РАЗВИТИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПЛЕНКАХ И КАПИЛЛЯРАХ

В почве микроорганизмы обычно развиваются в водных пленках и капиллярах разной толщины. Ясно, что здесь создаются специфические условия, которые влияют на развитие микроорганизмов.

Предложена следующая классификация пленок и капилляров по толщине:

Пленки (мкм)              Капилляры (мкм)

очень тонкие, меньше 0,1              очень тонкие, меньше 1

тонкие, 0,1-1              тонкие, 1-10

средние, 1-10              средние, 10-100

толстые, больше              10              толстые, больше              100

Капилляры и пленки могут быть проточными и непроточными, располагаться внутри почвенных агрегатов или на их поверхности.

Развитие микроорганизмов в почвах, илах, грунтах обычно происходит не в большом объеме жидкости, что часто происходит при искусственном культивировании микроорганизмов или при их развитии в естественных водах, а в капиллярах, заполненных водным раствором, или в тонких пленках. Поры в разных почвах по размеру распределяются следующим образом: больше 70 мкм от 10 до 35%, 70-5 мкм от 6 до 20%, меньше 5 мкм от 15 до 55%, т.е. в почвах может встречаться большое количество крупных, средних и мелких пор. Необходимо иметь твердое представление об условиях развития микроорганизмов в различных по толщине и другим свойствам капиллярах и пленках. Толстые капилляры часто бывают заполнены воздухом и только на поверхности их стенок находится пленочная вода.

Капилляры могут быть двух родов. К капиллярам первого рода относятся такие, стенки которых непроницаемы для молекул и ионов, и заключенные в них клетки бактерий находятся в условиях сильной изоляции от внешней среды. Ко второму роду относятся капилляры с пористыми стенками, которые могут пропускать молекулы и ионы и, таким образом, обеспечивающие подток к заключенным в них клеткам субстратов и отток продуктов метаболизма.

Большая работа проведена в связи с использованием капиллярных методов Б.В. Перфильева, однако, обычно использовали очень толстые капилляры (600 х 200 мкм).

В опытах с микробусами диаметром 50, 150 и 350 мкм установлено, что толщина пленок и капилляров имеет большое значение для проявления жизнедеятельности микроорганизмов. Тонкие пленки задерживали развитие бактерий из-за низкой скорости подтока субстрата (глюкозы). Активность бактерий была больше на мелких микробусах, а грибов — на крупных.

В стеклянных капиллярах при уменьшении диаметра от 500 до 5 мкм скорость размножения бактерий уменьшается в десятки раз, а в капиллярах 1-2 мкм вообще прекращается. Это относится и к аэробным и к анаэробным микроорганизмам. Таким образом капиллярно-пористое строение почвы должно сильно замедлять развитие микроорганизмов. Причина этого явления в скорости диффузии питательных веществ и микробных метаболитов. В густой сети из молекул полимеров клетки не могут размножаться из-за стерических препятствий. Во многом это явление приводит к сохранению в почве органического вещества, несмотря на наличие большого запаса микроорганизмов. Разобщенность в пространстве клеток, гидролитических ферментов и субстратов также препятствует росту клеток и приводит к сохранению в почве органических веществ. При развитии в тонких капиллярах происходит уменьшение размеров клеток, что наблюдается и в природной обстановке в почве. Одна из причин более мелких размеров клеток в почве по сравнению с лабораторными питательными средами заключается в том, что клетки развиваются в почве в капиллярах и пленках. Малая величина может быть следствием малой скорости роста. Нахождение в тонких капиллярах может быть одной из причин анабиотического состояния части почвенных микроорганизмов.