Микрофлора биосферы. Микроорганизмы распространены в биосфере повсюду. Они находятся в воздухе, воде, в корнях и зеленых частях растений, почве, на покровах и в кишечнике позвоночных и беспозвоночных животных, в том числе насекомых.

Микрофлора воздуха. Воздух представляет неблагоприятную среду для микроорганизмов. В нем нет питательных веществ и достаточной влаги. Развитие микроорганизмов в воздухе задерживает высушивание и солнечный свет. Но в воздухе всегда имеются разнообразные микроорганизмы: бактерии, вирусы, грибы, дрожжи, простейшие, в том числе и патогенные. Энто-мопатогенные микроорганизмы попадают в воздух при гниении трупов насекомых, погибших от инфекционных или инвазионных болезней. Микрофлору воздуха количественно определяют в 1 м3.

Бактерии и грибы обнаружены на высоте 20, 48 и 85 км, при том чем выше, тем их меньше. Высоко в горах, в Арктике, в океане, вдали от населенных пунктов в 1 м3 содержится микроорганизмов в среднем от 0 до 5 единиц, в лесах — 5—100, в сельских населенных пунктах—100—1000, в жилых помещениях — 500— 10 000, в скотных дворах и зимовниках для пчел — 10 000—2 000000. За 5 мин в открытую чашку Петри диаметром 15 см с плотной питательной средой выпадает из воздуха в виде микробного дождя примерно столько микроорганизмов, сколько их содержится в 1 л воздуха. Летом воздух содержит больше микробов, чем зимой. Осадки в виде дождя и снега уменьшают микробную загрязненность воздуха.

Микрофлора воды. Вода — хорошая среда для размножения микроорганизмов. В ней содержатся минеральные соли и часто различные соединения. В воде определяют количество микроорганизмов в 1 мл. Установлено, что микроорганизмов в 1 мл содержится в ключевой воде рек 1000—1000000, в поилках для пчел— 1000—1 000000. В океанах они обнаружены во впадинах на глубине 10—11 км.

В воде обитают и наиболее часто встречаются следующие роды микроорганизмов: Micrococcus, Sarcina, Pseudomonas, Bacillus, Bacterium. Из энтомопатогенных микроорганизмов в воде наиболее часто обнаруживаются Escherichia coli, Proteus, Pseudomonas, Fluoresces. В воду могут быть занесены и патогенные для пчел микробы.

Микрофлора почвы. Почва содержит влагу и разнообразные питательные вещества. Поэтому она изобилует разнообразной микрофлорой. В почве учитывают количество микроорганизмов в 1 г. В верхнем слое почвы микроорганизмов мало, так как они гибнут от лучей солнца и высыхания. На глубине 5—20 см почва содержит от нескольких миллионов до нескольких миллиардов микроорганизмов. В подпочвенных слоях микроорганизмов нет или они встречаются в небольшом числе. В почве обитают сложные ассоциации микроорганизмов. В верхних слоях, соприкасающихся с воздухом, обитают аэробы, поглощающие атмосферный кислород, в нижних слоях — анаэробы. В почве обитают микроорганизмы, разрушающие белки и синтезирующие азотистые соединения. В ней обитают или сохраняются энтомопатогенные микроорганизмы, возбудители бактериальных и грибковых болезней пчел.

Микрофлора растений. Растения имеют богатую микрофлору в зоне ризосферы (от греч. ризо — корень). Надземные части растений также имеют свою эпифитную (эпи — на, фитон — растение) микрофлору. Нередко в 1 г зеленой массы растений обнаруживают десятки, сотни и даже миллионы микроорганизмов. Среди них имеются фиксаторы атмосферного азота, микробы, синтезирующие витамины и антибиотики, а также фитопатогенные микроорганизмы. Многие из них образуют пигменты, защищающие их от света. Среди эпифитной микрофлоры наиболее часто встречаются микрококки, сардины, Streptococcus lactis, Pseudomonas herbicola, P. fluorescens, Bacterium plantarum, B. aero-genes, B. punctatum, не образующие индол разновидности Bacterium coli, спорообразующие бактерии — Bacillus nigricans, Вас. subtilis, Вас. mesentericus, грибы — Aureobasidium, Alternaria, Cladosporium, Botrytis, Fusa-rium.

Эпифитная и фитопатогенная микрофлора распространяется в основном ветром и насекомыми из отрядов перепончатокрылых, мух, жуков и др.

Микрофлора позвоночных животных. Здоровый организм животного имеет микрофлору, которая находится на коже, слизистых оболочках рта и носоглотки, в пищеварительном тракте. В 1 мл содержимого тонкого кишечника имеется микроорганизмов от 1000 до 10 000 и более, в толстом отделе— сотни миллиардов. Наиболее распространенными обитателями кишечника позвоночных животных являются кишечная палочка, энтерококк и др.

Микрофлора насекомых. Микрофлора здоровых насекомых делится на внутриклеточную и внеклеточную. К внутриклеточной относится та, которая медленно размножается и сохраняется в цитоплазме или ядре клеток тканей насекомых. В присутствии этой микрофлоры насекомые живут и совершают обычный цикл развития. Эти микроорганизмы представляют собой симбионтов насекомого. Клетки насекомого, в которых живут симбионты, называются мицетомами. Они располагаются обычно в брюшке насекомого. Мицетомы имеются только у некоторых насекомых: долгоносиков, цикад, тлей, клопов. Внутриклеточные микроорганизмы, как правило, не культивируются на питательных средах. Удаление внутриклеточных микроорганизмов с помощью антибиотиков или при содержании насекомых при неблагоприятной для микроба температуре (например, 36 С) показало, что эти микроорганизмы приносят пользу насекомым; они синтезируют для них необходимые витамины.

Внеклеточная микрофлора здоровых насекомых значительно богаче и разнообразнее, чем внутриклеточная. Она развивается в основном на покровах и в кишечнике насекомых. Насекомые обогащаются микрофлорой в местах обитания, которые очень разнообразны. Соответственно разнообразна количественно и качественно микрофлора. Зеленые части растений относительно бедны микрофлорой. Поэтому кишечник насекомых, питающихся нектаром, пыльцой или листьями растений, например, личинок медоносной пчелы, гусениц тутового шелкопряда, относительно слабо заселен микрофлорой. Часто средняя мишка пчелы и тутового шелкопряда бывает свободной от микрофлоры. Наоборот, насекомые, живущие в почве, нередко имеют на покровах и в кишечнике обильную микрофлору.

В пищеварительном аппарате здоровых насекомых из отряда чешуекрылых (сибирский шелкопряд, сосновая пяденица), перепончатокрылых (медоносная пчела, сосновый звездчатый пилильщик-ткач) и жесткокрылых (майский восточный жук) было выделено 1414 культур и установлено, что они относятся к родам (в %): Bacillus—19,8, Clostridium — 0,4, Pseudomonas — 24,1, Bacterium — 25,3, Chromobacterium — 1,7, Pseudobacte-rium — 30,0, Lactobacterium — 4,0, Mycobacterium — 1,6, Actinomycetes — 0,6, Proactinomycetes — 0,1, Streptococcus — 2,5, Micrococcus — 15,3. микроорганизм микрофлора биосфера

Как видно из приведенных данных, 80 % выделенных от насекомых микроорганизмов неспоровые. Из них 50,7 % составляют грамотрицательные. Эти микроорганизмы были выделены из различных фаз развития насекомых, в том числе из яиц 2,2 %, личинок и гусениц 37, куколок 22 и взрослых форм 38,9 %. Наиболее часто выделяется микрофлора, из- личинок и взрослых насекомых, т. е. тех форм, которые находятся в движении и потребляют пищу.

Пчелы, посещая цветущие растения, вносят в свои гнезда эпифитные и фитопатогенные микроорганизмы. В свою очередь, они обогащают своей микрофлорой микрофлору растений. Микрофлора пчелиной семьи меняется в зависимости от микрофлоры растений, водопоя, наличия в окрестностях пасеки патогенной микрофлоры, погодных условий, смены гнезд, проведения дезинфекции.

1. Роль микроорганизмов в круговороте азота в природе. Азотное питание прокариот с различными типами жизни

Круговорот азота в природе складывается из трех основных процессов: 1)фиксация азота атмосферы; 2)нитрификация-окисление азота; 3) денитрификация (гниение) – восстановление азота. Азот атмосферы фиксируют только свободноживущие азотофиксаторы (азотобактер) и микробы-симбионты – клубеньковые бактерии.N₂=H₂N=H₃N Они имеют ферменты, обладающие способностью связывать свободный азот с другими химическими элементами. Эти микроорганизмы синтезируют сложные органические соединения. Значение: обогащают почву связанным азотом и способствуют ее плодородию. Аммонификация, или гниение, - процесс разложения белков на менее сложные соединения: пептоны, пептиды, аминокислоты. Процессы нитрификации, или окисления, аммиака в нитриты, а затем в нитраты осуществляют почвенные бактерии, в результате растения получают питательные вещества. Сначала бактерии (нитрозомонас) окисляют аммиак в азотистую кислоту, получая при этом энергию, необходимую для своей жизни. (NH₂+1,5O₂=NO₂+H₂O+2H) На втором этапе нитратные бактерии(нитробактер) окисляют азотистую кислоту в азотную. (NO₂+О₂ = NO₃). Процессы дентрофиксации иду при наличии в почве денитрофиксирующих бактерий, которые восстанавливают нитраты до молекудярного азота. NO_{3 =} NO₂ = NO = N₂.Эти процессы протекают на глубине 10-15см в почве в анаэробных условиях и ведут к понижению плодородия почвы, уменьшая в ней запасы нитритов. Бактерии, осуществляющие круговорот азота в природе могут быть либо симбионтами, либо свободноживущими.

2. Роль микроорганизмов в круговороте водорода. Водородные бактерии, особенности их метаболизма, роль в природе и практическое значение

К водородным бактериям относятся эубактерии, способные получать энергию путем окисления молекулярного водорода с участием О₂, а все вещества клетки строить из углерода СО₂. Водородные бактерии – хемолитоавтотрофы, растущие при окислении Н₂ в аэробных условиях. Н₂ +1/5О₂=Н₂О. Помимо окисления для получения энергии молекулярный водород используется в конструктивном метаболизме. На 5 молекул Н2, окисленного в процессе дыхания приходится 1 молекула Н₂, затраченная на образование биомассы. 6 Н₂+2О₂+СО₂=СН₂О +5Н₂О. Молекулярный водород – наиболее распространенный неорганический субстрат, используемый бактериями для получения энергии в процессе окисления. К водородным бактериям относятся представители 20 родов, объединяющие грамположительные и грамотрицательные формы разной морфологии, подвижные и неподвижные, образующие спор и бесспоровые, размножающиеся делением и почкованием.(род Hydrogenobacter). Из всех хемолитоавтотрофных эубактерий только водородные бактерии с помощью определенной формы гидрогеназы могут осуществлять непосредственное восстановление НАД⁺ окислением неорганического субстрата. К образованию молекулярного водорода приводят разные процессы, в том числе и биологические. Активными продуцентами Н₂ являются эубактерии. Также активно осуществляется и потребление Н₂

Важная роль в этом принадлежит водородным бактериям. В последнее время водородные бактерии привлекают к себе внимание возможностью практического использования: для получения кормового белка, а также ряда органических соединений (кислоты, аминокислоты, витамины, ферменты).