Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Виноградский. МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ

НИТРИФИЦИРУЮЩИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ

 

С.Н. Виноградский

С.Н. Виноградский

 

Смотрите также:

 

Биография Виноградского

 

Микробиология

 

Почва и почвообразование

 

Почвоведение. Типы почв

 

растения

 

Геоботаника

 

 Биографии биологов, почвоведов

Биографии почвоведов

 

Эволюция

 

Биология

 

Эволюция биосферы

 

Геология

геология

Основы геологии

 

Геолог Ферсман

 

Геохимия - химия земли

 

Гидрогеохимия. Химия воды

 

Минералогия

минералы

 

Химия почвы

 

Круговорот атомов в природе

 

Книги Докучаева

докучаев

 

Происхождение жизни

 

Вернадский. Биосфера

биосфера

 

ГРУППА НИТРАТНЫХ БАКТЕРИЙ

 

До сих пор был известен, как мы уже указывали, только один представитель этой группы — Nitrobacter, которого все исследователи считали крайне активным; тот же случай, что мы наблюдали и в отношении группы нитритных бактерий. Применение нового метода показало, что это не единственный вид, обладающий функцией окисления до нитратов, что существуют другие более или менее способные к этому расы.

 

Исследование данной группы берет много времени из-за свойственного ей медленного развития. Поэтому и изучение ее гораздо менее продвинулось вперед, чем изучение предыдущей группы.

 

Лучший способ выделения нитратных бактерий на покрытых каолином пластинках со внесением нитритов описан ниже. Эмаль из каолина, делающая поверхность пластинок белой или кремовой, блестящей и гладкой, как фарфор, дает возможность легче различать бактерии. В других условиях опытов культуры макроскопически мало заметны. Необходимо добиваться обильного развития их, прибавляя значительные количества нитрита, от 50 до 100 мг азотистокислого калия на чашку в 10 см; иначе покажется, что на чашках нет никакого развития микрофлоры, хотя химическим путем и будет констатировано окисление в нитраты. Но если дело идет о выяснении способности к окислению в нитраты у уже выделенных бактерий, лучше применять минимальные количества нитритного азота от 0,5 до 1,0 мг на чашку или на колбу с 20 мл раствора. При больших дозах нитрита приходится слишком долго ждать завершения процесса. Конец его установить легко, так как одна капля раствора или маленький кусочек геля дают в реактиве Троммсдорфа синее пятно до тех пор, пока остаются следы неокисленного нитрита.

 

Род JYitrobacter. Бактерия появляется на пластинках с каолином, засеянных частицами почвы, в виде желтых слизистых зон или пятен. На обильно засеянных пластинках бактериальный рост имеет вид желтых пятен на поверхностном слое. Если развитие происходит в немногих отдельных местах, то образуются рассеянные капельки стекловидной, желтоватой слизи, характерные для данных бактерий на этой среде; они могут достигать от 1 до 2 мм в диаметре. При окраске в течение нескольких минут сульфовиолетом получается картина однородной и чистой культуры, воспроизведенная на фиг. 6 табл. XII. Сульфовиолет особенно пригоден для этой бактерии, которая обычными основными красками окрашивается с трудом.

 

Она представляет собою очень мелкую палочку, длиной в 1,0 [А ИЛИ немного больше, толщиною в 0,5 [л. При внимательном рассмотрении мы находим, что она имеет характерную форму: контур у нее треугольный с выраженной угловатостью, заостренная часть образует своего рода клювик, который окрашивается слабее. Если на микроскопической картине и бывают заметны также просто удлиненные и даже округлые клетки, то только потому, что указанные уголки находятся там в стоячем или косом положении. ,

 

Согласно прежним наблюдениям данный вид можно культивировать на агаре с нитритами (см. формулу в статье VIII, стр. 251). Мы предпочитаем применять кремнекислый гель с нитритами, более благоприятную для нитрификаторов среду, элективные свойства которой полнее устраняют загрязнения банальными зародышами.

 

Прибавим, что, исследуя различные образцы почв, мы нашли вид, похожий на этот по своим клеткам с уголками, но образующий инцисти- рованные зооглеи на подобие Nitrosocystis. К сожалению, культура этой бактерии, названной Nitrocystis, скоро была утрачена. Было бы интересно установить, не является ли она возбудителем окисления до нитратов, специально приспособленным к лесным почвам, как и Nitrosocystis; рекомендуем такие исследования тем, кто занимается лесными почвами.

 

Изучение отношения данной нитратной бактерии к рН было только начато. Оно производилось точно тем же методом, что и изучение предыдущей группы, только аммиак заменялся, разумеется, нитритами. Ступени гаммы имеют тот же рН.

Количество прибавляемого нитрита соответствовало 2 мм перманганата; в каждую колбу мы вносили 1,34 мг нитритного азота.

 

Реакцию Троммсдорфа мы делали каждый день в один и тот же час. Опыт прерывали, как только в какой-нибудь одной ступени реакция давала отрицательный результат; вся серия подвергалась тогда титрованию.

 

Для выражения отношений активностей как функций рН, мы обозначали ступень, подвергнувшуюся полному окислению до нитратов, цифрой 100 и определяли процент у других, вычитая остаток неокисленных нитритов.

Пример. 6 ступеней; продолжительность опыта шесть дней.

            РН       Титруемый остаток  Окислено в нитраты         Активность

№ 1 ... .           . . . . <6,0        2,0       0          0

№ 2 ... •          . ... >6,0          1,0       1,0       50

№ 3 ... .           .... 7,3  0          2,0       100

№ 4 ... .           .... 7,6  1,44     0,66     33

№ 5 ... .           .... 8,7  1,66     0,44     22

№ 6 ... .           .... 9,2  1,37     0,63     31

 

Ввиду приблизительно одинаковых результатов, которые дали подобные опыты, можно признать, что оптимальный рН вида равняется 7,2— 7,4; что активность, хотя и вдвое меньшая, может проявляться немного ниже 7,0, что она понижается быстрее в сторону щелочности, оставаясь еще заметной при рН = 9,2. В общем, пределы активности вида как функции рН представляются скорее широкими.

 

Бактерии, образующие тонкие налеты. Мы подразумеваем под этим названием, конечно предварительным, бактерии, которые еще почти неизвестны, но присутствие которых в почве многократно отмечалось учеными, занимавшимися прямым микроскопическим исследованием (см. предисловие части шестой). Тот факт, что обнаружить их так легко, свидетельствует об их широком распространении; но мы не имеем еще никаких данных об их функциях в почве.

 

Эти бактерии, образующие тонкие налеты, регулярно развиваются на пластинках с нитритами, иногда являясь там единственной видимой микрофлорой. Развиваются они поздно: только через много недель крупинки почвы на старых пластинках окружаются тонкой, белой или розовой, пленкой, очень медленно распространяющейся и покрывающей мало-помалу большую часть поверхности. Пересев и выделение произвести легко, только надо быть готовым к их чрезвычайно медленному развитию, что затрудняет исследование.

 

Мы выделили четыре формы, две из которых принадлежат к чис^у палочек, развивающихся исключительно в виде тонких более плотных налетов: это и побуждает нас дать им название Bactoderma, аналогичное прежнему термину Mycoderma.

Две другие представляют собой мелкие коккобактерии; они образуют рыхлые тонкие налеты. Назовем их Microderma.

Перед нами вставал вопрос: не лучше ли отложить их описание до будущих работ, номы решили, что таким образом мы обошли бы молчанием микробов, не только часто встречающихся на нитритных средах, но даже принадлежащих там к числу обычных.

Представляется желательным дать здесь их краткую морфологическую характеристику и ответить на вопрос, способны ли они проводить окисление в нитраты или они играют какую-нибудь другую роль.

 

Hactо derma alba. Развиваясь, она образует белый налет, который по мере своего распространения дает иризирующие участки, тогда как старые участки налета становятся бархатистыми и как бы распыленными. Это объясняется тем, что старые участки образуют складки; но в гладком или складчатом виде налет всегда состоит из одного слоя очень мелких палочек, расположенных параллельно друг другу и удерживаемых в таком положении прочным межклеточным веществом. Все вместе имеет вид крайне тонкого налета, поражающего правильное^ ю и изяществом структуры (табл. XV, фиг. 21). Эта структура более или менее нарушается в препаратах, но все же всегда остаются неповрежденные i усочки налета, достаточно крупные, чтобы занять несколько полей зрения микроскопа. Небольшие количества палочек отделяются; их длина от 1,5 до 3 [л, а толщина около 0,3 (табл. XV, фиг. 21). Наиболее отчетливые препараты получаются с кислыми красками, сульфовиолетом или карболовым зритро- зином (действие последнего должно быть усилено после промывания мгновенным окрашиванием слабым водным раствором генциана). Окрашиваются только палочки, вещество же, названное нами межклеточным, окраске не поддается. Это вещество под влиянием воды, повидимому, разбухает; отделив кусочек налета в его бархатистой части и положив его в каплю воды, мы увидим, как он сразу распластается, покрыв поверхности капли очень тонкой пленкой.

Способность окислять в нитраты у данного вида гораздо менее ярко выражена, чем у Nitrobacter. Но тем не менее она несомненна. Мы наблюдали ее и на кремнекислом геле с нитритами и в растворе.

 

Активность нитрификации как функция рН представлена в нижеприведенной таблице, составленной на основании результатов типичного опыта, произведенного^ условиях, тождественных предыдущим.

Продолжительность также шесть дней.

            рн        Титруемый остаток  Окислено в нитраты         Активность

№ 1                 <6,0     2,0       0          0

№2      . . . >6,0          0,22     1,78     89

№ 3                 7,3       1,55     0,45     22,5

№ 4                 ... 7,6   0          2,0       100

№ 5                 . . . 8,7 0          2,0       100

№6                  . . . 9,2 0,27     1,73     86,5

 

Опыты показывают, что этот вид предпочитает более высокие рН (от 7,8 до 8,6), чем Nitrobacter.

 

JBactoderma rosea. Это вторая раса или вид встречается так же часто, как и первая. Она отличается своим бледнорозовым цветом. Структура налета та же. Только палочки, из которых состоит налет, короче и толще (табл. XV, фиг. 22).

В нескольких опытах на пластинках у нее была обнаружена способность к окислению до нитратов, однако слабая и непостоянная.

Но в растворе с нитритами мы не получили никакого окисления, так что ее роль как бактерии, окисляющей нитриты в нитраты, остается под сомнением.

 

Microderma mlnutissima. Эта форма образует еще более тонкие налеты, которые заметны только в виде матовых пятен на блестящей поверхности пластинки, покрытой каолином. Это очень мелкая бактерия, которая формой и ничтожными размерами напоминает споры образующей нити бациллы —В. subtilis. Периферические части маленьких клеток ярко окрашиваются сульфовиолетом, внутренние же части всегда окрашены слабее. В препаратах они представляются в виде ветвистых цепочек, в достаточной мере характерных.

Относительно способности к окислению в нитраты можно сказать то же, что и о предыдущей расе.

Microderma vacuolata. Этот вид или раса отличается от предыдущей тем, что ее палочки тоже вытянуты в длину и мельче; только концы и контуры палочек воспринимают окраску, остальная часть клетки представляется чем-то вроде удлиненной вакуоли внутри мелкой палочки (табл. XV, фиг. 20). Как бы интенсивно ни окрашивались концы и контуры, вакуоля всегда остается совершенно бесцветной. Несмотря на ничтожные размеры бактерий, ее легко можно узнать на пластинках по этому резко выраженному признаку.

Этот вид также является обычным на средах с нитритами, но его способность окислять в нитраты выражается неясно и непостоянно.

Относительно всех этих бактерий, образующих налеты, может быть сделано общее замечание: их энергетика не соответствует энергетике подлинных нитрификаторов даже в случаях, когда их способность к окислению в нитраты находится вне сомнения. Мы установили, что налеты образуются не только на средах с нитритами, но и на средах с нитратами, т. е. на таких, которые не содержат окисляемого азота.

Такие формы в виде налетов, в особенности бактодермы — Bactoderma (временное название), приближаются к организму, описанному Бейерин- ком  под именем Вас. oligocarbophilus в следующих словах: «тонкая пленка белая или окрашенная в бледнорозовый цвет, очень сухая, состоящая из палочек, тонких и коротких, 0,5 [л толщиною, 0,5—0,7—1 [л длиною»; они совершенно не развиваются на органических питательных веществах, растут очень медленно, требуют нескольких месяцев для образования пленки в 2—4 см, сопровождают нитрификаторов; естественное местообитание — почва.

 

За исключением чрезвычайно малых размеров палочек, все эти признаки присущи и бактодермам {Bactoderma). По Бейеринку, В. oligocarbophilus ассимилирует углерод летучих органических соединений, находящихся в воздухе лабораторий. С другой стороны, налеты, часто встречающиеся при непосредственном микроскопическом исследовании почвы, принадлежат, повидимому, к группе микробов, потребляющих гумус (см. предисловие части шестой). Бейеринк ничего не говорит об их способности окислять нитриты.

Отождествлять бактодермы (Bactoderma) с бациллой Бейеринка нельзя до тех пор, пока не будет произведено более полное исследование этой мало известной группы.

Мы сохраним за нашими бактериями их временное наименование.

 

 

 

К содержанию книги: Сергей Николаевич ВИНОГРАДСКИЙ - МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ

 

 

Последние добавления:

 

Ферсман. Химия Земли и Космоса

 

Перельман. Биокосные системы Земли

 

БИОЛОГИЯ ПОЧВ

 

Вильямс. Травопольная система земледелия

 

История русского почвоведения

 

Качинский - Жизнь и свойства почвы

 

Вернадский - ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО