Разложение целлюлозы и других органических веществ микроорганизмами

В состав целлюлозы входит более 50% всего органического углерода биосферы, это наиболее распространенный полисахарид растительного мира, высшие растения на 40—70% состоят из целлюлозы. В связи с большим количеством синтезируемой в природе целлюлозы микроорганизмы, ее разлагающие, играют очень важную роль в процессе минерализации органического вещества и круговороте углерода.

Разнообразие микрофлоры, способной разлагать целлюлозу в почве, позволяет трансформировать это вещество в различных условиях аэрации, в кислой или щелочной среде при низких или высоких влажности и температуре. Для большинства микроорганизмов, разлагающих целлюлозу, характерна высокая специфичность по отношению к этому веществу. Разложение целлюлозы осуществляют аэробные микроорганизмы (бактерии и грибы) и анаэробные мезофильные и термофильные бактерии.

Аэробное разложение целлюлозы.

Группа аэробных целлюлозоразлагающих микроорганизмов наиболее богато представлена в почве. В 1918 г. X. Б. Хутчинсон и Дж. Клейтон выделили из почвы целлюлозоразлагающую бактерию, имеющую вид длинной веретенообразной палочки с острыми концами. Микроорганизму было дано название Spirochaeta cytophaga. Сейчас эту бактерию относят к семейству Cytophagaceae, роду Cytophaga. Впоследствии были описаны другие виды цитофаг. В настоящее время среди видов этого рода известны формы, разлагающие хитин (рис. 39).

Бактерии рода Cytophaga очень требовательны к условиям среды, обычно они в большом количестве встречаются в навозе и почвах, удобренных навозом. То же свойственно и представителям рода Sporocytophaga, разлагающим целлюлозу. Последние отличаются от видов рода Cytophaga способностью образовывать микроцисты.

В расщеплении целлюлозы принимают участие миксобактерии порядка Myxobactertales, семейств Мухососсасеае (род Myxococcus), Archangiaceae (род Archangium), Sorangiaceae (роды Sorangium и Polyangium), широко распространенные в почвах разных климатических зон.

Рис. 39. Разложение фильтровальной бумаги в местах роста бактерий рода Cytophaga — слева; целлюлозное волокно, покрытое бактериями, — справа (по: С. Н. Виноградский) В почвах встречаются представители рода Cellulomonas. Это аэробные грамположительные подвижные палочковидные бактерии неправильной формы; с возрастом они иногда превращаются в кокки. Бактерии данного рода участвуют в разложении целлюлозы в аэробных условиях, однако способны и к анаэробному развитию. Встречаются эти бактерии в почвах, богатых минеральными формами азота.

Могут усваивать целлюлозу единичные виды Pseudomonas (Р. fluorescens var. cellulosae) и некоторых других бактерий. Актиномицеты и грибы, обитающие в относительно бедных, кислых почвах, в аэробных условиях медленно разрушают целлюлозу. К актиномицетам, разлагающим целлюлозу, относятся представители родов Streptomyces (Strep— tomyces cellulosae), Streptosporangium, Micromonospora {Micromonospora chalcea); к грибам — представители родов Fusarium, Chaetomium, а также отдельные виды — Trichoaerma viride, Aspergillus fumigatus, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Myrothecium verrucaria. В разрушении целлюлозы участвуют и хитридиомицеты, среди которых много паразитов.