Су микробиологиясы


КІРІСПЕ
I Бөлім Су микробиологиясының даму тарихы
II Бөлім Су экожүйелеріндегі микроорганизмдердің таралуы
2.1 Гидросфера . тіршілік ортасы
2.2 Су микроорганизмдердің тіршілік ортасы
2.3 Су тоғандарының микрофлорасы
IV бөлім Су типологиясы және микроорганизмдердің экологиялық қуыстары
4.1 Трофиялық деңгейіне байланысты сутоғандарды жүйелеу принциптері
4.2 Су құрамындағы оттегіне байланысты экологиялық аймақтар
4.2.1 Аэробты экологиялық аймақ
4.2.2 Микроаэрофильді аймақ
4.2.3 Анаэробты аймақ
4.2.4 Тұнба шөгінділерінің экологиялық аймағы
V бөлім Су экожүйелеріндегі заттар айналымы
5.1 Көміртек және оттек айналымы
5.2 Азот айналымы
5.2.1 Азот айналымы бактерияларының жалпы сипаттамасы
5.2.2 Азот айналымы бактерияларының экологиясы
5.3 Күкірт қосылыстарын тотықсыздандыратын және тотықтыратын микроорганизмдер
5.3 Күкірт қосылыстарын тотықсыздандыратын және тотықтыратын микроорганизмдер
5.3.2 Күкірт айналымындағы микроорганизмдердің экологиясы
5.4 Темір мен марганец тотықтыратын микроорганизмдердің түрлік құрамы мен экологиясы
5.4.1 Темірбактерияларға жалпы сипаттама
5.4.2 Темірбактериялардың экологиясы
5.4.3 Темірбактериялардың дамуына физика . химиялық факторлардың әсері
5.4.4 Темірбактериялардың темір мен марганецтің тотығуы және седиментациялануындағы ролі
VI бөлім Судың ластануы және оны қалпына келтіру жолдары
6.1 Сутоғандарының ластануы және оларды жоюдағы микроорганизмдердің ролі
6.2 Қалдық суларды тазалаудың микробиологиялық әдістерінің негізгі приниптері
ӘДЕБИЕТТЕР
Гидросфера – жердің сұйық қабаты, ол тұзды, тұщы, қатты су, сонымен бірге жер асты суларынан тұрады. Жер шарының шамамен 71% мұхит алады. Гидросфера және ондағы тіршілік иелерінің адам өмірінде алатын орны ерекше. Су тоғандарын қарқынды түрде ауылшаруашылығында, тұрмыстық жағдайда, балық шаруашылығында, энергетика мақсатында және т.б. бағыттарда пайдалануда. Сондықтан гидросфераны игеру шегі бойынша биологиялық зерттеу табиғатты пайдалану және қоршаған ортаны қорғау мақсатында үлкен маңызға ие.
Су тоғандарындағы микрофлора құрамы мен микробиологиялық үрдістердің сипаты қоршаған ортаның экологиялық жағдайымен, оның физика-химиялық ерекшеліктерімен тығыз байланысты. Су тоғандары физика-химиялық көрсеткіштері және биологиялық сипаттары бойынша әркелкі. Ағзалардың дамуы үшін сутоғандарын сыртқы орта ретінде сипаттайтын негізгі қасиетттерге: температура, оттекті режим, тұздылық құрамы, газды режим және биогенді элементтердің түсуін жатқызуға болады. Сутоғандарын толығымен қарастыру кезінде, су массасымен тұнбаны да бірге қарастыру қажет. Су түбінде 50 % дейін органикалық заттар жиналып, жылжымалы бөлігі тұнба ерітіндісі мен су қабаты арасында динамикалық тепе-теңдікте болады.
«Су микробиологиясы» оқулығының мақсаты студенттерді микроорганизмдердің су экожүйесінде таралуы мен Жердің қалыптасуындағы олардың орны және микроб қауымдастықтығының ролімен таныстыру.
Сонымен қатар, бактерия ценоздарының құрылу заңдылықтарын, бактериялардың түрлік популяция құрылымы, микроб қауымдастықтарының әркелкілігі, табиғи және антропогенді факторлар әсерінен пайда болған өзгерістер, микроорганизмдердің биогеохимиялық айналымдарға қатысы, микроорганизмдердің қоректік тізбектегі орнын зерттеу.
1 Горленко В.М., Дубинина Г.А., Кузнецов С.И. Экология водных микроорганизмов. – М.: Наука. – 1977.
2 Громов Б.В., Павленко Г.В. Экология бактерий. – Л.: ЛГУ. – 1989.
3 Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. – М.:МГУ,2002.
4 Заварзин Г.А. Лекции по природоведчиской микробиологии-М.: Наука, 2004. -348с.
5 Константинов А. С. Общая гидробиология / А. С. Константинов; Учеб. пособие.– 4-е изд. – М.: Высш. шк., 1986. – 472 с.
6 Кузнецов С.И., Дубинина Г.А. Методы изучения водных микроорганизмов. – М.: Наука. – 1989.
7 Кузнецов С.И., Саралов А.И., Назина Т.Н. Микробиологические процессы круговорота углерода и азота в озерах. – М.: Наука. – 1985.
8 Кузнецов С.И. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность. Л.: Наука. 1970. 440 с.
9 Кузнецов С.И. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в озерах. М.: Изд-во АН СССР, 1952. 3000 с.
10 Родина А.Г. Методы водной микробиологии. – М.: Наука. – 1965.
11 Романенко В.И., Кузнецов С.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов. Лабораторное руководство. - Л.: Наука, 1974. - 194 с
12 Шигаева М.Х. Экология микроорганизмов. – Алматы: КазНУ. – 2002.
13 Шлегель Г. Общая микробиология. – М., 1987.

Қосымша
1. Алекин О.А., Ляхин Ю.И. Химия океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 343 с.
2. Алимов А. Ф. Введение в продукционную гидробиологию / А. Ф. Алимов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 152 с.
3. Биология гидротермальных систем / Отв. ред. А.В. Гебрук. М.: КМК Press, 2002. 543 с.
4. Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов. Минск, 1960.
5. Гаррелс Р.М., Крайст Ч.Л. Растворы, минералы, равновесия. М.: Мир, 1961.
6. Дривер Дж. Геохимия природных вод.М.: мир, 1985. 440 с.
7. Илялетдинов А.Н. Микробиологические превращения металлов. – Алма-Ата. – 1984.
8. Исаченко Б.Л. Избранные труды. В 2 т. М.; Л.: Наука, 1951. Т. 1: 408 с.; т.2: 430 с.
9. Кузнецов С.И., Иванов М.В., Ляликова Н.М. Введение в геологическую микробиологию. М.: Изд-во АН СССР, 1962. –126 с.
10. Крисс А.Е. Морская микробиология (глубоководная). М.: Изд-во АН СССР, 1959
11. Мурыгина В.П.Калюжный С.В. Роль нитчатых микроорганизмов в процессе пенообразования нп сооружениях очистки сточных вод.// Успехи микробиологии. 2004. т.124. № 1. с.77-92
12. Нетрусов А.И., Бонч-Осмоловская Е.А., Горленко В.М. и др. Экология микроорганизмов. М.: Академия, 2004. - 272 с.
13. Определение основных характеристик природных вод. Учебно-методическое пособие / Сост. Ханхасаева С.Ц., Батоева А.А. - Улан-Удэ: Издательство БГУ, 2001. - 64 с.
14. Хатчинсон Д. Э. Лимнология / Д. Э. Хатчинсон; Пер. с англ. – М.: Прогресс, 1969. – 591 с.
15. Химия морей и океанов. М.: Наука, 1997. 415 с.
16. Экологические аспекты водной микробиологии. – Новосибирск: Наука. – 1984.

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 153 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1300 теңге




УДК 582.26
ББК_____

Пікір жазғандар:

Заядан Б.Қ., Акмуханова Н.Р.
Су микробиологиясы. Оқулық. – Алматы: 2010. – б.

Оқулықта су экожүйесіндегі микроорганизмдер және олардың
алуантүрлілігі жөнінде жалпы түсінік беріледі. Сонымен қатар, микроб
қауымдастықтарының әркелкілігі, табиғи және антропогенді факторлар әсерінен
пайда болған өзгерістер, микроорганизмдердің биогеохимиялық айналымдарға
қатысы туралы толық мәлімет беріліген.
Оқулық университеттердің биология, биотехнология, ихтиология,
экология мамандықтары бойынша дайындалатын бакалавр, магистр, аспиранттар
мен ғылыми қызметкерлеге арналған.

© Заядан Б.Қ., Акмуханова Н.Р., 2010.
© Қазақ университеті баспасы,
2010.

КІРІСПЕ

Гидросфера – жердің сұйық қабаты, ол тұзды, тұщы, қатты су, сонымен
бірге жер асты суларынан тұрады. Жер шарының шамамен 71% мұхит алады.
Гидросфера және ондағы тіршілік иелерінің адам өмірінде алатын орны
ерекше. Су тоғандарын қарқынды түрде ауылшаруашылығында, тұрмыстық
жағдайда, балық шаруашылығында, энергетика мақсатында және т.б. бағыттарда
пайдалануда. Сондықтан гидросфераны игеру шегі бойынша биологиялық зерттеу
табиғатты пайдалану және қоршаған ортаны қорғау мақсатында үлкен маңызға
ие.
Су тоғандарындағы микрофлора құрамы мен микробиологиялық үрдістердің
сипаты қоршаған ортаның экологиялық жағдайымен, оның физика-химиялық
ерекшеліктерімен тығыз байланысты. Су тоғандары физика-химиялық
көрсеткіштері және биологиялық сипаттары бойынша әркелкі. Ағзалардың дамуы
үшін сутоғандарын сыртқы орта ретінде сипаттайтын негізгі қасиетттерге:
температура, оттекті режим, тұздылық құрамы, газды режим және биогенді
элементтердің түсуін жатқызуға болады. Сутоғандарын толығымен қарастыру
кезінде, су массасымен тұнбаны да бірге қарастыру қажет. Су түбінде 50 %
дейін органикалық заттар жиналып, жылжымалы бөлігі тұнба ерітіндісі мен су
қабаты арасында динамикалық тепе-теңдікте болады.
Су микробиологиясы оқулығының мақсаты студенттерді
микроорганизмдердің су экожүйесінде таралуы мен Жердің қалыптасуындағы
олардың орны және микроб қауымдастықтығының ролімен таныстыру.
Сонымен қатар, бактерия ценоздарының құрылу заңдылықтарын,
бактериялардың түрлік популяция құрылымы, микроб қауымдастықтарының
әркелкілігі, табиғи және антропогенді факторлар әсерінен пайда болған
өзгерістер, микроорганизмдердің биогеохимиялық айналымдарға қатысы,
микроорганизмдердің қоректік тізбектегі орнын зерттеу.

I Бөлім Су микробиологиясының даму тарихы

Микробиология (грек тілінен аударғанда micros - кішкентай; bios -
тіршілік; logos - ғылым деген мағананы білдіреді) жай көзге көрінбейтін
ұсақ тірі организмдерді зерттейтін ғылым саласы. Микробиологияның негізгі
зерттеу объектілері бактериялар, актиномицеттер, саңырауқұлақтар,
микробалдырлар және кейбір қарапайымдылар болып табылады. Микробиология
микроорганизмдердің жүйелік жағдайын, құрылысы мен зат алмасуын,
физиологиялық қасиеттерін, адам өміріндегі ролі мен табиғатта таралуын
зерттейді.
Бактерияларды алғаш Антон Ван Левенгук ашты. Микробиологияның дамуына
үлкен үлесін қосқан француз ғалымы Луи Пастер. Оның ғылыми еңбектері
микроорганизмдердің тіршілік әрекетімен байланысты негізгі мәселелердің
барлығын қамтыды. Пастер бірінші рет микроорганизмдер қоршаған ортамен
адамға пайдалы және зиянды жағымен белсенді әсер ететінін анықтады. 1857 ж.
Л. Пастер спирттік ашуды зерттеу барысында, оның оттексіз ортада
ашытқылардың тіршілік әрекетінің нәтижесін де жүретінін анықтады. Кейінірек
май қышқылының ашуын зерттеу барысында, ашу қоздырғыштарының оттегі көзіне
кері әсерін және оттегі мүлдем жоқ ортада көбейетінін анықтады. Сонымен Л.
Пастер “оттексіз өмір сүру” яғни анаэробты тіршілік ету әдісін анықтады.
Микроорганизмдер әлемінде шешуші орынды Р.Кох еңбектері алады. Ол
микробиологиялық практикаға қатты қоректік ортамен таза дақылды алу
әдістерін енгізді. Оның нәтижесінде бактериялардың түрлерімен әркелкілігі
анықталды. Микроорганизмдер экологиясы пәнінің негізін салушылар орыс
микробиологы С.Н. Виноградский және голланд микробиологы М. Бейеринк болды.
Екеуіде микробиологияның әртүрлі саласында көп жұмыс жасады. Виноградский
микроб әлеміндегі тіршілік формасының әркелкілігі жайлы Л. Пастер идеялары
негізінде микроорганизмдерді зерттеуде микроэкологиялық принциптерді
енгізді.
Зертханалық жағдайда бактерия топтарын бөліп және қасиеттерін анықтау
үшін С.Н. Виноградский арнайы элективті жағдай жасау арқылы алуға болатынын
ұсынды. Мысалы, Виноградский атмосфералық молекулалық азотты пайдаланатын
микроорганизмдерді бөліп алу үшін қоректік ортаға фосфор, көміртек, және
т.б. минералды тұздар қосып, ал азотты тіптен қоспайды, нәтижесінде
тіршілік етуге азотты қажет ететін микроорганизмдер өспейдіде, азотты
атмосферадан тотықтыратын микроорганизмдер өсіп шығады. Дәл осылай
Виноградский 1893 жылы топырақтан анаэробты азоттотықтырушы
микроорганизмдерді бөліп алды.
С.Н. Виноградский микроэкологиялық принцип негізіндегі әдістер
көмегімен топырақтан хемолитоавтотрофты микроорганизмдер бөліп алды. Олар
көміртектің жалғыз көзі ретінде СО2 пайдаланып, ал энергияны күкірт, азот,
темір, сурьма, молекулалық сутектің бейорганикалық қосылыстарын тотықтыру
нәтижесінде алады.
Микроэкологиялық принципті М. Бейеринк дамытып, әртүрлі
микроорганизмдер топтарын бөліп алуда қолданды. Виноградскийдің анаэробты
азотфиксаторды ашқаннан кейін 8 жылдан соң, Бейеринк топырақтан аэробты
жағдайда азоттотықтыруға қабілетті бактерия түрін анықтады. Оның
еңбектерінің қатарына түйнек бактерияларының физиологиясын зерттеу,
денитрификация, сульфатредукция процесі, әртүрлі микроорганизмдер
топтарының ферменттерін зерттеу жұмыстары жатады.
Виноградский мен Бейеринк микроорганизмдердің табиғи жағдайдағы ролі
мен табиғаттағы зат айналымға қатысуын зерттеумен байланысты
микробиологияның экологиялық бағытының негізін салушылар болып саналады.
Виноградскийдің бактериялардың арнайы топтарын ашуы, оған топырақта жүретін
заттар тасымалдану процесімен микроорганизмдер іс әрекеттерін
байланыстыруға мүмкіндік берді. Виноградский топырақтың автохтонды және
зимогенді микрофлорасы жайлы көз қарасты қалыптастырды. Автохтонды
микрофлораға топырақтағы гумусты заттарды пайдаланатын барлық уақытта
тіршілік ететін организмдер жатса, зимогенді микрофлораға топыраққа түскен
оңай субстратты пайдаланатын микроорганизмдер жатады.
Виноградский микроорганизмдерді тікелей микроскопиялық зерттеу әдісін
өңдеді. Бұл әдістің ерекшелігі қоректік орталарда өсетін кейбір
микроорганизмдердің формасын ескеруге мүмкіндік береді. Электронды және
люминесцентті микроскоптау тікелей әдістің тиімділігін жоғарлатты. Бұл әдіс
қазіргі уақытқа дейін микроорганизмдердің физиологиялық топтарының санымен
таксономиялық анализін зерттеуде қолданылады.
Микроорганизмдердің табиғатта өсуі зертханалық жағдайда өсуінен мүлдем
басқаша болатыны белгілі. Сондықтан осы бағытта көптеген зерттеулер
жүргізілді. 1930 жылы Киев микробиологы М.Г. Холодный топырақ
микроорганизмдерін олардың табиғи ассоциациясында зерттеу үшін шыныға
бекініп өсу әдісін ұсынды. Әдіс топыраққа әртүрлі уақытта қойылған заттық
шыны бетіндегі микробтарды бойап, фиксациялап, микроскопиялық бақылауға
негізделген. Бұл әдіс микробтардың пейзажы жайлы жалпы түсінік береді.
Бірақ микроорганизмдерді бөліп алуға мүмкін болмайды. Кейінірек бұл әдіс
агарланған шыныны қолдануымен модификацияланды. Табиғи жағдайға жақын әдіс
Перфильев пен Габе өңдеген капиллярлы микроскоптау әдісі болды.
Микроорганизмдердің табиғи тіршілік ортасы ағынды капиллярлы жүйеден
тұратыны белгілі. Бұндай жағдайда бос және бекініп тіршілік ететін
бактериялар дамиды, оған негізделе отырып жаңа құрал құрылды. Құрал жалпақ
паралелльді капиллярлы ойықтардан тұрады. Тұнбаларға арналған құрал
пелоскоп, топыраққа педоскоп деп аталады. Зерттелетін табиғи субстрат
толтырылған капиллярлы ойықтарда топырақ бактерияларының дамуының табиғи
көрінісі сақталады. Капилляр каналдары тікбұрышты формалы болғандықтан оны
тікелей микроскоптау қолайлы. Бұл әдістердің негізінде топырақ
микроорганизмдерінің таралуына топырақтың климаттық және географиялық
жағдайы әсер ететіні анықталды.
Микробиологиялық практикада топырақты тікелей электронды микроскоптап
бақылау әдісін Д.И. Никитин ұсынды. Бұл әдіс арқылы топырақ микрофлорасынан
субмикроскопиялық формалы микроорганизмдер анықталды. Электронды
микроскоптау әдісімен анықталған микроорганизмдер саны жарық микроскопымен
тікелей микроскоптаумен салыстырғанда әлде қайда көп. Табиғи тіршілік
ортасында микроорганизмдерді зерттеу және санау жарықта люминесцентті
микроскоптау әдісі бойынша топырақ езіндісінен дайындалған препаратты
арнайы акридин оранж бояумен бойалады. Топырақ бөлшектерінің қара және
қызыл түсінің арасында ашық жасыл клеткалар жақсы көрінеді.
XIX ғасырдың соңында жалпы микробиологияда көптеген жаңалықтар ашылып,
одан бірнеше сала бөлініп шықты, соның бірі су микробиологиясы.
Су микробиологиясы топырақ микробиологиясына жақын сала. Оларды
табиғаттағы әртүрлі зат айналымдары байланыстырады. Су тұнбаларының бір
қатар белгілері өзгеше болғанымен топыраққа ұқсас болады. Олардың басты
байланыстырушы белгілері зерттеу әдістерінің ортақ болуында. Кез келген
ғылымның саласы – белгілі-бір зерттеу әдістері пайда болған кезде ғана жеке
сала бола алады. Декарттың айтуы бойынша - әдіс негіздің –негізі болып
саналады.
Су микробиологиясы бойынша әдістер бірінші рет XIX ғасырдың соңында
жүргізілді. 1884 ж. Сертер, 1888 ж Фишер Кох әдісі бойынша қоректік
орталарға сулардан егу жүргізді. Тіптен теңіз, мұхиттың өте терең су
қабатынан алынған барлық су үлгілерінен микроорганизмдер бөлініп алынды.
Кейінірек бұндай зерттеулердің көлемі көбейді. Сонымен қатар
микроорганизмдердің де су тоғандарында таралуы жайлы мәліметтер көбейді.
Зерттеу нәтижелерінен судың үлгілерін залалсыз алу жайлы сұрақтар
пайда болды. Бұл мақсатта көптеген құралдар жасалынды. Судың бетінен су
үлгісін алу үшін залалсызданған ыдыс пайдалануға болады. Ал 30 м дейінгі
тереңдіктен су үлгісін алу үшін Мейер-Францев батометрі қолайлы. Терең
қабаттағы су үлгілерін алу бір қатар қиыншылықтармен қатар жүреді. Су
шөгіндісінен үлгі алуға арналған құралдар ыдыс ішінде және қоршаған
ортадағы қысым төмендейтіндіктен қолайлы, ықшамды болу керек.
Батометрде гидростатикалық қысымға төзімді шартәрізді сосуд
қолданылады. 1954 ж ЗоБеллл диаметрі 70 мм, ені 2-3 мм жартылай шыны
шарлардың 6000 м тереңдікте 90т қысымда жарылмайтыны көрсетті. Бұл құралдар
мен су үлгілерін терең қабаттардан алу кезінде су капиллярдан сосудтың кең
бөлігіне өтеді, ал ол жерде атмосфераның қысымы өзгереді де бактерияларға
зақым келеді. Ең қолайлысы бұрандалы батометр, бірақ олар ауыр және үлкен.
Көптеген зерттеушілер Руттнер, Кнудсен, Нансен бір нүктелі тік батометрді
қолданды.
А.Н. Богоявленский бір қатар теңіз үлгілерінің сапрофитті бактериялар
санын батометрдің гидрологиялық сериясында ластанған орнымен анықтады.
Залалсызданбаған құралдарды пайдалану жаңа микроорганизмдердің класының
ашылуына алып келді.
Су микробиологиясының бастапқы даму кезеңін бірнеше кезеңдерге бөлуге
болады. Олардың барлығы әдістердің, микроскоптау техникасының дамуына
байланысты.
Бірінші, шамамен 1870 ж бактерияларды Кох әдісі бойынша желім тәрізді
қоректік орталарға егу кезеңі. 50 жыл ішінде барлық су тоғандарында 1 мл
суда бірнеше клеткадан бірнеше мың клеткаға дейін, және 1 г тұнба су
шөгіндісінде 100 мыңдаған клетка болатыны анықталды. Бактерия клеткаларын
микроскоптау нәтижесінде су тоғандарындағы клеткалардың негізгі бөлігі ірі
таяқшатәрізді, шартәрізді, иілген таяқшалар болатындығы анықталды.
Осы кездің өзінде су арқылы көптеген ауру тудыратын: тырысқақ,
дизентерия, іш сүзегінің қоздырушылары таралатыны анықталды. XIX ғасырдың
басында судың көрсеткіші ретінде адамның ішек микрофлорасының
микроорганизмдерінің суда бар жоғы судың сапасының негізгі көрсеткішіне
айналды.
Су микробиологиясының жаңа кезеңі 1928-1932 жылдары басталды. Бір-
біріне тәуелсіз Н.Г. Холодный, С.И. Кузнецов, Г.С. Карзинкин және А.С.
Разумов судағы бактерияларды тікелей санау әдісін өңдеп шығарды.
С.Н. Виноградскийдің топырақ микробиология саласындағы тәжірибелері
мен әдістері Б.Л. Исаченко, Е.Е. Успенский, В.Л. Омелянский, В.С. Буткевич,
ЗоБелл; С.И. Кузнецов, А.С. Разумов, Б.В. Перфильев, В.О. Камененко, А.Т.
Салимовской-Родина еңбектерінің нәтижесінде су микробиологиясының жеке сала
ретінде және қарқынды дамуына жол ашты.
Бұл кезде гидробиологтарды су тоғандарындағы органикалық заттар
айналымы қызықтырды. Бұл мәселені шешуде Косиндегі Лимнологиялық станция
зерттеушілері өз үлестерін қосты. Қоректік орталарда өсіп шыққан
микроорганизмдердің саны суда жүретін көміртек, азот, фосфор, күкірт
айналымдарына қатысы жоқ екені анықталды. Ал бактерияларды көптеген
жануарлар қорек ретінде пайдаланатыны белгілі болғанда алынған нәтижелердің
де дұрыс емес екені белгілі болды.
Зерттеушілердің мақсаты су тоғандарындағы микроорганизмдерді санау
үшін концентрлеу болды. Осы мақсатта Н.Г. Холодный су үлгілерін
фильтрациялап, заттық шыныда концентратты микроскоптау әдісін қолданды.
С.И. Кузнецов және Г.С. Карзинкин заттық шыныға суды бүркеу әдісімен
үлгілерді алды. Жай және қолайлы әдісті А.С. Разумов ұсынды. Ол суды толық
мембраналы фильтр арқылы сүзіп, микроорганизмдерді фильтрде бояп, санады.
Бұл әдіс жұмысты тездетіп қана қоймай, сонымен бірге сақтау және
тасымалдауға мүмкіндік берді.
Бактерияларды тікелей санау әдісі су микробиологиясының жалпы
гидробиологияның дамуына да үлкен серпіліс болды.
Су микроорганизмдерін зерттеуде маңызды кезең топырақ
микробиологиясының бір-біріне тәуелсіз 1929 ж Росси және 1930 ж Холодный
өңдеген шыныға бекініп өсу әдісінің енуі болды.
1920-1940 жылдары микробиологияның зерттеу әдістеріне
микроорганизмдерді өсіру үшін дайындалған көптеген қоректік орталар енді
және ертеректе Пастер мен Листер медициналық микробиологияда қолданған
Хильтнер мен Штермердің сұйылту әдісі енгізілді.
Су микробиологиясының арғы жетістіктері жалпы гидробиологияның
дамуымен байланысты, яғни фотосинтез нәтижесінде органикалық заттардың
бірінші өнімін анықтау әдісінің өңделуімен. Су үлгілеріндегі органикалық
заттардың тепе-теңдігін анықтауда органикалық заттардың деструкциясында
негізгі орынды алатын бактерияларды зерттеу әдісі қолданылды. 40 жылдардың
соңында бактериялардың теңізде, мұхитта, көлдерде таралуы туралы көп
мәліметтер жиналды. Бұл зерттеулердің нәтижесі 1946 ж. ЗоБеллдің Marine
microbiology және 1952 ж. С.И. Кузнецовтың Роль микроорганизмов в
круговороте веществ в озерах деген монографиясында жарық көрді.
Бұл кезге дейін микроорганизмдердің тіршілік ету ортасы жақсы
зерттелді. Гидробиологияда ортаның аэробтық деңгейін сипаттау үшін С.И.
Кузнецов судың белсенді реакциясы рН және тотығу-тотықсыздану потенциалын
енгізді. Тотығу-тотықсыздану потенциалын зерттеу нәтижесінде меромектикалық
көлдер мен су шөгінділерінде белгілі бір микроорганизмдер кешенімен
сипатталатын бір қатар экологиялық қуыстарға бөлуге болады. Осы уақытта
шыны капилляр мен пелоскоп көмегімен микроорганизмдерді зерттеу нәтижесінде
бактериялардың жаңа түрлері анықталып, су шөгінділерінің трансформациясы
мен микрозональды құрлысының теориясы өңделді. А.С. Разумов сапрофитті
бактерияларға, ал М.В. Иванов жалпы бактериялар санын анықтау негізінде
олардың көбею жылдамдығын анықтау әдісін өңдеді. Кейін ол бактерия
биомассасының өнімін анықтау әдісіне айналып, математикалық
модификацияланған есептердің пайда болуына әкеліп соқты.
Бактерия биомассасының өнімі фильтратор – жануарлардың қоректену
мәселесіне байланысты, организмдердің қоректену тізбегінің бастапқы
кезеңінде бактериялардың маңызды орын алатыны белгілі болды.
Су микробиологиясында жаңа кезең белгіленген атом әдісін енгізгеннен
кейін басталды. Элективті қоректік орталарда өсетін микроорганизмдердің
таралуын зерттеу бактериальдық үрдістердің қарқындылығына әкелді.
30 жылдың ішінде фотосинтездеуші организмдердің органикалық заттарды,
ал гетеротрофты организмдер көмірқышқыл газын пайдаланатыны және клеткадағы
зат алмасудың күрделі екендігі анықталды.
С.И. Кузнецов бірінші рет хемосинтез процесінде бактерия биомассасының
өнімін анықтау үшін С14 қолданып, бұл процестің масштабы айтарлықтай көп
еместігін дәлелдеді. Кейінірек сульфаттың бактериальды редукциясын анықтау
әдісі, кейін сульфид, элементарлы S тотығуын анықтау әдісі өңделді.
Кейінірек СО2 негізгі массасы қараңғыда хемосинтездеуші
микроорганизмдер емес гетеротрофты микроорганизмдермен асимиляцияланатыны
белгілі болды. Микроколониялар санын анықтаған радиоавтографиялық әдіс
көмегімен су тоғандарындағы сутектотықтырушы, метантотықтырушы, тионды
бактериялардың нақты құрамы анықталды. С.С. Беляев авторластарымен бірге
шөгінділерде метанның түзелу жылдамдығын анықтау әдісін ұсынды. Маңызды
әдістердің бірі су тоғандарындағы органикалық қосылыстардың ағысын және
оларды микроорганизмдердің пайдалану жылдамдығын анықтау әдісі болды.
Судағы бактериялардың санын анықтауда жиі люминесцентті микроскоптау
әдісі қолданылды. Холм-Хансен және Бус микроорганизмдердің биомассасын АТФ
концентрациясы бойынша анықтауға талпыныс жасады. Соңғы кезеңде электронды
және сканирлеуші микроскоп қолданылады.
Су микробиологиясының дамуында Б.Л. Исаченко ұйымдастырып, басқарған
микробиологияның жаңа саласы теңіз микробиологиясының үлкен маңызы зор.
Теңіз микробиологиясын зерттеуді Б.Л. Исаченкодан кейін оның шәкірттері
А.Е. Крисс, И.Е. Мишустин, И.Н. Мицкевич, М.И. Новожилова, М.Н. Лебедева
О.Г. Мироновтар жалғастырды. Б.Л. Исаченконың жұмыстары негізінен тұщы
судағы микроорганизмдердің күкірт және кальций айналымдарындағы ролін
зерттеуге арналды.
Тұщы сутоғандарының микробиологиясын зерттеуде С.И. Кузнецова, С.С.
Разумова, А.Г. Родина, Ю.И. Сорокина, В.И. Романенко, М.В. Иванованың
жұмыстарында атап өткен жөн. Олар су мен тұнба құрамындағы
микроорганизмдердің таралуын және заттар айналымдағы ролімен, олардың
биологиялық өнімділіктегі маңызын зерттеуде бірқатар жаңа әдістемелік
нұсқаулар енгізді.

II Бөлім Су экожүйелеріндегі микроорганизмдердің таралуы

2.1 Гидросфера - тіршілік ортасы

Гидросфера – жердің сұйық қабаты, ол тұзды (Дүние жүзілік мұхит),
тұщы (өзен, көл, тоғандар мен су қоймалары), қатты су (қар қабаты, мұздар),
сонымен бірге жер асты суларынан тұрады. Гидросферада жалпы су массасы 2 (
1018 т. оның 1372 - Дүние жүзілік мұхитта, құрлықтағы сутоғандарында - 1
млн., литосферада - 600, материкті мұзда - 23 млн. км3 су алады. Жер
шарының шамамен 71% мұхит алады. Кез келген су тоғаны екі экологиялық
аймақтан тұрады: пелагиялық – су қабаты, және бентосты – су түбі. Су физика-
химиялық дене ретінде су тіршілік иелеріне үздіксіз әсер етеді. Маңызды
судың физика-химиялық қасиеті жылу тұрақтылығы болып саналады. Су
температурасының өзгеруіне келесі қасиеттер әсер етеді:
- жоғары жылу сыйымдылығы, яғни жылуды сақтап, температуралық
өзгерістерді ретке келтіру;
- су беті қызу кезінде булану жоғарлап температураның бірден жоғарлауына
кері әсер береді, ал суыған кезде 00С температурада жылудың бөлінуінен
мұз түзеліп, мұз қабатының астында судың суу жүрмейді.
Жылу таралуының төмен болуы бір аймақта пайда болған температуралық
өзгерісті басқа аймаққа таралуын шектеу нәтижесінде температуралық
стратификация пайда болады. Қабаттардың түзелуіне судың тығыздығының
өзгеруіде әсер етеді. Қыста мұз астындағы суық су төменгі қабатқа түспей,
жылы қабаттың бетінде тұрады; ал жазда күн сәулесінен қызған су түбіне
түспей суық тығыз су қабатының бетінде орналасады. Жоғарғы жылы және
төменгі суық су қабатының арасында температуралық өзгеріс аймағы термоклин
болады. Сонымен үш қабатқа бөлінеді: эпилимнион, термо немесе хемоклин,
гиполимнион. Стратификация тереңдігі 10 м жоғары орташа климаттық
аймақтарда орналасқан көлдерде айқын көрінеді. Мезгілді суу және судық
жылуымен байланысты, бұндай көлдерде стратификация қыс және жаз мезгілінде
болады (сурет 1).
Әртүрлі су қабаттары жарық, химиялық құрамы, оттегі мөлшері, микробты
құрамының сапасы бойынша ерекшеленеді. Су қабатында тіршілік ететін
организмдер үшін судың тығыздығы үлкен роль атқарады. Судың максимальды
тығыздығы +40С белгіленеді. Судың тығыздығы қаңқасы жоқ организмдердің су
қабатында бос тұруына мүмкіндік береді. Су қабатында бос ілініп тұратын
организмдерді бір экологиялық топ – планктонды гидробионттар деп атайды.
Фитопланктондар (бактериялар, балдырлар) суда тек бос ілініп тұрады, ал
көптеген зооплактондар белсенді жүзіп жүреді. Ал тез жүзіп ағыс күшіне
қарсы тұра алатын организмдер нектон деп аталатын экологиялық топ құрайды.
Судың тығыздығы су қысымымен байланысты болады. Су тереңдігіне
байланысты судың қысымыда жоғарлайды. Төменгі тереңдікте баротолерантты
және барофильді организмдер тіршілік етеді. Кіші организмдердің жылжуы
кезінде судың тұтқырлығы үлкен әсер етеді. Оны пуаз (пз), сантипуаз (спз)
бірлігімен есептейді. Су салыстырмалы түрде төменгі тұтқырлыққа ие, 100С
температурада судың тұтқырлығы 1,31 спз тең. Температураның жоғарлауымен
судың тұтқырлығы да төмендейді. Ал судың тұздылығы жоғарлаған сайын
жоғарлайды.
Судың температуралық режимі жылудың күн арқылы түсуімен анықталады.
Мұхит жер бетіне түсетін күн сәулесінің 80% жұтады. Температуралық режим
судың географиялық орналасуына, тереңдігіне, судың циркуляциялық сипатына
байланысты. Жоғары деңгейде орналасқан су тоғандары салқын және
термотұрақтылығыда төмен болады. Тереңдікке түскен сайын температурада
төмендейді. Судың беткі аймақтарында мезгілді және тәулікті температураның
өзгерісі жүреді. Судағы температуралық жағдай мезофильді, факультативті
және облигатты психрофильді микроорганизмдердің дамуына қолайлы.
Термофильді микроорганизмдер мұхиттың кеңейген түбінде не гидротермнің шығу
жерінде, ыстық қайнарда, кальдерлі көлдерде кездеседі.

Сурет 1. Стратификация және оттегі бойынша температураның, оттегі мөлшері
мен көмірқышқылының өзгеруі

Күн сәулесінің мөлшері атмосфера, мезгілге және жазықтыққа
байланысты. Жарықтың жарты бөлігі шағылысса, жарты бөлігі ғана сумен
сіңіріледі. Жарықтың сіңірілуі сіңірілу коэффициентімен белгіленеді.
Сіңірілу коэффициенті судың мөлдірлігіне және толқын сәулелеріне
байланысты. Жарықтың спектральды құрамы су тереңдігіне байланысты өзгереді.
Судың жарық режимі фотосинтездеуші организмдердің таралуына әсер етеді.
Жарық ауамен салыстырғанда суда төмен. Су бетіне түскен күн сәулесінің
жарты бөлігі ауа ортасында шағылысады, қалған жарық бөлігі су ортасымен тез
сіңіріледі. Сіңірілу деңгейі толқын ұзындығына тәуелді. Қызыл толқын
ұзындығын су ұстап қалады, ал көк керісінше судың төменгі қабатына енеді.
Сіңірілген жарықтың спектрінің өзгеруімен фотосинтездеуші организмдердің
құрамы өзгереді. Судың беткі қабатында жасыл және қоңыр балдырлар тіршілік
етеді, кейін біртіндеп қызыл және қара қошқыл бактерияларға ауысады.
Судың құрамы. Табиғи су сутек пен оттегіден тұратын химиялық қосылыс
түрінде ғана емес, сонымен қатар су молекуласынан басқа да әртүрлі
заттардан тұратын күрделі дене болып саналады. Олардың барлығы су
организмдерінің тіршілігінде маңызды орынды алады. Маңызды экологиялық
мәнге судың әртүрлі газдармен қанығуы, минеральды тұздар, органикалық
заттар иондарының концентрациясы және т.б. ие.
Газдар. Су құрамындағы жеке газдардың мөлшері олардың табиғатына,
атмосферадағы парциальды қысымына, судың жағдайына, оның ішінде температура
мен тұздылығына байланысты. Суда еруге қабілетті газ мөлшері қалыпты деп
аталады. Газдың еруі гидростатикалық қысымға тәуелсіз, яғни олардың
қалыпты құрамы барлық тереңдікте бірдей. Су организмдері үшін маңызды
газдар оттегі, көмірқышқыл газы, күкіртті сутек, метан.
Оттегі. Судың оттегімен қанығуы негізінен атмосферадан инвазиялануы
(ену) және фотосинтездеуші өсімдіктермен бөлінуі нәтижесінде жүреді. Газдың
азаюы судан атмосфераға эвазиялануынан (шығу) және тотығу процесінде,
жекелеп тыныс алу процесінде пайдануы нәтижесінде жүреді.
Оттегінің сумен абсорбциялау коэффициенті 00С та 0,04898 тең. Оған
сәйкес, атмосферадағы газдың қалыпты құрамында 1 л суда 210*0,04898=10,29
мл оттегі ериді. Температура мен тұздылық жоғарлаған сайын абсорбция
коэффицинеті төмендейді және оттегінің қалыпты құрамының көрсеткіші де
төмендейді (кесте 1).

Кесте 1 - Атмосфералық оттегінің температура мен тұздылыққа байланысты суда
еруі (млл)

ТемператураТұздылық, %

0 1 2 3 4
0 10,29 9,65 9,01 8,36 7,71
10 8,02 7,56 7,10 6,63 6,17
20 6,57 6,22 5,88 5,53 5,18
30 5,57 5,27 4,96 4,65 4,35

Сутоғандары және оның жеке аймақтарының оттекті режимі көптеген
факторларға тәуелді. Атмосферадан оттектің инвазиясы судың беткі қабатымен
жүреді және фотосинтез қабаты төменгі қабаттармен салыстырғанда оттегіне
қаныққан жоғары қабатта орналасады. Бірақ оттектің таралуына сутоғандарының
әр аймағында және жыл мезгілдерінде әртүрлі судың араласуы айтарлықтай
әсері етеді. Көптеген континентальды сутоғандарында су түбінің аэрациясында
марганец және темір қосылыстары маңызды мәнге ие. Су түбіне суда әлсіз
еритін тотық қосылыстар түрінде түсіп, су түбінде асқын тотық қосылыстарына
айналып, суға қайта түсіп тотығады да, қайта су түбіне тұнбалады. Егер
беткі және терең қабаттар бір бірінен оттекті құрамы бойынша бірден
ерекшеленетін болса оттекті дихотомия деп атайды. Ал сутоғандарының толық
араласу кезінде оттектік су қабатында бір қалыпты таралуы гомооксигенді деп
аталады. Сутоғандарында оттекті дихотомия су массасының көлденең айналымы
жоқ стагнация кезеңінде бақыланады.
Су тіршілік иелері үшін оттек жер бетіндегі организмдермен
салыстырғанда шешуші фактор болып саналады. Құрлықта ауа құрамында оттек
барлық уақытта болады, сондықтан жануарлар олардың жетіспеушілігінен азап
шекпейді. Ал сутоғандарында оттекке толық қанығу барлық уақытта және
барлық жерде бірдей болмайды. Сондықтан гидробионттардың респираторлы
жағдайы жиі қолайсыз болады.
Оттекке байланысты организмдерді оттектің кең және тар тербелісінде
тіршілік етуіне қарай эври- және стеноксидті формаларға (эври- және
стеноксибионттар) бөледі.

Су организмдері үшін судағы еріген газдардың мөлшері мен құрамының
үлкен әсері бар. Атмосфера ауасында оттегі көп, бірақ ол суда нашар ериді.
Тұщы суда оттегі мөлшері 10млл жоғарламайды. Теңіздің тұзды суында оттегі
мөлшері 8 млл аспайды. Суда оттегінің еруі температураға кері
пропорциональды, судың беткі қабаты оттегіне бай болады. Ауадан алынған
оттегі фотосинтездеуші балдырлар түзген биологиялық оттегіне қосылады.
Тереңдікке байланысты оттегі мөлшеріде төмендейді, ал су түбінде анаэробты
жағдай қалыптасады және тек анаэробты микроорганизмдер тіршілік етеді
(сурет 2). Сонымен В.М. Горленко және т.б. бойынша оттегіге байланысты су
қабаты төрт экологиялық аймаққа бөлінеді: аэробты, микроаэрофильді,
анаэробты және тұнба шөгінділерінің аймағы. Аэробты аймақ термоклин қабатын
қоса, жоғары су қабатын алып жатады. Аэробты аймақтың өзі бірнеше
экологиялық қуыстарға бөлінеді. Әртүрлі трофиялық көлдерде аэробты
аймақтың ені де әртүрлі болады. Көп аэробты аймақ олиготрофты көлдерде
байқалады, ал мезотрофты көлдерде жаз және қыстың соңында тұнбаның беткі
қабатында оттегі мүлдем жойылады, евтрофты көлдерде аэробты аймақ тек
термоклинге дейін ғана орналасады. Аэробты аймақ органикалық заттарға және
беткі қабықшада орналасқан микроорганизмдерге бай болады. Төменгі қабатта
20-50 см дейін фитопланктон және цианобактериялар дамиды. Одан төмен
детриттің жоғарғы концентрациясында гетеротрофтылардың биомассасының
жиналуы, сонымен бірге еріген және өлшенген органикалық заттардың
деструкциясының бастапқы кезеңдері жүреді. Аэробты аймақтың термоклин
қабатында судың тығыздығы жоғарлап, органикалық заттардың қалдығы ұсталып
қалады да бактериялардың саны жоғарлайды.

Сурет 2 - Термоклинді көлдердегі микроорганизмдердің таралуы мен қызметі
(H.G. Schlegel & H.W. Jannasch бойынша)

Микроаэрофильді аймақтың ені бірнеше метрге дейін, оттегіге кедей (1,0
- 1,5 мгл дейін) және тотықсызданған өнімдердер (H2, CH4, H2S, NH3, Fe2+,
Mn2+) болады. Бұл жағдайда сутектотықтырушы, метантотықтырушы, тионды,
темірбактериялар дамиды. Анаэробты аймақта микроаэрофилді аймақтың
өнімдерімен байыған органикалық заттардың анаэробты деструкциясы жүреді.
Тұнба шөгінділерінің экологиялық аймағыда өздігінше ерекше. Бұл аймақта
судың өрлеп келе жатқан және төмен түсетін желісімен және оның
горизонттарының арасындағы заттардың алмасу диффузиясы арқасында жүреді.
Тұнба шөгінділері көл типіне байланысты ерекшеленеді (кесте 2).

Кесте 2 - Әртүрлі типті көлдердің тұнба шөгінділеріне сипаттама (Горленко
және т.б., 1977 ж. бойынша)

Көл типі Шөгінділер минеральды Балдырлар Жоғарғы су белгісіз
типі компонент қалдығы, % өсімдіктерініқұрамды
құрамы, % ң қалдығы, % детрит, %
Олиготрофты Көл балшықтары90 - 96 2 - 5 - 2 - 5
Темірлі 80 – 90 - - 10 - 20
рудалар
Мезотрофты Жұқадетритті 75 – 80 - - 15
тұнба, гиттия
Евтрофты ірідетритті 40 - 70 10 - 20 20 - 40 -
тұнба
сутекті тұнба 30 – 60 40 - 60 10 10
Дистрофты Торфты тұнба, 10 – 20 10 70 - 95 5
дью

Көмірқышқыл газы суда жақсы ериді. Оның жартысы сілті иондарымен
карбонат түзеді, жартысы су өсімдіктерімен планктонды балдырлар фотосинтез
процесінде пайдаланады. Сондықтан көмірқышқыл газының жоғары мөлшері су
организмдерінің тіршілігін жоймайды. Мұхит көмірқышқыл газының негізгі орны
және көмірқышқылгазының айналымында үлкен роль атқарады. Судың СО2 қанығуы
су организмдерінің тыныс алуы, атмосферадан инвазиялануы, және әртүрлі
қосылыстардан, оның ішінде көмір қышқылынан бөлінуі нәтижесінде жүреді.
СО2 концентрациясының төмендеуі негізінен фотосинтездеуші организмдердің
пайдалануы мен көмір қышқылының тұздармен байланысуы нәтижесінде жүреді.
СО2 абсорбциялану коэффициенті 00С та 1,713 тең. Демек, газдың
атмосферадағы қалыпты құрамында (0,3 млл) және температура 00С та 1 л
суда СО2 еруі мүмкін. Температура мен тұздылықтың жоғарлауында суда СО2
қалыпты құрамы төмендейді.
СО2 молекуласының аз бөлігі сумен байланысып, көмір қышқылын түзеді де,
кейін диссоцацияланады:
Н2СО3 =Н++НСО-3;
НСО-3=Н++СО2-3.
НСО-3 және СО2-3 иондары металл иондарымен әсерлесіп табиғи суларда
маңызды магний және кальций карбонаты тұздарын түзеді. Себебі СаСО3
ерігіштігі төмен, Са2+ және СО2-3 иондарының аз концентрациясының өзінде
бұл тұз тұнбаға түседі. Бұндай жағдай су сілтіленіп, СО2-3 ионының мөлшері
шектен тыс артық болғанда қалыптасады. Ал су қышқылданып, көмір қышқылының
диссоциациялануының әсерінен түзелетін СО2-3 ионының мөлшері төмендесе,
олар суға монокарбонаттардың еруі нәтижесінде түсе бастайды. Егер судың
реакциясы қышқыл болып қала берсе, СО2-3 ионы НСО ионына айналады.
Монокарбонаттар орта рН жоғарлап, сілтіленгенше жалғаса береді. Қарама
қарсы көрініс сілтілі ортада бақыланады: СО2-3 ионының концентрациясы
жоғарлауы нәтижесінде, олар Са2+ ионымен әсерлесіп, СаСО3 тұнбасын түзеп,
бір уақытта ортаны қышқылдандырады. Сонымен, табиғи суларда құрамында
карбонаттар мен атмосферадағы СО2 байланыс бар жағдайда орта рН өзгерісін
ескертетін буферлік жүйе қалыптасады. Жылжымалы тепе- теңдік жүйесін келесі
сызба бойынша келтіруге болады: ауа СО2 → су СО2→ Н2СО3→ Са(НСО3) 2 →
СаСО3, суда еріген → СаСО3 тұнба. Карбонат құрамындағы көмірқышқылы
байланысқан деп аталса, суда еріген түрі бос деп аталады.
СО2 автотрофты организмдердің көміртек көзі ретінде қызмет етеді, ал
гетеротрофты организмдер тіршілігі үшін оның маңызы күрделі. Жоғары
концентрацияда СО2 жануарлар үшін улы, сондықтан көмірқышқылымен қаныққан
бұлақ көздерінде жиі олар болмайды. Жануарлар үшін СО2 аз концентрацияда
метаболизм және әртүрлі органикалық заттарды синтездеу үшін ғана қажет.
Гетеротрофты бактериялар көмірқышқылын биосинтез үрдісінде бастапқы
субстрат ретінде пайдаланады.
Күкірттісутек. Сутоғандарда олар әртүрлі бактериялардың қызметі
нәтижесінде биогенді жолмен ғана пайда болады. Су тіршілік иелері үшін
олар S2- тің S ке дейін тотығуына жұмсалатын оттегі концентрациясының
төмендеуі арқылы жанама ғана емес, сонымен бірге тікелей зиянды болады.
Көптеген гидробионттар оның аз концентрациясының өзінде тіршілігін жойады.
Теңіздерде күкірттісутек тек анаэробты жағдайда тіршілік етіп,
сульфаттарды сутек акцепторы ретінде метаболизмдік тотығуда пайдаланатын
гетеротрофты десульфаттаушы бактериялардың күкірт сульфаттарды
тотықсыздандыруы негізінде ғана түзіледі. Десульфаттаушы бактериялардың
(негізінен Desulfovibrio) қызметі негізінде түзелген Н2S мөлшері кейде
соншалықты жоғары, тіптен судың тұнба қабатының беті оннан жүз метр
тереңдікте күкіртпен қанығады. Қара теңізде күкірттісутектен тек беткі 150-
250 м қабаты ғана бос, ал қалған су қабатында газ болады, сондықтан
тіршіліксіз орта болып саналады.
Десульфаттаушы бактериялардың дамуына оттегінің төмендеуі, судың
айналымы жүрмейтін шұңқырлардың болуы және айтарлықтай мөлшерді
сульфаттардың болуы әсер етеді. Тұщы суларды сульфаттар аз болатындықтан,
десульфаттаушы бактериялардың негізінде күкірттісутектің түзелуі өте сирек
бақыланады. Тұщы су тоғандарында күкірттісутекті шірік бактериялар бөледі.
Судың күкірттісутектен босауы тотығу негізінде абиогенді жолменде,
биогенді жолменде күкіртті бактериялардың қызметі нәтижесінде жүреді. Ю.И.
Сорокиннің зерттеулері бойынша оттегі мол судың беткі қабаттарында
күкірттісутектің тотығуы абиогенді жолмен жүреді. Күкірттісутек аймағының
жоғарғы шекарасында биологиялық жолмен S2- шамамен үштен бір бөлігі
тотығады, тереңдікке қарай күкіртті бактериялардың қызметіде төмендейді.
Н2S ті күкіртті бактериялардан басқа күкірттісутекті сутек доноры ретінде
пайдалантын фотосинтездеуші қошқыл және кейбір жасыл бактериялар
тотықтырады.
Метан. Күкірттісутекке ұқсас көптеген гидробионттар үшін улы. Клетчатка
және басқа органикалық заттардың микробиологиялық ыдырауы нәтижесінде
түзіледі. Әдетте оның көлемі тұнба шөгінділерінен суға бөлінетін барлық
газдардан шамамен 30-50%. Метанның түзелу жылдамдығы ыдырайтын субстрат
мөлшері мен температураға байланысты. АЭС сутоғандарында тәулігіне 1м2 де
СН4 200-300 мл дейін бөлінеді. Метанды көп бөлетін негізінен органикалық
заттарға бай көлдер мен тоғандар.
Сутоғандарында түзелген метанның жарты бөлігі атмосфераға түссе, жарты
бөлігі микроаэрофильді бактериялармен Н2СО3 дейін тотығады.
Метантотықтырушы бактериялардың саны су қабатында 1мл –де оннан жүзге дейін
жетсе, су түбінде 1гр тұнбада жүз мыңға дейін жетеді.
Минеральды тұздар. Судағы барлық минеральды иондардың жалпы
концентрациясын тұздылық деп атайды. Минеральды иондардың гидробионттар
тіршілігіне әсері көп қырлы. Олардың ішіндегі биогенді деп аталатын түрлері
организмдердің биосинтез үрдісін қамтамасыз етуге қажетті. Гидрофиттердің
өсуі мен дамуын тежейтін биогендерге құрамында азот, фосфор, кремний, темір
бар иондар жатады. Иондардың жалпы концентрациясы су организмдерінің
қоршаған ортасының тұтқырлығын, яғни олардың осмос реттеу жағдайын
анықтайды. Судың тұздылығының жоғарлауымен оның тығыздығы, тұтқырлығы,
жоғарлап гидробионттардың жылжуына әсер етеді.
Су организмдері үшін кальций және магний иондарының концентрациясыда
маңызды, олардың жалпы құрамы судың ерекше сапасы – тұтқырлығын анықтайды.
Судың жеткілікті тұтқырлығы әктасты қаңқалы гидробионттардың тіршілік ету
жағдайына қажетті.
Тұзды режим – судың маңызды экологиялық факторы болып есептелінеді.
Тұздылығына байланысты барлық табиғи сулар 1958 жылы бекітілген Венециан
жүйесі бойынша бөлінеді. Олар: тұщы су құрамында 0,5 % дейін, миксогалинді
немесе тұздылау 0,5-30%, эугалинді немесе теңіз суында 30-40%, және
гипергалинді немесе ащы сулар 40% жоғары тұз болады. Тұщы суларға өзендер
мен көптеген көлдер, эугалинді суларға – Дүние жүзілік мұхит, миксогалинді
және гипергалинді суларға – кейбір көлдер мен Дүние жүзілік мұхиттің жеке
аудандары жатады.
Су құрамындағы Са2+иондарына байланысты да бөлінеді. Қатты судың
құрамында 25 мгл Са2+ болса, жұмсақ суда 9 мгл болады. Са2+ көптеген
теңіз жануарлары үшін қажетті элемент. Көптеген су организмдерінің
денесінің осмостық қысымы судың тұздылығымен анықталады. Бұндай
пойкилосмостық организмдер өздеріне қолайлы осмостық қысымда ғана тіршілік
етеді. Бір организмдер тұщы суда тіршілік етсе, екіншісі теңіз суында
тіршілік етеді.
Сутек иондары мен тотығу- тотықсыздану потенциалы. Табиғи суларда
сутек иондарының концентрациясы тұрақты. Себебі, су құрамында
карбонаттардың болуы, қатты буферленген жүйені түзеді. Суда карбонаттар
болмаған жағдайда судың рН мәні 5,67 дейін төмендеуі мүмкін. Сфагнум
батпақтарында карбонаттар аз, күкірт қышқылы көп болғандықтан жиі рН 3,4
тең болады. Қарқынды фотосинтез кезінде, CО2 толық пайдаланып кетуіне
байланысты, су сілтіленіп көп жағдайда судың рН мәні 10 және одан жоғары
көтеріліп кетеді. Теңіз суларында рН 8,1-8,4 тең. Табиғи сулардың рН 3,4-
6,95 болса қышқыл, рН 6,95 тен 7,3 болса бейтарап, және рН 7,3 – тен жоғары
болса сілтілі суға жатады. Бір тоғанның өзінде тәулігіне рН екі бірлікке
тербелуі мүмкін, түнде су тыныс алу процесінде бөлінетін CО2 әсерінен
қышқылданады, ал күндіз CО2 өсімдіктердің пайдалануы нәтижесінде
сілтіленеді. Көл және батпақ топырақтарында рН 7 ден жоғарламайды, ал теңіз
тұнбаларында рН 7 жоғары болады.
Прокариоттардың өмiр сүру мүмкiдiгiне ортаның қышқылдылығы бiрден-бiр
негiзгi фактор болып есептелiнетiндiгi бұрыннан белгiлi. Қоршаған ортада
сутек ионы концентарциясы организмдерге тiкелей (Н+ тiке әсер ету) немесе
жанама (иондық жағдай арқылы және клетканың беткi қабатына көптеген
бейорганикалық иондардың және метаболиттердiң ене алуы, макромолекуланың
тұрақтылығы, электрозарядтардың тепе-теңдiгi) әсер етедi.
Қоршаған ортада сутек ионы концентрациясы организмге тiке немесе жанама
әсер етедi. Мысалы, төменгi рН ортада көмiртек көзi - көмiр қышқыллы
ерiгiштiгi төмендейдi, ал, Cu2+, Mo2+, Mg2+, Mn2+, Al3+ катиондарының
ерiгiштiгi артып, улы концентрациялық деңгейге жетедi. Керiсiнше жоғары рН-
та Fе2+, Ca2+, Mg2+ ерiгiштiгi төмендеп, тұнбаға түседi, сөйтiп,
организмдерге жетпейдi. Қоршаған ортаның рН-ы ортаны қоршаған заттың
жағдайына байланысты болып келедi.
Ортаның қышқылдылығына байланысты прокариоттарды:
• нейтрофильдер рН бейтарап ортада,
• ацидофильдер рН қышқылды ортада,
• алколофильдер рН сiлтiлi ортада
тіршілік ететіндер деп бөледi. Бұлардың арасында аралық облигатты және
факультативтi формалары кездеседi. Сонымен қатар шекаралық рН ортадан
жоғары шекте өсетiн дақылдар болады. Оларды толерантты дақылдар деп
атайды.
Грунттардың тотығу – тотықсыздану потенциалы (Еh) Fe3+→Fe2+; Mn 3+→
Mn2+; S2+→ S0 сияқты тепе-тең жүйелердің жағдайына тәуелді. Еh көрсеткішіне
Fe, Mn, S және басқада өзгермелі валентті элементтердің мөлшері абсолютті
де, салыстырмалыда әсер етуі мүмкін. Құрамында айтарлықтай мөлшерде оттегі
бар теңіз және тұщы сутоғандының суы оң Еh ие 300-350 мВ, яғни орта
тотыққан және rН көрсеткіші 35-40 дейін жетеді. Ал оттегі құрамы бірден
төмендейтін тұнбаның беткі қабаттарында Еh кері мәнге ие болады, және rН
көрсеткіші 25-12 дейін төмендейді.
Органикалық заттар. Органикалық заттар екі формада болады. Еріген
түрінде және өлшенген органикалық заттар. Еріген органикалық заттардың
құрамын органикалық заттардың тотығуына кететін оттегінің мөлшеріне
байланысты анықтайды. Қолданатын тотықтырғышқа байланысты перменганатты
және бихроматты тотықтырғыш болып бөлінеді. Суда еріген органикалық
заттардың негізгі массасы қиын ыдырайтын гумин қышқылдарынан тұратын су
гумусы құрайды. Гидробионттар тіршілігінің нәтижесінде бөлінетін әртүрлі
қанттар, аминқышқылдары, витаминдер және басқада органикалық заттардың
фракциялары өте аз мөлшерде кездеседі. Әлемдік мұхиттағы еріген органикалық
заттардың жалпы концентрациясы негізінен шамамен 0,5 тен 6 мгСл мөлшерде,
ал көлде 1-25,9 мгл тербеледі. Мысалы, Атлант мұхитында оның орташа
концентрациясы 1,54 мгСл тең. Органикалық заттардың жалпы концентрациясы
органикалық көміртек мөлшері бойынша есептелінеді. Шығу тегі бойынша
автохтонды органикалық заттар су тоғанының өзінде түзелетін, және
аллохтонды сырттан түсетін деп бөлінеді. Автохтонды органика жануарлар мен
өсімдіктердің тіршілік нәтижесінде және өлі фитопланктонның ыдырауынан
пайда болады. Аллохтонды су шайыны және топырақ арқылы фильтрация жолымен
түседі. Автохтонды еріген органиканың негізгі массасын грунтты қышқыл және
организмнің тіршілік барысында бөлінетін су гумусы түзейді.
Химиялық тұрақтылығына байланысты суда еріген органиканың негізгі
массасын тек бактериялар мен саңырауқұлақтар ғана пайдаланады. Гуминді
заттардың микробиологиялық ыдырауы жарықта жүретін фотолитикалық
өзгерістердің нәтижесінде тез жоғарлайды. Судағы органикалық заттар
гетеротрофты микрофлораның дамуы үшін негіз болады. Микробты популяцияның
саны мен құрамы органикалық заттардың концентрациясы мен құрамына
байланысты.
Өлшенген органикалық заттар өлген организмдердің бөлшектерінен
түзелетін дитрит және ұнтақталған грунт бөлшектерінен тұрады. Грунт су
ағысы кезінде жүретін тоғандар түбіндегі эрозия нәтижесінде ұнтақталды. Су
құрамындағы детрит минеральды және органикалық заттар бөлшектерінен
тұратындықтан күрделі комплекс түзеді. Себебі кез келген минеральды бөлшек
өзінің бетіне органикалық қабықшаны адсорбциялайды, ал оның бетіне өз
кезегінде бактериялар мекендейді. Детриттің пайда болуында минеральды
заттар, өлген организмдер және оның бөлшектері, суда еріген органикалық
заттар қатысады. Сонымен бірге детрит бөлшектері микроорганизмдердің жоғары
концентрациясы жиналатын мекен болып саналады. Оларды көлемі бойынша ультра-
, микро-, мезо- және макродетрит деп бөледі. Детриттің ең кіші көлемі
0,1мк. Әлемдік мұхит құрамындағы өлшенген детрит мөлшері шамамен 1011 т
тең, судағы барлық органикалық заттардың ішінде оның үлесі 8-10% құрайды.
Су құрамында өлшенген заттардың көп болуы фотосинтез процесін
нашарлатып, сутоған тепе- теңдігін бұзады. Көптеген сутоғандарында
тереңдіктен беткі қабатқа қарай көпіршіктердің ағысымен байланысты өлшенген
органикалық заттардың өзіне тән айналымы айқындалған. Ауа көпіршіктері
органикалық азот пен көміртектің шамамен жартысын адсорбциялап, судың беткі
қабатына шығаруы мүмкін.
Грунттың физика химиялық қасиеті. Грунттың физика химиялық
қасиеттерінің ішінен тұнба тіршілік иелері үшін оның бөлшектерінің көлемі,
бір - біріне жанасу тығыздығы және ағыспен шайылу деңгейі мен
аккумуляциялау жылдамдығы үлкен экологиялық маңызға ие болып саналады.
Грунттардың физика химиялық қасиеті олардың механикалық немесе
гранулометриялық құрамымен сипатталады.
Ұсақ түйіршікті грунттарды жұмсақ деп атайды. Оларға балшық (пелит)
(түйіршік мөлшері 0,01 мм), тұнба (селит, алеврит), (ил 0,01 ден 0,10 мм
дейін), және құм (0,10 нан 1,0 мм дейін) жатады. Қатты грунттар гравия (1,0
ден 10 мм дейін), галька (10 нан 100 мм дейін), валундер (100 ден 1000 мм
дейін) және кесек (1000 мм жоғары) болып бөлінеді. Жағалауға жақын аймақта
негізінен құм, гравия, галька және ірі бөлшектер кездеседі. Егер грунтта
мөлшері бойынша әртүрлі фракциялар болса, оларды аралас деп атайды. Грунтқа
байланысты стен- және эвриэдафилдер (edaphon- топырақ, грунт) деп бөледі.
Стеноэдафилдер белгілі бір субстартқа үйренген, ал эвриэдафилдер әртүрлі
грунттарда тіршілік ете береді. Стенэдафилдер арасында тастарда тіршілік
ететіндерді – литофилдер, құмда – псаммофилдер, сазбалшықта –
аргиллофилдер, тұнбалы грунттарда тіршілік ететін формаларын пелофилдер
(lithos-тас, psammos- құм, pelos- тұнба, argillos- саз балшық) деп атайды.

Су түбіндегі қалдықтар терригенді және биогенді болып екіге
бөлінеді. Терригенді суға құрлықтан жел не су арқылы келген материалдар
негізінде түзеледі. Ал биогенді өсімдіктер мен жануарлар өнімдері мен
қалдықтарының ыдырауынан пайда болады. Террогенді қалдықтар көп жағдайда
балшықты материалдан, ал биогенділер – карбонат және аморфты кремнеземнен
тұрады. Органикалық заттар лигнин - гумусты комплекс, целлюлоза, хитин, өлі
қалдық өнімдері ретінде болады. Көлдердің органикалық заттарға бай
тұнбаларын сапропель деп атайды.

2.2 Су микроорганизмдердің тіршілік ортасы

Су тоғандарындағы микрофлора құрамы мен микробиологиялық үрдістердің
сипаты қоршаған ортаның экологиялық жағдайымен, оның физика-химиялық
ерекшеліктерімен тығыз байланысты. Су тоғандары физика-химиялық
көрсеткіштері және биологиялық сипаттары бойынша әркелкі. Ағзалардың дамуы
үшін сутоғандарын сыртқы орта ретінде сипаттайтын негізгі қасиеттерге:
температура, оттекті режим, тұздылық құрамы, және биогенді элементтердің
түсуі, газды режимді жатқызуға болады. Сутоғандарын толығымен қарастыру
кезінде, су массасымен тұнбаны да бірге қарастыру қажет. Су түбінде 50 %
дейін органикалық заттар жиналып, жылжымалы бөлігі тұнба ерітіндісі мен су
қабаты арасында динамикалық тепе-теңдікте болады. Су тоғандардың сипаты
жайлы жалпы көз қарасты оның трофиялық (қоректік) деңгейімен көрсетуге
болады.
Гидросфера тіршілік ортасы ретінде бір- бірінен шектелген аймақтарға –
биотоп немесе экотоптарға бөлінеді. Олардың әр қайсысы белгілі бір
биоценоздың қалыптасуына әсер етіп, әртүрлі популяциялармен меңгеріледі.
Белгілі бір биотоптың тіршілік иесі, систематикалық жағдайына тәуелсіз
өзінің тіршілік ету аймағы шекарасында тіршілікке бейімделу ұқсастықтарына
ие болып, тіршілік формаларын түзеді.
Су тоғандарындағы ірі биотоптары ретінде су қабаты немесе пелагиаль
(pelagos-ашық теңіз), су түбі немесе бенталь (bentos- тереңдік) және
атмосферамен шектелетін судың беткі қабаты немесе нейсталь (nein-жүзу)
саналады. Осы биотоптарға сәйкес тіршілік формаларын пелагос, бентос,
нейстон деп атайды. Пелагобентосқа пелагиялық тіршілік етуге және бентосты
тіршілік етуге қатар қабілетті гидробионттар жатады.
Судың беткі қабатындағы микроорганизмдер ерекше қауымдастық құрайды.
Оларды Швед ғалымы Науманн нейстон деп атады. Кез келген судың беткі жұқа
қабатына ерекше физика-химиялық жағдай тән. Ауа – су арасындағы шекарада
көптеген қоректік заттар жиналады да өздігінше қуыс түзеді. Бұнда микробты
популяцияның тығыздығы бірнеше жүз есе жоғары болады. Беткі қабатта
органикалық заттар, микроэлементтер, фосфат, аммиак, күкіртті қосылыстар
концентрленеді. Қоректік заттардың әркелкілігі гетеротрофты
микроорганизмдергеде хемолитотрофты микроорганизмдердің де дамуына қолайлы,
нейстонды қауымдастықта жиі Pseudomonas, Flavobacterium, Mycobacterium,
Achromobacter және т.б., балдырлардан Lamprodedia Navicula және т.б.
кездеседі. Тек Nevstia ramosa бактериясы нейстонды организм ретінде
саналады. Беткі қабат қатты субстраттың аналогы ретінде жүреді.
Микроорганизм клеткалары берік ұсталып, тіпті толқын болған жағдайда да
мөлшері азаймайды. Жел кезінде беткі қабықша көпіршіктерге айналып
құрамында органикалық заттардың мөлшері жоғарлайды. Ол нейстонның
төмендеуіне кері әсер ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Ет микробиологиясы
Май микробиологиясы
Су тасқыны, су басу
Ауыз су. дистильденген су
Су
Ауыз су. Өндірістік су
Ауыз су.Өндірістік су
Ауыз су. Өндірістік су жайлы
Су жайлы
Су тапшылығы
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь