Г.А. Заварзин - Лекции по природоведческой микробиологии (1125587), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Образование конкреций представляет автокаталитический процесс с участием микроорганизмов. По-видимому, аналогично образованию "бобовой руды" в озерах идет образование представляющих рудные скопления полей железо-марганцевых конкреций в глубоководных частях океана. Очень наглядной иллюстрацией бактериальных процессов может служить разделение железа и марганца при образовании осадочных месторождений.
Железо и марганец сходны по своим физико-химическим характеристикам, но у марганца более высокий окислительный потенциал. Поэтому сначала при образовании осадочных месторождений происходит отложение окислов железа, а потом — марганца. Такое распределение хорошо наблюдается в мес. торождениях Кривого Рога, Керчи. Общая картина круговорота железа в континентальных водоемах представлена на схеме: 170 Ре+ Соз Переде+ Вода РН< 5 Аввзробяоз ебвлвзацвв в болотах Мобвлязапвл в Ре-туывты ДИС ТРОФНЫЕ ВОДОЕМЫ подземвыл водах Раз+ + 2НСОзОас!сале!!а Аивзробвое То хогьгсх ояпсленпе Еар со!лгал 1 аноксвгевпыын фететрефвмп Ре(ОН! з Белетпвлрудл Взвесь ОЛИГО ТРОФНЫЕ ВОДОЕМЫ ЕВ ТРО ФНЫЕ ВОДОЕМЫ Озерпел руда Выегососсис Еер !асяс!х В!ажосаи!М Оадюлада Меаапаяелсисл Раз+ Еерсосриз!!ила Рз4 рн<4 Сток Рез'+ 2НСОз Ресоз Донные отложения — ~ АссзВИиоьаеШиа Захоронение Восстановление а ьзробвых железа бехтерввме условиях ОеаЬассег я другие мегяетвтобразующие бактерии ! Рез04 Реси~ослЬгсо Реп ° пйзО Реза 5.2,6, Водотоки и водопользование 171 Микробиология рек связана в основном с их использованием в качестве источников чистой воды.
Микробное население водотоков разделяется на часть, увлекаемую потоком воды с большим количеством взвешенных частиц, на микробные сообщества обрастаний, способные противостоять смыву, на сообщества затишных мест, где происходит осаждение иловых частиц.
Особое место в водотоках имеет сообщество обрастаний, которое получило название кренофильной микрофлоры. Организмы обрастаний находятся под механическим воздействием потока и поэтому имеют ряд приспособлеяяй, обеспечивающих плотную связь с субстратом. С другой стороны, при высокой скорости потока диффузионный пограничный слой становится меньше и питание растворенными веществами облегчается, Прежде всего это относится к кислороду, который насыщает- ся воздухом за счет турбулентного перемешивания. Для развития в, $ потоке возможны два способа приспособления. В одном случае создается плотный контакт с твердой поверхностью на дне. Микроорганизмы прикрепляются слизью или даже минеральными осадками, ~ как Тохойгп охристым осадком железа или осаждающие известняк ~ цианобактерии.
Другой вариант осуществляется в более медленно текущих водах, когда к твердой поверхности прикрепляются нити, развевающиеся в потоке в виде косм. Эту стратегию осуществляет 5рйаегоб/из, Тйюйгп, Сгепойгп, а в термальных источниках— ТЬеппойгп й/орага, изогнутые клетки которого цепляются друг за ' друга. Для нитчатых кренофильных бактерий обычно наличие влагалища, в которое заключена цепь клеток или трихом. Кренофилы не были объектами физиолого-биохимических исследований. Водотоки рассматриваются как основной источник чистой воды. По течению воды можно различать зоны самоочищения. Эти зоны были исследованы для альпийских ручьев и речек и получили название зон сапробности. С гор стекает чистая олигосапробная вода, по мере продвижения потока по равнине в нее поступают органические вещества и она становится мезосапробной.
Загрязнение стоками переводит воду в разряд полисапробной. Каждая зона характеризуется своими индикаторными организмами, и, в частности, 5рйаегоййз является индикатором полисапробности. Самоочищение проходит в обратном порядке. Основным фактором самоочищения водотоков служит их усиленная аэрация по сравнению с другими водными средами при постоянном обновлении среды около биопленок. В очищенной воде БПКз не должно превышать 3 мг/мл. Проблема чистой воды — одна из важнейших для человечества. При обсуждении формирования вод следует учитывать ряд аспектов. 1.
Водосборную площадь. Она представляет катену — стоковую серию ландшафтов от автономных к подчиненным. Автономные ландшафты в нашей равнинной стране представлены лесо-болотными системами. В них нужно выделить: а) верховые болота с омбротрофным (дождевым) питанием, играющие роль водонапорных башен с ультрапресной водой и создающие обильные гумусовыми веществами, дистрофные воды; б) леса с эвапотранспирационным циклом и с подстилкой, где происходит интенсивное разложение органических веществ; в) агроэкоценозы, служащие источником диффузного загрязнения со смывом биогенов; г) индустриальные и се- 1 литебные площади, служащие локальными источниками сточных вод. По существу, воды поверхностного стока образуются из почвенного раствора, н время их формирования составляет менее 1 года.
2. Первичные водотоки — малые реки. Именно к ним относятся уровни сапробности. 3. Микробное сообщество гидроморфных луговых почв речных долин и амфибиальных ландшафтов низовых болот. Оно составляет главный действующий фактор водоохранной зоны.
Прибрежные 172 леса резко сокращают сток мутной воды и снижают бактернальные загрязнения. Для удержания твердого стока достаточно 30 м лесной полосы. Низовые болота могут служить источником вторичного загрязнения. 4. Крупные реки с разработанными речными долинами. Они служат для оценки стока с крупных водосборных площадей. Водоемы — проточные озера и водохранилища наиболее интенсивно изучались в водной микробиологии в плане круговорота веществ в озерах.
Вследствие евтрофикации водоемы могут служить источником вторичного загрязнения воды. Основной функцией кооперативного микробного сообщества здесь является разложение аллохтонного органического вещества. Наилучшие условия для самоочищения достигаются при гравийном или песчаном дне и отсутствии заиливания рыхлыми органическими осадками.
Самоочищение усиливается с прогреванием воды летом и затухает зимой. С завершением самоочищения вода становится лишенной микроорганизмов и чрезвычайно уязвимой для загрязнения. При рассмотрении стокового пути вод следует отметить два узловых участка интенсивных микробных процессов, ведущих к очистке воды: 1) переход почвенных стоков в воды водотоков; 2) первые этапы фильтрации через донные отложения и верхние горизонты водо- вмещающего слоя. Этн процессы проходят в норовом пространстве и поэтому обусловлены действием микробных сообществ, развивающихся в биопленках. 5.3. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ Из общего объема вод суши в 90 млн кмз на подземные воды приходится 60; криолитозону — 29; озера — 0,75; почву — 0,075; реки— 0,0012 (млн кмз), Воды подземной гидросферы, находящиеся под дном морей и океанов, не оцениваются.
Питание речного стока на 45% в лесной зоне осуществляется подземными водами, в лесостепной — на 35%, в степной — на 20%. Питание воды верхних зон интенсивного водообмена связано с дневной поверхностью. Выделяют верхнее почвенно-грунтовое, глубоко грунтовое, подземное питание. Подземные воды разделяются на горизонты: верхний с минерализацией до 1 г/л, промежуточный солоноватый от 1 г/л, соленый выше 10 г/л, нижний рассольный выше 35 г/л. Эти воды генетически связаны с морскими: при перемещении суши относительно базиса они остаются погребенными в породах.
Подземные воды располагаются в водоносном горизонте, выходы которого на дневную поверхность связаны с областью питания и областью разгрузки'. Толстой М.П., Малыгин В.А. Геология и гидрогеологая. Мс Недра, 1988. 173 Подземные воды привлекают внимание исследователей по ряду причин, как естественнонаучных, так и прагматических. Тесный и длительный контакт подземных вод с вмещающими породами ведет к установлению равновесия с минералами этих пород, и таким образом их состав отражает направление выщелачивания. При длительном пребывании в резервуаре процессы затухают и возобновляются лишь при притоке свежей воды, например при закачке в нефтяные месторождения, или же на изливе этих вод на дневную поверхность в источниках и прн подземном стоке в моря.
Подземные воды служат источником чистой воды, иногда и ценных минеральных вод. С'другой стороны, в подземные резервуары осуществляется закачка отходов. Все эти действия идут в очень широких масшатабах, и антропогенное изменение подземной гидросферы, особенно в населенных районах, очень существенно. Подземные воды представляют важнейший ресурс и являются объектом гидрогеологии. Представление о подземной гидросфере сильно расширилось в связи с бурением на нефть на глубину нескольких километров.
Вопрос о "нижней границе биосферы" был поставлен Б.Л. Исаченко, когда на нефтяных скважинах Закавказья был обнаружен излив розовой воды, обусловленный развитием пурпурных серобактерий. Парадокс развития фотосинтетиков в глубине сейчас объясняют их способностью к хемосиитезу. Общее мнение склоняется сейчас к тому, что подземная гидросфера населена микроорганизмами, по меньшей мере, на глубину нескольких километров, но в ней главную роль играют гидрогенотрофы, связанные с эндогенными источниками химических веществ. В подземных водах особую роль играет взаимодействие с твердыми частицами; собственно важнейшие процессы идут в норовом пространстве породы с ее растворением в случае образования карета до цементации в местах развития подщелачиваиия.
Просачивание воды через пористые породы ведет к их освобождению от микроорганизмов, которые можно рассматривать как индикаторы загрязнения и поступления воды с поверхности; их появление указывает на наличие подземных водотоков. Фильтрация воды через породы есть путь получения чистой воды.
Вместе с тем в подземных водах, как и в океане, распространены формы "ультра- микробов" размером около О,З мкм, возникающие в результате голодания и находящиеся в анабиотическом состоянии. Эти формы фильтруются через породы с проницаемостью 1,2 — 18 дарси на расстояния по меньшей мере 200 м. Поры более 1 мкм доступны для их проникновения. При нормальном питании ультрамикробы восстанавливают размеры нормальных бактерий с образованием обильных экзополисахаридов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
