Факультет

Студентам

Посетителям

Термофильные микроорганизмы в разных почвах

В ориентировочных опытах мы поставили задачу выяснить принципиальные отличия между южными и северными почвами по наличию в них термофилов.

Естественно, что при этом предполагалось встретить более богатое население теплолюбивых микробов в образцах почвы, взятых с юга.

Для исследования было выбрано несколько образцов почв из различных климатических зон. Во всех случаях, кроме особо оговоренных, анализировался слой почвы 0—10 см. Из взятых образцов приготовлялись разведения, из которых делались затем посевы на М. П. А. Чашки Петри, засеянные одной и той же почвой, выдерживались затем при различных температурных условиях. Предполагая, что при оптимальной температуре микрофлора должна быстро развиваться, мы считали, что колонии, выросшие в течение двух первых дней, количественно выражают число микробов, могущих произрастать при данных температурных условиях. Для температуры 20° срок проращивания удлинялся до четырех дней.

В южных почвах термофилов было нередко меньше, чем в северных. Например, почва Тимирязевской сельскохозяйственной академии оказалась более богатой термофилами, чем почвы Средней Азии. Это явление не могло быть объяснено большим богатством северных почв микроорганизмами вообще, так как во всех исследованных образцах число мезофильных микробов выражалось цифрами одного порядка.

Не полагаясь лишь на данные количественного учета микроорганизмов, мы решили некоторые из взятых образцов почвы проанализировать другим путем. Для этого был использован метод микробиологических реакций. Эта проба позволяла получить достаточно четкое представление об энергии работы определенной группы микрофлоры при различных температурах. Указанным способом были исследованы реакции аммонификации, разложения мочевины и редукции нитратов в московской, крымской и среднеазиатской почвах.

Для первой пробы колбочки, содержащие 100 см3 пептонной среды, заражались 1 г почвы, и по истечении двух дней термостатной выдержки в них определялся отгонкой аммиак (в мг на 100 см3 среды).

Разложение мочевины изучалось тем же методом. В данном случае в качестве среды использовался М. П. Б., содержащий 2.5% мочевины. После двухсуточной инкубации накопившийся в среде аммиак определялся титрованием серной кислотой (в мг на 100 см3 среды).

Процесс денитрификации прослеживался на среде Гилтея. Ежедневно в ней производилась проба на нитраты и нитриты. Энергия процесса характеризовалась сроком (в днях), необходимым для исчезновения в среде нитратов и нитритов. При изучении двух последних реакций 100 см3 среды также заражались 1 г почвы. Для объяснения сделанного наблюдения мы ознакомились с историей имевшихся у нас почв. Оказалось, что почвы Крыма и Средней Азии не получали навозного удобрения в ближайшие к моменту взятия пробы годы. Многие подмосковные почвы регулярно удобрялись навозом. Это навело нас на мысль о наличии связи между характером удобрения почв и богатством их термофильными микроорганизмами. Дальнейшие наблюдения полностью подтвердили эту закономерность.

При последующей работе были проанализированы на содержание в них термофильных микроорганизмов весьма разнообразные почвы, сильно различавшиеся между собой по культурному состоянию. Здесь были целинные, неосвоенные под сельскохозяйственные культуры, а также обрабатываемые почвы. Последние различались между собой по степени унавоженности. Историю некоторых полей нам установить не удалось, но без особых доказательств ясно, что огородные и садовые почвы получают более интенсивное удобрение по сравнению с обычными полевыми почвами.

В нашем собрании были представлены почвы весьма различных районов СССР — от Крайнего Севера до субтропиков.

Рассмотрение имеющихся в нашем распоряжении аналитических данных мы начнем с более северных районов.

Из приведенных данных можно прежде всего заключить о малочисленности термофилов почти во всех взятых для исследования почвах. Вместе с тем различные почвы одного и того же района неодинаково богаты термофильными микроорганизмами. Например, в то время как в целинных почвах их исключительно мало, в огородных и удобряемых навозом почвах число термофилов все же достигает 10—15% от имеющихся там мезофилов.

Число термофилов в почвах возрастает со степенью окультуренности. Поскольку в северной части Советского Союза окультуренность почвы тесно связывается с применением навоза, то естественно, что между унавоженностью почв и содержанием в них термофильных микроорганизмов может быть прямая зависимость. Сделанное допущение вполне правдоподобно в силу того, что навоз, созревающий обычно при повышенной температуре, весьма богат термофильной микрофлорой.

Относительная малочисленность термофильного микронаселения, особенно неокультуренных почв, может быть объяснена, как уже отмечалось ранее, пассивным состоянием этих организмов в почве. Из-за отсутствия подходящих температурных условий они пребывают в почвах севера почти в латентном состоянии в течение многих лет. Возможно, что летние кратковременные подъемы температуры дают возможность термофилам несколько размножаться, и тем предупреждается их полное вымирание. Имеющиеся в литературе указания позволяют думать, что весьма медленное их размножение может происходить при температурах, лежащих значительно ниже температурного оптимума.

При рассмотрении приведенного материала может возникнуть вопрос, почему же в целинных почвах, подчас расположенных в самых отдаленных и диких местах, все же содержится некоторое количество термофильных микроорганизмов. По этому поводу могут быть высказаны лишь более или менее достоверные догадки.

Прежде всего, известную роль здесь могут играть животные, кал которых содержит известное количество термофильных и термотолерантных микроорганизмов. Некоторые исследователи рассматривали кал северных животных как стерильный материал. Позднее, однако, Егорова, Кушаков и Казанский доказали наличие в кишечнике арктических животных достаточного количества микроорганизмов. Можно полагать, что в ненаселенных местностях животные загрязняют почву разнообразной микрофлорой, в том числе и термофильной. Известное значение может иметь также эоловое загрязнение поверхности почвы термофильными микроорганизмами.

Возможно, наконец, что адаптационная деятельность почвенной микрофлоры, проявляющаяся в периоды нагрева почвы, обусловливает появление некоторого количества клеток, способных развиваться при повышенной температуре.

Отмеченные нами предположения могут быть решены лишь при дальнейшей работе. Тем не менее, уже сейчас очевидно, что без вмешательства человека термофильная часть почвенной микрофлоры остается весьма малочисленной.

В подзолистой зоне, точно так же как и на Крайнем Севере, термофильными микроорганизмами относительно богаты лишь почвы, удобрявшиеся навозом. Если в неокультуренных почвах их содержание не превышает 0.05% от числа мезофильной микрофлоры, то в занятых посевами почвах термофильных микроорганизмов содержится до 0.4%, а в огородных почвах доходит до 1%. Абсолютные цифры еще заметнее обрисовывают обогащение термофилами унавоженных почв. Более высокий процент термофилов в унавоженных почвах Крайнего Севера объясняется, по-видимому, тем, что эти почвы сильнее удобряются навозом.

Из степной зоны нам удалось получить почвенные образцы из окрестностей Винницы, Мироновки, Глазуновки (Украинская ССР), а также из Заволжья. Как видно, и здесь относительно более богатыми термофилами оказались почвы, удобренные навозом.

Культурная почва Заволжья содержит весьма небольшое количество термофильных микроорганизмов по сравнению с аналогичными почвами Украины. Это объясняется тем, что на Украине в значительном количестве применяется навоз, в то время как в Заволжье основная масса навоза служит для приготовления кизяка, идущего на топливо. Вследствие этого почва Среднего Заволжья плохо удобряется навозом.

Несмотря на теплый климат Крыма, количество термофилов в крымских почвах мало чем отличается от более северных почв и также подвержено большим колебаниям. Культурные почвы под виноградниками имеют даже меньшее количество термофилов, чем пашни северных районов. Целинные почвы Яйлы также более бедны термофилами, чем северные, несомненно менее прогреваемые в летние месяцы. Почва, взятая из фруктового сада сел. Мамут-Султан, резко отличается от других почв. Процент термофилов достигает там 3.18. Опять напрашивается связь между количеством термофильных микроорганизмов в почве и внесением навозного удобрения. В усиленно удобряемой садовой почве мы видим возрастание числа термофильных микроорганизмов.

Неоднократно измеряя температуру поверхностных слоев южных почв, мы могли убедиться в их сильной прогреваемости в результате инсоляции в летнее время. Тем не менее на увеличении термофильного микронаселения почвы это не сказывалось. Данное явление вполне понятно, так как сильно прогреваемые почвы обычно подвергаются иссушению и развитие микробов в них делается невозможным.

Переходя к данным, характеризующим почвы Кавказа, в том числе субтропические, мы окончательно убеждаемся в правильности высказанного нами взгляда на происхождение термофильной микрофлоры. Субтропические почвы культурные и целинные чрезвычайно бедны термофилами. Это станет легко понятным, если принять как источник загрязнения навоз. В данной местности он совсем не применяется. Исключением из всей таблицы являются, без всякого сомнения, чрезвычайно загрязненные почвы Тбилисского ботанического сада и почва фруктового сада из гор. Дзауджикау.

Таким образом, субтропические почвы, в которых, по общепризнанному взгляду, можно было ожидать чрезвычайно много термофилов, на самом деле оказались наиболее бедны ими.

Несомненный интерес представляют высокогорные почвы. Сюда не проникает человек и крайне ограниченный доступ имеют животные.

Подобные образцы почв нам были предоставлены Читчан после его экспедиции на гору Арагац (Алагез). Почвы были проанализированы нами вскоре после их взятия в горах. Почвы высокогорных областей имеют ничтожное загрязнение термофилами. Этих микроорганизмов здесь примерно столько же, сколько в, целинных почвах севера и юга.

В заключение мы остановимся на сероземных почвах Голодной степи (совхоз «Пахта Арал», Казахстан), окрестностей Ташкента (Ак-Кавакская опытная станция) и окрестностей гор. Фрунзе (Киргизия).

Здесь мы также встречаем заметное число термофилов лишь в окультуренных почвах, в которых вносятся обычно органические удобрения, применяемые, правда, в Средней Азии в весьма ограниченном количестве. Сильный солнечный прогрев целинных почв Средней Азии не вызывает появления богатого термофильного микронаселения.

Совокупность приведенного материала позволяет сделать заключение, что почвы значительно обогащаются термофильными микроорганизмами при окультуривании. В основном при этом происходит механическое загрязнение почвы навозом, но возможно, что существенное изменение свойств почвы под воздействием человека делает ее более пригодной для размножения термофилов. Последний момент может быть решен лишь после того, как будет изучен видовой состав теплолюбивых микроорганизмов почвы и навоза, чего до сих пор не было сделано. Если термофилы почвы окажутся специфичными, то это будет служить доказательством их развития в почве.

В заключение можно отметить, что из числа микроорганизмов, вырастающих при 60° на чашках Петри, подавляющее большинство падает на термотолерантные формы (эвритермные термофилы); они составляют до 80—90% теплолюбивой микрофлоры почвы.

Из микроорганизмов термофильного типа, выраставших на М. П. А., преобладали бактерии, но весьма нередко отмечалось значительное число актиномицетов.

Из изложенного следует, что термофильные микроорганизмы могут служить показателями окультуренности почвы. Для окончательной проверки этого положения из ряда опытных учреждений были собраны почвы, имевшие разную историю, и проанализированы на богатство их термофилами. Из материалов следующей главы видно, что наше предположение вполне оправдалось.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: