Экология микробов — раздел общей экологии, изучающий место обитания микробов, их роль в природе и макроорганизмах, а также возникающие при этом экологические связи. Основное положение экологии микробов — концепция о доминировании микробов в создании биосферы Земли и последующем поддержании экологического баланса биосферы.
Исследования отечественных и иностранных ученых в XX в. показали, что в течение длительного отрезка эволюции органического мира на нашей планете (от 4,0 до 0,5 млрд лет до нашей эры) именно микробы были единственными живыми обитателями Земли. Однако и сейчас, после появления многоклеточных форм жизни, они распространены в биосфере повсеместно, биомасса микробов преобладает над совокупной биомассой растений и животных.
Микробы — основа жизни на планете Земля. Основателю микробиологии Луи Пастеру принадлежит крылатая фраза, характеризующая данное положение: «Микробы — бесконечно малые живые существа, играющие бесконечно большую роль в природе и жизни человека». Действительно, микробы — первое звено пищевых цепей сообщества живых организмов и в то же время универсальные «могильщики» всего умершего. Они обитают не только в местах, где есть оптимальные условия существования и достаточно пищи, но и в экстремальных условиях: во льдах Антарктиды, на горных вершинах, в ледниковых отложениях, в горячих гейзерах, сероводородных и радоновых источниках. Мельчайшие живые прокариоты — нанобактерии — обнаружены при бурении скважин на глубине 7–10 км. Наконец, микробы заселяют все существующие многоклеточные организмы, составляя их микробиоценозы и формируя основу биохимических процессов.
Роль микробов в круговороте веществ и энергии. Эта важнейшая функция микробов определяется их уникальной способностью преобразовывать любые органические и неорганические вещества, включать химические элементы и энергию во все новые и новые циклы круговорота веществ и энергии. В результате жизнедеятельности микробы самостоятельно накапливают новую биомассу и осуществляют хотя и резко ограниченный, но полный цикл круговорота азота, углерода и некоторых других элементов, поддерживают энергетический (тепловой) баланс Земли.
Роль в экологии планеты обеспечивают факторы, присущие только микробам:
- массовость популяций;
- высокие темпы их роста и размножения;
- способность переходить и длительное время находиться в состоянии покоя по типу анабиоза;
- относительно высокая устойчивость к повреждающим факторам внешней среды;
- чрезвычайное разнообразие физиологических потребностей;
- малые размеры и масса, определяющие возможность их широкой миграции с воздушными, водными и биогенными потоками.
Прикладная экология решает следующие задачи:
- защита микробных популяций и биоценозов, принимающих участие в поддержании экологического баланса (азотфиксирующих, аммонифицирующих, нитрифицирующих и других бактерий), от неблагоприятного воздействия хозяйственной деятельности человека;
- предупреждение микробной деградации живой и неживой природы и различных антропогенных материалов (например, профилактика болезней людей, животных, растений, сохранение продовольственных товаров, промышленных материалов и др.);
- микробный синтез необходимых человеческому обществу материалов и веществ (например, синтез микробных белков, витаминов, гормонов);
- защита биосферы Земли от искусственных мутантов и заноса внеземных форм жизни из открытого космоса;
- коллекционирование культур микробов в целях сохранения генетического фонда;
- исследование экологических связей, возникающих при формировании биоценозов (например, взаимоотношений компонентов экосистем в природных очагах и природно-очаговых, в том числе особо опасных, инфекций).