Фосфор қосылыстарының өзгерістері. Өсімдіктер тіршілігінде азаттан кейін фосфордың маңызы зор. Ол көбінесе топырақта, өсімдіктерде, микроорганизмдер клеткасында, органикалық және органикалық емес қосылыстарда көп кездеседі. Фосфор – клеткадағы ең қажетті элемент. Ол тіршлікті жалғастырушы және тұқым қуалаушылықты анықтаушы нуклеин қышқылдарының құрамында болады. Тірі организмде ол тотыққан, яғни фосфат күйінде болады. Жалпы топырақта фосфордың ұшырауы екі процестен тұратыны мәлім. Оның біріншісі — органикалық фосфордың минерал қосылысқа айналуы да. Екіншісі фосфор қышқыл тұздарының ерімейтін қосылыстан ерігіш күйге көшуі.
Фосфордың органикалық формалары түрлі микроорганизмдер көмегімен ыдырайды. Бұл процеске псевдомонос және бациллус туыстарына кіретін бактериялар мен пенициллум, аспергиллус, ризопус, альтернария туысына жататын саңырауқұлақтар және актиномицеттердің бірқатар өкілдері қатысады. Кейде бұл процеске ашытқылардың да қатысатыны бар. Органикалық фосфордың микроорганизмдер көмегімен ыдырауы мына схема бойынша жүреді.
Нуклепротеид ® нуклеин ® нуклеин қышқылы®нуклеотид ® фосфор қышқылы. Органикалық фосфор ыдырағанда олардың біраз мөлшері микроорганизмдер клеткасында қалып қояды.
Ал қалған бөліктері топырақта кездесетін басқа элементтермен байланысып, өсімдіктерге сіңімсіз күйге айналуы ықтимал.
Фосфордың органикалық емес қосылыстары, топырақта ерімейтін кальций фосфаты күйінде ( апатит, оксиапатит, фосфорит) болады. Олар көбінесе реакциясы бейтарап немесе сілтілі топырақта мол кездеседі. Бұл тұздар әрине өсімдіктерге сіңімсіз күйде болады. Бірқатар микроорганизмдер фосфор қышқылының ерімейтін қосылыстарын еритін күйге айналдыра алады. Бұларға түрлі актиномицеттер, саңырауқұлақтар және бактериялар жатады. Органикалық заттар ыдырағанда немесе тыныс алу барысында болған көмір қышқыл газы су бар жерде көмір қышқылына айналады да, ерімейтін фосфаттардың тез еруіне әсерін тигізеді. Бұл процесті мынадай формуламен көрсетуге болады:
Са3(РО4)2 + 2СО4 + 2Н2О ® 2Са НРО4 + Са (НСО3)2
Кейбір жағдайда фосфаттар топырақтағы нитрификацияланушы бактериялардың әсерінен пайда болған азот қышқылының әрекетінен де ерігіш күйге көшеді.
Ал фосфордың сінімсіз қосылыстарын ыдырататын топырақ микроорганизмдері де табылады. Бұларды бірінші Р.А. Мелькина тауып, зерттеді. Оны Бациллус мегатериум деп атады. Олар фосфордың күрделі қосылыстарынан өз бойында кездесетін фосфотаза деп аталатын ферменттің көмегімен фосфор қышқылын босата алады екен. Ал мұндай фосфорды өсімдіктер оңай сіңіре алады. Бациллус мегатериум спора түзеді, пішіндері таяқша тәрізді, ұзындығы 2,5-3,5 микрон шамасында. Бастапқы өсу дәуірінде олардың клеткалары жеке болғанымен кейіннен жалғасып, тізбектеле бастайды.
Күкірт қосылыстарының өзгерістері. Табиғатта кездесетін күкірт қосылыстарының өзгерістері негізінен екі процеспен жүреді. Бірінші –күкірттің органикалық және органикалық емес қосылыстары күкіртті сутегіне дейін тотықсызданады. Екінші – осылай тотықсызданған күкірт қосылыстары молекула күйінде күкірт пен күкірт қышқылына дейін тотығады.
Күкірт тірі организмдер клеткасында кездеседі. Ал өсімдік қалдықтары, жануарлар өлекселері топырақта ыдыраған кезде, одан күкірт көбінесе күкіртті сутегі ретінде бөлініп шығады. Көбінесе күкіртті сутегі құрамында күкірт элементі бар белокты заттар ыдырағанда, яғни шірігенде пайда болады. Бұған шіріту бактериялары қатысады. Сонымен қатар күкірттің әр түрлі қосылыстары (SO2, SO3, H2S) түрлі вулкандар атқылауы кезінде газ күйінде бөлініп, атмосфераға таралады.
Күкірттің тотықсызданған органикалық емес қосылыстарының тотығуы, бірқатар автотровфы және гетеротрофты микроорганизмдер көмегімен жүреді. Бұларға Тиобациллус, Бегиотта, Тиотрикс туысына жататын жіпше бактериялар мен фотосинтез деуші жасыл және қошқыл бактериялар жатады. Жіпше бактериялар көбінесе балшықыт суларда кездеседі. Ал фотосинтездеуші бактериялар жай суларда, тағамдарда, теңіздің жойылма суында, көлдерде тіршілік етеді.
Тиобациллус туысына жататын бактериялар 1902 жылы Неополитан шығанағынан табылды. Олар тиосульфатты күкіртті сутегін, сульфидтерді тотықтыра алады. Бұлар спора түзбейді, ұзындығы 1-3 микрон шамасында. Олардың көпшілігі жіпшелер көмегімен қозғала алады.
Жіпше күкірт бактериялары бегиотта қатарына жатады. Оған бегиотта, тиотрикс жатады. Бегиотта бактериялары көмір қышқылынан көміртегін болып алып, сіңіре алады, яғни олар хемоавтотрофтылар болып есептеледі. Ал өздеріне қажетті энергияны сульфидтерді молекула күйіндегі күкіртке дейін тотықтыру барысында камтиды. Ол күкірт тамшы трінде бактерия клеткасында жиналады. Ал ортада сульфид азайғанда клеткадағы тамшы күкірт, күкірт қышқылына дейін тотығады да, ол басқа заттармен қосылып, сульфид құрайды.
Фотосинтездеуші күкірт бактериялары псеудомоналис қатарына, бұған тиородация хлоробактериалес тұқымдасы, ал тиородация тұқымдасына қошқыл күкірт бактериялары жатады. Олар таяқша тәрізді, көпшілігінің мөлшері бірден он микронға дейін, ал кейбір өкілдерінің шамасы тіпті 100 микрондай болады. Кейбір қошқыл күкірт бактериялар пішіні жөнінен әр түрлі колониялар түзеді де, ол шырынды қабыққа оралады.
Бұл бактериялардың клеткасында пигмент кездеседі. Оны бактериопурпурин деп атайды. Ол қажетті органикалық заттарды екі жолмен синтездейді. Бірінші жолы – хемосинтез, екіншісі — фотосинтез. Қошқыл бактериялардың ішінде күкірт сутегін күкірт қышқылына дейін тотықтыра алмайтын, сөйтіп өз бойына органикалық заттарды жинай алмайтын топтар да кездеседі. Ол органикалық заттарды , тек фотосинтез көмегімен жинақтай алады. Табиғатта кездесетін күкіртті сутегі тион бактериялары молекула күйіндегі күкіртті күкірт қышқылына дейін тотықтыра алады, бірақ олар өз клеткасына күкірт жинамайды. Олар кермек және тұщы суларда, топырақта кең тараған, спора түзбейтін өте ұсақ таяқшылар, пайда болған күкірт қышқылы топырақтағы кейбір қосылыстарды ерітіп, пайдалы сіңімді күйге айналдыруға көмектеседі.
Темір қосылыстарының өзгерістері.
Темірдің органикалық қосылыстарын микроорганизмдер ыдырата алады. Сонда молекуланың органикалық бөлігін микроорганизмдер өз қажетіне жаратса темір жеке күйінде ортаға бөлініп шығады. Бұл процесс көбінесе аэробты жағдайда, темірдің гидрит тотығы түрінде бөлінеді.
1888 жылы С.Н.Виноградский Лептотрикс туысына жататын бактериялар темірдің шала тотығының тұзын оның жай тотығына айналдыра алатынын анықтаған. Бұл процесс бактерияларға қажетті энергия көзі болып есептеледі.
Сонда реакция мына төмендегіше жүреді:
2РеСО3 + Н2О + Y2О2 =2Ре(ОН)3 + 2СО2 + 29 ккал.
Кейде осындай гидрат тотықтар көп жиналып, су ағатын құбырды бітеп қалатын да жағдай болады. Темір бактерияларының ішінде шар тәрізді, таяқша тәізді және жіпше тәрізділері де кездеседі.