Круговорот веществ в природе, участие в нем микроорганизмов

Микроорганизмы способны быстро развиваться, но их развитие ограничивают как факторы окружающей среды (косная материя), так и взаимоотношения с другими организмами (живая материя). В целом живая и косная материи тесно связаны между собой. И это взаимодействие осуществляется за счет образования и существования на земле малого биологического круговорота, в свою очередь являющегося частью большого абиогенного круговорота – предмета изучения геохимии и геологии.

В малом биологическом круговороте микроорганизмам принадлежит ведущая роль. Целая плеяда микробиологов в том числе знаменитые российские ученые С.Н. Виноградский, В.Л. Омелянский, Б.Л. Исаченко, Д.М. Новогрудский и многие другие, своими исследованиями способствовали раскрытию закономерностей, протекающих в малом биологическом круговороте. Было показано, что с помощью микрофлоры органические соединения животного и растительного происхождения разлагаются до углерода, азота и прочих биогенных элементов и вновь используются представителями макро- и микромира в синтетических процессах.

Учение об экологии почвенных микроорганизмов неразрывно связано с именем С.Н. Виноградского, внесшего большой вклад в познание физиологического многообразия микромира. Им были выполнены классические работы по физиологии серобактерий и железобактерий, результатом которых явилось открытие хемосинтеза у бактерий. С.Н. Виноградским был также открыт новый тип питания микроорганизмов – автотрофия, осуществляемая бактериями, способными самостоятельно синтезировать органическое вещество, используя углерод углекислоты и энергию окисления минеральных соединений (NH₃ и H₂S). Всеобщее признание и широкое применение получил разработанный ученым метод элективных (избирательных) сред, позволивший выделить из естественной среды ряд новых микроорганизмов и определить их роль в круговороте веществ.

Ученик С.Н. Виноградского В.Л. Омелянский, изучая процессы разложения органического вещества, впервые выделил целлюлозоразрушающие бактерии, описал их физиологию и химизм самого процесса. Им были изучены микроорганизмы, участвующие в круговороте азота, особенно свободноживущие азотфиксаторы и нитрификаторы. Исследования В.Л. Омелянского легли в основу первого русского учебника «Основы микробиологии», выдержавшего 9 изданий, а одна из последних работ «Роль микроорганизмов в выветривании горных пород» заложила основу геологической микробиологии.

Экологическое направление в микробиологии разрабатывалось Б.Л. Исаченко, впервые исследовавшим распространение микроорганизмов в Северном Ледовитом океане и указавшим на их важную роль в геологических процессах и круговороте веществ в водоемах. Именно поэтому ученого считают одним из основоположников водной микробиологии.