21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
08.08.2017
14.07.2017
Адсорбция почвой продуктов метаболизма микробов
 25.06.2014

В литературе почти нет сведений о поглощении почвой продуктов метаболизма микробов, хотя вопрос этот представляет значительный познавательный и практический интерес. Микробы, как отмечалось выше, в изобилии развиваются в почвах, они там живут, размножаются, проявляют большую биологическую активность, образуют и выделяют в субстрат разнообразные продукты метаболизма. Среди этих продуктов много биологически активных, например энзимов, витаминов, ауксинов, аминокислот и других биотических веществ, затем антибиотических метаболитов, токсинов и прочих соединений. При попадании из клеток наружу, в почву, одна часть этих веществ инактивируется и разрушается, другая — поглощается почвенными элементами. Степень поглощения таких активных метаболитов неизвестна.
Следует отметить, что в литературе вообще имеется весьма мало сведений о поглощении почвой органических веществ. Поглотительная способность почв, как отмечалось выше, изучалась в основном только в отношении минеральных элементов — катионов и анионов. Органическим веществам не уделялось должного внимания. Между тем в этих процессах взаимодействия почвы и органических веществ следует искать объяснения образованию органо-минеральных соединений, определяющих сущность плодородия почв или вообще формирования почв.
Имеющиеся исследования поглощения почвой органических веществ касаются в основном вопроса гумусообразования.
Кравков вносил в почву водные настои трав и соломы и наблюдал их закрепление. По его данным, воднорастворимые растительные вещества поглощаются почвенными частицами в разной степени в зависимости от типа и свойств почв. Для каждой почвы была отмечена своя емкость поглощения. Образующиеся органо-минеральные соединения рассматривались автором как гумус почвы.
Персин вводил в почву водные вытяжки свежей соломы злаков и свежего сена разных трав, а также вытяжки компостированной соломы и такого же сена, после того как они подверглись разложению микроорганизмами. Было установлено, что воднорастворимые вытяжки свежих соломы и сена не поглощаются почвами, а вытяжки из перепревших соломы и сена поглощаются в большей или меньшей степени в зависимости от степени их разложения. Наибольшее поглощение воднорастворимых веществ компостов наблюдалось после 75-суточного разложения при оптимальной для жизнедеятельности микробов температуре.
Чернозем, по наблюдению автора, адсорбирует органические вещества в больших количествах, чем подзолистые почвы. Поглотительная способность почв в отношении органических веществ обусловлена их механическим составом. Чем больше глинистой фракции в почве, тем выше емкость поглощения ее и с тем большей силой она удерживает поглощенные вещества.
Необходимо отметить, что как Кравков, так и Персии и некоторые другие авторы проводили свои опыты в нестерильной почве. Естественно, что значительная часть вносимых органических веществ (если не все) разлагалась микроорганизмами и ускользала от учета исследователей. Нельзя точно определить, какова была реальная величина поглощения в приведенных опытах.
Заслуживает внимания в исследованиях Персина тот факт, что почвой поглощались только те воднорастворимые органические вещества, которые получаются в перепревших растительных остатках, т. е. вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов.
Симаков экспериментировал с таннином и ксиланом. Эти вещества адсорбировались почвой в разной степени — ксилан слабее, чем таннин. В работе 1944 г. автор проводил опыты с поглощением аминокислот и сахаров лигнином как одним из компонентов почвенного комплекса. Опыты показали, что указанные вещества интенсивно поглощались лигнином и плотно закреплялись. Они меняли при этом некоторые свои свойства, становились более устойчивыми.
По данным Симаковой адсорбированные лигнином аминокислоты — аспарагин и гликокол слабее поддаются разложению микроорганизмами.
Значительно большее число работ посвящено адсорбции почвой гуминовых веществ. Исследования показали, что гуминовые вещества образуют с минеральными частицами почвы прочные органо-минеральные соединения. Связь между минеральными частицами и органическими веществами гумуса может быть физической и химической.
В своих исследованиях мы испытывали антибиотические вещества актиномицетов, бактерий и грибов.
Антибиотики благодаря специфике антибактериального действия легко распознаются и определяются в различных естественных субстратах, в том числе и в почве. Поэтому они являются удобным объектом для выявления адсорбционной способности почвенных частиц. Антибиотики вносились в различные почвы, после чего отмечалось их поглощение. Применяя пенициллин, стрептомицин, глобиспорин, ауреомицин, террамицин, субтилин, грамицидин и другие антибиотики, мы могли установить, что они поглощаются в значительных количествах. Например, при внесении в почвы 2000 ед/г стрептомицина через некоторое время он был адсорбирован черноземом в количестве 1120 ед/г, подзолом — 1800 ед/г, сероземом — 1080 ед/г, красноземом — 1540 ед/г. Такие же количества адсорбированного вещества были получены и в опытах с глобиспорином. Пенициллин поглощался черноземом в количестве 380 ед/г, подзолом — 280 ед/г, сероземом — 380 ед/г, красноземом — 200 ед/г. Ауреомицин и террамицин, а также антибиотики бактериального происхождения, субтилин и грамицидин, адсорбировались указанными почвами в иных количествах. Антибиотик 1609 поглощался только подзолистой почвой и в очень малых количествах — 20—30 ед/г. В других почвах этот антибиотик не закреплялся.
Таким образом, разные почвы поглощают антибиотики в различных количествах, причем характер поглощения здесь иной по сравнению с опытами с минеральными соединениями. Слабо гумусированные почвы (подзол, краснозем) адсорбировали антибиотические вещества в более заметных количествах, чем почвы, хорошо гумусированные, с большим количеством перегноя.
Одна и та же почва в разных горизонтах обладает различной емкостью поглощения. Нами исследовалась адсорбционная способность подзолистых почв (опытная станция Чашниково Московской обл.) окультуренных и неокультуренных в отношении стрептомицина. Результаты даны в табл. 18.

Адсорбция почвой продуктов метаболизма микробов

Наибольшей поглотительной способностью обладает почва горизонта B1—B2, а наименьшей — почва горизонта A0—A2.
Степень адсорбции почвами зависит не только от качества последних, но и от свойств самих антибиотиков. В одной и той же почве, например в черноземе, поглощалось в наших опытах:
Адсорбция почвой продуктов метаболизма микробов

Находясь в адсорбированном состоянии, антибиотики некоторое время сохраняют свою антибактериальную активность. При этом длительность сохранения таких свойств различна в зависимости от типа почв и особенностей антибиотика. В одних почвах пенициллин, например, сохраняется 20—30 час., в других только 2—3 часа, террамицин в подзоле сохраняет свою активность 3—5 суток, а в черноземе1—2 суток. Некоторые антибиотические вещества (препарат № 1609) исчезают в почвах моментально.
Органические вещества, поглощенные почвой, претерпевают различные изменения, разрушаются, инактивируются и исчезают. На их место поступают новые вещества и т. д.
Поглощенная часть антибиотиков сохраняет свои антибактериальные свойства более длительное время, чем свободная часть, находящаяся в почвенном растворе.
Например, свободная часть стрептомицина исчезает в подзолистой почве через 10—12 час., а адсорбированная сохраняется более 30 час. В сероземе непоглощенный стрептомицин инактивируется через 20—25 час., а адсорбированный почвенными частицами обнаруживается еще и по истечении 2 суток. Еще большее различие отмечается в опыте с ауреомицином. В подзоле его можно обнаружить в свободном состоянии через 20 час., а в поглощенном — через 5 суток. В сероземе свободная часть антибиотика сохраняется не свыше 2 суток, а адсорбированная более 7 суток.
Антибиотические вещества в почве частично инактивируются почвенным раствором и микроорганизмами.
Поглощаются почвой не только антибиотики, но и другие метаболиты микробов, а также промежуточные продукты распада растительных остатков, различные вещества гумуса и пр.
Биологически активные метаболиты, находясь на поверхности почвенных частиц, оказывают большое влияние на их физико-химическое состояние. Почвенные частицы, несущие на своей поверхности эти вещества, приобретают новые свойства.
Если при этом учесть наличие адсорбированных клеток микробов, которые не утрачивают своей деятельности, то следует представлять почвенные частицы, как сложную систему, или биооргано-минеральный комплекс. Каждая частица почвы несет в себе элементы живого, изучение которого является важнейшей задачей биологов-почвоведов.