При развитии почвенной микробиологии «популяционная микробиология» традиционно оставалась в тени. Почвенные микробиологи обычно стремились охарактеризовать так называемую биологическую активность почв, т. е. по возможности все микробное сообщество. Казалось, что именно такой подход может дать наиболее ценные практические результаты. Между тем известно, что общая экология изучению популяционной экологии уделяет очень большое внимание. По этому разделу написаны специальные учебники.
Почвоведы-микробиологи считали, что экологией популяций почвенных микроорганизмов нельзя заниматься из-за отсутствия методических разработок. Динамику видовой (штаммовой) микробной популяции также нельзя изучать, так как почва содержит такое большое количество слабо отличимых видов, что количественно учесть интересующий исследователя вид невозможно. Однако это не совсем так. Известно, что некоторые виды бактерий (многие бациллы, азотобактер, некоторые характерные пигментированные бактерии, обладающие первичной люминесценцией актиномицеты и бактерии) можно достаточно точно отличать по характеру колоний и количественно учитывать при посеве. Такая работа вполне возможна и со многими видами грибов, различающихся по культуральным признакам. Однако появление новых методов дало начало обширным исследованиям в области популяционной почвенной микробиологии, и стало ясно, что популяционный подход может дать не меньше, чем изучение микробных сообществ.
В настоящее время для изучения популяций применяют в основном два метода. Особенно ценно их совместное применение. Первый метод предполагает использование генетически маркированных популяций, которые можно было бы легко узнавать среди многочисленных и разнообразных почвенных микроорганизмов. Наиболее распространено применение стрептомицинустойчивых штаммов. Получение таких штаммов обычно требует всего нескольких недель и достигается путем последовательных пересевов на среды с повышающимися концентрациями стрептомицина. Необходимо получить штаммы, устойчивые к 500 мкг стрептомицина на 1 мл среды, так как на такой среде не растут собственно почвенные бактерии.
Получив генетически устойчивый маркированный штамм, вносят его в почву и затем изучают динамику его популяции в почве. Для этого проводят в последовательные интервалы времени посевы из почвы на питательную среду со стрептомицином. Почвенные микроорганизмы на этой среде не могут развиваться, а испытуемый штамм хорошо растет, т. е. получается элективная среда для определенного штамма. Конечно, при работе с такими маркированными штаммами необходимо проверить, не произошло ли изменение в тех свойствах штамма, которые интересуют исследователя, например в способности фиксировать азот, вирулентности и т. д.
Другой метод, широко используемый для изучения популяций, — иммунолюминесценция. Испытуемой культурой иммунизируют кроликов, получают иммунную сыворотку, которой обрабатывается почвенный мазок, содержащий тест-культуру. Препарат обрабатывается антикроличьим гамма-глобулином, меченным изотиоцианатом флуоресцеина. По специфическому краевому иммунному свечению среди множества почвенных микроорганизмов в почвенной суспензии отличают клетка заданного микроорганизма. С помощью этого метода к настоящему времени проведено уже много работ с десятками разных почвенных микроорганизмов.
Первый метод более прост в исполнении, кроме того, он дает возможность работать при малых плотностях популяций. Иммунолюминесцентный метод значительно сложнее. Он пригоден для работы с достаточно плотными популяциями (более 10в5-6 клеток на 1 г почвы) и совершенно необходим при изучении локализации клеток в почве, их формы и размеров, образования микроколоний, обнаружения живых клеток по реакции на налидиксовую кислоту. Обширные исследования динамики популяций различных вносимых в почвы микроорганизмов позволили установить следующие основные закономерности.