Факторы окружающей среды, влияющие на микроорганизмы

Совокупность факторов окружающей среды, влияющих на микроорганизмы, представлена на рис. 2.3.3.

Влажность среды очень важна для развития микроорганизмов (рис. 2.3.4).

Факторы влияния условий окружающей среды на микроорганизмы

Рис. 2.3.3. Факторы влияния условий окружающей среды на микроорганизмы

Факторы влажности среды

Рис. 2.3.4. Факторы влажности среды

Некоторые из них (гидрофиты) могут развиваться только во влажных условиях, другим (например, плесневые грибки), достаточна незначительная влажность, а иные (ксерофиты) могут развиваться только при отсутствии влаги — например в бытовой пыли.

В процессе жизнедеятельности клетки в ней поддерживается оптимальное осмотическое давление, что обеспечивает проникновение в клетку питательных веществ из внешней среды и вывод продуктов метаболизма. При нарушениях комфортной концентрации растворенных в питательной среде веществ изменяется осмотическое давление питательной среды, что приводит к нарушению стабильной работы клетки, вплоть до ее гибели. Например, сахар, являясь хорошей питательной средой для микроорганизмов, в избыточной концентрации (варенье, цукаты и т.п.) подавляет их рост. Обычная поваренная соль в чрезмерных концентрациях позволяет сохранить от гниения овощи, мясо, рыбу и другие продукты. На рис. 2.3.5 представлены факторы концентрации растворенных в воде веществ на примере поваренной соли NaCl.

Концентрация растворенных в воде веществ

Рис. 2.3.5. Концентрация растворенных в воде веществ

Температура также влияет на жизнедеятельность микроорганизмов (рис. 2.3.6). Психрофилы — хладолюбивые микроорганизмы — встречаются даже в зоне вечной мерзлоты; мезофилы (их большинство и они являются основными для всех технологических процессов, протекающих на очистных сооружениях водоотведения) и термофилы встречаются даже в жерлах вулканов и гейзерах, а на очистных сооружениях используются для сбраживания осадка сточных вод в метантенках.

По отношению к лучистой энергии (рис. 2.3.7) различные микроорганизмы ведут себя по-разному: для хлорофиллсодержащих свет необходим, для других является смертельной опасностью. Ультрафиолетовое облучение бактерицидно. Рентгеновское и радиоактивные излучения в малых дозах могут стимулировать процесс развития микроорганизмов, а в больших дозах угнетают этот процесс.

Влияние температуры на жизнедеятельность микроорганизмов

Рис. 2.3.6. Влияние температуры на жизнедеятельность микроорганизмов

Влияние лучистой энергии на микроорганизмы

Рис. 2.3.7. Влияние лучистой энергии на микроорганизмы

Ультразвук при 20 кГц и более бактерициден, так как приводит к повреждению клеточной мембраны.

Активная реакция среды — pH — один из важнейших факторов природной среды. Большинство микроорганизмов обитают в нейтральной среде, при pH около 7,0, а щелочная или кислая среда, как известно, являются мощными бактерицидными факторами. Исключение составляют дрожжи и плесневые грибы, последние могут обитать как в сильнощелочной, так и в сильнокислой среде (рис. 2.3.8).

Наличие в окружающей среде кислорода — определяющий фактор жизнедеятельности многих микроорганизмов (рис. 2.3.9). Аэробные формы развиваются только в присутствии кислорода, а определяющим фактором развития анаэробных микроорганизмов является отсутствие кислорода. Анаэробы подразделяются на облигатные, для которых кислород является ядом, и факультатив-

Влияние активной среды на развитие микроорганизмов

Рис. 2.3.8. Влияние активной среды на развитие микроорганизмов

Окислительно-восстановительные условия среды

Рис. 2.3.9. Окислительно-восстановительные условия среды

ные, которые при наличии кислорода сохраняют жизнеспособность, но развитие их замедляется или прекращается. Аэробные микроорганизмы на очистных сооружениях сточных вод населяют биопленку биофильтров и активный ил аэротенков. Анаэробные микроорганизмы присутствуют в метантенках.

В природных условиях и при проведении некоторых технологических процессов, в том числе в процессе очистки сточных вод, микроорганизмы вступают в контакт с токсичными веществами, которые угнетают и подавляют их жизнедеятельность (рис. 2.3.10). Эти вещества могут быть как искусственного, так и естественного происхождения.

З.Ю. Классификация токсических веществ

Рис. 2.З.Ю. Классификация токсических веществ

Между собой микроорганизмы вступают в различные отношения (рис. 2.3.11): симбиоз — микроорганизмы формируют устойчивые сообщества, у них нет пищевой конкуренции, продукты метаболизма одних микроорганизмов могут служить пищей другим, обустройство во внешней среде в симбиотической группе проходит гораздо легче; комменсализм — сосуществующие микроорганизмы не приносят друг другу ни пользы, ни вреда; паразитизм — односторонняя выгода отдельной группы микроорганизмов в ущерб другим группам; антагонизм — враждебные отношения, вызванные пищевой, территориальной или другой конкуренцией, которая может привести к уничтожению одной группы микроорганизмов другой группой.

Взаимоотношение различных видов микроорганизмов

Рис. 2.3.11. Взаимоотношение различных видов микроорганизмов

Для борьбы с патогенными микроорганизмами, вредителями сельскохозяйственных культур и микроорганизмами вызывающими биопомехи в хозяйственной деятельности человека, были созданы различные антибиотики (грамицидин, стрептоцид, хлор- тетрациклин и т.п.). Одни из них являются бактериостатическими, т.е. подавляют и угнетают жизнедеятельность бактерий, другие — бактерицидными, т.е. вызывают гибель бактерий. Существуют также фунгистатические вещества, подавляющие и угнетающие жизнедеятельность грибов, и фунгицидные вещества, вызывающие гибель грибов (рис. 2.3.12).

Классификация антибиотиков

Рис. 2.3.12. Классификация антибиотиков

Под воздействием внешней среды микроорганизмы способны к изменчивости, что хорошо видно на примере вируса гриппа. Существуют два вида изменчивости микроорганизмов: генотипическая — изменения происходят в генотипе в результате мутации, утраты своего или приобретении чужого генетического материала; мутация может происходить под влиянием мутагенов; в лабораторных условиях для получения штаммов модифицированных бактерий, способных разрушать или синтезировать различные продукты, используется мутаген нитрозометилмочевина — НИМ; сильным мутагеном является и перекись водорода Н202; фенотипическая изменчивость — происходит в результате изменения активности или содержания фермента (ферментов) в пределах неизменного генотипа и при изменении условий окружающей среды (рис. 2.3.13).

Изменчивость микроорганизмов

Рис. 2.3.13. Изменчивость микроорганизмов

Наследственность микроорганизмов (рис. 2.3.14) может быть ядерной, когда признаки локализованы в хромосоме, внеядерной и акариотической — у безъядерных форм (вирусы, бактерии).

Формы наследственности микроорганизмов

Рис. 2.3.14. Формы наследственности микроорганизмов

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >