 |
|
|
БИОЛОГИЯ ПОЧВ |
Глава 2. УЧАСТИЕ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ В ЦИКЛАХ ОСНОВНЫХ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В БИОСФЕРЕ И ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
ОБРАЗОВАНИЕ И ОКИСЛЕНИЕ ВОДОРОДА
По распространению в биосфере водород стоит на 3-м месте после углерода и кислорода. Он входит в состав самого распространенного в биосфере вещества — воды, а также содержится во всех органических соединениях, в природных газах, в залежах нефти, торфа, глин и угля. Из «следовых» газов атмосферы водород занимает по значению и масштабам круговорота второе место после углекислого газа. Круговорот молекулярного водорода в биосфере включает его образование в результате биогенных, геохимических и промышленных процессов, с одной стороны, и окисление микроорганизмами — с другой.
Главный источник образования водорода — деятельность микроорганизмов в почвах и водоемах.Он образуется также в рубце жвачных и пищеварительном тракте других животных, включая человека. Способность выделять водород в процессах метаболизма присуща главным образом анаэробным бактериям, осуществляющим брожения. Образование водорода у них связано с получением энергии. Это кло- стридии. К облигатным анаэробам, образующим водород, относятся сульфатредуцирующие бактерии, к факультативным — в основном энтеробактерии и близкие формы.
Помимо того, к настоящему времени стало известно, что некоторые простейшие — анаэробные симбионты животных — также выделяют водород. Из аэробных хемотро- фов водород образуют азотфиксирующие бактерии — клубеньковые, азотобактер и другие, из фототрофов — пурпурные, зеленые и синезеленые бактерии, а также некоторые водоросли. Учесть количество водорода, выделяемого почвенными микроорганизмами, весьма сложно из-за того, что его образование в природных ассоциациях сопряжено с параллельно идущими процессами потребления водорода. Цифры, характеризующие связывание водорода почвой, по разным расчетам колеблются от 16-Ю6 до 120-105 т/год.
Потребление водорода микроорганизмами идет в аэробных и анаэробных условиях. Водород используют разными путями микроорганизмы многих таксономических, трофических и физиологических групп. Среди них есть строгие и факультативные анаэробы, хемотро- фы и фототрофы, азотфиксаторы и метилотрофы. Во всех случаях использование водорода связано с участием ферментов — гидрогеназ, которые у разных микроорганизмов различаются. Субстратами, с которыми связывается водород, могут быть такие, как кислород, окислы азота, молекулярный азот, сульфаты, углекислота и органические соединения. Часть из образуемых продуктов в большом количестве может накапливаться в среде. Наибольшее значение имеют водородные бактерии, синтезирующие белок из С02 за счет энергии окисления водорода.
Это хемолитоавтотрофные микроорганизмы, широко распространенные в почвах. Они представляют единую физиологическую группу, довольно разнообразную в отношении составляющих ее таксонов. Все водородные бактерии разделяются на грамотрицательные гидрогеномонады и грамположительные коринеподобные бактерии. Благодаря тому что водородные бактерии «работают» на дешевом сырье, они перспективны для использования в качестве продуцентов белка и для биорегенерации воздуха в замкнутых системах, где водород можно получать электролизом воды.
В почвенных средах водородные бактерии окисляют водород, поступающий .от первичных анаэробов, сбраживающих органические вещества в анаэробной зоне. Таким образом, аэробные водородные бактерии удаляют водород, пользуясь кислородом как акцептором электронов, т. е. выполняя в аэробной зоне ту же функцию, что и вторичные анаэробы, которые переводят водород в сероводород и метан в анаэробной зоне. Образование метана из углекислоты и водорода — одно из важных звеньев круговорота углерода.
На основе межвидового переноса водорода за счет его образования и потребления в природных экосистемах складываются прочные микробные ассоциации, членов которых иногда трудно получить в виде чистых культур. Таковы многие ассоциации с участием метаногенных бактерий, целлюлозосбраживающих, азотфиксаторов. Деятельность такого рода ассоциаций обеспечивает активное протекание многих сложных процессов в природе, например, анаэробное разложение целлюлозы, пектина, ароматических соединений. Водород в этих процессах выступает как ключевой метаболит, связывающий в одну систему работу многих микроорганизмов.
|
|
|
|
К содержанию книги: И. П. БАБЬЕВА, Г. М. ЗЕНОВА, Д.Г.ЗВЯГИНЦЕВ
|
Последние добавления:
Вильямс. Травопольная система земледелия
Качинский - Жизнь и свойства почвы
Вернадский - химическое строение биосферы