07.11.2017
31.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
Адсорбция бактерий почвой
 25.06.2014

В лабораторной практике давно отмечалось, что клетки бактерий адсорбируются различными порошкообразными телами. Крюгер в 1889 г. показал, что кокс, глина, кирпичная мука, окись магния и другие вещества поглощают клетки бактерий из водной взвеси. Позднее Айзенберг установил адсорбцию клеток животным углем. Михаэлис отмечал, что разные виды бактерий поглощаются адсорбентами с различной силой.
Поглощение бактерий почвенными частицами показал Худяков со своими сотрудниками Диановой, Ворошиловой, Карпинской и др. Эти исследователи установили, что почва адсорбирует значительное количество бактериальных клеток. По данным Диановой и Ворошиловой, клетки бактерий поглощаются в значительных количествах, от 252 до 4350 млн. на 1 г, в зависимости от типа почв и видовых особенностей бактерий (табл. 14).

Адсорбция бактерий почвой

Суглинистая почва опытных полей Сельскохозяйственной академии им. Тимирязева поглощает Вас. mycoides — 95,5%, Вас. ellenbachensis — 57,5%, Вас. mesentericus — 40,5%, Ps. fluores ceris liquefaciens — 79,7%, Staph, pyogenes — 80%, Bact. prodigiosum — 98%, Bact. coli — 10—20%.
Новогрудский исследовал поглотительную способность подзолистой почвы опытного поля Сельскохозяйственной академии им. Тимирязева, почвы Московского ботанического сада и чернозема Воронежской области. Результаты этих исследований сведены нами в таблицах. В табл. 15 приведены данные поглощения бактерий, а в табл. 16 — поглощения грибов и актиномицетов.
По нашим данным, чернозем Молдавии (среднесуглинистый, карбонатный) поглощает в 2—3 раза больше клеток азотобактера, чем верхний слой дерново-подзолистой почвы, вышедшей из-под леса (Опытная станция МГУ, Чашниково, Московская обл.). В первом случае поглощалось клеток Az. chroococcum — 4000 млн. и Az. vinelandil — 600 млн., а во втором соответственно — 2400 млн. и 200 млн. в 1 г.
Адсорбция бактерий почвой

Поглотительная способность почвы меняется по горизонтам. Верхние горизонты почвы обладают более высокой поглотительной способностью. Малоокультуренная почва опытной станции Чашниково в свежем состоянии адсорбировала клетки азотобактера — Az. chroococcum в следующем количестве по горизонтам:
Адсорбция бактерий почвой

Почва того же типа, но хорошо окультуренная, поглощала клетки азотобактера при тех же условиях:
Адсорбция бактерий почвой

Адсорбционная способность почв тесно связана с их механическим составом. Песок с размерами частиц 1,0—0,25 мм в диаметре и песчаная пыль с диаметром частиц 0,25—0,05 мм очень слабо поглощают клетки бактерий. Пыль с частицами 0,05—0,01 мм, 0,01—0,005 мм и 0,005—0,0015 мм в диаметре наиболее активно адсорбирует микробные клетки. Илы речные и озерные с частицами диаметром 0,0015 мм и менее адсорбирующей способностью не обладают, ибо размеры частиц илов (1—1,5 μ и менее) не превышают размеров обычных бактериальных клеток. В таком субстрате клетки бактерий сами оказываются адсорбентами. Степень адсорбции бактерий тем полнее, чем меньше клеток находится во взвеси.
Характер и степень адсорбции микробных клеток почвой в значительной степени обусловлены качественными особенностями самих организмов, их видовыми и возрастными свойствами. Степень поглощения зависит также и от того, в каком состоянии жизнедеятельности находятся клетки или культура в целом, каков их жизненный потенциал. Одни виды адсорбируются более интенсивно и в большем количестве, чем другие. По данным некоторых авторов, многие неспороносные бактерии значительно слабее адсорбируются одним и тем же адсорбентом, чем спороносные бактерии или микрококки.
Например, подзолистая почва поглощает клеток:
Адсорбция бактерий почвой

Грамположительные бактерии поглощаются почвой в большем количестве, чем грамотрицательные. Богопольский приводит следующие показатели. Среднеразложенный торф поглощает клеток Вас. mycoides — 74%, Urobact. pasteurianum — 81%, Bact. coli и Ps. fluorescens — 21—22%. То же отмечал Айзенберг при изучении адсорбции клеток животным углем и другими адсорбентами. По данным этого автора, поглощение грамположительных бактерий — Micr. pyogenes, Micr. candicans, Sarcina lutea и др. оказывается в 500 раз большим, чем грам-отрицательных видов Bact. coli, Bact. typhi, Ps. pyocyanea, Vibrio cholerae и др.
Степень поглощения микробных клеток одной и той же почвой зависит от pH суспензии, из которой поглощаются эти клетки. Споры Вас. mycoides поглощались почвой в наибольшем количестве при pH = 4,5. По мере увеличения значения pH среды до 5,8—6,7 происходит снижение процента поглощения спор бактерий. Когда pH среды поднимается до нейтральной точки (pH = 7,0) и переходит в щелочную зону (pH = 7,8), степень адсорбции бактерий остается на одном и том же уровне или даже несколько снижается (табл. 17).
Адсорбция бактерий почвой

Адсорбция клеток кишечной палочки (Bact. coli) при тех же условиях иная. Наибольшее поглощение их происходит при pH = 6,3—7,5; в кислой и сильно щелочной среде клетки адсорбируются слабее.
Поглотительная емкость почвы меняется в зависимости от степени ее увлажнения. Почва, сильно увлажненная водой, меньше адсорбирует клеток. При промывании водой значительное количество поглощенных клеток бактерий десорбируется и вымывается. Однократное промывание подзолистой почвы в наших опытах освобождает около 11 % клеток Az. chroococcum. Чем большим объемом воды и чем длительнее промывается почва, тем больше отмывается клеток. Из 2900 млн. адсорбированных клеток азотобактера было отмыто:
Адсорбция бактерий почвой

Для каждой промывки использовалось 100 мл воды на 5 г почвы.
Такое вымывание бактерий, как видно, происходит до определенных пределов. Сверх этих пределов клетки не десорбируются даже при очень длительном промывании водой. Количество отмываемых водой клеток в разных почвах различное. Вымываемость бактерий водой наблюдается и в естественных условиях после дождей, при орошении полей. Она же тесно связана с сезонностью.
Поглотительная способность почв меняется в течение вегетационного периода. Весной и осенью по данным Новогрудского бактерий поглощается меньше, чем в летние месяцы.
В апреле и в сентябре дерново-подзолистой почвой на полях Сельскохозяйственной академии им. Тимирязева адсорбировалось 40—66%, а в летние месяцы 60—90% бактерий. Сезонные изменения поглотительной способности почв обусловливаются не только влажностью, но и температурой. Чем меньше влаги в почве и чем выше ее температура, тем сильнее выражена способность поглощения микробных клеток.
В образцах почв, доведенных до 25% влажности от сухого веса и выдерживаемых в одном случае при 0°, в другом — при 25°, поглощение бактериальных клеток Вас. mycoides исчислялось в первом случае 57%, во втором — 68 %.
Адсорбция бактериальных клеток почвой — процесс обратимый. При изменении pH, температуры, влажности или других факторов почва десорбирует поглощенные клетки.
Так же, как и в опытах с минеральными веществами, здесь отмечается обменная адсорбция. Если почву насытить одним видом бактерий, а затем начать насыщать ее клетками другого вида, более поглощаемого, то будет происходить обмен бактериальных клеток. Ранее адсорбированные клетки будут освобождены или вытеснены и появятся в суспензии в большем или меньшем количестве.
При одновременной адсорбции двух и более видов бактерий сильнее поглощаются из смеси наиболее адсорбируемые виды.
Поглощенные клетки, по наблюдениям Худякова и сотрудников, сохраняют свою жизнеспособность, но активность их падает или вовсе прекращается.
Дианова и Ворошилова определяли биологическую активность бактерий в сильно адсорбирующих почвах и в песке. Субстраты смачивались питательной средой — пептоном, глюкозой и др., стерилизовались и заражались бактериями — Вас. mycoides, Bact. prodigiosum и Sarcina flava. Биологическая активность последних определялась по выделяемой углекислоте.
Во всех вариантах опыта авторы отмечали сильное уменьшение выделения CO2 в почве.
Например, в опытах с Вас. mycoides было выделено CO2: в песке — 106,0—126,8, в почве — 0—7,8 мг; Bact. prodigiosum — в песке — 24 — 52 мг, в почве — 0; с Bact. megatherium — в песке — 66 мг, в почве — 2,6 мг; с Bact. coli — в песке — 41—69 мг, в почве — 10—23 мг.
Чем интенсивней поглощаются бактерии, тем они менее активны. У Bact. coli активность в песке в 2—4 раза, а у Bact. mycoides и Sarcina flava в 10—30 раз выше, чем в почве.
Активность адсорбированных бактерий повышается с увеличением влажности почв. При 60% от полной влагоемкости из почвы выделилось 5,2 мг CO2, а при полной влагоемкости — 28,6 мг (опыты с Вас. mesentericus).
По наблюдению Липмана, процесс аммонификации бактериями в глинистой почве протекает слабее, чем в песчаной. Bact. proteus выделяет аммиачного азота в песчаной почве на 40%, Sarcina lutea — на 80%, а Вас. mycoides — на 87% больше, чем в глинистой.
По нашим наблюдениям, клетки, находясь в адсорбированном состоянии, достаточно активно размножаются. Так, например, азотобактер после тщательного промывания почвы сохранился в адсорбированном состоянии в количестве 55 млн/г из 100 млн/г внесенных. Нами ежедневно в течение месяца промывались образцы почвы. За месяц было отмыто около 300 млн/г клеток, тогда как до промывки имелось 50 млн/г, причем в почве после последней промывки оставалось еще значительное число клеток в адсорбированном состоянии. Таким образом, ежедневно на 1 г почвы нарастало около 10 млн. клеток бактерий.
Очевидно, что процесс адсорбции микробных клеток почвенными частицами имеет биологический, а не только физико-химический характер и его нельзя рассматривать лишь с точки зрения физических или химических сил. Кришнамурти и Соман, анализируя литературные данные и данные собственных исследований, пришли к выводу, что явление адсорбции бактерий носит специфический характер. Процент поглощения клеток обусловлен свойствами адсорбента и видовыми качествами микроба. Коэффициент поглощения строго постоянен при определенных условиях. Авторы на этом основании предлагают даже дифференцировать виды бактерий.