Мир микробов - Анатолий Смородинцев

Серная кислота вырабатывается особой группой серобактерий при окислении ими сероводорода. Сероводород часто выделяется из больших глубин серными горячими источниками, температура воды которых достигает 65–70°. В этих источниках и живут серные бактерий. За тысячелетия своей эволюции они приспособились к жизни в этих условиях, совершенно не страдая от температуры, которая моментально свёртывает белки других организмов. Часто такой серный источник вытекает из толщи известковых пород, которые быстро разрушаются серной кислотой, выделяемой серными бактериями.

Некоторые серные бактерии, по-видимому, способны окислять до серной кислоты не только сероводород, но и обыкновенную кристаллическую серу и её соединения — серный колчедан, или пирит. Пирит широко распространён в природе и часто в большом количестве содержится во многих горных породах, в том числе и в известняках. И в этом случае, следовательно, серные бактерии уже вне горячих источников разлагают серу, а выделяемая ими серная кислота разлагает известняки.

Серные и известковые соединения встречаются часто в таких осадочных породах, как песчаники, глины, сланцы. Например, песчаник состоит из песка, сцементированного углекислой известью. Ясно, что и он будет разрушаться и превращаться в песок под влиянием кислот, выделяемых бактериями.

До сих пор мы говорили о разрушении микробами негорючих пород: гранитов, известняков, пиритов, песчаников. Но, оказывается, и горючие породы, так называемые сапропелевые (нефть, горючие сланцы, асфальт) и гумусовые (почвенный перегной, торф и каменные угли) также разрушаются микробами.

Разложение нефти микробами можно наблюдать в любом водном бассейне или в почвах, находящихся вблизи нефтеносных источников. Попавшая сюда нефть быстро разрушается нефтяными бактериями, встречающимися в большом количестве почти в любой почве. Точно так же разрушаются и продукты переработки нефти — керосин, мазут, смазочные масла. По подсчётам проф. Таусона, за один год на каждый квадратный метр поверхности водоёма бактерии разлагают 640 граммов нефти.

Нефть подвергается микробному разложению не только на поверхности, но и глубоко под землёй, в отсутствии кислорода. В этом случае для окисления нефти бактерии отнимают кислород от сернокислых солей, например, гипса. Эти так называемые восстанавливающие сульфаты бактерии были найдены на глубине до 1000 метров в Бакинском нефтеносном районе и в Америке в нефтеносных породах Калифорнии.

Таким образом, на протяжении многих тысяч лет своей работы нефтяные бактерии, возможно, уничтожили не одну нефтяную залежь.

Перегной, торфы и каменные угли также разлагаются бактериями и актиномицетами. Это можно проверить и в лаборатории, поместив в раствор в качестве источника органического вещества каменный уголь. Микробы начинают медленно развиваться, питаясь углеродом каменного угля. Точно так же происходит и в природе: на поверхности естественных обнажений каменных углей можно найти мелкие белые пятнышки, которые состоят из сплетений нитей актиномицетов, разрушающих уголь и способствующих выветриванию угольных пластов. Даже на глубине более 1000 метров в каменноугольных отложениях Рура были обнаружены многочисленные микробы.

Но микробы не только разрушают поверхность нашей земли, а являются и мощным фактором образования многих пород.

Чрезвычайно интересно, что один и тот же микроб, разрушая одни породы, одновременно является созидателем других пород, — мы уже упоминали о деятельности нитрифицирующих бактерий, разрушающих горные породы с выделением азотной кислоты. Но нитрификаторы являются и образователями мощных залежей селитры — калиевых и натриевых солей азотной кислоты. Возникшие в результате геологической деятельности бактерий скопления селитры имеются у нас в Советском Союзе, в Индии, Египте. Залежи кристаллической натриевой селитры имеются в Чили и Перу. Селитра является хорошим удобрением. Чилийские и перуанские отложения — это следствие геологической деятельности бактерий, которые в течение тысячелетий превращали аммиак, образовавшийся при разложении гуано (птичьего помёта), в азотную кислоту. Азотная кислота, соединяясь с солями натрия, превращалась в селитру, которая, растворяясь дождём и в снеговых водах, скапливалась в долинах и кристаллизовалась после испарения воды.

Огромно значение горючих ископаемых в народном хозяйстве. Согласно современным данным, мы целиком обязаны многовековой деятельности микробов в образовании тех колоссальных залежей торфа, каменного угля, нефти, горючих сланцев, которые в миллионах тонн добываются сейчас из недр земли. Горючие ископаемые, или минеральное топливо, состоят из гумусовых (торф, каменный уголь) и сапропелевых (горючие сланцы и нефть) пород. Геологи считают, что те и другие образовались из отмерших растительных остатков: гумусовые — из наземных растений, сапропелевые — в основном из древних водных растений. Каким же образом принимали участие микробы в образовании этих пород?

В главе 6 мы уже разобрали, как разлагают микробы растительные остатки, превращая их в газообразные и хорошо растворимые неорганические вещества, хорошо усваиваемые зелёными растениями. Но процесс этот идёт только при широком доступе кислорода. При недостаточном притоке кислорода разложение хотя и идёт, но значительно медленнее и не доходит до полного распада органических веществ растения. Остаётся буроватый остаток — перегной, или гумус, который является продуктом неполного разложения стойких веществ, в изобилии находящихся в клеточных оболочках растения; особенно много таких веществ в клетках древесины. Образование гумуса и происходит в тех случаях, когда слой растительных остатков сравнительно толст и внутри этого слоя ощущается недостаток кислорода. Еще меньше кислорода получают микробы, если растительные остатки погружены в воду, что и бывает в болотах, плавнях, лесных ямах. В этом случае разложение идёт еще медленнее, и в результате образуется не гумус, а торф. Образование торфа наблюдается в больших масштабах и в настоящее время. Основная масса торфа состоит из полуразложившихся, еще сохранивших своё строение частей растения, перемешанных с гумусом.

Каменные угли значительно более древнего происхождения, чем торф. Они образовались десятки миллионов лет назад. Тщательное микроскопическое изучение каменных углей показало, что и в них можно найти остатки полуразложившихся наземных растений, только этих остатков значительно меньше, чем в торфе, и состоят они преимущественно из древесины растения. Главную же массу каменных углей составляют гуминовые вещества. Есть основания думать, что и каменные угли образовались тем же путём, как и торф. Если рассматривать тонкий срез каменного угля под микроскопом, то в нём можно найти окаменелых микробов. В течение миллионов лет медленно разлагавшиеся растительные остатки — в основном стволы гигантских древовидных папоротников — покрывались всё новыми и новыми слоями отмерших растений. Это всё больше и больше затрудняло приток кислорода. Процессы разложения шли всё медленнее и медленнее, но не прекращались полностью. Огромное давление в сотни атмосфер и несколько повышенная температура (до 38°), испытываемые медленно разлагающейся массой, находящейся на глубине до 1000 метров, по-видимому, и вызвали её превращение в тот каменный уголь, каким мы его теперь знаем.

Если же растительные остатки скоплялись на дне болот, прудов, а в особенности в морях, то их разложение шло при полном отсутствии кислорода. Мы уже знаем, что этот процесс вызывается анаэробными микробами. На дне водоёмов этот процесс особенно часто осуществляется анаэробными гнилостными бактериями и бактериями, восстанавливающими сульфаты (сернокислые соли). При этом всегда выделяется дурно пахнущий газ — сероводород. В результате такого разложения остатков водных растений и животных организмов получается так называемый гнилой ил, или сапропель. Гнилой ил образуется в большом количестве и в настоящее время на дне водоёмов со стоячей водой. Показателем образования гнилого ила являются пузырьки газа — сероводорода, выходящие на поверхность таких прудов. В течение геологических эпох из этого гнилого ила и произошли горючие сланцы и нефть. Правда, мы сейчас еще не знаем механизма этого превращения, но нам известно, что почти во всех нефтеносных пластах можно найти дурно пахнущий сероводород. Даже на глубине до 1000 метров находят восстанавливающих сульфаты бактерий. Потомки древних микробов продолжают свою работу в нефти, и сама нефть, по-видимому, образовалась в результате разложения анаэробными бактериями водных растительных остатков.

Те же бактерии, восстанавливающие сульфаты, явились и образователями чёрной лечебной грязи в лиманах и солёных озёрах, каких много, например, близ городов Одессы, Осипенко и на Каспийском море.