А.И. Нетрусов, М.А. Егоров - Практикум по микробиологии (1125598), страница 127
Текст из файла (страница 127)
гл. 7). Другими примерами методов микроскопического анализа, часто используемых в микробной экологии, могут служить и методы люминесцентно-микроскопического наблюдения микроорганизмов в почвенных монолитах по Звягинцеву, электронно- микроскопические исследования почвенных микроорганизмов, методы исследования адсорбции почвенных микроорганизмов с помощью люминеспентной микроскопии. Многие из них разработаны сотрудниками кафедры биологии почв МГУ и подробно описаны в руководствах по почвенной биологии. 37.3. КОЛОНКА ВИНОГРАДСКОГО Колонка Виноградского (рис. 37.2), названная по имени крупнейшего русского ученого-микробиолога Сергея Николаевича Виноградского (1856 — 1953), представляет собой один из способов получения накопительной культуры фототрофных бактерий*.
Кроме того (и это особенно важно), она является моделью, позволяющей представип, взаиморасположение в водоеме разных груспс микроорганизмов, прежде всего связанных с циклами углерода и серы. При постановке колонки Виноградского используют высокий цилиндр обьемом 500 мл, на лно которого помещают ил из исследуемого водоема (20 — 25 г, прилшрно до 'ггз вьгсоты). Ил должен быль как можно более свежим, желательно отобрать его в день постановки колонки. В цилиндр вносят также немного (примерно) 0,5 г СаЯОг и небольшое количество органического вещества — это может быть тонко нарезанная фильтровальная бумага, разлагающиеся растительные остатки и т.д.
(В случае соленого водоема добавляют также соютвезттвующсе количество )~~аС!.) Затем цилиндр доверху заполняют водой (хорошо отстоявшейся водопроводной или иногда профильтрованной водой из исследуемого водоема), закрывают ватной пробкой или колпачком из фольги и помещают на свет. Полученную таким образом колонку выдерживают в течение 2 — 3 мес при комнатной температуре в условиях естес~венного освещения (на окне), но можно инкубировать ес и в люминостате. Во время инкубации за колонкой регулярно ведут наблюдения, отмечая происходящие в ней визуально заметные изменения.
Периодически длинной пастеровской пипеткой с разной глубины собирают пробы воды и ила, которые затем микроскопируют и/или рассевают в питательные среды лля вьшеления разных групп микрооршнизмов (пробы отбирают осторожно, не персмегиивая содержимое колонки). Результаты наблюдений зарисовывают и записывают. Важней>ней закономерностью, которую можно выявить, наблюлая за развитием колонки Виноградского, является возникновение вертикального градиента окислительно-восстановительных условий (от анаэробных в нижней части к аэробным в верхней) и создание многочисленных экологических ниш для разных групп бактерий.
В типичном случае а первые дни после постановки колонки в толще ила начинается анаэробное разложение органического вещества, катализнруемое группировкой микроорганизмов-гидролитиков и первичных анаэробов (бродильшиков). Продукты брожения (Нц органические кислоты, в частности ацетат; спирты) используются вторичными анаэробами, в том числе сульфатредуцируюшими бактериями. Продукты метаболизма последних (сульфид и СОг) диффунлнрукп а среду и служат субсгратами для роста фототрофных аноксигенных (пурпурных и зеленых) и хемолитотрофных (тионовых, бесцветных серных) бактерий.
Аноксигенные фототрофные бактерии развиваются в анаэробной зоне осадка и волы, образуя окрашенные слои или пятна на обращен- * Шлегель Г. Общая микробиология. — Мл Мир, 1987. — С. 382 — 383. Шлегель Г. История микробиологии. — Мл УРСС, 2002. — С.74 — 94. 433 ной к свету стороне цилиндра. В верхней части колонки появляются цианобактерин и водоросли, выделяющие на свету Оь Тионовыс и нитчатые бесцветные серные бактерии могут развиваться в условиях одновременного присутствия НзВ, диффундирующего снизу, и Ов поступающего сверху. вола нзз В разные периоды времени в разных зонах слой псска колонки создаются условия и для развития дру- Е р ° гих многочисленных групп микроорганизмов, сера гипс входящих в состав экосистемы водоема. Полнота их учета зависит от тщательности наблюдений и времени инкубации.
Колонка Виноградского имитирует события, происходящие в природном водоеме, и, как и в природной системе, многие параметры в ней являются неконтролируемыми, не зависящими от исследователя. Вместе с тем, меняя некоторые условия (количество лобавленного ила, природу вносимого органического вещества, температуру инкубации, освещенность, спектральный состав света и т.п.), можно добиться преимущественного развития опрелеленных групп микроорганизмов. П р и м е ч а н и е. Целесообразно совместить постановку задачи с проведением практики по экологии микроорганизмов и включить результаты анализа в отчет по практике. Рис. 372.
Колонка Виноградского (по Г.Шлегелю, 2002): Š— лурпуриыв и зелеиыв свробвктврии; 2 — цивиобактсрии и вода- расли Глава 38 ЦИКЛ АЗОТА И МИКРООРГАНИЗМЫ В НЕМ УЧАСТВУЮЩИЕ 38.1. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ФИКСАЦИЯ АТМОСФЕРНОГО АЗОТА Процессом фиксации атмосферного азота лимитированы все остальные звенья превращения азота. По значению этот процесс можно сравнить с фотосинтезом: установлено, что общая продукция микробной фиксации азота составляет до 330 млн т/год. Способность к биологическому связыванию молекулярного азота присуша только прокаристам.
Азотфиксаторы (диазотрофы) известны срели 100 ролов бактерий, среди которых такие функциональные группы, как анаэробные клостридии, сульфатредуцирующие бактерии, энтеробактерии, фотосиитезируюшие анаэробы, мстанотрофы, спириллы, псевдомонвлы, актиномицетьь цианобактерии и др. Различают сиибиатичсскую и ассациативную азатфиксаци~а. Последняя осуществляется свободноживушими бактериями и в связи с этим распросгранена значительно 434 В природе цикл азота состоит из нескольких этапов, основную роль в которых играют микроорганизмы„преимущественно бактерии.
При этом только бактерии могут выполнять все реакции цикла. В этом круговороте участвует молекулярный азот и его связанные соединения — минеральные и органические (рис. 38.1). Азотсолержащие органические соединения (аминокислоты, пелтвлы) микроорганизмов, растений, животных Азотфиксац ия лракарио икато ы 1Чз 1Ч11з ИО; Рис. 38.1.
Глобалькый цикл азота и микроорганизмы, участвующие в нем шире, а ее суммарный вклад в баланс азота на Землс существенно выше„чем у снмбиотической. Дюи осуществления азотфиксации нсобходимо большое количество энергии, поэтому процесс активно идет в тех случаях, когда микроорганизмы находятся в тесном контакте с растением, которое обеспечивает их источником энергии.
Клубеньковые бактерии, относящиеся к роду Юнгойио~, образуют симбиотическое сообщество с бобовыми растспиями. При внедрении этих мелких, не болсе 3 мкм в ашину, подвижных грамотрицательных палочек в корень происходит разрастание ткани с образованием опухолевидных клубсньков. Через корневые волоски прорастаклцие семена растений выдсляют специальные сигнальные молекулы белковой природы— лектины. В свою очередь бактсрии синтезируют экзополисахариды, чье взаимодействие с лектинами и определяет специфичность взшгмодействия между разными видами растений и бактерий. У разных видов бобовых растений клубеньки имеют свои морфологические особенности: у клевера они продолговатые и очень мелкие, у гороха и вики округлыс и болес крупные, у сои и фасоли их диамсгр ранен примерно 1 см, а на корнях нута эти разрастания имеют многочисленные выросты тояшиной в несколько сантимсзров.
Со строенном клубеньковых бактерий можно познакомиться, если приготовить препарат из тонких срезов клубенька или, лучше, срезав бритвой «усочек клубенька, выдавить из него каплю сока на предметное стекло, прибавить ! каплю воды и высушить. После термической фиксации препарата окрасить его гснциановым Фиолетовым или метиленовой синью.
Очень чистые препараты получаются при окраске их 3%-м эритрозином в 5%-м феноле. Хорошая окраска получается в случае применения смеси равньгх частей фуксина и мстиленовой сини в 1%-й уксусной кислотс. Окрашивать препарат по последнему методу следует 3 — 5 с, иначе он перекрашивается и перестает быль видна внутренняя структура бактерий. На препарате в синий ивет окрашена ткань клубснька, в красный — сами бактерии. Размеры клеток Юигойит колеблются нс только в зависимости от вида и условий выращивания, но даже и в пределах одного клубенька. Клубсньковые бактсрии подвижны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
