Особенности микробных местообитаний

Каждый вид в природе занимает определенное местообитание с конкретным набором абиотических и биотических факторов и выполняет определенную функцию. Функциональное и пространственное положение вида в экосистеме называют его экологической нишей. Пространственное положение вида (его «адрес») — это местообитание с конкретным набором физико-химических условий и биотических факторов. Функциональное положение вида — это его способность выполнять определенные функции в данных конкретных условиях. Экологическую нишу образно называют «профессией» вида, это значит, что в данных условиях местообитания вид осуществляет совершенно определенную функцию. Таким образом, организмы, занимающие одинаковое местообитание, должны для успешного сосуществования различаться фукциональными характеристиками.

Особенности микробных местообитаний определяются малыми размерами микроорганизмов, непосредственно химически взаимодействующих со средой обитания. Микробные местообитания имеют сложный и постоянно меняющийся характер и зависят от плавных или скачкообразных изменений концентраций питательных и ядовитых веществ и значений лимитирующих факторов (температуры, pH, света, доступности воды и т. д.). Поэтому микробных экологических ниш — бесконечное множество, но экологическая ниша для конкретного микроорганизма, где он преобладает, определяется именно сочетанием вышеперечисленных факторов и функциональных способностей. Для точной характеристики местообитания микроорганизма нужно учитывать его микроокружение, т. е. набор абиотических и биотических факторов в непосредственной близости от микробных клеток. Многие специализированные группы микроорганизмов существуют в таких экстремальных условиях, что испытывают минимальную конкуренцию со стороны других микроорганизмов. Например, Helicobacter pylori, вызывающий ряд серьезных заболеваний, обитает в желудочнокишечном тракте человека при pH 1,5—2,5. Для защиты от желудочного сока он синтезирует большое количество уреазы, разлагающей мочевину с образованием аммония. Таким способом непосредственно вокруг клеток поддерживаются слабокислые условия. Даже в самом маленьком местообитании могут быть разные физико-химические условия. Например, внутри комочка хорошо аэрируемой почвы диаметром 12 мм обнаруживается зона полного анаэробиоза диаметром «6 мм, в которой могут обитать строго анаэробные микроорганизмы (рис. 14.1, а). Развитие отдельных клеток в колонии на твердой среде зависит от их положения. Так, внутри и непосредственно под колонией формируется анаэробная зона даже при росте на поверхности питательного агара в аэробных условиях (рис. 14.1, б).

Рис. 14.1. Изменение концентрации кислорода внутри почвенной частицы (а) и под колонией Bacillus cereus, растущей в аэробных условиях на твердой среде (б).