Свет. 
Экология микроорганизмов

Солнечный свет, используемый в реакциях фотосинтеза, служит основным источником энергии для подавляющего большинства экосистем на Земле. Важнейшими параметрами, определяющими активность фототрофных организмов, являются интенсивность падающего света, его спектральный состав, длительность светового дня. Около 50% падающей на Землю лучистой энергии приходится на видимую область света (380—760 нм), другие 50% составляют ИК-лучи и менее 1% — УФ-лучи. Интенсивность света, проходящего сквозь толщу воды, снижается с глубиной, при этом меняется и его спектральный состав. Наиболее резко (на глубине первых метров) отсекаются инфракрасные и красные лучи, глубже всех проникают лучи с длиной волны 540 — 560 нм.

Свет часто оказывается лимитирующим фактором. Поэтому фототрофные микроорганизмы обладают многочисленными механизмами, позволяющими использовать его энергию с максимальной эффективностью. Спектры поглощения света у разных групп оксигенных и аноксигенных фототрофов сдвинуты друг относительно друга, что дает им возможность, располагаясь на разных глубинах, довольствоваться остатками прошедшего света и в конечном итоге достаточно полно усваивать его энергию.

Большинство фототрофных микроорганизмов способны к фототаксису и могут занимать местоположение с оптимальной освещенностью. Другим способом адаптации к свету является изменение в зависимости от интенсивности освещения содержания фотосинтетических пигментов, количества тилакоидов, светособирающих ловушек, площади фотосинтезирующих мембран. Зеленые серобактерии (Ancalochloris, Prostecochloris) способны к увеличению светособирающей поверхности за счет образования выростов (простек), содержащих хлоросомы, что дает им возможность эффективно использовать свет низкой интенсивности. Важнейшим механизмом приспособления к освещению служит и свойственная ряду цианобактерий хроматическая адаптация — изменение соотношения в их клетках фикобилиновых пигментов (фикоэритрина, фикоцианина и др.) в ответ на изменение спектрального состава света.

Фототрофные микроорганизмы различаются по отношению к освещенности — от светолюбивых (например, образующая пятна цветения цианобактерия Anabaena flos-aquae; фототрофные симбионты лишайников, растущих на поверхности скал; обитающие в мелких, ярко освещенных прудах-испарителях галобактерии) до обитающих при низкой освещенности на глубине водоемов. Низкая освещенность (доли процента от падающего света) характерна и для пещер, заселенных типичным обитателем — цианобактерией Scytonema julianum.

Свет относится к группе периодически действующих факторов, поэтому все фототрофы так или иначе приспособлены к суточным и сезонным ритмам, т. е. к переживанию периодов темноты. Большинству из них свойственно накопление на свету разнообразных запасных веществ, которые могут расходоваться в темноте для получения энергии. У многих фототрофов метаболизм гибкий, и они способны не только к переживанию, но и к росту в отсутствие света, причем некоторые (Thiocapsa roseopersicina) даже в хемолитоавтотрофных условиях. Разнообразие метаболизма фототрофных бактерий было подробно исследовано Е. Н. Кондратьевой и ее учениками.

Метаболизм многих фототрофов меняется не только при смене света и темноты, но и в условиях промежуточной освещенности (на рассвете и в сумерки). Примером может служить утренний «глоток азота» (по образному выражению Г. А. Заварзина), т. е. зарегистрированный в часы восхода кратковременный период азотфиксации цианобактерией Microcoleus chichonoplastes, важнейшим компонентом цианобактериальных матов. Такая возможность обеспечивается возникновением за ночь в мате восстановительной среды.

Свет может служить для микроорганизмов «источником информации», что проявляется, например, в реакциях фототаксиса, индукции синтеза пигментов, регуляции образования и прорастания спор (у грибов) и т. д.

Наконец, рассматривая свет как экологический фактор, важно отметить и антимикробное действие коротковолнового излучения. Одним из универсальных механизмов адаптации к свету высокой интенсивности и защиты от токсичных форм фотосенсибилизированного кислорода является синтез каротиноидных пигментов. Характерным примером может служить яркая окраска микроорганизмов, живущих в условиях высокой освещенности (в воздухе, на поверхности скал, обнажений горных пород, в высокогорье и т. д.). Для грибов, в частности для так называемых черных дрожжей, характерно высокое содержание в клеточной стенке меланинов — пигментов, с которыми связывают универсальную функцию защиты от многих стрессовых факторов (света, солености, температуры).