Бактерии в море
Громадная роль во всех циклических процессах жизни в море принадлежит бактериям. Без понимания роли бактерий во всех деталях круговорота органических веществ в море едва ли могут быть полностью поняты и сами эти процессы. Бактерии обладают громадной биохимической энергией, свойственные им показатели относительной биологической продуктивности (отношение биомассы к продукции) во много раз выше, чем у растительных и тем более у животных организмов. Бактериям свойственны многие разнообразнейшие процессы гетеротрофного и аутотрофного характера, и в этом отношении с ними не может идти в сравнение ни одна другая группа организмов. Бактерии чрезвычайно активны не только в живом состоянии, но многие выделяемые ими вещества сохраняют громадную активность и после гибели бактерий. Бактерии производят в море следующие процессы:
— разложения хитина, углеводородов нефти, лигнина, мочевины; окисления аммиака до нитритов, нитритов до нитратов, сульфидов до сульфатов;
— редукции нитратов до нитритов и газообразного азота, сульфатов до сульфидов (анаэробно), сульфидов до серы;
— утилизации газообразного азота, аммиака и мочевины, нитратов, нитритов и фосфатов;
— освобождения азота и фосфора (последнего в виде фосфатов) после гибели бактерий;
— формирования железомарганцевых конкреций.
Бактериальные клетки, подобно всем прочим организмам, дышат, потребляют кислород и выделяют углекислоту. 1 г активно растущих морских бактерий потребляет 30 см3 кислорода за час (при 22° С), а для морских животных за то же время на 1 г живого вещества требуется только 0,002–1,0 см3 кислорода.
Выделяемый животными и бактериями в процессе жизнедеятельности аммиак или непосредственно утилизируется фитопланктоном, или окисляется до нитритов и нитратов и потребляется растениями в этом виде.
Бактерии присутствуют повсюду в море: и во взвешенном состоянии в морской воде, и на планктонных организмах, и около них, и в поверхностных слоях грунтов, где они так же, как и в планктоне, тесно связаны в своей жизнедеятельности с другими живыми организмами.
Отмирающие и отмершие организмы и органический детрит представляют собой субстрат для развития и деятельности разнообразных бактерий. В сложной системе различных групп бактерий развиваются и группы сильнейших антагонистов, ограничивающих деятельность друг друга (явление антибиоза) в гораздо большей степени, чем у других организмов, населяющих морскую среду. Бактерии выделяют токсины, тормозящие развитие других организмов, как защитные продукты метаболизма, вырабатываемые микроорганизмами в результате длительного естественного отбора. Широкое распространение в морских водах имеет и бактериофаг, констатированный повсюду в прибрежной зоне, загрязняемой сточными водами. Исследования советских микробиологов показали, что в водах Чёрного моря бактериофаг встречается повсеместно: и далеко от берегов, и на больших глубинах, и в толще воды, и в поверхностных слоях грунта.
Весьма вероятно присутствие в морской воде самых различных антибиотиков. Сейчас нам известно о них ещё очень мало, громадное же развитие в морской воде самых различных бактериальных организмов открывает в этом отношении большие перспективы. Что касается бактериофага, то в открытых частях океанов, вдали от берегов, он не обнаружен.
Количественная связь между фитопланктоном и бактериями несомненна (рис. 101): там, где больше всего планктона, больше всего и бактерий.
С глубиной количество бактерий в морской воде резко убывает, и только в верхнем слое грунта оно опять чрезвычайно возрастает (табл. 24).
Ещё в конце прошлого столетия было сделано определение количества бактерий в бедной жизнью воде Саргассова моря. Среднее количество бактерий в 1 куб. см оказалось равно 783, что составляет на 20 куб. м воды 1/61 куб. мм, величину в 250 раз меньшую, чем даёт планктон. Однако, как теперь показано, учёт бактерий в воде пол века назад был весьма несовершенен, и действительное количество бактерий в воде Саргассова моря, по-видимому, едва ли не в 1 000 раз больше.
По мере погружения в грунт число бактерий также резко убывает (табл. 25).
Больше всего бактерий в илистых и глинистых грунтах, меньше всего на гравии и в песке. Если удаляться от берега в открытое море, количество бактерий резко падает: сотни тысяч в 1 куб. см недалеко от берега в заливе, десятки тысяч у выхода из залива в открытое море и сотни экземпляров на расстоянии 8–10 км от берега.
В последние годы установлено наличие особых групп бактерий, обитающих только на больших глубинах и составляющих там основную массу бактериального населения.
Было подсчитано, что в Баренцовом море в верхнем слое грунта в 1 см, а на площади дна в 1 кв. м заключено около 20 г бактерий, т. е. в 5–8 раз меньше, чем животных, но следует помнить, что бактерии обладают громадной биохимической энергией и, видимо, им принадлежит ведущая роль в процессах, совершающихся на дне. В северной части Каспийского моря в 1 куб. м воды заключается от 50 до 250 мг бактерий, что соответствует многим сотням миллиардов экземпляров.
Количество бактерий в воде и грунтах Азовского моря ещё выше, чем в Каспийском море, и примерно в 30 раз больше, чем в Баренцовом море.
К сожалению, пока мы знаем ещё весьма недостаточно о той многообразной роли, которую выполняют бактерии в море, но то, что нам уже известно, говорит о громадном значении морских микроорганизмов во всех процессах метаболизма.
— разложения хитина, углеводородов нефти, лигнина, мочевины; окисления аммиака до нитритов, нитритов до нитратов, сульфидов до сульфатов;
— редукции нитратов до нитритов и газообразного азота, сульфатов до сульфидов (анаэробно), сульфидов до серы;
— утилизации газообразного азота, аммиака и мочевины, нитратов, нитритов и фосфатов;
— освобождения азота и фосфора (последнего в виде фосфатов) после гибели бактерий;
— формирования железомарганцевых конкреций.
Бактериальные клетки, подобно всем прочим организмам, дышат, потребляют кислород и выделяют углекислоту. 1 г активно растущих морских бактерий потребляет 30 см3 кислорода за час (при 22° С), а для морских животных за то же время на 1 г живого вещества требуется только 0,002–1,0 см3 кислорода.
Выделяемый животными и бактериями в процессе жизнедеятельности аммиак или непосредственно утилизируется фитопланктоном, или окисляется до нитритов и нитратов и потребляется растениями в этом виде.
Бактерии присутствуют повсюду в море: и во взвешенном состоянии в морской воде, и на планктонных организмах, и около них, и в поверхностных слоях грунтов, где они так же, как и в планктоне, тесно связаны в своей жизнедеятельности с другими живыми организмами.
Отмирающие и отмершие организмы и органический детрит представляют собой субстрат для развития и деятельности разнообразных бактерий. В сложной системе различных групп бактерий развиваются и группы сильнейших антагонистов, ограничивающих деятельность друг друга (явление антибиоза) в гораздо большей степени, чем у других организмов, населяющих морскую среду. Бактерии выделяют токсины, тормозящие развитие других организмов, как защитные продукты метаболизма, вырабатываемые микроорганизмами в результате длительного естественного отбора. Широкое распространение в морских водах имеет и бактериофаг, констатированный повсюду в прибрежной зоне, загрязняемой сточными водами. Исследования советских микробиологов показали, что в водах Чёрного моря бактериофаг встречается повсеместно: и далеко от берегов, и на больших глубинах, и в толще воды, и в поверхностных слоях грунта.
Весьма вероятно присутствие в морской воде самых различных антибиотиков. Сейчас нам известно о них ещё очень мало, громадное же развитие в морской воде самых различных бактериальных организмов открывает в этом отношении большие перспективы. Что касается бактериофага, то в открытых частях океанов, вдали от берегов, он не обнаружен.
Количественная связь между фитопланктоном и бактериями несомненна (рис. 101): там, где больше всего планктона, больше всего и бактерий.
Рисунок 101. Количественная связь между бактериями (штрих) и фитопланктоном и изменение её с глубиной.
С глубиной количество бактерий в морской воде резко убывает, и только в верхнем слое грунта оно опять чрезвычайно возрастает (табл. 24).
| Глубина в м | Число бактерий на 1 куб. см |
|---|---|
| 0–100 | 160 |
| 400 | 16 |
| 800 | 17 |
| 1 200 | 0–2 |
| 1 500 | — |
| Грунт | 160 000 000 |
Ещё в конце прошлого столетия было сделано определение количества бактерий в бедной жизнью воде Саргассова моря. Среднее количество бактерий в 1 куб. см оказалось равно 783, что составляет на 20 куб. м воды 1/61 куб. мм, величину в 250 раз меньшую, чем даёт планктон. Однако, как теперь показано, учёт бактерий в воде пол века назад был весьма несовершенен, и действительное количество бактерий в воде Саргассова моря, по-видимому, едва ли не в 1 000 раз больше.
По мере погружения в грунт число бактерий также резко убывает (табл. 25).
| Глубина внутрь грунта в дюймах | Количество бактерий |
|---|---|
| 0–1 | 38 000 000 |
| 1–2 | 940 000 |
| 4–5 | 88 000 |
| 9–10 | 36 000 |
| 14–15 | 2 400 |
| 19–20 | 400 |
| 29–30 | 180 |
| 39–40 | 330 |
| 59–60 | 250 |
| 79–80 | 130 |
| 99–100 | 290 |
Больше всего бактерий в илистых и глинистых грунтах, меньше всего на гравии и в песке. Если удаляться от берега в открытое море, количество бактерий резко падает: сотни тысяч в 1 куб. см недалеко от берега в заливе, десятки тысяч у выхода из залива в открытое море и сотни экземпляров на расстоянии 8–10 км от берега.
В последние годы установлено наличие особых групп бактерий, обитающих только на больших глубинах и составляющих там основную массу бактериального населения.
Было подсчитано, что в Баренцовом море в верхнем слое грунта в 1 см, а на площади дна в 1 кв. м заключено около 20 г бактерий, т. е. в 5–8 раз меньше, чем животных, но следует помнить, что бактерии обладают громадной биохимической энергией и, видимо, им принадлежит ведущая роль в процессах, совершающихся на дне. В северной части Каспийского моря в 1 куб. м воды заключается от 50 до 250 мг бактерий, что соответствует многим сотням миллиардов экземпляров.
Количество бактерий в воде и грунтах Азовского моря ещё выше, чем в Каспийском море, и примерно в 30 раз больше, чем в Баренцовом море.
К сожалению, пока мы знаем ещё весьма недостаточно о той многообразной роли, которую выполняют бактерии в море, но то, что нам уже известно, говорит о громадном значении морских микроорганизмов во всех процессах метаболизма.