Микроорганизмы в круговороте фосфора, калия, железа и серы

Фосфор присутствует в почве в органической и минеральной форме, трудно усваиваемой растениями. Так называемые фосфатмобилизующие микроорганизмы переводят трудно растворимые соединения фосфора в растворимую форму, доступную для растений. Фосфор, преобразованный микроорганизмами, способен вновь закрепляться в почве. Из почвы фосфор теряется за счет образования летучего соединения РН₃, а также вследствие вымывания и последующего попадания в водные бассейны, в которых образует осадки.

Калий находится в почве в основном в составе минералов. Их разложение происходит под действием почвенных микроорганизмов, осуществляющих в частности процессы нитрификации и брожения, в результате которых образуются сильные растворители калийсодержащих минералов – неорганические и органические кислоты. Калий является одним из важнейших биогенных элементов, участвующих в регуляции процесса синтеза аминокислот и белков, тем не менее его содержание в почве в доступной для растений форме обычно ниже нормы.

Железобактерии – аэробные микроорганизмы, которые способны осуществлять процессы окисления закисных солей железа и марганца (растворимых в воде) в окисные (нерастворимые). Благодаря этому процессу они способны образовывать железные и марганцевые руды высокой степени чистоты. Среди железобактерий выделяются нитчатые бактерии рода Leptothrix, гидрат окиси железа у которых откладывается в слизистых капсулах (влагалищах), покрывающих клетки, причем поперечник отложений обычно превышает поперечник самой бактерии. В то же время отложение железа у бактерий, относящихся к роду Gallionella, происходит снаружи бактериальной клетки, хотя сам процесс окисления закиси железа в окись протекает внутри.

Сера поступает в биосферу нашей планеты в результате вулканической деятельности. В организме животных, человека и растений она содержится в аминокислотах и, следовательно, в белках. В высвобождении серы из белков участвуют аммонификаторы, в результате чего образуется сероводород (Н₂S). Далее Н₂S окисляется до сульфата, который используется растениями. В этом процессе участвуют тионовые бактерии (род Tiobacillus). При избытке в почве ионов водорода формируются анаэробные условия, вследствие этого происходит восстановление сульфатов до Н₂S, и цикл превращений серы повторяется вновь. Процесс восстановления серы обеспечивают сульфатредуцирующие бактерии, в частности из рода Desulfobibrio.

Помимо рассмотренных циклов биогенных элементов, имеющих основополагающее значение в процессах круговорота веществ в природе, микроорганизмы способны вовлечь в биологический круговорот практически все элементы, составляющие биосферу. Очень важны превращения, осуществляемые микроорганизмами, при вовлечении ими в круговорот веществ, содержащих микроэлементы. Чаще всего микроэлементы используются организмами в незначительных дозах, но их роль в обменных процессах чрезвычайно высока. К таким микроэлементам относят молибден, кобальт, медь, бор, цинк и др. Их роль в живых организмах связывается с вхождением в ферментативные комплексы, витамины, гормоны и ряд других веществ, имеющих физиологическое значение.