5.1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ МИКРОБОВ
Многочисленные микроорганизмы заселяют почву и воду, участвуя в круговороте веществ в природе, уничтожая остатки погибших животных и растений, повышая плодородие почвы и поддерживая устойчивое равновесие в биосфере. Многие из них формируют нормальную микрофлору человека, животных и растений, выполняя полезные функции для своих хозяев.
Микроорганизмы активно участвуют в круговороте веществ в природе, минерализуя вещества растительного и животного происхождения до углерода, азота, серы, фосфора, железа и других элементов.
Круговорот углерода. Микроорганизмы, разлагая ткани отмерших растений и животных, участвуют в круговороте углерода, выделяя СО2; при аэробном разложении органических веществ образуются СО2 и вода, а при анаэробном брожении - кислоты, спирты и СО2. Так, при спиртовом брожении дрожжи и другие микроорганизмы расщепляют углеводы до этилового спирта и диоксида углерода. Молочнокислое брожение (вызываемое молочнокислыми бактериями), пропионовокислое (вызываемое пропионибактериями), маслянокислое и ацетонобутиловое брожение (вызываемое клостридиями) и другие виды брожения сопровождаются образованием кислот и диоксида углерода.
Круговорот азота. Клубеньковые бактерии и свободноживущие микроорганизмы почвы связывают атмосферный азот. Органические соединения растительных, животных и микробных остатков минерализуются микроорганизмами почвы, превращаясь в соединения аммония. Процесс образования аммиака при разрушении белка бактериями (псевдомонадами, протеями, бациллами, клостридиями) получил название аммонификации, или минерализации азота. Этот процесс также называют гниением (см. раздел 3.1). При аэробном распаде белков
образуются аммиак, сульфаты, диоксид углерода и вода; при анаэробном - аммиак, амины, диоксид углерода, органические кислоты, индол, скатол, сероводород. Уробактерии расщепляют мочевину до аммиака, диоксида углерода и воды. Аммонийные соли, образующиеся при ферментации бактериями органических соединений, используются высшими зелеными растениями. Но наиболее усвояемыми для растений являются нитраты - азотнокислые соли, которые образуются при распаде органических веществ в процессе окисления аммиака до азотистой, а затем азотной кислоты. Этот процесс называется нитрификацией, а микроорганизмы, его вызывающие, - нитрифицирующими. Нитрификация проходит в 2 фазы: 1-ю фазу осуществляют бактерии рода Nitrosomonas и др., при этом аммиак окисляется до азотистой кислоты, образуются нитриты; во 2-й фазе участвуют бактерии рода Nitrobacter и др., при этом азотистая кислота окисляется до азотной и превращается в нитраты. Нитрифицирующие бактерии выделил и описал в 1890-1892 гг. русский ученый С.Н. Виноградский. Нитраты могут восстанавливаться в результате процесса денитрификации до выделения свободного азота, что снижает его запас в виде солей в почве, приводя к снижению ее плодородия.