Микроорганизмы являются важным звеном круговорота веществ в природе. Они участвуют в процессах образования и разрушения полезных ископаемых, горных пород и минералов. Основы исследования биогеохимической деятельности микроорганизмов были изложены в трудах русских микробиологов С. Н. Виноградского,           Г. А. Надсона, В. Л. Омелянского. На важную роль микроорганизмов в концентрации и рассеивании химических элементов в бисофере указывал В. И. Вернадский.

В силу повсеместного распространения и обладания активным ферментным аппаратом микроорганизмы в биосфере участвуют в процессах расщепления и синтеза веществ.

Минерализующая деятельность микроорганизмов очищает поверхность земли от остатков животных и растений. Микробы, выполняя функции редуцентов разлагают сложные органические вещества на простые минеральные, которые становясь источниками питания растений, вовлекаются в малый, биологический круговорот веществ.

Большой геологический круговорот химических элементов осуществляется под действием физико-химических факторов. Такими факторами являются процессы выветривания горных пород, растворение минеральных продуктов выветривания и сток их в моря и океаны. Часть вынесенных минеральных веществ используется водными организмами и после отмирания их переходит в состав осадочных пород, исключаясь из биологического круговорота.  Другая часть биологически важных элементов непрерывно остаются в почве в результате деятельности зеленых растений и автотрофных микроорганизмов. Органическое вещество живых организмов после их отмирания минерализуются благодаря деятельности микроорганизмов и вовлекаются в биологически и геологический круговорот.

Микроорганизмы находятся в непрерывном взаимодействии с внешней средой и подвергаются разнообразным ее влияниям. Условия среды могут способствовать лучшему развитию микробов и также подавлять их жизнедеятельность. Изменчивость и быстрая смена поколений микроорганизмов способствует их приспособляемости к разным условиям жизни, закреплять приобретенные признаки и передавать по наследству. Микробы, изменяясь под воздействием факторов внешней среды, изменяют и среду в силу своих особенностей. В процессе дыхания и питания микроорганизмы поглощают различные вещества, выделяют продукты обмена, в окружающую среду изменяя ее химический состав, реакцию и соотношение в ней различных веществ. Применяя факторы, способствующие или подавляющие их развитие, регулируется деятельность микроорганизмов для стимулирования развития полезных и подавления вредных видов.

Факторы внешней среды, оказывающие влияние на микроорганизмы, делятся на следующие группы:

1) физические – к ним относятся различные формы лучистой энергии, ультразвук, токи высокой частоты, механическое воздействие, температура, влажность, осмотическое давление;

2) химические – состав и реакция питательной среды, влияние антисептических веществ, окислительно-восстановительный потенциал;

3) к биологическим факторам относятся типы взаимоотношений микроорганизмов с другими организмами.

В природе микроорганизмы не существуют в виде чистых культур. Лабораторные штаммы это искусственно выращенные в лабораторных условиях виды бактерий. Микроорганизмы в природе существуют в виде смешанных культур, являются важной частью природного сообщества – экосистемы. Любая экосистема не функционируют без микроорганизмов.

В экосистемах они выполняют две важнейшие функции это:

1) синтез органического вещества из СО₂ и других неорганических соединений, создают первичную продукцию;

2) разрушение накопленного органического материала, возврат химических элементов в круговорот. Микроорганизмы преобладающее живое вещество в биосфере. Экологическая роль их в том, что они функционируют на всех уровнях экосистемы: фиксируют углерод, используя энергию света и химических связей являясь первичными продуцентами; являются редуцентами органического вещества; могут быть первичными продуцентами, когда некоторые простейшие используют бактерии в пищу. Цианобактерии и микроскопические водоросли в пресных и морских водоемах выполняют роль продуцентов органического вещества. В местообитаниях, где нет света, например, в глубинах океана первичная продукция основывается на хемолитотрофии. Первичными продуцентами в такие местообитания являются представители родов Thiobacillus, Thiomicrospira, Thiothrix, Beggiatoa.

Микроорганизмы в природе выполняют такие функции:

1) разрушают органические субстраты до CO₂, NH₃, H₂, CH₄, H₂O, то есть выполняется функция минерализации;

2) участие в пищевых целях в качестве источника питания для почвенных насекомых, простейших, нематод;

3) обеспечение хемогетеротрофных микроорганизмов питательными веществами в виде метаболитов;

4) преобразование сложных соединений в доступную для других организмов форму;

5) в процессе своего метаболизма, а также воздействуя и изменяя химические и физические факторы окружающей среды микроорганизмы, переводят соединения в растворимую или газообразную форму;

6) микроорганизмы выделяют соединения, которые подавляют или ограничивают выживание некоторых видов растений и животных к таким веществам микробного происхождения относятся бактериоцины, токсины, антибиотики.

 

Задания для самостоятельной работы

 

1. В трудах каких ученых были изложены основы исследования биогеохимической деятельности микроорганихмов?
2. Благодаря каким качествам микроорганизмы участвуют в процессах расщепления и синтеза веществ?
3. Функции, выполняемые микроорганизмами в качестве редуцентов.
4. Факторы внешней среды, оказывающие влияние на микроорганизмы.
5. Определение понятия лабораторные штаммы бактерий.
6. Важнейшие функции, в экосистемах, которые выполняют микроорганизмы.
7. Функции микроорганизмов в природе.
8. Какие химические факторы среды оказывают влияние на жизнедеятельность микроорганизмов.
9. Характеристика биологических факторов, оказывающих влияние на микроорганизмы.