Тірі организмдердің барлық мекендейтін жерлерінің ішінде су ортасының тығыздығы жоғары болғанымен, оттегінің салыстырмалы түрде аз мөлшері ең қолайлы тіршілік ету ортасы болып табылады. Бұл сулы ортада бейорганикалық және органикалық қоректік заттардың болуына байланысты. Бейорганикалық қоректік заттарға суда еріген элементтер, органикалық қоректік заттар жануарлар мен өсімдік организмдерінің қалдықтары жатады.

Барлық тіршілік орталары сияқты, су ортасы да микроорганизмдермен тығыз қоныстанған. Жер үсті су қоймалары мен жер асты суларының суында көптеген микроорганизмдер бар. Су ортасының микроорганизмдерін, сондай-ақ тұщы және тұзды су қоймаларында жүретін микробиологиялық процестерді зерттеу су микробиологиясы деп аталатын ғылыми бағытпен айналысады.

Сулы ортада өмір сүретін микрофлора екі топты құрайды: аутохтонды (тұрақты) және аллохтонды (уақытша) микроорганизмдер.

Бірінші топқа микробтар жатады олар үшін су табиғи тіршілік ету ортасы олар онда өмір сүреді және көбейеді. Құрамы бойынша ол топырақтың микрофлорасына ұқсас, өйткені су қоймаларындағы су түбімен және жағалаудағы топырақпен жанасады. Бұл топтың типтік өкілдері – Proteus және leptospira тұқымдас бактериялары, Micrococcus candicans және M. Roseus коккалары, Sarcina litea, Pseudomonas fluorescens бактериялары, Vacillus тұқымдасының анаэробты микробтары, V. cereus, B. Mycoides, neisseriaceae тұқымдасының грам теріс анаэробты коккобацилласы, chromobacterium violaceum және Clostridium тұқымдас бактериялардың әртүрлі түрлері.

Екінші топ аллохтонды микрофлора – су ортасына кездейсоқ еніп, онда ұзақ өмір сүрмейтін микроорганизмдердің жиынтығы. Су ортасының микроорганизмдерінің құрамы, түрлері мен саны тұрақты емес және метеорологиялық жағдайлардың өзгеруіне, су қоймасындағы судың ағуына, ластану дәрежесіне байланысты.

Біздің планетамызда экстремалды жағдайдағы су қоймалар бар олардың микрофлорасы жоғары бейімделген экстремофильді прокариоттық реликті микроорганизмдердің қауымдастықтары.

Гидросфераны мекендейтін микроорганизмдер негізгі биогендік элементтердің тұйық циклдерін жүзеге асырады, оларға С, N, S, P, Fe және т.б. жатады, бұл су объектілерінің өмірінде маңызды. Су ортасының микроорганизмдері үш негізгі категорияға бөлінеді: планктон – су бағанының негізгі организмдері; гаптобентосқа суда жүзетін бөлшектерге және су өсімдіктеріне жабысатын микроорганизмдер жатады; төменгі тұңбада өмір сүретін бентикалық микроорганизмдер санатына перифитон жатады.

Су ортасының микроорганизмдер қауымдастығында фотосинтез процесін жүзеге асыратын продуценттер бар, олар микроскопиялық балдырлар, цианобактериялар немесе көк-жасыл балдырлар, сондай – ақ бейорганикадан органикалық заттарды синтездеу процесінде күн сәулесінің энергиясын және бейорганикалық қосылыстардың тотығу энергиясын пайдаланатын фото және химоавтотрофты бактериялар. Мысалы, химоавтотрофты бактериялардың немесе химосинтетиктердің тіршілік әрекеті нәтижесінде табиғатта селитра пен батпақты кен қоры жиналады. Су ортасының микробтық қауымдастықтарындағы консументтері қарапайымдылар, микроценоз құрамындағы пропорция протозоа болып табылады.

Су микробиологиясындағы зерттеу объектілері табиғи су объектілері: көлдер, теңіздер, мұхиттар, өзендер, жер асты сулары және жылу көздері болып табылады. Аталған су экожүйелерінің микробтық қауымдастықтары әртүрлі және ерекше, көлдердің микробиологиясы кеңінен зерттелген.

Белгілі бір уақыт ішінде автотрофты организмдер қарапайым бейорганикалық элементтерінен синтезделген және экологияда бастапқы өнім деп аталатын органикалық заттардың өсуі бойынша табиғи су объектілері олиготрофты, эвтрофиялық және дистрофиялық болып бөлінеді.

Олиготрофты бұл бастапқы өнімі төмен су қоймасы, ондағы судың мөлдірлігі жоғары, түсінің төмендігі және мұндай су қоймалары өте терең болады. Су қоймасы – суы жоғары минералданған және құрамында биогендік заттардың мөлшері көп эвтрофиялық су қоймаларына жатады, осы трофикалық деңгейде фитопланктон қарқынды дамиды. Ол төмен мөлдірлікпен сипатталады, судың жоғарғы қабаттарында артық, ал түбінде оттегі жетіспейді. Мұндай су қоймаларында өлі органикалық заттардың көптігіне байланысты детриттік және редуценттіқ қоректік тізбектер дамыған. Дистрофиялық су қоймаларының суы төмен минералданған, биогендік заттардың аз мөлшеріне ие және құрамында гумустық заттар көп. Гумустың құрамында ерімейтін гумин қышқылдары бар және еріген органикалық заттардың негізгі бөлігі болып табылады. Дистрофиялық су қоймаларында фитопланктон аз. Тірі организмдер мен детрит түрінде көрсетілген органикалық заттар тек 2–10 %, ал еріген түрде 90–98 % құрайды. Табиғатта бастапқы өнімнің өсуінің мезотрофты түрі олиготрофты және эвтрофиялық трофикалық деңгейлер арасындағы өтпелі болып табылады. Су қоймасының өндірушілері синтездеген органикалық заттар автохтонды деп аталады, ол сырттан аллохтонды деп аталады. Сулы ортада барлық органикалық заттар биологиялық аэробты және анаэробты деструкцияға ұшырайды.

Су қоймасында тұратын микроорганизмдердің тіршілік ету жағдайлары

Түрлердің саны және микроорганизмдердің саны олардың суда таралуы көптеген жағдайларға байланысты. Ең маңыздылары: физика-химиялық қасиеттері, температура режимі, минералдану, еріген газдар, ортаның белсенді қышқылдығы және тұнба немесе түбіндегі шөгінділер.

Су ортасының физика-химиялық қасиеттері. Судың физикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты тұщы және тұзды су объектілеріндегі өмір сүру жағдайлары өте алуан түрлі. Су қоймасында тіршілік ету ортасы ретінде микрофлораның дамуының негізгі шарттары температура режимі, тұздардың концентрациясы мен құрамы, судың мөлдірлігі болып табылады. Биогенді заттардың болуы, ортаның қышқылдығы, газ режимі және тотығу-тотықсыздану потенциалы да маңызды.

Температура режимі. Өзендерде және ағынды суы бар басқа су айдындарында судың бүкіл бағанасы үздіксіз араласады. Баяу ағатын немесе тұрақты суы бар су айдындарында араластыру желдің әсерінен және тік Конвенциядан немесе айналымнан туындайды. Су объектілеріндегі температура режимінің өзгеруі жыл мезгіліне байланысты. Көктемде мұз еріген кезде басталады су қоймасының бетіндегі судың температурасы көтеріліп, оның тығыздығы да жоғарылайды. Су мен су түбінің беткі температурасы теңестіріледі. Бұл су бағанының кез-келген бұзылуы (мысалы, жел) бүкіл тереңдікке таралуына ықпал етеді, су қоймасында судың тік араласуы жүреді. Бұл құбылыс көктемгі айналым немесе көктемгі гомотермия деп аталады.

Жазда су қоймасының температуралық режимінде стратификация немесе жазғы тоқырау кезеңі байқалады. Осы кезеңде судың беткі қабатының температурасы көтеріледі бұл төменгі қабаттармен салыстырғанда оның тығыздығының төмендеуіне әкеледі. Тоқырау пайда болады және су массаларының тік айналымы болмайды, нәтижесінде оттегінің жетіспеушілігі пайда болады, төменгі қабаттарда күн сәулесі енген жағдайда фотосинтез оттегінің көзі болып табылады. Күкіртсутек, көмірқышқыл газы, аммиак және  т. б. концентрациясы артады.

Күзде температураның төмендеуіне байланысты судың беткі қабатының тығыздығы жазда жылынған төменгі су бағанының тығыздығынан үлкен болады. Жоғарғы салқын және тығыз қабат төмендейді, ал астындағы жылы және жеңіл су қабаты жер бетіне көтеріледі. Нәтижесінде су қоймасындағы судың тығыздығы бетінен түбіне дейін теңестіріледі, бірдей тығыздық кез-келген толқудың бүкіл тереңдікке таралуына мүмкіндік береді және судың араласуын арттырады. Бұл құбылыс күзгі айналым немесе күзгі гомотермия деп аталады.

Қыста ауа температурасы 4 °C-тан төмендегенде, судың жоғарғы қабатының тығыздығы төмендейді және астындағы қабаттар азаяды, бұл су бағанының тік айналымын тоқтатуға көмектеседі. Судың терең қабаттарындағы температура қыста шамамен 4 °C жоғары болып қалады, ал су беті мұз пайда болғанға дейін салқындатылады. Қысқы стратификация кезеңі басталады, онда жазғы стратификация сияқты су массаларының тоқырауы пайда болады, оттегінің жетіспеушілігі пайда болады, аэробты организмдердің өмірлік белсенділігі тежеледі.

Су бағанындағы температураның тік таралуы нәтижесінде мыналар бөлінеді: 1) эпилимнион (судың беткі қабаты) оның температурасы тереңдікте бірдей; 2) металлимнион су қабаты эпилимнионның астында жатыр бұл қабатта тереңдіктің жоғарылауымен күрт төмендеу байқалады; 3) гиполимнион (төменгі, тығыз сумен) төмен температурада және температураға сәйкес келеді көктемгі гомотермияның (айналымның) соңына қарай судың жалпы қалыңдығы және тереңдіктің жоғарылауымен температураның төмендеуі шамалы (6-сурет).

 

 

6-сурет – Жоғары және қоңыржай ендіктердегі тұщы су объектілеріндегі тік айналым

 

Су объектілерінің температуралық режимі осылайша 4 кезеңнен өтеді:

1) көктемгі айналым (гомотермия);

2) жазғы стратификация (стагнация);

3) күзгі айналым (гомотермия);

4) қысқы стратификация (стагнация).

Су ортасының микроорганизмдер қауымдастығында фотосинтез жүргізетін продуценттер үшін негізгі фактор – жарық. Су объектілеріндегі судың мөлдірлік дәрежесі күн сәулесінің ену тереңдігіне әсер етеді. Мөлдірлігі жоғары су қоймаларында күн сәулесі 100 м тереңдікке ене алады. Белсенді оттегі фотосинтезі 30 м тереңдікте мүмкін болады бұл тереңдік эвфотикалық шекті шекара болып саналады (грекше ey – толығымен және фотос – жарық) аймақ, яғни күн сәулесімен жарықтандырылған су бағанасы. Фитопланктон 3000–10000 лк жарық шегімен ұзындығы 450 және 680 нм толқындарға сәйкес келетін жарық қарқындылығында фотосинтезді дамытады және жүзеге асырады. Күн спектрінен қызыл сәулелер мен ультракүлгін сәулелер максималды сіңіріледі. Үлкен тереңдікте каротиноидтармен және фикоэритринмен байытылған цианобактериялар мен жасыл бактериялар ұзындығы 500–560 нм күн спектрінің жасыл және көк сәулелерін сіңіреді. Егер жарық су түбіне жетсе, онда оның бетінде цианобактериялар басым болатын фототрофты микробтық қауымдастықтар дамиды.

Тұз құрамы. Дүниежүзілік мұхиттың минералдануы 3,5–4 % және хлорид – натрий құрамы бар. Судың тұздылығының жоғарылауына бейімделген микроорганизмдер галотолерантты (осмофильді) микроорганизмдерге жатады, яғни олар жоғары осмостық қысымға төтеп бере алады бұл тұздардың жоғары концентрациясында пайда болады, мысалы, стафилококктар, вибриондар.

Су объектілеріндегі микроорганизмдердің тіршілігі үшін судың жалпы минералдануы ғана маңызды емес, күкірт, азот, калий, фосфор және темір сияқты биогендік заттардың болуы үлкен маңызға ие.

Тұздардан басқа, су қоймасының түріне байланысты суда көп немесе аз мөлшерде оттегі, көмірқышқыл газы, азот, метан және сутегі сияқты еріген газдар болады. Беткі қабаттар атмосферадан келетін оттегімен және азотпен қанығады. Су түбіндегі қоқыстың анаэробты ыдырауы нәтижесінде суға сутегі, метан және шамалы көмірқышқыл газы суға түседі. Эвтрофикация кезінде су қоймасының жоғары биологиялық өнімділігі (табиғи және антропогендік этиологияның гүлденуі) фитоплантонның (микроскопиялық балдырлар) және жоғары су өсімдіктерінің жаппай дамуына себеп болады. Мұндай су қоймасында күндізгі оттегімен шамадан тыс қанықтыру жүреді. Су түбіндегі қалыңдықта еріген оттегі тотығу процестерінде қолданылады, сондықтан оның мөлшері резервуардың трофикасына байланысты күрт өзгереді. Көмірқышқыл газы резервуардың су массасында, сондай-ақ су түбіндегі органикалық заттардың минералдануы нәтижесінде түзіледі. Сутегі тотықтырғыш және метан тотықтырғыш бактериялардың өмірлік белсенділігінің энергетикалық көзі метан және сутегі болып табылады, бұл газдар жоғары минералданған және биогендік заттардың көп мөлшері бар су объектілерінде көп мөлшерде жиналады.

Гидробионттардың құрамы мен таралуына айтарлықтай әсер ететін тағы бір экологиялық фактор ортаның белсенді қышқылдығы. Теңіз суының сутегі көрсеткіші (рН) бейтарап мәнге жақын. Тұщы су қоймаларында су өсімдіктерінің максималды фотосинтезі кезінде рН ауытқуы түнде 6,3-тен күндіз 10,1-ге дейін болады. Су объектілеріндегі сутегі көрсеткішінің вариация спектрі өте кең. Вулкандық шығу тегі бар көлдерде сутегі иондарының концентрациясы 2-ге тең болуы мүмкін, дала және шөлді сода көлдерінде рН 12 бірлікке дейін болады. Қышқыл ортада ацидофильді, ал сілтілі ортаның экстремалды мәні микроскопиялық организмдердің алкалофильді қауымдастығын құрайды.

Химиялық реакциялар электрондардың қосылуымен немесе берілуімен байланысты тотығу-тотықсыздану реакциялары деп аталады. Мұндай реакциялардағы электрондардың белсенділік дәрежесі тотығу-тотықсыздану потенциалын (ТТП) сипаттайды. Тотығу-тотықсыздану потенциалы милливольтпен көрсетіледі және теріс және оң мәнмен болуы мүмкін. Табиғи судың ТТП мәні 400-ден 700 мВ-қа дейін өзгереді, бұл су ортасында пайда болатын тотығу және тотықсыздану процестерінің жиынтығына байланысты. ТТП мәні судың химиялық құрамы туралы қорытынды жасауға мүмкіндік береді.

Табиғи суларда тотығу-тотықсыздану потенциалына байланысты келесі негізгі жағдайлар ажыратылады. Тотығу – бұл жағдайда ТТП мәні > + (100-150) мВ, бос оттегі, сондай-ақ оның валенттілігінің ең жоғары түріндегі (Fe3+, Mo6+, As5–, V5+, U6+, Sr4+, Cu2+, Pb2+) элементтер бар. Бұл жағдай су ортасының беткі қабаттарында орын алады. Өтпелі тотығу-тотықсыздану – ТТП шамасы 0-ден + 100 мВ-қа дейін, тұрақсыз геохимиялық режимге және оттегі мен күкіртсутектің ауыспалы құрамына ие. Бұл жағдайда бірқатар металдардың әлсіз тотығуы және әлсіз тотықсыздануы байқалады. Тотықсыздану – ТТП мөлшері 0-ден аз, жер асты суларына тән, валенттілігі төмен металдар (U4+, Mn2+, Mo4+, Fe2+, V4+, сондай-ақ күкіртті сутегі бар). Көлдердің суларында ТТП оттегінің, хлоридтердің немесе темір сульфаттарының, сондай-ақ металдар мен кейбір бейметалдардың табиғи күкіртті қосылыстарының болуымен тікелей байланысты.

Микроорганизмдердің белсенділігі тұнба немесе су түбіндегі шөгінділерге де байланысты. Минералды құрамы, органикалық заттардың құрамы, сондай-ақ төменгі шөгінділердің физика-химиялық параметрлері су түбі микрофлораның тіршілік әрекетіне әсер ететін маңызды фактор болып табылады. Су қоймасының түріне байланысты түбіндегі шөгінділер әртүрлі қуат пен құрамда болуы мүмкін. Су түбіндегі шөгінділер әлсіз немесе жоғары минералданған болуы мүмкін, құрамында саз, диатомдар, темір-марганец кендері болады. Әлсіз минералданған шөгінділер су өсімдіктері мен зоопланктонның жұқа ыдыраған қалдықтарынан тұрады және оларды тұнба деп атайды. Физика-химиялық және биологиялық факторлардың әсерінен көлдер мен теңіздердің түбіндегі шөгінділердің жоғарғы қабаттары гетерогенді. Су түбінің жоғарғы жұқа қабаттары микрозон деп аталады. Шығу тегіне байланысты олар үш түрге бөлінеді: трансформация, тұндыру және өсу микрозондары. Біріншісі трансформация микрозоны су қозғалысынан механикалық әсер болмайтын тұнба бетінен таяз тереңдікте пайда болады. Онда оксид қосылыстарының қатысуымен оттегімен тотыққан өнімдер су бағанынан тұнбаға өздігінен енеді, ал тотықсызданған реакциялардың өнімдері терең қабаттардан диффузияланады, яғни қарама-қарсы сипаттағы екі диффузиялық (өздігінен таралатын) ағындардың қозғалмалы химиялық тепе-теңдігі орнатылады. Тұндыру микрозондары жыл мезгіліне байланысты қатты ағынның күрт өзгеруінің нәтижесі болып табылады. Шөгінді тұңба бетіндегі көптеген микроорганизмдер биоқабатты құрайды (атап айтқанда цианобактериялық төсеніштер) өсу микрозонасын құрайды.

Органикалық қосылыстар түбінде жиналып, минералданады және су объектілерінің заттар айналымына қатысады. Органикалық заттардың минералдану процесі су ортасын биогендік және күл элементтерімен толықтырудың тұрақты көзі болып табылады. Бұл қоқыстың органикалық заттары сонымен қатар деструктор микроорганизмдер үшін тіршілік орта болып табылады.

 

 

Су микроорганизмдерінің сипаттамасы

 

Өнімділігі жоғары су қоймаларында бактериялардың саны 1 мл-де ондаған миллионға жетеді, микроорганизмдердің орташа және төмен өнімділігі бар суларда аз болады.

Су режиміне, жыл мезгіліне, су қабаттарының араласу дәрежесіне байланысты микроорганизмдердің таралуы әртүрлі.

Араластыру процесі судың барлық қабаттарын қамтитын голомиктикалыққа жататын су объектілерінде бактериялар жер бетінен су қоймасының түбіне дейін біркелкі бөлінеді, мысалы, көптеген көлдер, теңіздер мен мұхиттар.

Су массасы әр түрлі тереңдікте әр түрлі тығыздық пен температураға ие су қоймасы стратификацияланған немесе меромиктикалық су қоймасы деп аталады, оларда қабаттар арасындағы су айналымы болмайды. Мұндай су қоймаларындағы микроорганизмдер фотосинтез мүмкін болған жерде беткі қабатта – эпилимнионда, галоклин (судың тереңдігімен тұздылығы өзгереді), термоклин (су қабатының температурасы жоғарыдан және астыңғы қабаттан ерекшеленеді), химоклин (тотығу-тотықсыздану потенциалының күрт өсуі байқалады), сондай-ақ су түбіне жақын.

Теңіздер мен мұхиттарда микроорганизмдердің таралуына теңіз және мұхит ағындары және олардың температурасы әсер етеді. Өндірістік-деструктивті процестерді қамтамасыз ететін микрофлораның негізгі бөлігі мұхиттар мен теңіздердің жылытылатын беткі қабаттарында шоғырланған.

Теңіздер мен мұхиттарда микроорганизмдердің таралуы үшін теңіз және мұхит технологиялары және олардың температурасы әсер етеді. Микрофлоралардың негізгі бөлігі өнімді-деструктивті процестерді қамтамасыз етуі мұхиттар мен теңіздердің прогрессивті төңкерілген су қабаттарында анықталады.

Төменгі шөгінділердің микроорганизмдері аэробты және анаэробты топтамаларға жатады, олардың саны 1 г тұнбаға жүздеген миллионға жетеді, терең тұнбадан микробтардың саны бірнеше есе азаяды. Бірақ микрофлорамен салыстырғанда су массасы жоғары болып қалады. Теңіздер мен мұхиттарда микроорганизмдердің таралуына теңіз және мұхит ағындары және олардың температурасы әсер етеді. Өндірістік-деструктивті процестерді қамтамасыз ететін микрофлораның негізгі бөлігі мұхиттар мен теңіздердің жылытылатын беткі қабаттарында шоғырланған.

Төменгі шөгінділердің микроорганизмдері аэробты және анаэробты топтарға жатады, олардың саны 1 г тұнбаға жүздеген миллион, тұнба тереңдігімен микробтардың саны бірнеше есе азаяды. Бірақ су массасы микрофлорамен салыстырғанда жоғары болып қалады.

Су бағанында келесі экологиялық қуыстары бар микроскопиялық организмдер үшін аэробты және анаэробты тіршілік ету жағдайлары қалыптасады. Аэробты аймақта 1-ші экологиялық қуыстар бұл су массасының беткі қабаты. Ол негізінен липидті сипаттағы қоректік заттардың көптігімен сипатталады. Оны мекендейтін организмдердің жиынтығы нейстон деп аталады. Пленканың қасиеттері қатты субстратқа ұқсас, мұнда микрофлора негізінен микроскопиялық балдырлармен және ұсақ омыртқасыздармен, сондай-ақ тұщы су объектілерінің, лайлардың және топырақтың типтік тұрғындары сабақты бактериялардың тұқымдарымен каулобактерия (Caulobacter) ұсынылған. Гетеротрофтар бола отырып, олар органикалық заттардың өте төмен концентрациясында дами алады, тіпті зертханалық жағдайда тазартылған судың бетінде кездеседі. Hyphomicrobiaceae тұқымдасына жататын бактериялардың тұқымы нейстонды микробтарының өкілдеріне де жатады.

Қыста микроорганизмдер үшін ерекше тіршілік ету ортасы пайда болады – бұл су мен мұз фазаларының бөліну шегі. Мұз қабығы төменгі бөлігіндегі сумен байланыста губка тәрізді құрылымға ие. Нәтижесінде мұздың бұл құрылымы биогендік заттарды судан сіңіре алады, газдар мен жарық осында еніп, еріген су пайда болады. Осы процестердің барлығы осы экологиялық тауашаны бастапқы өндірушілер мен микробтардың қоныстануына ықпал етеді. Бұл су ортасының аэробты аймағының 2-ші экологиялық орны. Мұндай қауымдастықтар жылдың көп бөлігі немесе үнемі мұзбен жабылған арктикалық мұхиттар мен теңіздер сулары үшін маңызды.

Келесі экологиялық қуыстар – шөгінді тұңбаның беткі қабаты немесе су қоймасының түбіндегі су кеңістігі. Микрофлора-фотосинтез арқылы органикалық заттардың бастапқы өндірісін орындайтын фототрофты қауымдастық. Бұл қауымдастықтың фотосинтетикалық қызметі су қоймасында өмір сүрудің қажетті шарты болып табылады. Фотосинтез нәтижесінде пептидтер, целлюлоза, көмірсулар, еритін және ұшпа заттар микробтардың өсуіне тікелей субстрат болып табылады. Сондай-ақ, су өсімдіктерінің және жануарлардың өліп бара жатқан биомассасы, балдырлар мен цианобактериялардың метаболизмі су қоймасының түбіне түседі, мұның бәрі су ортасының тағамдық байланыстарында маңызды.

Жасыл және диатомды балдырлар су қоймаларында фотосинтез жүргізеді және олар оттекті фитопланктон тобына жатқызады. Қоршаған ортаның ерекше жағдайында фотосинтез процесі аноксигенді фотосинтетикалық бактериялардың дамуын жүзеге асырады. Олар сульфид, сутегі, органикалық қышқылдар сияқты балдырлар мен цианобактериялармен синтезделген органикалық заттардың анаэробты ыдырауы нәтижесінде бөлінетін екінші реттік бастапқы продуценттерге жатады. Дүниежүзілік мұхиттың алғашқы өндірісінің пайда болуына пикопланктон фотосинтезі (эукариоттық микробалдырлар мен цианобактериялар) айтарлықтай үлес қосады.

Төменгі, суық су бағанасы жеткілікті жарықтандырылмаған, құрамында оттегі аз, тұздылығы мен тығыздығы жоғары және заттардың ерекше айналымы бар су объектілері күкіртті сутегімен, аммониймен немесе қышқыл темірмен байытылған. Мұндай жағдайларда оған тион, фототрофты және түссіз серобактериялар, нитрификация, сутегі, карбоксидобактериялар қатысатын, СО₂ химоавтотрофты ассимиляция жүреді, ал егер жағдайлар анаэробты болса, онда ацетогенді, сульфатты төмендететін және метан түзетін бактериялардың кейбір түрлері кездеседі.

Қуаты 2–3 м-ден аспайтын су қабаты, ол төменгі жағында органикалық заттардың оттегісіз ыдырауы және S, N, Fe және MN минералды қосылыстардың тотықсыздану процестері кезінде пайда болған оттегінің және төменнен келетін кейбір өнімдердің бір мезгілде болуымен сипатталады су қоймасының микроаэрофильді аймағына жатады. Бұл аймақтың жағдайлары тион, сутегі тотықтырғыш, метан тотықтырғыш және темір бактерияларының дамуына қолайлы, олар жоғарыда аталған заттардың тотығуына қатысады. Егер күн сәулесі осы аймаққа енсе, онда кейбір анаэробты фотосинтетикалық бактериялар да қатысады.

Резервуардың микроаэрофильді аймағында тотықсызданған заттар төменнен, ал оттегі жоғарыдан түсетіндіктен, O₂ концентрациясының тотығу-тотықсыздану потенциалының (Eh) градиенті және тотықсызданған қосылыстар мен температура пайда болады егер бұл аймақ термоклинмен сәйкес келсе. Бұл бактериялардың жекелеген түрлерінің су қабатында дамуына әкеледі мұнда температура мен тығыздық тереңдікке байланысты өзгереді және микроорганизмдердің дамуы үшін оңтайлы сыртқы жағдайларға ие. Бұл аймақ су мен тұнба арасында ағып жатқан көптеген заттардың айналымында байланыс қызметін атқарады. Фототрофты бактериялардың жинақталуы «бактериялық пластинканы» құрайды ол тотықсызданған темір, марганец, метан, сутегі және күкіртсутек қосылыстары үшін тотығу сүзгісі қызметін атқарады, олардың судың жоғарғы қабаттарына өтуіне жол бермейді.

Шламның беткі қабатының микрофлорасында цианобактериялар, бациллариофиций балдырлары немесе диатомдар, иілуге қабілетті жасыл және күкіртті жіп тәрізді бактериялар бар.жылжымалы флексибактериялар. Теңіз су қоймаларында және минералды көздерде органикалық заттардың минералдануына қатысатын түссіз флексибактериялар кездеседі, белсенді гидролитикалық экзоферменттердің болуына байланысты микроорганизмдердің бұл тобы хитин, целлюлоза, крахмал, альгин қышқылдары, пектиндер сияқты алғашқы деструкциялық заттарды жоюға қабілетті.

Анаэробты аймақтың микрофлорасы. Анаэробты аймақ су қоймасында тұздың жоғарылауына байланысты су қабаттары көктемгі және күзгі айналымға қатыспаған кезде пайда болады. Мұндай аймақтағы микроорганизмдердің тіршілігі сульфаттардың болуымен қамтамасыз етіледі олар күкіртсутекке айналады. Бұл аймақтың микрофлорасы факультативті анаэробты бактериялармен, сондай-ақ микроорганизмдермен міндетті анаэробты метаногендік, сульфатты төмендететін және ашыту процестерін тудыратын арнайы топтармен ұсынылған.

Су объектілерінің микробтық ластануы. Су объектілерінің ластануының негізгі көзі су жинау алаңынан жер үсті ағыны болып табылады. Жер үсті ағынымен топырақ микрофлорасы, жануарлар мен адамның ішек микрофлорасының өкілдері су ортасына түседі. Табиғи су қоймаларын шаруашылық-тұрмыстық, емдеу-санитарлық және өнеркәсіптік кәсіпорындардың ағындары ластайды. Су объектілерінің микрофлорасының құрамы әртүрлі, бұл микробтардың ластану көздеріне байланысты. Су ортасы – бұл типтік топырақ сапрофиттерінің де, белгілі бір микроорганизмдердің, сондай-ақ жұқпалы аурулардың қоздырғыштарының жағдайына бейімделген тіршілік ортасы.

Жұқпалы аурулардың қоздырғыштары су қоймаларына әртүрлі тәсілдермен енеді, мысалы, зарарсыздандырылмаған ағындармен, еріген және нөсер суларымен, олар патогендік микробтармен ластанған топырақ немесе инфекциялардан өлген жануарлардың мәйіттері бар топырақ, ауру жануарлар мен адамдардың ағуы, соның ішінде. Энтеробактериялар (дизентерия, сальмонеллез, іш сүзегі қоздырғыштары) аса қауіпті, ластанған суда тырысқақ вибрионы, туберкулез және туляремия таяқшалары, бруцеллез қоздырғышы, патогенді лептоспиралар, гепатит, полимиелит, инфекциялық конъюнктивит вирустары және т. б. кездеседі. Су объектілерін өзін-өзі тазарту процесінде суға түскен патогендік микроорганизмдер уақыт өткеннен кейін өледі, бірақ олардың суда болу кезеңі эпидемиологиялық және эпизоотологиялық тұрғыдан қауіпті. Ластанған су қоймаларынан суды тұтыну инфекциялардың адамдарға, жануарларға, сондай-ақ өсімдіктерге таралуына себеп болады. Құрамында патогендік микробтар бар су, сондай-ақ сапрофитті микрофлорасы көп су санитарлық қауіпті. Суда органикалық заттардың көп болуы бактериялық ластанудың себебі болып табылады. Бактериялық ластануы жоғары суды пайдаланған кезде, мысалы, тамақ өнеркәсібінде (май, ірімшік және т.б. өндірісі) микробтар өндірістің соңғы өнімін байытады, бұл тез бұзылудың себебі болып табылады. Судың ластануы оны пайдалануға кедергі болып табылады. Сондықтан кез-келген пайдаланылған көздің суы бактериологиялық тексеруден өтеді.

Суды бактериологиялық зерттеудегі мақсаттары:

1) 1 мл судағы микробтардың жалпы санын анықтау;

2) санитарлық-көрсеткіш микроорганизмдерді, яғни судың нәжіспен ластануын көрсететін бактерияларды анықтау;

3) суда патогендерге жататын микробтарды, сондай-ақ олардың токсиндері мен бактериофагтарын (эпидемиологиялық немесе эпизоотиялық қажеттілік жағдайында) анықтау.

Бактериологиялық зерттеу үшін су сынамалары батометрдің көмегімен, бетінен 10–15 см тереңдікте алынады, егер тереңдігі аз болса, онда сынамалар су қоймасының түбінен 10–15 см деңгейінде алынады.

Егер су құбырынан сынамаларды алу жүргізілсе, онда рәсімнің стерильділігін қамтамасыз ету шаралары қолданылады, содан кейін сынамалар таңбаланып зертханаға жеткізіледі. Суды зерттеу сынама алу уақытынан бастап 2–6 сағаттан кешіктірмей алынғаннан кейін дереу жүргізіледі, тасымалдау ережесін орындау және 1–5 C° диапазонында температураны сақтау қажет. Бактериологиялық зерттеуде судың ықтимал инфекциясының жанама көрсеткіштері қолданылады коли-титр және коли-индекс. Мұндай көрсеткіштерге жатады санитарлық микробтар мысалы, протеиндер, анықталатын мөлшер Proteus mirabilis нәжістің ластануының көрсеткіші ретінде қарастырылады, ал Proteus vulgaris объектінің органикалық заттармен ластануының көрсеткіші ретінде қарастырылады, оларға ішек таяқшасы (Escherichia coli) жатады, ол жылы қанды жануарлар мен адамдардың ішектерінің тұрақты тұрғыны болып табылады. Бұл таяқшаның суда болуы оның нәжіспен ластануын және жұқпалы аурулардың қоздырғыштарының болуы мүмкін екенін көрсетеді.

Миллилитрдегі судың ең аз мөлшері немесе граммдағы қатты заттың ең аз салмағы құрамында бір ішек таяқшасы бар коли-титр деп аталады. 1000 мл суда немесе 1000 гр қатты затта болатын ішек таяқшасы мөлшері коли-индекс деп аталады.

 

Өзіндік жұмыс істеуге арналған тапсырмалар

 

1. Су микробиологиясы деп аталатын ғылыми бағыттың зерттеу объектісі.
2. Аутохтонды микроорганизмдер, анықтамасы және сипаттамасы.
3. Аллохтонды микроорганизмдердің сипаттамасы және типтік өкілдері.
4. Микроорганизмдер реликті қауымдастықтарға және олардың тіршілік ету ортасына жатады.
5. Бастапқы өнімнің өсуі бойынша табиғи су қоймаларының түрлері.
6. Су объектілерін мекендейтін микроорганизмдердің тіршілік ету жағдайлары.
7. Температураның тік таралуы нәтижесінде су бағанының бөлінуі. Су қабаттарындағы жағдайлардың сипаттамасы.
8. Су объектілерінің температуралық режимінің кезеңдерінің сипаттамасы.
9. Тұз құрамының, еріген газдардың, ортаның белсенді қышқылдығының су ортасының микроорганизмдерінің тіршілік әрекетіне әсері.
10. Төменгі қабаттың жоғарғы жұқа қабаттарының микрозондарының сипаттамасы. Микроорганизмдердің тіршілік әрекеті үшін микрозондардағы жағдайлар.
11. Су микроорганизмдерінің сипаттамасы. Кіріспе ортаның аэробты және анаэробты аймағының экологиялық тауашалары.
12. Су объектілерінің микробтық ластануы. Суды бактериологиялық зерттеуі.
13. Суды бактериологиялық зерттеуі.
14. Су қабаттарындағы жағдайлардың сипаттамасы.
15. Микроорганизмдердің тіршілік әрекеті үшін микрозондардағы жағдайлар.
16. Кіріспе ортаның аэробты және анаэробты аймағының экологиялық тауашалары.
17. Бактериологиялық зерттеу үшін су сынамалар?
18. Нәжістің ластануының көрсеткіші ретінде қарастырылатын санитарлық микробтар.