17. Биогеохимия фосфора, роль микроорганизмов в разрушении фосфатов. Микориза.

18. Микробиологическая мелиорация солончаков.

Зайдельман пишет:

Отрицательные свойства сильнозасоленных почв и солончаков

могут быть в известной мере ослаблены в результате их

биологической мелиорации. Этот вид мелиорации осуществляется

путем возделывания на засоленных почвах галофитов. Галофиты

способны поглощать до 20—50% солей от собственной сухой

массы. Скашивание и удаление солянок позволяет освободить

поверхностные горизонты от части солей. Кроме того, солянки затеняют

почву, обогащают ее верхние горизонты органическим веществом.

Способ биологической мелиорации оказывается более

эффективным при использовании его на слабозасоленных почвах. Здесь

возможно возделывание таких ценных луговых трав, как пырей,

донник, лядвенец, полевица, солончаковатый ячмень и др.

Рассмотренные вопросы мелиорации засоленных почв имеют

общий характер и применимы для обширной, широко

распространенной группы почв с хлоридным, сульфатным, хлоридно-суль-

фатным и сульфатно-хлоридным засолением. В их профиле

содержатся легководорастворимые соли, которые выносятся с током ин-

фильтрующейся воды. Удаление токсических концентраций солей

осуществляется относительно легко при регулярных

эксплуатационных промывках.

19. Важнейшие звенья цикла серы в почве. Роль микроорганизмов в судьбе Черного моря.

В цикле серы идут как аэробные так и анаэробные процессы

Цикл серы сходен с цикло азота

Десульфуризация – удаление серы и газа нефти

Сульфатредуцирующие бактерии 

(другие названия - десульфатирующие, сульфидогенные; не путать с серобактериями) - разнородная группа бактерий, представителей которой отличает способность получать энергию за счёт окисления в анаэробных условиях водорода, используя в качестве конечного акцептора электронов сульфат.

Считаются одними из старейших организмов на планете (предположительный возраст - до 3,5 миллиардов лет). Таким образом, их вклад в круговорот серы на планете был решающим уже на начальных этапах формирования биосферы.

К группе относят организмы с различными морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками, организмы с сильно различными геномами (например, диапазон доли ГЦ-оснований - 37-67%).

Большинство сульфатовосстанавливающих бактерий - облигатные анаэробы.

Бактерии

Среди бактерий способность к сульфатредукции известна для представителей пяти неродственных групп: Firmicutes (родственные клостридиям; рода Desulfotomaculum, Desulfosporomusa и Desulfosporosinus), род Thermodesulfobacterium, род Thermodesulfobium, гамма-протеобактерии, дельта-протеобактерии (последние две группы - самые многочисленные и разнообразные), Nitrospirae (род Thermodesulfovibrio) 

Археи

Род Arhaeglobus, Sulfolobus Археи с нерегулярной формой клеток. Выделены из горячих морских осадков вблизи гидротермальных подводных источников, из чёрных курильщиков Срединно-Атлантического хребта, из нефтяных скважин Северного моря, из-под замёрзшей поверхности северного склона Аляски. Могут существовать и как авто- и как гетеротрофы. Осуществляют сульфатное и сульфитное дыхание. Не могут использовать в качестве акцепторов электронов нитраты и нитриты. В процессе роста выделяют сероводород и метан (последний образуется иначе, нежели у метаногенов).

Серные бактерии (тионовые)

Это очень большая группа не родственных групп бактерий. Вообще серные бактерии превращают H2S в S

Энергию для синтеза органических веществ они получают, окисляя сероводород; Основным продуктом окисления соединений серы являются сульфаты. Некоторые серобактерии способны к неполному окислению — например, до элементарной серы. Некоторые из таких бактерии способны накапливать хлопья серы в клетках (p. Chromatiaceae) или вне клеток (рода из группы зелёных серных, p. Ectothiorhodospiraceae) и в условиях нехватки сероводорода окислять их дальше, до сульфат-иона:

{\displaystyle {\mathsf {2S+3O_{2}+2H_{2}O\longrightarrow 2H_{2}SO_{4}+Q}}}

Промежуточными продуктами окисления являются тиосульфат-ион (S₂O₃^2-), сульфит-ион (SO₃^2-), тетратионат-ион (S₄O₆^2-)

Воот и суть в том, что разные представители серных бактерии выполняют стадии цикла серы (окисление сероводорода до серы, окисление серы до сульфатов).

А в учебнике по бп написано, что серные и тиобактерии это разные бактерии и что серные окисляют сероводорд до серы (это может происходить и в аэробных - (Thiospira, Thiobacterium); и в анаэробных условиях – пурпурные и зеленые серобоктерии), а тионовые(Thiobacillus, Thiosphaera, Thiomicrospira) - серу до сульфатов.

Но Марат говорил что S SO3 S2O3 S3O4 – промежуточные продукты в цикле серы

Называл фотосинтезирующих бактерий: пурпурные и зеленые бактерии

И хемолитоавтотрофных Acidithiobacterium, Acidithiobacillus (pH 4) и археи Sulfolobus(рН 1)

Черное море

Суть в том, что в море сбрасываются отходы и на них (на органике) размножаются серобактерии и выделяют сероводород, который загрязняет море. Там же еще и метаногены.

20. Сульфатредукция - механизмы и микроорганизмы.

Роль сульфатредукции в содовом засолении: Na2SO4 → Na2S+2O2 Na2S+CO2+H2O = H2S+Na2CO3

21. Окисление соединений серы в почве.

22. Растворение фосфатов в почве - механизмы и микроорганизмы.

23. Биогеохимия железа, роль микроорганизмов в растворение и осаждение железа в природе. Железобактерии, сидерофоры, магнетосомы.

Изотопы: (цифры надстрочные) 54 Fe – 5,8%, 56Fe – 91,7%, 57Fe – 2,6%, 58Fe – 0,3%

Широко распространенный элемент, представлен 50 минералами

Fe2O3 – гематит, FeCO3 – сидерит, Fe2S3 – грейчит, FeS2 – пирит и др.

Fe2O3*H2O – бурый железняк, Fe3O4 – красный железняк, Fe*Fe2O3 – магнитный железняк

Fe – символ прогресса человеческой цивилизации

Сплавы железа

1) С(углерод) > 1,9% чугун

2)С примерно 0, 3% – сталь

3) С < 0,3% – ковкое железо

Степени окисления. 2+ легкорастворимы, высокоподвижны, слаботоксичны, 3+ малорастворимы ( ПР =10 *^-18), мало подвижный, не токсичный

Живые системы нуждаются в доступном железе.

Мобилизация железа

Fe2+ + О2= Fe3+ + 33кдж на моль С. Н. Виноградский

P. Siderocapsa – способны жить за счет окисления железа 2 + в железо 3+ (железобактерии по Виноградскому)

Для образования макроэргической связи нужно 25 кДж/моль минимум. Ошибка Виноградского: сидерокапса оказался артробактером

Современные представления:

Железобактерии – бактерии и археи, накапливающие железо. Истинная железобактерия по Виноградскому – тиобацилус ферроксиданс + несколько других.

Хемолитоавтотрофы по железу.

Железо 2+ => железо 3+

1) путь Виноградского (Т. ферроксиданс)

2) Перекисный механизм

С орг + Н2О2=> СО2 -> Fe2+=>Fe3+ Окисление пероксида при нехватке каталазы с помощью железа

Осаждение на поверхности к/с c образованием прочного чехлика – р.Gelionella и др.- микоплазмы

« Заковал себя в броню и ходишь такой бактериальный рыцарь»

3) Сидерофорный механизм

Сидерофоры - железо - переносящие белки (белки, связывающие железо для дальнейшего переноса внутрь клетки).

«В любом цветочном горшке можно накопать тысячи видов магнитотактиков..»

Магнетосомы у акваспириллума. Магнетосома (бактериальная магнитная наночастица, бактериальная магнитная частица, англ. magnetosome) — мембранная структура бактерий, характерная для обладающих магнитотаксисом бактерий, содержащая монодоменные ферромагнитные кристаллы. Обычно в клетке содержится от 15 до 20 кристаллов магнетита, которые вместе действуют как игла компаса, помогая бактерии ориентироваться относительно геомагнитных полей, и таким образом упрощая им поиск их излюбленной микроаэрофильной среды обитания. Частицы магнетита также обнаружены в эукариотических магнитотактических водорослях, клетки которых содержат несколько тысяч кристаллов.

Окисление железа почвенными микроорганизмами.

Смотрим, окисляется ли железо. Только у меня в таблице написано ровно наоборот, а не как у Андрея, и у меня скорее всего правильно!!! ( когда стерильно, тогда 8,45)

Заохривание дренажа – микробиологическое осаждение трехвалентного железа,

Протекает этот процесс в местах выхода Fe2+ на поверхность,

Fe2O3 – охра, используется художниками и строителями

Курская магнитная аномалия – бурый железняк магнитного происхождения

Железо-марганцевые конкреции внизу, может быть они возникли под воздействием микробиологического происхождения)

Растворение железа

Феррум 3+ => феррум 2 +

Опыт Зайдельмана и Никифоровой

В одном стакане почва + желваки, в другом сахар+ почва+ желваки. В стакане, где был сахар, желваки растворяются и вода становится голубой.

Fe2O3 + Copг - О2=> FeO голубого цвета

С тех пор стали считать, что в этом процессе участвуют микроорганизмы.

Проблема: Москва + М.О. артезианские воды богаты железом 2+ => происходит заохривание фаянса (Масса из глины с примесью гипса и др. веществ для изготовления керамических изделий) и фарфора. Если взять таз и налить туда артезианскую воду, на тазу появится красно-коричневая пленка.

Что делать: 1) ставить фильтры

2) использовать колодцы