МЕТОДЫ ПОЧВЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИИ

С.Н. Виноградский

Смотрите также:

Биография Виноградского

Микробиология

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Геоботаника

 Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Биология

Эволюция биосферы

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Геохимия - химия земли

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВЫ. ПРИНЦИПЫ НОВОГО МЕТОДА

Напомним сначала общепринятые методы для определения плотности и жизнедеятельности микрофлоры почвы, двух факторов, лежащих в основе динамики этой естественной среды.

Прежде всего, вследствие его давности и широкого распространения, следует назвать метод подсчета колоний на чашках. Он принес большую пользу при определении степени загрязнения воды и до сих пор продолжает хорошо служить для этой цели. Кох, который изобрел этот метод, и его школа считали его также хорошо применимым и к исследованию почвенной микрофлоры; это объясняется, однако, исключительно отсутствием исследований о характере эюй микрофлоры в ту, теперь уже отдаленную эпоху: сведения о физиологических различиях в мире микробов были еще крайне неполными, и поэтому думали, что все виды бактерий могут приспособиться к одной и той же среде, если ее сделать в высшей степени «питательной», благодаря изобилию белковых веществ.

Чашечный метод позволяет, конечно, легко изолировать многие виды, но все эти виды, выделенные в чистую культуру в бульоне или на плотной среде на желатине или агаре, имели мало отношения к процессам, протекающим в естественной среде.

Различие функций микробов было установлено, как известно, при помощи элективного метода; он дал возможность выделить возбудителей наиболее характерных явлений, происходящих в почве: окисления аммиака до нитритов и нитратов, окисления серы и железных солей, фиксации газообразного азота, анаэробного разложения целлюлозы, пектиновых веществ,— мы называем только самые значительные. Оказалось, что возбудители этих процессов, во всяком случае большинство из них, не поддаются учету по методу чашек с агаром, они не развиваются на стандартных средах. Но применение чашечного метода считали все же полезным для так называемого общего подсчета зародышей, наряду с постановкой специальных опытов для определения возможности нитррг- фикации, азотфиксации, аммонификации и других химически активных процессов в почве.

По правде сказать, мы не находим, что этот метод заслуживал того широкого распространения, которое он получил в микробиологических исследованиях почвы. Часто думают, что цифры, полученные подсчетом, характеризуют как плотность, так и активность микробов в данной почве. Плотность, разумеется, связана с активностью, но чтобы судить об этом, надо прежде всего идентифицировать микробов и характер их жизнедеятельности: более интенсивной нитрификации будет соответствовать, например, большее количество спефицических микробов, более интенсивной фиксации азота — большее количество азотобактера, и так далее. Между тем в случае, о котором мы говорим, нельзя было сделать в этом отношении никакого заключения, по той простой причине, что о разнородных группах, появляющихся на той или другой стандартной среде, ничего не было известно.

Более того, нельзя даже с уверенностью сказать, что эти зародыши, хорошо развивающиеся на искусственной среде, активны в самой почве, так как колонии могут столь же легко произойти из зародышей в неактивном состоянии. Несомненно, с другой стороны, что даже в таком состоянии зародыши имеют потенциальную активность, но неопределенность подобных представлений не позволяет полагаться на этот метод, как на средство для точного исследования биологической активности почвы.

Условность метода будет еще более ясной, если мы сравним цифры, полученные по методу чашек, с теми, которые констатированы прямым микроскопическим исследованием почвы. Такое исследование установило, как мы знаем, что действительные количества микроорганизмов в возделываемой почве составляют часто от одного до нескольких миллиардов на 1 г, тогда как общие количества на стандартных чашках не превышают 50—100 млн. Последние обнаруживают, значит, не больше 5—10% всей микрофлоры, а иногда даже меньше.

Вот, например, исследования, произведенные в Ротамстеде Кётлером, Крёмпом и Сэндоном1: подсчет зародышей на одном и том же участке в течений целого года при помощи агара с маннитом и аспарагином; в результате, менявшиеся каждый день цифры микробов были обратно пропорциональны числу простейших, подсчитывавшихся одновременно. Факт интересен, но было бы рискованно приписывать простейшим способность ограничивать развитие микробов и оказывать таким образом серьезное влияние на активность почвы, так как полученные данные касаются только маленькой части всей микрофлоры, характер которой к тому же совершенно неизвестен.

Подобного же рода замечание можно сделать и относительно данных Торнтона и Грея2 о колебаниях в течение суток числа колоний, полученных при подсчетах через каждые два часа. Такие колебания, естественно, наводят на мысль о непрерывном движении; они доказывают, повидимому, что микроорганизмы, о которых идет речь, действительно, активны в почве, а не находятся в состоянии покоя. Но делать на основании полученных цифр выводы о бактериях, самых активных микроорганизмах почвы, было бы неправильно, так как подсчитывались вместе колонии бактерий и актиномицетов, значит колебания могли зависеть от деления мицелия последних на конидии или оидии. В таком случае нельзя делать заключения о существенных изменениях в микробиологической активности,— ведь актиномицеты в почве наименее активны. Это тем более справедливо, что изменения, о которых свидетельствуют подсчеты, слишком ничтожны по сравнению с действительной микрофлорой, для того чтобы можно было придавать им значение.

Припав во внимание приведенные оговорки, следует, однако, признать что так называемые тотальные цифры, хотя они и относятся только к ограниченной части почвенной микрофлоры, все же в тех случаях, когда ояи достаточно высоки, могут служить показателями наличия в почве условий, благоприятных для развития микроорганизмов, что зависит, конечно, от притока энергетического вещества. Не стоит говорить о том, что внесение зародышей извне также играет большую роль. Вместе с навозом вносятся громадные количества их, в особенности много спор бацилл, в чем очень легко убедиться при помощи прямого микроскопического исследования; споры не прорастают в нормальной пахотной земле но на чашках они всегда дают много колоний. Унавоженная почва дает более высокие цифры, чем неунавоженная; она даст в то же время лучший урожай. Существует, значит, совпадение между более высокими цифрами микробов и лучшими урожаями, но оно не научит микробиолога ничему, чего бы он не знал, и ни в какой мере не раскроет ему характера активности возбудителей, которые играли при этом роль.'

Перейдем к опытам, предназначенным специально для изучения характера жизнедеятельности микробов в самой почвенной среде.

Кроме первоначальных приемов для выяснения распада целлюлозы при помощи кусочков бумаги, разложенных на поверхности почвы или зарытых в ней, мы не располагаем еще никакими методами для изучения возбудителей распада бесчисленного количества веществ животного или растительного происхождения. Мы знаем, что все органические соединения подвергаются в почве воздействию микробов и разрушению. Каковы агенты такого разрушения? Конечно, видов, которые его обусловливают, в естественной среде немало, если судить по их деятельности в чистой культуре; это — единственный ответ, который общая микробиология может дать на поставленный вопрос. Он, разумеется, недостаточен, так как не выясняет характер воздействия. Немедленно возникает вопрос, происходит ли распад, так сказать, дезорганизованно, т. е. вызывается ли он случайно любыми возбудителями, или он регулируется молекулярным сродством и специфической способностью воздействия на определенные группировки? Последнее указывало бы на известную степень специализации функций, что не раз обнаруживал элективный метод. Нельзя ли при помощи этого метода дифференцировать свойства активных почвенных возбудителей по всему, так сказать, фронту микробных воздействий?

Элективный метод выдерживает испытание во всех случаях, когда дело идет о специфических физиологических признаках, которые отличают искомого возбудителя от банального типа. Тут легко применить ереду, соответствующую таким признакам. Мы знаем примеры подобных редко встречающихся функций: окисление аммиака в нитриты и в нитраты, окисление серы, фиксапия азота, разложение целлюлозы и еще некоторые, имеющие меньшее значение. После того как они были изучены, метод дал, как будто, все, что мог. Конечно, нельзя отрицать, что эти редко встречающиеся функции как бы предназначены для элективного метода, но не доказано и даже мало вероятно, что столь многочисленная группа зимогенных видов является физиологически совершенно однородной и что к ней нельзя применить способ, основанный на физиологической селекции. Применение такого метода натолкнулось бы, конечно, на известные трудности, но с течением времени можно было бы все же достигнуть выделения еще некоторого количества более или менее специализированных возбудителей.

Однако время, которое пришлось бы затратить на такие приемы общей микробиологии, было бы поистине слишком долгим и, что еще более существенно, чистые культуры, считающиеся необходимыми, не дали бы нам понятия о явлениях, происходящих в почве. Мы уже не раз настаивали на том, что возможность выяснения роли микробов в природе при помощи чистых культур является иллюзией. Возможно, что в чистой культуре определенный цид микробов, свободный от всякой конкуренции, воздействует на большее количество веществ, чем то, которое он способен разложить в естественных условиях, где могут встречаться виды, действующие гораздо интенсивнее и быстрее его. При наличии микробного сообщества, где представлены, вероятно, виды, обладающие всеми возможными функциями, имеют, следовательно, значение только специальные способности, только преобладающая функция, и только такая функция должна рассматриваться как естественная функция вида микробов в почвенной среде. Ясно, что определить эту функцию можно только при условии сохранения борьбы за энергетическое вещество, а это заставляет не только отказаться от чистой культуры, но и твердо придерживаться правила производить исследования только в присутствии всей без исключения микрофлоры данной почвы.

Вот те идеи, которые привели к выработке нового метода, построенного на принципе, в некотором роде противоположном господствующим, а именно: вместо того чтобы ставить опыты с выделенными из почвы микробами на искусственных средах сложного состава, следует предоставить определенное энергетическое в'е щ е с т в о тому сообществу микробов, которое существует в почвенной среде.

Что касается приемов, то надо стремиться, разумеется, к тому, чтобы они были возможно простыми и быстрыми; это позволит агробиологии выйти, наконец, из рамок общей микробиологии с ее чересчур искусственными методами и умножить количество своих наблюдений. Встав на этот путь, мы придем когда-нибудь к тому, что микробиологический анализ почвы получит по меньшей мере такое же широкое распространение, какое уже с давних пор имеет химический анализ. Только этой ценой можно будет составить себе полное представление о жизнедеятельности почвенной микрофлоры.

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