Аммонификация мочевины

 

Подсчитано, что весь животный мир земного шара за

сутки выделяет более 150 тыс. т мочевины. В моче со-

держится 47% азота, поэтому она считается одним из

концентрированных азотистых удобрений. Мочевина

непригодна для азотистого питания растений, и только

после разложения ее микроорганизмами она становит-

ся усвояемой. Бактерии, разлагающие мочевину, назы-

ваются уробактериями (urea — моча). Под действием

фермента уреазы, вырабатываемого уробактериями,

мочевина превращается в аммиак и углекислый газ.

К уробактериям относят: Вас. probatus — крупная па-

лочка, подвижная, грамположительная, образует спо-

ры; Sporasarcina — образует крупные шарообразные

клетки, соединенные в пакеты, имеет жгутики.

 

 

Нитрификация

 

Это следующий за аммонификацией этап превращения

азота микроорганизмами. Аммиак, образующийся в по-

чве, навозе и воде при разложении органических веществ,

довольно быстро окисляется сначала в азотистую, а затем в

азотную кислоту. Протекает процесс нитрификации в две

фазы. Первую фазу — окисление солей аммония до солей

азотистой кислоты (нитритов) — осуществляют микро-

организмы родов Nitrosomonas, Nitrococcus, Nitrospira,

Nitrosovibrio. Вторую фазу — окисление азотистой кис-

лоты до солей азотной кислоты (нитраты) — осуществля-

ют бактерии из родов Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus.

Образовавшаяся азотная кислота в почве вступает в соеди-

нение со щелочами, в результате чего образуется селитра:

HNO + KOH = KNO + H O;

2HNO + Cа(OH) = Ca(NO ) + 2H O.

Селитра повышает плодородие почвы, растворяется в

воде и хорошо усваивается растениями. Бактерии рода

Nitrosomonas имеют форму палочек, подвижные, грам-

ПРЕВРАЩЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМАМИ СОЕДИНЕНИЙ

63

 

отрицательные, с одним жгутиком, широко распростра-

нены в почве. Род Nitrococystis способен образовывать

зооглеи (скопление кокков, окруженных общей капсу-

лой). Бактерии рода Nitrospira имеют правильную спи-

ральную форму. Род Nitrobacter — полиморфные мел-

кие палочки, неподвижные, грамотрицательные.

 

 

Денитрификация

 

Это процесс, обратный нитрификации. Различают пря-

мую и косвенную денитрификацию. Прямая денитрифи-

кация вызывается бактериями, широко распространен-

ными в почве, навозе и водоемах. Среди них наибольшее

значение имеют: Thiobacillus denitrificans — палочка, не

образующая спор, факультативный анаэроб; Pseudomonas

fluorescens — подвижная палочка, грамотрицательная,

образует зеленоватый пигмент; Ps. stutzeri — палочка,

образующая цепочки; Paracoccus denitrificans — имеет

форму кокков. Денитрифицирующие бактерии восстанав-

ливают нитраты до молекулярного азота. В почве развива-

ются без доступа воздуха и в щелочной среде.

Косвенная денитрификация осуществляется чисто хи-

мическим путем при взаимодействии азотистой кислоты

с аминными соединениями. Роль микробов в этих процес-

сах косвенная и сводится к образованию нитритов, глав-

ным образом из нитратов. Косвенной денитрификации

способствуют самые разнообразные виды микробов, кото-

рые не только восстанавливают нитраты, но и разлагают

белковые вещества с образованием аминокислот.

 

КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА

 

Углерод входит в состав органических соединений,

которые являются продуктами фотосинтеза. В возду-

хе его содержится немногим более 0,03% (по объему).

Такая концентрация углекислоты в атмосфере поддер-

2

64

ГЛАВА 4

 

живается относительно постоянной в результате дина-

мического равновесия между фотосинтезом и минерали-

зацией. О значимости круговорота углерода в природе

свидетельствует расчет: весь углерод атмосферы в случае

отсутствия пополнения был бы полностью исчерпан при

современной скорости фотосинтеза менее чем за 20 лет.

Велика роль микроорганизмов в поддержании равно-

весия и круговорота СО на нашей планете. При мине-

рализации органических веществ они образуют почти

столько же углерода, сколько используется растениями

в процессе фотосинтеза.

Роль микробов в разложении клетчатки. В состав

клетчатки (целлюлозы) входит более 50% всего орга-

нического углерода биосферы. Клетчатка — наиболее

распространенный полисахарид растительного мира;

высшие растения на 15–50% состоят из целлюлозы. По-

сле гибели растений она подвергается разложению, в ре-

зультате чего освобождается углерод. Разложение клет-

чатки происходит в аэробных и анаэробных условиях.

В природе распад клетчатки происходит повседневно в

почве, водоемах, навозе, пищеварительном тракте тра-

воядных благодаря ферментам, которые выделяют раз-

личные микроорганизмы.

Аэробное разложение (брожение) клетчатки наиболее

интенсивно происходит под влиянием следующих трех

широко распространенных в природе родов микроорга-

низмов: Cytophaga — подвижные с заостренными кон-

цами палочки; Cetacicula — короткие с заостренными

концами палочки; Ceivirio — длинные палочки, слегка

изогнутые. Кроме того, в аэробных условиях клетчат-

ку разлагают актиномицеты и грибы родов Aspergillus,

Penicillum и др.

Анаэробное брожение клетчатки происходит в два

этапа. На первом этапе клетчатка осахаривается, а за-

тем сахар разлагается в зависимости от типа брожения

на спирты, молочную, масляную кислоты, углекисло-

ту, водород, метан и др. Известно, что в природе име-

2

2

ПРЕВРАЩЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМАМИ СОЕДИНЕНИЙ

65

 

ются два типа анаэробного брожения клетчатки — во-

дородное и метановое, которые осуществляются двумя

анаэробными бактериями-целлюлозоразрушителями:

Сl. omelianskii и Сl. cellobioparum. Оба микроба пред-

ставляют собой крупные грамположительные палочки,

подвижные, образуют споры, обитают в почве и навозе.

Водородное и метановое брожение клетчатки происхо-

дит также в преджелудках крупного рогатого скота при

поедании большого количества зеленой массы бобовых,

особенно влажной от дождя или утренней росы, что об-

условливает развитие острой тимпании рубца.

Следует особо отметить, что в рубце жвачных живот-

ных имеются специфические облигатные целлюлозораз-

лагающие бактерии. Они разлагают целлюлозу кормов

до глюкозы, которая затем сбраживается с образованием

органических кислот (уксусной, пропионовой, масля-

ной, молочной, муравьиной, янтарной и др.), спиртов и

газов (СО и Н ). Разложение целлюлозы в рубце живот-

ных осуществляют кокковидные и палочковидные бак-

терии: Ruminococcus flavefaciens, Ruminococcus albus,

Butyrovibrio fibrisolvens, Ruminobacter parvum. Указан-

ные бактерии имеют большое значение в питании жвач-

ных животных.