Круговорот углерода

Высшие растения ежегодно синтезируют миллиарды тонн различных органически веществ. При этом из всего усвоенного высшими растениями углерода около половины его приходится на клетчатку. Клетчатка — одно из самых распространенных органических соединений. В большом количестве она попадает с растительными остатками в почву, на дно различных водоёмов. Значительную часть грубых кормов для животных — сена, соломы, половы — также составляет клетчатка.

Как же совершается в природе процесс разложения клетчатки, какие микроорганизмы и каким путем осуществляют его? Такие вопросы поставил перед собой один из учеников С. Н. Виноградского — В. Л. Омелянский. Следуя указаниям своего учителя, В. Л. Омелянский при изучении процессов микробиологического разложении клетчатки стремился прежде всего создать условия для выявления специализированных видов бактерий. Эти условия должны быть как можно более близкими к условиям жизни предполагаемых видов бактерий в природе.

В. Л. Омелянский приготовил питательную среду для обнаружения тех разлагающих клетчатку бактерий, которые живут без доступа кислорода на дне водоемов, в пищеварительном тракте животных и т. д. Вместе с необходимыми для питания бактерий минеральными солями в жидкую среду помещали полоски фильтрованной бумаги (клетчатка). В колбы с такой средой вносили речной ил или свежий навоз.

Через несколько дней на полосках фильтровальной бумаги появились пятна, которые затем превратились в дыры, а немного позже полоски становились изъеденными, сетчатыми. С частично разрушенных полосок фильтровальной бумаги В. Л. Омелянским были впервые в науке выделены анаэробные бактерии, разлагающие клетчатку.

В честь В. Л. Омелянского основной вид бактерий, вызывающих анаэробное брожение клетчатки, назван клостридиум омелианскии. Способность разлагать клетчатку обнаружена у многих видов бактерий и микроскопических грибов. Среди бактерий, разлагающих клетчатку, имеются анаэробные и аэробные формы. Анаэробные бактерии, разлагающие клетчатку, имеют вид барабанной палочки. Сюда относятся более десяти видов микроорганизмов. Основной представитель — клостридиум омелианскии.

В процессе брожения клетчатка расщепляется до глюкозы, которая сбраживается с образованием углекислого газа и водорода (С02 и Н2). Образуются также органические кислоты (уксусная, реже муравьиная масляная) и этиловый спирт.