> Сельское хозяйство, страница 13 > Микробиология

Микробиология

Микробиология, наука о жизнедеятельности микробов (микроскопически малые живые существа), к которым относятся наиболее простые формы организмов: бактерии, актино-мицеты (лучистые грибы), плесневые грибы, дрожжи, нек-рые водоросли и простейшие (Protozoa). Кроме микробов М. изучает невидимые в обыкновенные микроскопы фильтрующиеся (проходящие через фильтры) вирусы и бактериофаг. Фильтрующиеся вирусы вызывают ряд заболеваний человека и жив. (оспа, бешенство, перипневмония скота и прочие) и раст. (мозаичная болезнь табака, картофеля, свеклы и другие). Бактериофаг—невидимый фактор, вызывающий в природе и в лабораторных условиях растворение и исчезновение живых бактерий. Природа вирусов и бактериофага окончательно не установлена. Одни считают их мельчайшими живыми существами, по мнению других они близки к ферментам.

Общим у микробов являются не только их малые размеры, но почти повсеместное распространение и значительная активность, обусловливающая способность микробов вызывать глубокие изменения в окружающей среде или в организмах жив. и растений. Этими особенностями определяются основные методы, применяемые М. Незначительные размеры микробов требуют изучения их при помощи увеличительных приборов—микроскопов. Почти повсеместное распространение микробов требует уменья обеспложивать питательные среды (стерилизация) и выращивать на них из множества видов организмов именно те, которые нужны (чистые культуры). Учет активности микроорганизмов требует широкого применения методов биохимии. Помимо общетеоретического интереса как науки, изучающей простейшие формы организмов, М. имеет огромное практическое значение, так как микроорганизмы являются участниками важнейших процессов в природе, играя исключительную роль в круговороте углерода, азота, фосфора, серы, железа и другие элементов. Деятельность микроорганизмов сказывается в геологических процессах, совершающихся на поверхности и в недрах земли (выветривание горных пород, образование перегноя, отложение извести в морях, образование нефти, сап-ропелей, лечебных грязей, торфа и другие). Микроорганизмы являются активными деятелями процесса почвообразования и изменений в плодородии почв, вызывая разложение и изменение различных веществ, а также и самоочищение природных и сточных вод. Микроорганизмы являются возбудителями инфекционных заболеваний человека, животных и растений. Несмотря на свою молодость (М. как наука была создана во второй половине 19 в.) М. успела получить практическое применение в ряде отраслей народного хозяйства.

Медицинская М. на основе изучения болезнетворных микробов и их взаимоотношений с больным организмом и с др. организмами вырабатывает меры предупреждения и лечения болезней. Техническая, или промышленная, М. охватывает различные области использования бактерий, дрожжей и плесневых грибов в пищевой и хим. пром-сти. На микробиологических методах основано не только производство спирта, уксусной кислоты, но частично и производство молочной кислоты и уже осуществляются заводские методы получения лимонной и других кислот, а также ацетона. На процессах жизнедеятельности бактерий основаны также приемы первичной биологической обработки волокнистых раст. (мочка льна и другие) и кож.

Сельскохозяйственная М. разрабатывает проблемы консервирования и биологической переработки кормов, повышения плодородия почв мобилизацией инертных почвенных запасов, рационального использования органических и минеральных удобрений и тому подобное. Значительны задачи М. в области водоснабжения, санитарии и благоустройства городов и поселков. Задачи предупреждения и лечения микробных заболеваний с.-х. жив. составляют предмет особой ветви М.—в етеринарной М. В деле консервирования кормов для с.-х. животных нет ни одного метода, дающего меньшие потери, чем микробиологический метод— силосование. Поэтому вопрос о регулировании бродильных процессов при силосовании решается на основе микробиологических данных. М. разрабатывает также вопросы комбинированной деятельности молочнокислых бактерий и дрожжей для повышения питательной ценности силажа и изучает микробы кишечно-желудочного тракта травоядных. В конечном итоге эти работы наметят новые пути микробиологической переработки грубых кормов (соломы). В области растениеводства М. изучает заболевания растений от бактерий (бактериозы), от которых страдает в той или иной мере большинство наших культурных раст., особенно технические. Бактериозы технических культур (хлопчатника, каучуконосов и другие), рябуха табака и махорки, бактериальные болезни сахарной свеклы, почернение колоса пшеницы, бактериальные пятнистости сои, корневой рак плодовых деревьев, поражения бахчевых раст. дают огромные потери.—Особую группу заболеваний раст., изучаемых М., составляют вирусные болезни. Напр. мозаичная болезнь нередко снижает урожай картофеля до 50% и больше, понижает сахаристость свеклы, портит качество табака, нередко ведет к вырождению ценных селекционных сортов. Вирусные болезни систематически изучаются в Украинском ин-те защиты раст., в зональных станциях и специализированных ин-тах.

Очень разнообразны формы приложения М. для повышения почвенного плодородия. На первом месте здесь стоят работы по изготовлению так называемого искусственного навоза. Под этим названием понимают тот продукт, к-рый получается при разложении соломистых частей урожая под влиянием микробов в присутствии значительных количеств минеральных соединений азота. Микробы используют при этом органические части соломистых веществ как источник углеродистого питания, частью сжигая их в процессе дыхания, и одновременно, пользуясь минеральными азотистыми солями, строят сложные азотистые соединения. В результате получается продукт, содержащий подобно навозу наряду с соломистыми остатками значительное количество азотистых органических соединений и микробов. Приготовление искусственного навоза за границей уже приняло большие размеры. Далее идут работы по изготовлению и применению препаратов клубеньковых бактерий (нитрагина). Изучение и практическое использование клубеньковых бактерий являются одним из важнейших достижений с.-х. М. В 1 932 в СССР было изготовлено и использовано нитрагина более чем на 250 тыс. га. Микробиологическое изучение навоза отыскивает способы уменьшения потерь азота при хранении навоза (смотрите) путем рационализации его хранения, выработки условий применения соломенной и торфяной подстилки,полного использования навозной жижи. Торфование почв имеет широкие перспективы, в частности в связи с инфицированием торфа путем добавки к нему навоза для усиления протекающих в нем микробиологических процессов. Вопрос о бактеризации торфа, то есть о насыщении его нек-рыми бактериями, пока еще недостаточно изучен.

Почвенная М. показывает, как протекают в почве процессы аммонификации, нитрификации (смотрите), денитрификацши (смотрите) и другие, и устанавливает зависимость эффективности вносимых удобрений от активности почвенных микробиологических процессов. Особенно важны эти вопросы для р-нов интенсивных культур, где количества вносимых туков относительно велики, и для р-нов поливного земледелия. Многолетние исследования, проводившиеся в США с самыми разнообразными азотистыми удобрениями, показали, что вносимые нами в почву азотные удобрения прежде всего и в главной массе становятся добычей не высших с.-х. растений, а микробов почвы. За счет вносимых азотных туков микробы строят белки своих клеток. Только после гибели этих клеток и минерализации белков эта часть азота внесенных нами удобрений станет доступной культурному растению. Самый процесс отмирания микробных тел и их минерализация идут вовсе не так быстро, как об этом думали прежде, а потому действие удобрений в первый год часто бывает слабым и растягивается на несколько лет. Возможности разнообразных воздействий на динамику микробиологических процессов почвы очень широки. Это не только такие приемы, как известкование, кислование и другие, но и рационализация типа вносимых удобрений, сроки и приемы их внесения. В последнее время выступает на сцену стремление использовать для этой цели антисептики, то есть вещества, убивающие микроорганизмы. Нередко на богатых почвах после угнетения микробиологической деятельности, наступившей под воздействием антисептика, имеет место новая бурная вспышка активности микробов, сопровождающаяся увеличением урожайности. Задача микробиологических исследований не только в том, чтобы испытать большое количество разнообразных антисептиков для подыскания наиболее дешевых, но и в отыскании эффективно действующих веществ, антисептических по преимуществу в отношении какой-либо определенной группы микроорганизмов. Значительный интерес представляет разработанный в Дании, Германии, США и СССР (В. Буткевич, А. Крючкова, Е. Успенский) микробиологический способ определения потребности почв в извести, фосфоре, калии и азоте, к-рый может иметь большое значение для первичного обследования больших вновь осваиваемых массивов и сравнительной оценки потребности в удобрениях различных почв в крупных хоз-вах. Этот метод основан на высокой отзывчивости азотобактера к наличию в почве фосфора, извести, кальция, вследствие чего развитие его резко ослабевает при недостатке соответствующего элемента в почве.

Не менее важна роль М. в борьбе с грызунами (мыши, крысы, суслики, полевки), основанная на искусственном распространении среди них патогенных бактерий (крысиный и мышиный тиф), вызывающих распространение эпидемий, безвредных для человека.Таким же бактериальным путем возможна борьба с вредителями—насекомыми. Этому методу борьбы предстоит большое будущее. В Пастеровском ин-те в Париже удалось вывести в чистой культуре несколько видов спороносных бацилл, обладающих высокой вирулентностью (сумма свойств, определяющих болезнетворные действия микроба) к кукурузному мотыльку, и провести опыты в полевой обстановке. Во Франции же производились полевые опыты бактериальной борьбы против майского жука, тли, виноградных листоверток, а в Америке — против лимонных червецов, кукурузного клопа и медяницы. Обнадеживающие результаты получены и у нас против лугового мотылька на свекловичном поле и другие. Существенная трудность, которая стоит на пути плодотворной разработки проблем почвенной М., заключается в слабой и недостаточной разработанности методов изучения почвенных микроорганизмов. Последние изучались и ныне изучаются гл. обр. в искусственных средах в чистых культурах, а распределение их в самой почве и действие их там мало известны. Поэтому особо важное значение приобретают методы исследования, приближающие нас к более глубокому пониманию условий распространения и жизни микроорганизмов в природных условиях самой почвы. С этой точки зрения выдающийся интерес представляет установление абсорбции бактерий почвою (Худяков, Дианова и Ворошилова), а также новая методика и приемы изучения почвенной микрофлоры (Виноградский, Росси, Холодный, Разумов, Германов).

В России с.-х. М. разрабатывалась одиночками-учеными. Достаточно указать, что на огромной территории дореволюционной России не было ни одного крупного научно-исследовательского ин-та, занятого разработкой проблем с.-х. М. Гениальные исследования Виноградского, важные работы ряда микробиологов дореволюционного времени (Омелянский, Надсон, Артари) не могли получить соответствующих стимулов от технически отсталого сел. хозяйства. С другой стороны, кое-где существовавшие агро-бактериологические лаборатории влачили жалкое существование, обслуживая главным образом нужды дня, выполняя контрольные работы и приготовляя препараты. Только после Октябрьской революции начинается в СССР широкое развитие с.-х. М., неразрывно связанной с разработкой проблем общей М. Крупнейшими научно-исследовательскими учреждениями в области микробиологии в СССР являются: лаборатория микробиологии и лаборатория биохимии и физиологии растений Академии наук СССР (Ленинград), Всесоюзный ин-т с.-х. микробиологии ВАСХНИЛ (Ленинград, филиал в Москве), Научно-исследовательский ин-т микробиологии при МГУ; микробиологическая лаборатория Всеукраинской Академии наук (Киев) и микробиология, лаборатории ряда научно-исследовательских институтов (Научного ин-та удобрений, Всесоюзного ин-та удобрений и агропочвоведения, Всесоюзного ин-та животноводста и другие). Д. Новогрудсний.

Лит.: Войткевич А. [и др.], Основы сельскохозяйственной микробиологии, М.—Л., 1 933; Омелянский В., Краткий курс общей и почвенной микробиологии, 3 изд., М.—Л., 1 933; Ситников А., Микробиология брожения, 2 изд., М.—Л., 1 933; Скородумов А., Практическое руководство по технической микробиологии молочного дела, Москва—Ленинград, 1 933.