность бактерий и грибов начинает резко падать. Нижняя граница обитания располагается на глубине 3–4 метров — там микроорганизмы практически полностью отсутствуют.
Качественный и количественный состав флоры зависит от множества факторов: типа и текущего состояния грунта, характера произрастающей растительности, а также от ключевых абиотических показателей. Оптимальными условиями для подавляющего большинства почвенных обитателей являются нейтральный уровень pH, высокая относительная влажность и температурный диапазон от 25 до 45 °C.
Физиологические группы почвенных бактерий
В зависимости от выполняемых биохимических функций бактерии делятся на несколько основных групп, обеспечивающих круговорот веществ в природе.
- Азотфиксирующие бактерии. Их главная задача заключается в усвоении молекулярного азота непосредственно из атмосферы. К типичным представителям относятся микроорганизмы родов Azotobacter, Azomonas и Mycobacterium. Сюда же примыкают цианобактерии (сине-зеленые водоросли), которые активно используются в современной агротехнике для повышения плодородия земель, например, на заливных рисовых полях.
- Аммонифицирующие (гнилостные) бактерии. Эта группа микроорганизмов отвечает за минерализацию сложных органических веществ. Среди них выделяют спорообразующие формы, такие как непатогенные почвенные бациллы (Bacillus megaterium, Bacillus subtilis), и неспорообразующие виды — различные представители псевдомонад и микробы рода протей.
Патогенные бактерии и санитарно-эпидемиологическое значение
С позиций медицины и эпидемиологии почва рассматривается как потенциальный источник инфекционных заболеваний. Всю патогенную флору можно разделить на две большие категории.
- Резидентная флора (спорообразующие патогены). К этой группе относятся истинные обитатели почвы, например, возбудители сибирской язвы (Bacillus anthracis), а также бактерии рода Clostridium (возбудители ботулизма, столбняка и газовой гангрены). Благодаря своей способности образовывать высокоустойчивые споры, они могут десятилетиями сохранять жизнеспособность в неблагоприятных условиях. Более того, некоторые из них, в частности Clostridium botulinum, способны активно размножаться непосредственно в грунте.
- Транзиторная флора (кишечные бактерии). Представители семейства Enterobacteriaceae (такие как кишечная палочка, шигеллы, сальмонеллы) попадают в землю транзитом вместе с фекалиями человека или животных. В почве они, как правило, не размножаются из-за отсутствия подходящей питательной среды и постепенно отмирают.
В норме в чистом грунте кишечные бактерии встречаются крайне редко. Именно поэтому обнаружение колиформных бактерий (группы кишечной палочки) служит надежным индикатором фекального загрязнения. Этот факт является важнейшим санитарно-показательным критерием, который прямо свидетельствует о санитарном неблагополучии территории и высоком риске передачи кишечных инфекций.
Почвенные грибы и простейшие
Помимо бактериальной флоры, в состав микробиоценоза входят многочисленные эукариотические организмы, играющие не менее важную роль.
- Почвенные грибы. Они выполняют ключевую экологическую роль в процессах почвообразования и сложной трансформации соединений азота. Грибы обладают высокой биохимической активностью: они способны синтезировать разнообразные антибиотики и токсины. Медицинское значение этих микроорганизмов заключается в том, что токсинообразующие виды могут попадать на сельскохозяйственные продукты питания, вызывая у людей тяжелые заболевания — микотоксикозы.
- Простейшие. Эти микроорганизмы также являются неотъемлемой частью экосистемы. Их численность сильно варьирует и может составлять от 500 до 500 000 особей на 1 грамм почвы. Простейшие питаются органическими остатками и бактериями, тем самым активно влияя на изменение состава органического вещества в грунте.
Также в почве часто обитают лишайники, представляющие собой уникальную симбиотическую ассоциацию грибов и цианобактерий.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие микроорганизмы используются в качестве санитарно-показательных для оценки фекального загрязнения почвы?
Для оценки фекального загрязнения почвы в качестве санитарно-показательных микроорганизмов используют бактерии кишечной группы, клостридии и термофилы.
- Колиформные бактерии (Escherichia, Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella) — основной индикатор фекального загрязнения.
- Энтерококки — вспомогательный показатель свежего фекального загрязнения.
- Клостридии (Clostridium perfringens) — показатель давнего загрязнения (определяется перфрингенс-титр).
- Термофилы — индикатор загрязнения навозом и компостом.
Какие бактерии относятся к группе азотфиксирующих почвенных микроорганизмов?
К группе азотфиксирующих почвенных микроорганизмов относятся бактерии, способные усваивать молекулярный азот из атмосферы.
- Свободноживущие бактерии (Azotobacter, Azomonas, Mycobacterium) — усваивают азот самостоятельно.
- Клубеньковые бактерии — являются симбионтами растений.
- Клостридии и бейеринкия — также участвуют в фиксации азота.
- Цианобактерии — используются в агротехнике для повышения плодородия.
Какие заболевания (микотоксикозы) вызывают токсинообразующие почвенные грибы у человека?
Токсинообразующие почвенные грибы при попадании в продукты питания вызывают у человека пищевые отравления — алиментарные микотоксикозы.
- Эрготизм (Claviceps purpurea) — возникает при употреблении злаков с примесью спорыньи.
- Алиментарно-токсическая алейкия (Fusarium sporotrichiella) — тяжелое заболевание с нарушением кроветворения от перезимовавших злаков.
- Синдром «пьяного хлеба» (Fusarium graminearum, Aspergillus flavus) — вызывает симптомы, схожие с алкогольным опьянением.
- Афлатоксикоз — пищевое отравление токсинами патогенных грибов.
Какие патогенные бактерии способны активно размножаться непосредственно в почве (возбудители сапронозов)?
Непосредственно в почве способны размножаться и накапливаться некоторые возбудители сапронозных и сапрозооантропонозных инфекций.
- Возбудитель ботулизма (Clostridium botulinum) — способен размножаться непосредственно в почве.
- Возбудители иерсиниозов — почва и почвенные воды служат основным резервуаром, где происходит не только сохранение, но и активное накопление возбудителя.
Какова роль актиномицетов в микробиоценозе почвы и в чем их медицинское значение?
Актиномицеты играют важную экологическую и синтетическую роль в микробиоценозе почвы, а также имеют огромное медицинское значение.
- Роль в почве — обитая в ризосфере, они переводят почвенные субстраты в доступные для растений соединения, вступают с ними в симбиоз и проявляют антагонизм к фитопатогенам.
- Медицинское значение — актиномицеты (прежде всего род Streptomyces) синтезируют антибиотики как инструмент конкуренции с другими бактериями, являясь источником около 80% всех природных антибиотиков.
Для запоминания опасных возбудителей, обитающих в почве, используйте правило «Спорных Болезней»: Сибирская язва, Столбняк, Газовая гангрена, Ботулизм — все они образуют защитные споры.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему на самой поверхности почвы почти нет бактерий?
На поверхность напрямую воздействуют ультрафиолетовые лучи и происходит постоянное высушивание, что губительно для большинства микробных клеток.
Что означает присутствие кишечной палочки в почве?
Обнаружение кишечной палочки является санитарным индикатором фекального загрязнения и указывает на риск распространения инфекций.
Могут ли патогенные бактерии размножаться прямо в грунте?
Да, некоторые резидентные виды, например возбудитель ботулизма (Clostridium botulinum), способны активно размножаться в почве при подходящих условиях.
На какой глубине находится больше всего микроорганизмов?
Максимальная концентрация биомассы регистрируется в поверхностном слое на глубине до 10 сантиметров.
Что ещё разобрать по теме
- Особенности процесса спорообразования у бактерий родов Bacillus и Clostridium.
- Механизмы фиксации молекулярного азота родом Azotobacter.
- Микотоксикозы: влияние специфических токсинов грибов на организм человека.
- Санитарно-микробиологические показатели оценки качества почвы.
- Симбиотические взаимодействия цианобактерий и грибов в составе лишайников.
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Микрофлора почвы» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Экология микробов — микроэкология»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.