 |
|
|
Виноградский. МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ |
АЗОТОБАКТЕР
|
С.Н. Виноградский
Смотрите также:
Биографии биологов, почвоведов
|
ОБ АЗОТФИКСИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВ. ИСТОРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
«Азотфиксируюшая способность» — это термин, принятый в микробиологии для обозначения способности почвы усваивать атмосферный азот в результате деятельности микроорганизмов, которые в ней развиваются.
Учение о микробной фиксации азота насчитывает уже 40 лет.
Но чтобы оценить достигнутый ими успех, необходимо бросить взгляд на последовательные этапы, через которые прошла эта проблема.
Об ее прошлом напоминает нам празднование столетия со дня рождения Бертло — одного из первых создателей и защитников учения о микробной фиксации азота. В течение своей жизни он столько раз и с такой страстностью защищал свой приоритет в этой области! И никто не будет оспаривать, что именно он первый отстаивал основную роль микроорганизмов в круговороте азота, и не только в качестве возбудителей разложения азотсодержащих соединений, но и как возбудителей синтеза азотистых веществ из газообразного азота атмосферы.
В 1885 г. появилась статья, озаглавленная: «Общие соображения о балансе азота», которая открыла начало исследований Бертло.
В ней можно найти следующие высказывания: «Запас азотсодержащих веществ в природе должен был бы уменьшаться, если бы не существовало процессов, компенсирующих эту убыль.
Таким образом должны существовать обратные процессы, ведущие к фиксации азота». Эта идея была стимулом, заставившим его предпринять дальнейшие длительные исследования. Сначала за фактор, вызывающий этчи обратные процессы, Бертло принимает электричество, но в дадЬ" нейшем он отказывается от этого взгляда, заменяя электричество другим более активным фактором, которым является «скрытое и непрекращающееся действие глинистых почв и содержащихся в них микроскопических организмов».
О каких организмах идет речь? Вначале Бертло казалось, что эта роль принадлежит водорослям, особенно диатомовым, но некоторые опыты с бактериями, выделенными по его указанию Гиньяром на желатине, привели его к выводу, «что существуют различные микробы, лишенные хлорофилла и способные фиксировать азот, особенно некоторые почвенные бактерии».
Таковы в нескольких словах идеи и выводы Бертло. Они не отличаются большой точностью, в чем нет ничего удивительного, если учесть уровень микробиологической науки в ту, уже теперь далекую от нас эпоху. Но все же в основном они довольно хорошо совпадают с современными представлениями.
К сожалению, трудно то же самое сказать о методах, которыми'пользовался Бертло, и об экспериментальных данных, которые он нам оставил. Невозможно забыть ту горячую критику, которую эти факты вызвали в Академии Наук в эпоху их публикования. К сожалению, нужно признать, что время подтвердило правильность этой критики, направленной против самого экспериментального метода, но одновременно с этим оно принесло и полное подтверждение идей, которыми эти опыты были внушены. Факт, часто наблюдающийся в науке, когда идеи на много лет опережают их окончательное экспериментальное подтверждение!
В общем, учению о фиксации азота, предвиденному и провозглашенному Бертлю, еще недоставало в его эпоху солидной экспериментальной базы. Эта база была найдена лишь позднее в результате опытов, к которым мы сейчас обратимся.
Совершенно очевидно, что вопрос микробиологического характера мог быть разрешен лишь при помощи микробиологических же методов исследования. Но будет своевременно заметить, что микробиология 40 лег назад еще не владела никакой методикой, которая позволила бы ей с какой-либо надеждой на успех заняться подобными исследованиями. В микробиологии того времени господствовали приемы, выработанные для работы с патогенными микробами, что было совершенно непригодно для наших азотфиксаторов — наиболее интересных почвенных микроорганизмов. Для выделения из почвы микроба с определенной функцией не существовало никакого эффективного приема. Всегда употреблялась одна и та же питательная желатина, так называемая универсальная среда, на которой выделялась масса бактериальных видов, но всегда банальных, в результате чего исследования запутывались, не доходя до конца.
Чтобы сделать их плодотворными, был необходим совершенно обратный подход: избегать готовых рецептов и менять состав сред в зависимости от поставленной цели!
Этот совершенно новый и необычайно гибкий принцип, примененный к исследованию, привел к огромным успехам; это он внес размах в -постановку микробиологических вопросов, касающихся почвы. Его назвали принципом элективных культур, так как он позволял при помощи специально подбираемых питательных сред выбирать и изолировать среди микроорганизмов в их естественной обстановке тех возбудителей процессов, которых искали.
Случай с азотфиксаторами, который нас интересует, служит наилучшим примером сказанного.
Такой богатый энергетический материал, как сахар или маннит, атакуется очень быстро массой микроорганизмов, но лишь при условии присутствия в среде достаточного количества связанного азота. Без этого азота энергетическое вещество делается недоступным для большинства микробов и оно может стать только добычей микроорганизмов, способных фиксировать газообразный азот.
Поэтому, если в таких исключительных условиях наблюдается развитие какого-либо микроорганизма, то таковым может быть лишь какой- либо фиксатор азота. Действительно, так и происходило в наших опытах. Ровно 30 лет назад таким путем нами была выделена анаэробная бактерия, получившая название Clostridium pastorianum. И это было началом второго, нового этапа или периода чисто биологических изысканий в области изучения фиксации атмосферного азота.
Интересно, что из двух направлений, которые наметились на этом пути, было выбрано сначала наиболее трудное, и в то же время наименее интересное; это предрешил лабораторный случай. Но путь был найден и, следуя ему шестью годами позднее, Бейеринк открыл аэробного фиксатора — азотобактера.
Ставши сразу любимицей сельскохозяйственной микробиологии, эта группа азотфиксаторов уже около 20 лет удерживает в микробиологии свое положение усвоителей азота.
Кроме указанных двух групп, очень упорно искали в почве и даже вне ее другие виды микроорганизмов, способных фиксировать азот. Было выделено много таких, которые, казалось, обладали этой функцией; их выделили, по нашему мнению, даже слишком много. Было-совершенно забыто, что условия развития чистой культуры в среде с сахаром чрезвычайно отличаются от естественной обстановки и что, следовательно, недостаточно культивировать микроба, который фиксирует сомнительные следы азота, в колбе, но необходимо также доказать, что он способен к такой азотфиксации в природных условиях, в почве.
Не думая об этом, поспешили сделать вывод, как это сделал в свое время и Бертло, что способность к фиксации азота достаточно широко распространена в мире микроорганизмов — ошибочное мнение, которое не получило подтверждения. В свете этих идей можно было бы спросить, безусловно ли доказана роль двух вышеупомянутых нами групп азотфиксаторов в природе. Это связано с тем, что их не изучали, как и всех остальных, а лишь выделяли из почвы и культивировали на условных средах: на растворах с сахаром или маннитом или "на агаровых средах аналогичного состава. Однако в течение 20 лет их столько раз и на стольких средах выделяли из почвы, что эта роль может считаться весьма вероятной в ожидании более неоспоримых и строгих доказательств.
Конечно, не было недостатка в попытках изучать деятельность азотфиксаторов в самой почве, равно как и исследовать те условия, которые там господствуют, но эти хорошие намерения наталкивались на недостаток надлежащей методики.
Если надо было изучать распространение азотобактера в почвах или его активность, то применялся стандартный метод посева нескольких граммов почвы в раствор Бейеринка, т. е. в 2 %-ный раствор маннита с прибавлением фосфата калия. Если при этом замечали, что поверхность жидкости покрывалась пленкой, которая затем давала складки и под конец становилась бурой, то вполне основательно заключали о присутствии азотобактера в почве. Если же указанные признаки отсутствовали, то делали вывод, что азотфиксатора в почве нет, но на этот раз с меньшим основанием, так как зародыши микроба могли содержаться в почве, но по различным причинам не развиться в колбе.
Бесчисленное количество опытов было проведено при помощи этого несколько устарелого метода.
Что касается распространения азотфиксаторов в природе, то в настоящее время пришли к выводу, что они встречаются далеко не так повсеместно, как это думали вначале. Наоборот, их присутствие связывается с определенными условиями, которые в половине исследованных случаев отсутствовали, судя по числу колб, не дававших пленки, когда их заражали образцами различных почв.
Тогда начали изучать эти условия. Гейни в Америке, показал, что почвы, даже очень слабо кислые, не дают культур азотобактера. Кристенсен в Дании получил тот же отрицательный результат с образцами почв, лишенными извести. Кроме того, многие авторы настаивали на значении фосфатов для развития этих микроорганизмов.
Эти результаты важно отметить, несмотря на несовершенство применявшейся методики, которая позволяла различать лишь две категории почв — одну, дающую начало культурам микробов азотфиксаторов, другую — неспособную к этому, без каких либо указаний на плотность специфического населения почвы и на его активность.
|
|
|
|
К содержанию книги: Сергей Николаевич ВИНОГРАДСКИЙ - МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ
|
Последние добавления:
Ферсман. Химия Земли и Космоса
Перельман. Биокосные системы Земли
Вильямс. Травопольная система земледелия
Качинский - Жизнь и свойства почвы