Многие водные микроорганизмы активно прикрепляются к твердым поверхностям и растут только в адсорбированном состоянии (облигатно перифитонные формы). К ним относятся Sphaerotilus spp. и большинство почкующихся бактерий. Таким образом, адсорбированное состояние является нормальным для развития многих микроорганизмов.
При изучении водных микроорганизмов были сделаны и некоторые другие интересные наблюдения при определении влияния твердых поверхностей и адсорбции на активность микробов. Например, установлено, что при помещении морской или речной воды в стеклянную посуду количество бактерий в ней резко увеличивается. Численность бактерий, развивающихся в озерной воде после ее помещения в колбу, становится приблизительно пропорциональной величине отношения поверхности колбы к ее объему: При увеличении поверхности путем введения в колбу стеклянных бус, предметных стекол или кварцевых частиц количество бактерий резко возрастает, причем большинство клеток развивается на поверхности погруженных частиц. Дальнейшие исследования этого явления показали, что стимулирование проявляется обычно только в очень разбавленных растворах, содержащих не более 10 мг органического вещества на 1 л воды. При добавлении к воде большого количества органического вещества влияние величины поверхности стекла на количество развивающихся бактерий исчезает. В некоторых случаях величина стеклянных стенок оказывает влияние на развитие микроорганизмов в достаточно богатых средах. Так, при культивировании некоторых видов дрожжей (Hansenula anomala, Candida utilis var. mayor, Saccharomyces bayanus) в стеклянных сосудах на минеральной среде с глюкозой вес образовавшейся дрожжевой массы пропорционален площади стенок, соприкасающихся с жидкостью. Зобелл и Андерсон нашли, что при добавлении на 1 л воды 100 мг пептона в колбах с равным отношением величины поверхности к объему развивается уже одинаковое количество бактерий.
Добавление стеклянных бус в очень разбавленные растворы глюкозы и пептона (0,5-2,5 мг/л) делает возможным развитие Е. coli, хотя без адсорбентов клетки этой культуры при таких малых концентрациях не развивались. При более высоких концентрациях органического вещества количество клеток как с адсорбентом, так и без него было одинаковым. В очень разбавленных растворах рост Е. coli становится возможным при добавлении талька.
При низких концентрациях питательных веществ меняется характер роста некоторых культур. Так, Sphaerotilus natans в проточном аппарате растет в виде длинных прикрепленных нитей, а при высоких концентрациях — в виде слабо адсорбирующихся, одиночных клеток. Причем ингибитор роста 9-β-D-арабинофуранозиладенин в очень низких концентрациях подавляет прикрепленный рост.
При прикрепленном росте может изменяться относительное содержание промежуточных продуктов обмена веществ.
Обобщая результаты ряда работ, Зобелл приходит к выводу, что твердые поверхности оказывают благоприятное влияние на рост водных микроорганизмов по следующим причинам.
1. Поверхность обеспечивает место для прикрепления клеток. Многие же водные микроорганизмы предпочтительно развиваются в прикрепленном состоянии, а некоторые нуждаются для своего развития в обязательном прикреплении.
2. На стеклянной и других поверхностях концентрируется от 2 до 27% органического вещества воды. На нем могут адсорбироваться и искусственно вносимые органические вещества: лигнопротеид, эмульгированный хитин, в слабой степени адсорбируется и пептон.
3. Предполагается, что твердая поверхность может оказывать благоприятное действие, препятствуя рассеиванию экзоферментов и продуктов гидролиза органического вещества, которые концентрируются на поверхности вблизи от адсорбированных клеток и оказываются более доступными для них, чем для свободных клеток.
Скорость роста микроорганизмов, прикрепляющихся к поверхности, уменьшается при полном покрытии всей поверхности слоем клеток. Новое снижение активности наступает при развитии на поверхности многослойной культуры клеток бактерий при такой толщине слоя клеток, который затрудняет скорость диффузии кислорода к клеткам, расположенным в нижних слоях.