52. Аутэкология. Действие абиотических факторов на микроорганизмы.

Аутэкология – раздел экологии, изучающий действие различных факторов среды на отдельные популяции и виды живых организмов (абиотические). Бывают абиотические факторы физические и химические. Диапазон действия любого фактора можно выразить:

Адаптация – совокупность морфофизиологичеких, поведенческих, популяционных и других особенностей вида, обеспечивающих возможность специфического образа жизни в определенных условиях внешней среды.

Явление преадаптации – свойство организма, имеющее приспособительную ценность для еще не осуществленных форм взаимодействия со средой (способность бактерий к разрушению ксенобиотиков – неприродных соединений).

Специализация – развитие особых черт, обеспечивающих приспособления организмов к данным конкретным условиям:

- способность к осуществлению определенных процессов. Например, метанобразующие бактерии образуют СН₄.

- способность к развитию в определенных физико-химических условиях среды. Например, термофилы.

Гомеостаз – относительное постоянство состава и свойств внутренней среды организма. Например, экстремофилы, живущие в экстремальных условиях среды (гипертермофилы (113˚С) и психотрофильные (-10˚С)).

Проблемы рассмотрения действия экологических факторов:

- малые размеры;

- сложно учесть в лабораторных условиях действие всех экологических факторов;

- в лабораторных условиях чаще рассматриваются чистые культуры;

- сложность оценки влияния факторов на микробы.

Пищевые потребности. Питательные вещества должны удовлетворять потребности в микро- и макроэлементах. Макроэлементы: С, О, Н, N, Р, S, Nа, К, Са, Мg, Fe, Сl. Микроэлементы: Sе, I, Mn, Zn, Cu, Mo, F. Ультрамикроэлементы: Au, U, Ra, Pt. Питательные вещества должны удовлетворять энергетическим потребностям организма. По отношению к концентрации органических веществ в среде выделяют олиготрофов (их существование зависит от их способности размножаться в местах с низким содержанием питательных веществ, например, бактерии оз. Байкал, бурных рек) и копиотрофов (бактерии, которые способны расти на богатых питательных средах, например, Proteus, Васillus).

Температура. По отношению к температуре среды выделяют психрофилов (-10˚С до +20˚С), мезофилов (+10˚С до +40˚С), термофилов (выше 50˚С). Психрофилы – обитатели дна морей и океанов, снега, льда. Психротрофные бактерии выдерживают низкие температуры. Мезофиллы – это патогенные бактерии (кишечная палочка, стрептококки). Термофильные бактерии – архибактерии, обитатели термальных источников.

Вода. Вода необходима для протекания химических реакций в многокомпонентной системе. Обитатели почв – ксерофилы. Они выдерживают недостаток воды за счет образования гигрофильных капсул, спор, цист. Гигрофилы – для их существования необходим диапазон активности воды 0,6-0,99.

рН. РН оказывает прямое и косвенное влияние на клетки. Прямое осуществляется через ферменты, изменение поверхности клетки, происходит нарушение транспорта и питания. Косвенное влияние связано со степенью диссоциации веществ в окружающей среде. Например, при низких рН снижается содержание СО₂, при повышенных рН понижается содержание С, Аl. Выделяют 3 группы бактерий по отношению к рН среды: ацидофилы (рН 1-4, живут в горячих источниках, вулканических почвах, угольных шахтах, дренажных водах, кислых озерах, сфагновых болотах, желудок человека) - Thiobacillus, нейтрофилы (рН 4-9, живут в кислых озерах, сфагновых болотах, в почвах различных типов, пресных водоемах, морях) – большинство бактерий, алкалофилы (рН 9-14, обитают в почвах, обогащенных минералами, экскрементах животных, трупах, щелочных озерах) - уробактерии.

Кислород. По отношению к наличию кислорода в среде бактерии бывают анаэробные (облигатные – сульфатвосстанавливающие, метанобразующие и аэротолерантные – могут немного жить на воздухе – сульфатвосстанавливающие) и аэробные (микроаэрофилы - СО₂ < 21% - обитатели илов, облигатные - СО₂ от 21%, факультативные – Васillus).

Осмотическое давление. Осмотолерантность – устойчивость к средам с различным содержанием солености. По осмотическим потребностям (соленость воды) выделяют 4 группы: негалофильные – обитают в среде от 0-4%_о, гипотолерантные - > 3,5%_о, галофильные – 5-15%_о, экстремальные галлофилы – 13-32%_о.

Антисептики. Антисептики – противомикробные вещества. Свойства:

- бактериостатическое действие – останавливают рост;

- бактериоцидное – вызывают гибель;

- бактериолитическое – разрушение клеточной стенки, в результате чего протопласт выходит наружу.

К ним относятся галоген и галогенпроизводные, кислоты (борная), окислители (озонирование), щелочи (гидроксид аммония), тяжелые металлы (Аl, Рb), спирты (этиловый), фенолы, альдегиды, красители (зеленка).

Антибиотики. Антибиотики – специфические продукты или их химическая модификация, обладающие высокой физиологической активностью к определенной группе микроорганизмов или к злокачественным опухолям, задерживая их рост или подавляя. Свойства такие же, как у антисептиков. Антибиотики нарушают синтез пептидогликала (клеточные стенки) (пенициллин, цефалоспарин), повышают проницаемость ЦПМ (политексин), нарушение синтеза белка (эритролицин, тетрациклин), подавление синтеза (рифапексин).