Тепловой режим и развитие микроорганизмов

Тепловой режим и развитие микроорганизмовA.M. Елисеев,
кандидат сельскохозяйственных наук

РОСТ И РАЗВИТИЕ растений, а также микроорганизмов в значительной степени зависит от условий внешней среды. Поскольку растения и микроорганизмы являются живыми существами, то их успешная жизнедеятельность возможна лишь в теплый период времени, т.е. при положительных температурах почвы и атмосферы. Естественно, что растения и микробы могут успешно развиваться в искусственной среде с регулируемой температурой и влажностью.

Отношение микроорганизмов к температуре окружающей среды представляет большой интерес, так как температура определяет не только интенсивность развития того или иного микроорганизма, но и саму возможность его развития.

Жизнедеятельность каждого организма имеет определенные температурные границы, при выходе за которые она, как правило, прерывается. Эту температурную зависимость обычно выражают тремя кардинальными точками: минимум, оптимум и максимум. Минимальной называют температуру, ниже которой жизнь данного организма невозможна, оптимальной - температуру, при которой жизнедеятельность организма достигает наибольшего развития, и максимальной - температуру, выше которой жизнедеятельность прекращается. Эти кардинальные точки существенно различаются для разных микроорганизмов.

По отношению к оптимальным температурам все микроорганизмы подразделяют на три группы. Температурный оптимум первой группы находится в пределах от 6 до 10 °С. Это психрофильные микроорганизмы. К ним относятся преимущественно обитатели северных морей и северных почв. Развитие этих микроорганизмов возможно при температуре от 0 до + 15 °С, а в некоторых случаях они медленно растут и при температуре ниже 0 °С.

Вторая группа, температурный оптимум которой составляет от 3 до 45-50 °С, - мезофильные микроорганизмы, к числу которых относится большинство повсеместно распространенных бактерий и грибов.

Третья группа имеет температурный оптимум в пределах от 30 до 70 °С. Их называют термофильными микроорганизмами.

Перечисленные группы связаны между собой рядом промежуточных групп микроорганизмов, которые хорошо развиваются как при низких, так и при сравнительно высоких температурах,- психротолерантные и термотолерантные микроорганизмы.

Высокие и низкие температуры далеко не одинаково влияют на микроорганизмы. Наиболее губительны для них высокие температуры, вызывающие повреждения в коллоидном состоянии плазмы (свертывание белка, а также нарушение активности ферментов). Поэтому при повышении температуры за пределы максимума жизнедеятельность микроорганизма резко прерывается. И чем выше поднимается температура, тем быстрее наступает гибель бактерий. Так, например, гибель бесспоровых бактерий при температуре 60 °С наступает через 30 минут, при 70 °С - через 10-15 минут, а при 80-100 °С - через 0,5-1 минуту.

Скорость отмирания бактерий при высокой температуре зависит от содержания в клетке воды. Чем меньше воды, тем устойчивее коллоидные растворы белка и тем в большей мере клетка противостоит губительному влиянию высокой температуры. Этим и объясняется тот факт, что споры бактерий, содержащие меньше свободной воды, несравненно более стойки к повышенной температуре.

На губительном влиянии высоких температур основаны два известных приема уничтожения бактерий. Первый прием получил название пастеризации и представляет собой частичную стерилизацию, при которой полностью погибают вегетативные клетки бактерий, но остаются жизнеспособными споры. При пастеризации жидкость подвергают нагреву до 70 °С и выдерживают в течение 30 минут, вследствие чего жидкость лишается только бесспоровых бактерий.

Для полного консервирования любого продукта его нужно подвергать стерилизации, при которой уничтожаются бактерии и их споры. Чаще всего применяется стерилизация однократным нагреванием до 120 °С в автоклаве в течение 30 минут или до 100 °С в кипятильнике Коха трижды через каждые 24 часа.

Низкие температуры не убивают бактерии, а вызывают прекращение их жизнедеятельности. Этим и объясняется их большая устойчивость к низким температурам. Некоторые бактерии могут переносить даже температуру кипения жидкого азота -196 °С.

Особенно большой устойчивостью обладают споры бактерий. Они сохраняют способность к прорастанию, находясь при температуре жидкого воздуха в течение полугода и более. Споры же плесневых грибов не теряют способности прорастать, находясь две недели при -196 °С или три дня при температуре кипения жидкого водорода -253 °С.

Влажность, рН среды, концентрация растворенных в воде различных солей - все это оказывает существенное влияние на устойчивость бактерий при замораживании. В одних условиях их устойчивость будет снижаться, в других условиях, наоборот, возрастать. Об этом можно судить по данным Ф. Чистякова, наблюдавшего значительно большую устойчивость бактерий к низким температурам при добавлении в среду сахара (до 20% концентрации), защитное действие которого, вероятно, обусловлено тем, что температура замерзания среды в его присутствии понижалась. Значительное влияние на устойчивость бактерий к низким температурам оказывает и рН среды. Так, например, ряд бактерий гибнет при замораживании быстрее, если реакция среды кислая (рН =4,8-5).

Полностью прекратить развитие бактерий и грибов можно только при снижении температуры до -10-15 °С с одновременным понижением влажности почвы и воздуха. При таком уменьшении температуры вступает в действие еще один фактор - обезвоживание субстрата в результате образования кристаллов льда. Благодаря этому создаются дополнительные препятствия для развития микроорганизмов: не могут осуществляться процессы питания и биохимические реакции, возможные только в водной среде. Само замораживание не убивает микроорганизмы, а только переводит их в анабиотическое состояние.

Исходя из общих понятий зависимости развития микроорганизмов от температуры среды можно предположить подобную зависимость эффективных микроорганизмов (ЭМ) от температурных факторов. Композиция «Байкал ЭМ-1-У» состоит из более 80-ти видов микроорганизмов.

Согласно данным НИИ почвоведения им. Соколовского, усредненный минимум температур для композиции «Байкал ЭМ-1-У» находится в пределах 16 °С, оптимум 28 °С и максимум 35 °С. Поэтому при усиленной ферментации ЭМ-препара-том наиболее желательной температурой должна быть температура выше оптимальной, но на несколько градусов ниже максимальной, т.е. 28-32 °С.

При приготовлении рабочих растворов в полевых условиях температура воды может быть ниже оптимальной (т.е. температура окружающей среды). В данном случае не происходит усиленного размножения микроорганизмов, а вода играет роль растворителя. Поэтому в рекомендациях указано, что вода может иметь комнатную температуру, т.е. в пределах 20 °С, а лучше - оптимальную, т.е. 32 °С. Нарушение рекомендуемых в инструкциях тепловых режимов может приводить к изменению бактериального состава ЭМ-препаратов, а следовательно, к уменьшению их эффективности или даже порче.

В закрытых сооружениях типа теплиц, оранжерей, как в помещениях с регулируемой средой, легче выдерживать температурный режим согласно рабочей программе как при выращивании рассады, так овощных и цветочных культур. Для открытого грунта все зависит от температуры окружающей среды. Обычно «Байкал ЭМ-1-У» рекомендуется вносить в начале полевых работ, т. е. перед посевом ранних яровых. Этот период, как правило, характеризуется полным размерзанием почвы, повышением ее температуры на глубине 10 см до 10 °С и выше. Таким образом, ЭМ-препарат применяется на протяжении периода вегетации при положительных температурах.

Иногда сев ранних яровых проводится по таломерзлой почве, когда она полностью не разморожена. В таких случаях не следует опасаться высевать семена, обработанные ЭМ-пре-паратом. Снижение температуры (заморозки) вызывает прекращение размножения бактерий, но микроорганизмы при этом не погибают. С повышением температуры восстанавливается их нормальная жизнедеятельность.

В летний период тепловой режим почвы и воздуха в нашей зоне благоприятен для применения препарата «Байкал ЭМ-1-У», а лимитирующим фактором является влажность почвы. Поэтому «Байкал ЭМ-1 -У» лучше вносить перед дождем, рано утром по росе или на ночь при нормальном поливе из расчета 2-3 л рабочего раствора на 1 м2.

Заметим, что ЭМ-компост можно вносить и при заморозках на поверхности почвы до -10 °С. Естественно, в зимний период никакие работы с ЭМ-препаратом в открытом грунте не проводятся.

Написать комментарий [отменить ответ]

Внимание: HTML разметка не поддерживается!!