Глинистые минералы оказывают влияние на физические свойства среды обитания микроорганизмов. Глинистые минералы имеют небольшие размеры частиц, большую площадь поверхности и сочетание гидрофильных и гидрофобных свойств из которых позволяет генерировать органо-минеральные вещества. Существование этих агрегатов является не только результатом развития, но благоприятный для него фактор и специальные исследования исследуют минералы. Фактически, эти агрегаты действуют как расширение биопленок, удерживающих воду, органических и неорганических питательных веществ, и создание минерального барьера для внешней среды, который изменяет водные, газовые и химические потоки, проходящие через систему агрегированного интерьера.
Люнсдорф добавил почву в стерилизованную воду и вставил стерилизованную стеклянную заслонку, на которую можно было бы поставить образование биопленки. Через 14 дней биоплёнка, которая образовалась на слайде, состоял из плотного распределения глиняных "люков", т.е. глиняных агрегатов в виде глиняного заполнителя. Автор интерпретировал эти сооружения как единицы почвы, образующиеся в результате бактерии, которые были перенесены из их организма. Минералогия глины не исследовалась. Некоторые схожие структуры были описаны в естественных условиях морских отложении, где небольшие бактериальные колонии или отдельные клетки были окружены EPS и частицами глины. Эта структура почти повсеместно встречается в отложениях в водной среде независимо от химического состава воды. Частицы глины, которые не были опознаны минералогически, не выявил визуальных признаков. Предполагают, что глина может играть важную роль в обеспечении питательными веществами, которые адсорбируются на их поверхности и устраняют отходы путем адсорбции на глиняной поверхности или в глине межслойное пространство. Мобильность питательных веществ и отходов медленные бактериальные отложения, потому что диффузия является преобладающим явлением. Положительное влияние на покрытие бактерий глинистые минералы распространяются на защиту от высыхания и ультрафиолетового излучение во время транспортировки на дальние расстояния.
Было также установлено, что глинистые минералы приносят пользу биопленки в воде. Виейра и Мело изучали биоплёнки, образующиеся при турбулентном перемешивании потоков суспензий бактерии Pseudomonas fluorescens, и частицы каолина, сравнивая их с образовавшимися биопленками в отсутствие Каолина. Они обнаружили, что присутствие каолиновых частиц привело к увеличению биомассы в биопленке, к большей стабильности биопленок, когда их субстрат подавляется, до более высоких респираторных клеток в биопленках и для более быстрого массопереноса на всем протяжении биопленки. Эти результаты позволяют предположить, что частицы каолина повышают активность микроорганизмов в организме человека.
Описание физического эффекта глины
Минералы глины и Fe-, Al и Mn-оксигидроксиды может доминировать на границе раздела твердой воды в критическом состоянии. Зона, даже если они относительно малочисленны, из-за их большой удельной площади поверхности (болотный покров и др.,). Это означает, что они могут быть главными в адсорбционно-десорбционных реакциях в соответствии с их близости к растворенным или коллоидным видам, а также это минералы, которые представляют собой большую поверхность контакта с микробами. Из этого следует, что глинистые минералы являются важными промежуточными продуктами в обеспечение водой и питательными веществами. Вода удерживается в поры и в межслойном пространстве расширяемой глины минералов, откуда они могут быть извлечены. Органические соединения адсорбируются аналогичным образом и сохраняются,становятся потенциально доступным, а не потерянным. Однако, адсорбция органического вещества на глинистых минералах обычно снижает его доступность для микроорганизмов по сравнению с рассеянным органическим веществом и почвенно-осадочная архитектура и минералогия (т.е. глина) могут защищать органическое вещество от микроорганизмов.
Микроорганизмы также нуждаются в металлических питательных веществах, которые взяты из минералов, растворов, коллоидов и гниющих органических веществ. Различные глинистые минералы, и минералы в целом, имеют различный состав и устойчивость к выщелачиванию. Если мы хотим, чтобы микроорганизмы растворяли минералы или разлагали их каким-то образом, чтобы освободить некоторые из их компонентов, они должны использовать различную интенсивность промывок или процедур в зависимости от минералов.Например, смектит - намного богаче питательных веществ, чем каолинит. Для микроорганизмов живущих в богатых каолинитом местах среда должна быть более агрессивной, для того чтобы растворить достаточное количество питательных веществ, чем в смектитах окружающей среды. Очевидно, потому что большинство сред обитания не мономонеральны, микроорганизмы могут идентифицировать минералы в системе, которые наиболее богаты питательными веществам и концентрируют свою атаку на них. В любом случае, это способ воздействия минералов чрезвычайно силён, потому что микроорганизмы должны приспосабливаться к неорганическим условиям окружающей среды. Минералы также влияют на организацию и активность популяций микробов. Карсон исследовал влияние изменения состава минералов на микробиологическом строении.Он использовал микрокосмические эксперименты, в которых он добавлял слюду, базальт и фосфат горной породы (состоящий из слюды, базальта и фосфатов в основном фосфата кальция) в нескольких комбинациях и с разными растениями или без них. Структура сообществ бактерий и грибов в значительной степени зависит от добавления минералов (и также выращиваемыми растениями), т.е. относительная активность несколько видов изменились вместе с минералогическими изменениями.
Способы адаптации микроорганизмов
Специфические требования к наличию минеральных питательных веществ, приводит к контролю микробной активности со стороны окружающей среды. Горизонтальный перенос генов, процесс (отличный от процесса поколение новых индивидуумов), в которых часть генетического кода передается между организмами. Этот процесс позволяет индивидуумам из вида приобретать новое и передать их своим потомкам. Таким образом, сообщества видов, обитающих на минералах, могут переносить нападения на полезные ископаемые.
Еще одной адаптацией к окружающей среде является создание экологических структур, в которых разные виды выполняют различные функции, которые позволяют лучшее использование имеющихся ресурсов. Некоторые из этих общин узнаваемы непосредственно потому, что они производят многослойность микробных сообществ, т.е. несколько видов являются распределенными пространственно в соответствии с их деятельностью. Очевидно, что микроорганизмы и лишайники обеспечивают несколько питательных веществ, необходимые для всего сообщества через посредство аутотрофической или гетеротрофической пищевой активности. Почва коры - это ассоциации частиц почвы и цианобактерий, водорослей, микрогрибов, лишайников и грибов. Они развиваться в верхней части почв, чаще всего в засушливых и засушливых зонах. Минерал и все биологические виды выполняют определенную функцию, которая приносят пользу обществу и экосистеме в целом, от фиксации атмосферного азота и углерода для защиты от вредной радиации и держаться вместе с корой. Глина и другие минеральные частицы образуют строительный кирпич из коры, защита от излучения и высыхания, и вносить неорганические питательные вещества.
Микробные структуры. Биоплёнки
Большинство микроорганизмов образуют биопленки, 3-D структуры внеклеточных полимерных веществ (EPS), которые содержат колонии множественных видов, состоящие из бактерии, архея, грибы, цианобактерии, водоросли и другие микробные эукариоты, каждый из которых обладает специфическим метаболическим действием. Коэффициент полезного действия, как правило, состоит из полисахариды (50-90%), белки и нуклеиновые компоненты кислоты. Биоплёнки позволяют микробным сообществам прикреплятся к поверхностям, обеспечивают защиту от воздействия других факторов. Микробные хищники, поддерживают влажность, контролируют окружающие их среды, а также содействовует сотрудничеству между микроорганизмами, которое включает в себя общение между людьми. Биоплёнки имеют каналы, через которые пропускается вода циркуляции и распределения питательных веществ, и сигнальные вещества. Биоплёнки развиваются наповерхности, затопленные в воде, в почвах и субреальностях поверхности горных пород и в эндолитических средах.
Архитектура биопленки,растяжение и толщина зависят от многих переменных, некоторые внешние, такие как наличие воды и изобилие воды.Питательные вещества, некоторые из которых являются внутренними, такие как состав сообщества, живущие внутри них, и на некоторых других переменных, которые еще не определены. В случае эндолитических биопленок, пространства, изначально доступного, или сделанный таким образом скучно, также является сдерживающим фактором для биопленки.
Взаимодействие между минеральными поверхностями и микроорганизмами обычно распространяются на следующие размеры биопленки и характеризуется химическим составом. Градиент между внешней средой и окружающей средой в биопленке. Такие градиенты могут быть большими, даже если биопленки не существует. Например, дыхание растений и микроорганизмы в почве могут порождать частичные давлении CO2 в почвенном газе составляет несколько порядков, чем в атмосфере из-за того. медленная диффузия газа полисахаридного барьера в биопленках явно увеличивается. Вещества, секретируемые микроорганизмами, газами из дыхания, минеральными веществами. Виды, растворенные с поверхности минералов или активно привнесенные извне, становятся все более концентрированными в биопленке. В то же время, другие виды относительно многочисленны во внешней среде, возможно значительно разбавленны в пределах биопленок. Это приводит к создани концепции, которая неявно признается в исследовании взаимодействия минералов и микроорганизмов. Микробы активны в определенных условиях водного режима, температуры, солености, химии воды,и т.д., и их деятельность может быть очевидной только в том случае, если они в достаточной степени изменить условия окружающей среды на объекте поверхность минеральных зерен.
Инкапсуляция в биопленку - это эффективный способ изменить эти условия. Если не является инкапсуляцией, за исключением случая с эндолитом микроорганизмов, химические и физические градиенты вызванные микробной активностью, менее крутые и менее крутые. Инкапсуляция может иметь воздействия во всех направлениях химических процессов,погодные условия, их уменьшение и модификация продуктов выветривания слегка или полностью.
