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 такое «древесный спирт»?

Что такое «древесный спирт»?

Время от времени мы можем прочесть в новостях — «столько-то человек отравилось метиловым спиртом». Метиловый спирт, он же метанол, он же карбинол — и есть древесный спирт. Первые названия —...

Глицерин

Глицерин

Глицерин — трёхатомный спирт, участвующий в образовании природных жиров и других липидов. Широко используется в фармацевтической и лабораторной практике. Применение глицерина в медицине Глицерин в 10–30% смеси с этиловым спиртом,...

Знаете ли вы ответы на эти вопросы?

Знаете ли вы ответы на эти вопросы?

1. Где асфальт добывается из озёр? 2. На что обменяли город Нью-Йорк? 3. Какое место на поверхности Земли — самое глубокое? 4. Что такое «гелиевые колодцы? 5. Почему золото скифов...

Атрофодермия

Атрофодермия

Атрофодермии (atrophodermia, от греч. α — отрицание, τροφία — «питание», δέρμα — «кожа»), или атрофии кожи подразделяются на физиологические (например, старческая кожа), симптоматические, которые развиваются в виде вторичных элементов при...

Соляная кислота

Соляная кислота

Соляная кислота — одна из основных минеральных кислот, находящая широкое применение в химическом производстве и в медицине. Применение соляной кислоты в медицине В медицине при заболеваниях желудка, сопровождающихся пониженной кислотностью...

Что означают надписи на ярлыке

Что означают надписи на ярлыке

Вы ищете лучший продукт для ухода за кожей? Тогда, возможно, совершая покупки вы полагаетесь на заявления вроде «не содержит отдушек» или «гипоаллергенный», напечатанные на этикетках. Однако, несмотря на широкое употребление...