Пространственная организация микробных сообществ

3 подхода к изучению структурно-функциональной организации микробных сообществ:

1. вертикально — ярусный — одновременное исследование комплексов м/о в пределах всех ярусов экосистемы: в надземном (кроны древесных растений и травянистый покров); наземный (подстилка, мохово-лишайниковый покров, почвенные нарастания водорослей); почвенный (все генетические горизонты почв). Т.о. Растительные сообщества, благодаря своей вертикально-ярусной организации определяют пространственно- ярусную организацию микробных сообществ в экосистемах. Микробоценозы в каждом из этих ярусов являются постоянным и необходимым компонентом. Например: 1. на почвенных разрастаниях водорослей в самом верхнем слое доминируют грамм- анаэробные бактерии, устойчивые к метаболитам водорослей. Во втором слое встречаются азоспириллы, которые функционально являются микроаэрофилами и азотфиксаторами. В третьем, глубоком слое, обитают бациллы, питающиеся отмершими остатками растений. 2. В верхнем слое лесных и степных подстилок встречаются грамм- анаэробные и аэробные бактерии, именно они начинают процесс диструкции растительных остатков, при переходе к нижележащим почвенным слоям встречаются миксобактерии, бациллы, актиномицеты, являющиеся сапробионтами и осуществляющие гидролиз сложных растительных полимеров. И собственно в почве доминируют аэробактеры и стрептомицеты. Т.е. для сообществ микроорганизмов выявляются те же принципы вертикальной дифференциации, что и для сообществ растений и животных. Первый принцип: наблюдается изменение численности, таксономической структуры всех групп микроорганизмов по ярусам БГЦ. Второй: максимальная концентрация микроорганизмов отмечается в подстилках, при этом здесь наблюдается сукцессия микробных сообществ, связанная с конвеерной переработкой растительного опада. Третий: наблюдается корреляция между местоположением микроорганизмов в вертикальной структуре БГЦ, их функциями, местом сукцессий и типом экологической стратегии.

2. Географический — разработан Мишустиным. Им наглядно было показано, что закон географической зональности применим не только к высшим организмам, но и к микробиоте. В последнее время этот подход получил свое развитие, тк доказано, что микробоценозы приурочены к определенным ландшафтам и развиваются в них в соответствии с климатическими и другими условиями обитания. Ведущими экологическими факторами, определяющими структуру конкретной группировки в микробных сообществе, являются физико-химические особенности, непосредственного местообитания микроорганизмов или тип субстрата. При этом вертикальное распределение микроорганизмов отражает смену сообществ во времени. Тенденция в смене микробных доминантов прослеживается во всех зональных сообществах, однако в каждой природно-климатической зоне вырисовывается своя типичная структура комплексов микроорганизмов разных ярусов экосистем. При этом по таксономическому составу микроорганизмов можно составить представление об экологических факторах, влияющих на эти комплексы, например:

3. Сукцессионный — в рамках годового цикла происходит сукцессия микроорганизмов или последовательная смена групп и видовых популяций микроорганизмов. Характер этой сукцессии определяется как внешними факторами, такими как обогощение СО органическими веществами, попадание загрязнителей и внутренней логикой процессов, когда предыдущее сукцессионное событие создает необходимые предпосылки для последующих стадий. Т.о. состав доминирующих микроорганизмов динамичен и изменяется во времени.

Основываясь на этих 3х подходах можно выявить следующие закономерности пространственной организации микробоценозов:

1. микроорганизмы есть во всех ярусах экосистем, где их распределение не равномерно.

2. Численность и таксономическая структура микробоценозов изменяется не только в пространстве, но и во времени

3. в каждом типе экосистем существуют специфические очаги, которые являются своеобразным местом обитания для уникальных по своей функциональной значимости микроорганизмов.

4. Особенности пространственно-временной организации микробоценозов подтверждает следующие тенденции, установленные для животных и растений: вертикальную стратификацию сообществ, одновременное сочетание дискретности и непрерывности процессов в сообществе, корреляцию между положением микроорганизмов в сообществе и их функций, закон географической зональности и выпадение крупных таксономических блоков в районах с экстремальным климатом.