Глава 4. Экология микроорганизмов. Влияние внешних условий на микроорганизмы

Распространение микробов в природе. Окружающая нас среда населена различными микробами. Они находятся в почве, воде, воздухе, организме животных и человека, кормах, на растениях, различных предметах. Микроорганизмы обладают выраженной способностью приспосабливаться к различным условиям среды.

Микрофлора почвы. Наибольшее количество микробов нахо­дится в почве: в 1 г пахотного слоя до 10 млрд бактерий. Плодо­родие почвы зависит от наличия в ней неорганических и органи­ческих веществ, а также микроорганизмов — они являются ос­новными факторами образования почвы. В ней обнаруживают микроскопические водоросли, нитрифицирующие, денитрифи­цирующие, азотфиксирующие, целлюлозоразлагающие бактерии, серобактерии, пигментные бактерии, дрожжи, плесени, актино­мицеты, грибы. Численность и состав микрофлоры почвы зави­сят от ее химического состава, влажности, рН, физической структуры, климатических условий, степени загрязнения фекаль­ными массами и мочой, характера обработки и удобрения почвы. Наибольшее количество микробов содержится в поверхностных слоях почвы, по мере углубления число их уменьшается. В теп­лое время года почва наиболее богата микроорганизмами.

Патогенные микробы попадают в почву с выделениями жи­вотных, трупами, сточными водами, инфицированными отброса­ми. Неспорообразующие патогенные микробы (возбудители бру­целлеза, туляремии, сальмонеллеза, листериоза) недолго сохраня­ются в почве — от нескольких дней до нескольких месяцев, так как они испытывают недостаток питательных веществ и влаги, действие микробов-антагонистов и бактериофагов. Спорообразующие микробы (возбудители столбняка, злокачественного отека, брадзота, ботулизма) сохраняются в почве длительное время. Особой устойчивостью обладают споры возбудителя си­бирской язвы, они сохраняются в почве десятилетиями.

Микрофлора воды. Воды бывают атмосферными (дождь, снег), подземными (грунтовые), поверхностными (реки, пруды, озера, болота) и морскими. Чем меньше в воде органических веществ, тем меньше микроорганизмов. Наименее загрязнены атмосферные воды. Обсеменение подземных вод зависит от глу­бины, с которой они поступают. Чем больше глубина, тем мень­ше микробов. Воды рек, озер, прудов и других поверхностных водоемов загрязняются микроорганизмами из почвы, воздуха, а главным образом — в связи со спуском необеззараженных сточ­ных вод. В природе постоянно идет процесс самоочищения по­верхностных вод, в частности рек, что обусловлено действием течения, солнечного света, различных химических веществ и бактериофагов.

Большинство микробов, обнаруживаемых в воде, являются сапрофитами. В зависимости от степени загрязнения в воде могут находиться и определенное время сохранять жизнеспособ­ность возбудители сибирской язвы, эмфизематозного карбунку­ла, туляремии, рожи свиней, листериоза, пастереллеза, бруцелле­за. Сальмонеллы могут находиться в воде в жизнеспособном состоянии до 3 мес.

Найти в воде патогенные микробы трудно. Поэтому для оцен­ки воды используют обнаружение в ней санитарно-показа­тельных микробов — микрофлоры кишечника человека и животных. Определяют микробное число — общее число бактерий в 1 млводы (путем высева на агар в чашках Петри и последующего подсчета выросших колоний). Другой метод — ус­тановление коли-титра — наименьшего количества воды, в котором находится хотя бы одна кишечная палочка. Кроме того, определяют коли-индекс — количество кишечных палочек в 1 л воды. Согласно государственному стандарту вода колодцев и водоемов считается доброкачественной, если микробное число не превышает 1000, коли-титр не менее 111, коли-индекс не более 9. Водопроводная вода должна иметь коли-титр не менее 500, а коли-индекс не выше 2.

Микрофлора воздуха. Микробы попадают в воздух с пылью, каплями воды, капельками слизи при кашле и чихании животных и человека. Степень загрязнения воздуха зависит от наличия в нем минеральных и органических взвесей, температуры, осадков, влажности и других факторов. Частицы пыли и дыма адсорбируют на себе множество микробов. В верхних слоях атмосферы микро­бы встречаются редко, воздух у поверхности земли загрязнен сильнее, особенно в населенных пунктах, на территориях живот­новодческих объектов. Наибольшее число микробов содержится в воздухе закрытых помещений при недостаточном их вентилирова­нии и нарушении санитарных правил (до 2 млн бактерий в 1 м³ воздуха скотных дворов). Осадки очищают воздух от микробов, этому же способствует высокая температура воздуха. В микрофло­ре воздуха нет каких-либо специфических видов микроорганиз­мов — все зависит от тех микробов, которые находятся в почве, воде или организме животных и человека. В воздухе микробы довольно быстро погибают от действия прямого солнечного света, высушивания, отсутствия питательных веществ.

Из патогенных микробов в воздухе обнаруживали стафило­кокки, возбудители туберкулеза, сибирской язвы, столбняка, зло­качественного отека, гриппа, оспы. Больные животные при кашле, чиханье, фырканье выбрасывают в воздух мельчайшие капельки слизи, содержащие возбудители болезней. Создается своего рода туман — аэрозоль. Эти мельчайшие частицы могут от нескольких часов до нескольких суток находиться во взвешен­ном состоянии и быть причиной заражения животных. Наиболее опасна мелкая пыль с частицами 0,2-5,0 мкм, которая способна проникать в альвеолы легких. Более крупные частицы задержи­ваются в верхних дыхательных путях и выводятся со слизью во внешнюю среду. Способствуют заражению скученность живот­ных, сухая уборка помещений.

Оценку бактериальной загрязненности осуществляют путем определения общего количества бактерий в 1 м³ воздуха. Воздух жилых помещений с содержанием более 1000 бактерий в 1 м³ считается загрязненным. Санитарно-показательным микробом для оценки воздуха признан стрептококк. Бактериологическое исследование воздуха проводят седиментационным, фильтраци­онным и другими методами. Очистка воздуха в помещениях от микробов достигается вентиляцией, фильтрацией, а также с по­мощью дезинфицирующих веществ и ультрафиолетового облуче­ния (бактерицидные лампы).

Нормальная микрофлора организма животного. Обсеменение организма микробами происходит из почвы, воздуха, корма, от других животных. Микробы попадают на кожу, наружные сли­зистые оболочки, в дыхательные пути, пищеварительный тракт, мочеполовые органы. Плод развивается, как правило, в стериль­ных условиях, а новорожденный с первым вздохом воздуха или глотком молозива воспринимает различные микробы, отдельные виды которых заселяют определенные участки животного орга­низма на всю его жизнь.

Микрофлора кожи включает стрептококки, стафило­кокки, кишечную и синегнойную палочки, различные виды пле­сеней, актиномицеты, грибы и другие виды микробов, среди которых могут быть и патогенные. При повреждении кожи эти микробы составляют микрофлору ран, гнойников и других пора­жений. Перечисленные микробы могут находиться и на видимых слизистых оболочках.

Микрофлора пищеварительного тракта за­висит от характера кормов, их химического состава и условий, имеющихся в различных участках пищеварительного тракта. На­личие определенных микробов в кормах обусловливает их преоб­ладание в микрофлоре кишечника. Например, дача молочнокис­лых продуктов обеспечивает приживление в кишечнике ацидо­фильных бактерий — антагонистов гнилостной микрофлоры, что особенно важно при выращивании молодняка. Регулирование микрофлоры пищеварительного тракта достигается введением различных лекарственных веществ, например антибиотиков.

На слизистой оболочке ротовой полости обнаруживают кокки, палочковидные и извитые бактерии, актиномицеты, пле­сени. Лизоцим, находящийся в слюне и слизи, ограничивает размножение этих микробов. Через неповрежденную слизистую оболочку они, как правило, не проникают. Желудочный сок, имеющий кислую реакцию, разрушает большинство микробов, попавших в желудок. Лишь кислотоупорные (возбудитель тубер­кулеза) и спорообразующие (возбудитель сибирской язвы) мик­роорганизмы выживают в содержимом желудка. Вследствие этого микрофлора однокамерного желудка бедна. Микрофлора же рубца жвачных, обладающих многокамерным желудком, обильна и разнообразна.

В 1 мл содержимого рубца находится от 1 до 10 млрд микробных клеток. На долю микробов приходится до 10% сухой массы содержимого рубца. Микроорганизмы рубца обеспечивают сбраживание целлюлозы, крахмала, различных са­харов, образование аминокислот и белков, синтез витаминов. В результате организм для своего питания получает жизненно не­обходимые вещества. В рубце обнаруживают целлюлозоразрушающие микробы, стрептококки, лактобактерии, различные виды дрожжей и актиномицетов. Сами микробы пищеваритель­ного тракта в дальнейшем перевариваются, обеспечивая живот­ный организм высокопитательным белком.

Двенадцатиперстная кишка мало заселена микробами, что объясняется бактерицидным действием желчи. В других участках тонкого кишечника находят кишечную палочку, энтерококки, спорообразующие бактерии. В толстом кишечнике и прямой кишке содержатся те же микробы. До 40% сухого вещества содержимого этого отдела кишечника составляют микроорганиз­мы. В тонком и толстом кишечнике происходит расщепление питательных субстратов. Ряд образующихся при этом продуктов усваивается организмом. Особое значение для жвачных имеет расщепление клетчатки, так как в их кишечнике отсутствует фермент целлюлаза. В пищеварительном тракте наряду с нор­мальной микрофлорой обнаруживают и патогенные микробы — возбудители столбняка, некробактериоза, сальмонеллезов и др.

Микрофлора дыхательных путей представлена в основном в верхних (передних) участках дыхательного аппара­та, в особенности на слизистой оболочке носовой полости. Бронхи и альвеолы легких обычно свободны от микробов и только при возникновении патологических изменений (бронхит, пневмония) заселяются ими. Из патогенных микробов обнару­живают стрептококки, пастереллы, пневмококки, возбудители туберкулеза.

Микрофлора мочеполовых органов. Во влага­лище находят стафилококки, стрептококки, кишечную палочку, молочнокислые и кислотоупорные бактерии. В матке, яичниках и семенниках обычно микробов нет. Также стерильны содержи­мое грудной и брюшной полостей, кровь, желчь, моча.

Микрофлора растений и кормов. Растения обычно обсеменены микробами только с поверхности, на кото­рую микробы попадают из почвы, пыли, осадков, а также с выделениями грызунов, сельскохозяйственных животных. По­верхностная микрофлора, состоящая в основном из сапрофитов, называется эпифитной (травяная, кишечная палочки, гнилостные флюоресцирующие бактерии, пигментные кокки, различные виды актиномицетов, плесеней и дрожжей). Эта микрофлора для здорового растения безвредна, но может вызвать порчу скошен­ной зеленой массы, а также кормов. Например, термофильные бактерии, развиваясь во влажном сене или зерне, вызывают самонагревание этих кормов, что приводит к их обугливанию, а иногда (при обильном выделении горючих газов — метана и во­дорода) к самовоспламенению. В кормах обнаруживают возбуди­телей сибирской язвы, туляремии, ящура, классической чумы свиней и др. Отравление животных может быть при наличии в кормах ботулинического токсина.

Микрофлора навоза представлена гнилостными мик­робами, возбудителями разных видов брожения. При рыхлой укладке и хорошей аэрации в навозе интенсивно идут процессы разложения белковых веществ с потерей азотистых соединений. Температура при этом поднимается до 75 °С, что приводит к быстрой потере навозом ценности как удобрения. Плотная ук­ладка навоза ограничивает развитие этих процессов. В навозе можно обнаружить патогенные микробы, попадающие в него с выделениями больных животных, — возбудители сибирской язвы, туберкулеза, бруцеллеза, сальмонеллеза, вирусных болез­ней.