Мир под ногами

Каждый раз, когда вы ставите ногу на землю, вы наступаете на сотни миллионов живых существ. Целый мир микроскопических животных — многие миллиарды их живут, движутся и размножаются в каждой пригоршне земли.

Мы забываем, что люди, звери, насекомые и растения — не единственные живые существа населяющие нашу планету. В слое почвы, покрывающий каждый квадратный метр её поверхности обитает больше организмов, чем есть людей и животных во всём мире. Обитали там многие миллионы лет, задолго до того, как появились те формы жизни, которые мы называем животными и растениями. И без работы этих крохотных жителей земли и воды невозможно существование этих животных и растений — они очень быстро погибли бы при исчезновении микробов.

Зачем нужны микробы

Например, стало бы невозможно переваривание пищи. Без работы этих микроскопических «поваров» растения и животные не смогли бы получить необходимые питательные вещества. Они не смогли бы использовать содержащиеся в еде соединения, как неспособен съесть кролика человек, который просто привязал тушку этого грызуна к своему животу.

Съезды и конференции микробиологов, когда они проводятся, не являются главными новостями дня, но они имеют дело с предметами чрезвычайно важными. Малейшие изменения в балансе, малейшее нарушение в природном равновесии, которое обеспечивают микроорганизмы, могут приводить к упадку целых наций, изменять историю народов или вызывать смерти миллионов людей от болезней или голода.

Человечество очень долго не догадывалось о существовании микроорганизмов по простой и очевидной причине — увидеть их можно только в мощный микроскоп.

Например, палочка Bacillum anthracis (возбудитель сибирской язвы) имеет длину в 0,005 мм и ширину в 0,001 мм — и при этом считается довольно крупной. Например, микрококки имеют поперечник в 0,0001 мм — сорок тысяч их, выстроенных «плечо к плечу» могут пройти сквозь ушко швейной иглы.

И даже десятилетия спустя после изобретения микроскопа никто не догадывался, что от существования микробов зависит жизнь всех животных и растений Земли. Первым важную роль микроорганизмов показал в своих трудах Луи Пастер. И хотя с тех пор прошло более полутора сотен лет, большая часть невидимого мира микробов остаётся плохо изученной.

Микробы в земле

Существует предположение, что неурожаи картофеля в Ирландии середины XIX века, вызвавшие голод и, в результате, массовую эммиграцию ирландцев в Америку, вызваны изменением микрофлоры почвы.

Таким образом, микроорганизмы могли резко изменить мировую историю во второй раз — после Чёрной Смерти, эпидемии чумы середины XIV века убившей в Европе 40 миллионов человек.

Существование растений привязано к наличии плодородной почвы, а существование животных — к наличию растений. Но плодородная почва — тоже результат жизнедеятельности микроорганизмов в течение многих тысячелетий. Такой грунт состоит из твёрдых минеральных частиц и пространств между ними, заполненных органическими веществами. Если вы посмотрите на каменную осыпь в горах, состоящую из булыжников, то увидите, сколько места осталось между камнями — если заполнить его грунтом, примерно так будет выглядеть почва под большим увеличением.

Эти пространства в, казалось бы, довольно плотных предметах, занимают значительный объём. И в этих порах тоже обитают микробы — они могут жить в порах камня и даже металла. Для жизни им необходимо пространство, влага и воздух. Всё это в избытке есть между песчинками, которые образуют минеральную часть почвы. Пустое пространство, пористость грунта может быть разным — от одной трети у крупного песка до двух третей у глины или ила, а в торфе и навозе микробам и вовсе раздолье — их пористость 80–90%.

И это удивительно — чем мельче частицы, тем больше пустого пространства остаётся между ними!

В своё время два учёных — Леон и Фиппин подсчитали, какое количество отдельных частиц содержится в одном грамме почв и зернистых веществ различного состава. В одном грамме мелкого гравия содержалось 252 частицы, в грамме крупного песка — 13 500 песчинок. Для более тонких фракций результаты оказались ещё более впечатляющими — грамм речного ила содержат 65 миллионов частиц, а белая глина — 45 миллиардов!

А вода? Ведь она тоже необходима жителям почвы? Лион и Фиппин измерили влажность различных почв и установили, что даже в «абсолютно сухом» песке пустынь содержится 0,5–1% воды, в «сухом» иле — от 2% до 4% влаги, а глина содержит 8–12% воды.

Вокруг каждой песчинки имеется плёнка влаги, так называемая «гигроскопичная вода». Даже в совершенно сухой на вид почве толщина этой плёнки вокруг отдельных крупинок минерального вещества — 1/25 000 мм — и это довольно много.

Мы привыкли думать и мире вокруг нас как об огромной планете, но она — мелкое и незначительное небесное тело по сравнению с сотнями тысяч звёзд в небесах о которых мы знаем не больше, чем сверчок на железнодорожной насыпи — об устройстве локомотива. Но есть и обратная сторона картинки — целая непознанная вселенная прямо у нас под ногами.

Когда идёт дождь, полости между песчинками заполняются водой и превращаются в кишащий жизнью «водный мир».

Но и это не всё. Большинство обитателей почвы нуждается в кислорода, поэтому проницаемость грунта для воздуха тоже измерили.

Так, если через колонку гравия проходит 5000 кубических сантиметров воздуха за 37 секунд, то при тех же условиях через обычный песок — за 1178 секунд, через мелкий песок — за 44 310 секунд, через суглинок — за 282 200 секунд, а через гончарнуб глину — за 2 057 000 секунд.

При низких температурах многие почвенные микроорганизмы образуют капсулу и переходят в состояние покоя, при высоких температурах — погибают. Но они становятся активными и размножаются уже при 15 градусах по Цельсию, а при 37 градусах — процветают (а некоторые — и при более высоких температурах). Когда неблагоприятные условия длятся длительное время, микрофлора почвы умирает, а за ней, спустя время, исчезает и другая жизнь.

Слишком большое количество воды в почве приводит к недостатку в ней воздуха, и количество аэробных (нуждающихся в кислороде микроорганизмов) начинает уменьшаться, кроме того, большое количество воды приводит к увеличению числа их врагов, в итоге «баланс сил» нарушается. В очень сухой почве, например, в песке пустыни, микробы вынуждены жить в пространстве, ограниченном плёнкой гигроскопической воды. При этих условиях большинство из них впадает в состояние покоя, образует капсулы или споры и может выживать в таком виде очень долго — многие годы. Когда создаются необходимые для их активной деятельности условия, микроорганизмы «возвращаются к жизни».

Наиболее насыщены микробной флорой почвы умеренно грубые, умеренно увлажнённые и, в то же время, хорошо проницаемые для воздуха.

Содержание микроорганизмов в почве может колебаться в очень широких пределах. Например, в свежевскрытом влажном торфянике их очень мало — около 40 тысяч в кубическом сантиметре, а в кубическом сантиметре чернозёма количество микробов может превышать 100 миллионов на кубический сантиметр почвы.

На какой глубине в почве предпочитают жить микробы? Большинство обитает очень близко к поверхности, но первые пара сантиметров не очень популярны — грунт высыхает слишком быстро, после чего количество микроорганизмов начинает быстро увеличивать до глубины в 15–20 сантиметров, где их больше всего. Затем «населённость» земли быстро уменьшается, достигая минимума на глубине примерно метра — не хватает воздуха.

Как микробы «кормят» растения

В мире постоянно происходит круговорот органических веществ — растения и животные возвращаются в землю и это абсолютно необходимо для того, чтобы жизнь на Земле продолжалась. Большинство людей думает, что они «просто разлагаются» — но это невозможно без микроорганизмов. Там, где нет микробов нет распада и разложения органики.

Все растения, насекомые и животные состоят из жиров, углеводов, белков и некоторых других веществ. После смерти и до того, как их тела могут быть использованы в пищу другими живыми существами, эти соединения должны распасться до простейших молекул — белки до аминокислот и так далее. Эту работу выполняют почвенные микроорганизмы.

Каждый сухой лист, каждая дохлая крыса, каждая частичка органической материи, которую покинула жизнь временно исключаются из этого круговорота. Если бы не было распада и гниения — запасы материалов, из которых происходит новая жизнь, постоянно бы уменьшались, а поверхность земли была бы в несколько слоёв покрыта трупами животных и мертвыми растениями.

Как остановить микробов

Человек научился временно останавливать эти процессы разложения — при консервации продуктов. В процессе консервирования, при нагревании, микробы погибают и запечатанное содержимое сохраняется в неприкосновенности. Но откройте банку — и на содержимое набросятся мириады микроорганизмов.

Для сохранения продуктов и других веществ, которые могут подвергнуться порче используются также низкие температуры (охлаждение и замораживание), яды (при бальзамировании), спирт, маринование, засаливание, высушивание, а в медицине — дезинфектанты (фенол, хлорную известь, хлорамин).



Что вы знаете о химии?

Что вы знаете о химии?

1. Что такое горение? 2. Как клевер и другие бобовые растения обогащают почву? 3. С помощью какого простого теста можно определить, из чистой ли шерсти сделана ткань? 4. Почему кислота...

Человек в стратосфере

Человек в стратосфере

Человеку предназначено жить на поверхности земли. Он создан для жизни при обычном атмосферном давлении и должен дышать воздухом, богатым кислородом. Когда самолёт поднимает человека в стратосферу, возникает множество проблем. Там...

Рыбий жир, витамин D и ультрафиолет

Рыбий жир, витамин D и ультрафиолет

Отвергая богатую витаминами пищу в пользу еды, состоящей из крахмала и сахаров, мы роем себе могилу собственными зубами. Снижение сопротивляемости инфекциям, особенно желудочным и кишечным, нередко наблюдается у людей, чья...

Гелий

Гелий

Гелий (от греческого Ἡλιος — «солнце») — бесцветный газ без запаха и вкуса, легчайший из инертных газов с подъемной силой в 92,5% подъёмной силы водорода. Впервые гелий обнаружили на Солнце...

Очки нужны всем?

Очки нужны всем?

Количество людей, чьим глазам требуются очки, увеличивается ежедневно. Ношение очков показано трети учеников старшей школы и 50–60% работающих людей. Окулисты настаивают, что нужно начинать немедленно корректировать даже слегка ухудшившееся зрение,...

Вторая беременность

Вторая беременность

Иногда женщина, ожидающая второго ребёнка, отмахивается от некоторых советов, говоря «Плавали — знаем». И совершенно зря — каждая беременность по-своему индивидуальна, и ожидание второго малыша может достаточно сильно отличаться от...