Микроорганизмы обладают большой пластичностью к условиям местообитания, одни и те же или близкие виды встречаются в различных географических поясах и зонах.
Однако общая численность микроорганизмов, соотношение различных физиологических групп, возобновляемость и активность изменяются по географическим поясам и биоклиматическим областям как на суше, так и в океане. В равнинной части СССР, где особенно четко выражена широтная зональность ландшафтов и почв, по подсчетам микробиологов, произведенным различными методами, выявляется следующая картина. Если принять общее содержание микроорганизмов в подзолах северной тайги за единицу, то в почвах тундры оно составит 0,2—0,3, в дерново-подзолистых почвах южной тайги — 1,5, в черноземах — 5, в каштановых почвах 4, в сероземах 3; наиболее обильно микронаселение почв степной зоны. В соответствии с данными электроноскопии наибольшее количество микроорганизмов (при обычном пересчете числа клеток в 1 г) обнаружено в красноземах — почвах влажных субтропических лесов, оно в 10 раз выше, чем в черноземах (Звягинцев, 1973).
В связи с зональными изменениями гидротермических условий в почвах изменяется соотношение споровых и неспоровых форм бактерий. Относительное содержание споровых бактерий увеличивается по направлению от более влажных к более сухим биоклиматическим зонам. Подобная же закономерность обнаруживается и в относительном увеличении (при нарастании сухости) актиномицетов, более стойких к длительному иссушению, чем другие группы микроорганизмов.
Единовременные определения выявили изменения численности микроорганизмов в горных почвах, в воде горной реки и в породах, слагающих ее дно, в интервале абсолютных высот от 3200 до 1700 м Юго-Западного Тянь-Шаня; менее всего их в выветривающихся породах, почвах и водах нивальной
к альпийской зон. В лесной и лесостепной зонах населенность микроорганизмами речных вод (в июне) возрастает в 5,6 раза, в донных породах и в почвах — в 2—3 раза. Значительные различия в населенности микроорганизмами речных вод и выходящих в русле пород выявляются летом столь же четко. В почвах летом они выражены меньше за счет увеличения численности микроорганизмов в почвах альпийской зоны, что связано с летним прогреванием, и уменьшения заселенности почв лесной и особенно лесостепной зон в связи с некоторым их иссушением. Таким образом, не только общая численность микроорганизмов, но и характер ее сезонных изменений подчиняется закону высотной зональности.
Распределение и активность микробного населения в мировом океане контролируется распределением тепла, света и поступлением питательных элементов с суши. Численность и продуктивность и автотрофных, и сапрофитных микроорганизмов в океанах совпадает в общих чертах с климатическими и ландшафтными зонами и областями на континентах; они возрастают по направлению от полярных широт к экватору, достигая максимума в областях; где обилие тепла дополняется притоком с континентов пресных вод, несущих взвешенные и растворенные биогенные минеральные и органические вещества. Исключение представляют диатомеи, максимум которых обнаружен в холодных приполярных водах.
Распределение продуктов геохимической деятельности микроорганизмов на суше и в океане также подчинено определенным географическим закономерностям. В океанах четко выражена широтная зональность в распределении биогенных карбонатов в донных отложениях: от полярных областей к тропическим количество карбонатов возрастает. Широтная зональность, особенно в Южном океаническом полушарии, проявляется и в размещении кремнеземистых биогенных осадков, «о наибольшее содержание аморфного биогенного кремнезема обнаруживается в донных отложениях субантарктической зоны и уменьшается к низким широтам, что соответствует продуктивности диатомовых водорослей и радиолярий.
В распределении железомарганцевых конкреций на дне океанов связи с географическими поясами не обнаруживается, что, по-видимому, можно объяснить их полигенетической природой, а не только биогенным происхождением.
На суше распределение продуктов геохимической деятельности микроорганизмов подчиняется, во-первых, термической поясности, что проявляется в интенсивности развития различных микробиологических процессов и соответственно в накоплении тех или иных минеральных, органоминеральных и органических соединений. Во-вторых, различные ассоциации новообразований, обязанные деятельности микроорганизмов, тесно связаны с почвенно-геохимическими полями, расположенными на земной поверхности в соответствии с основными зонами увлажнения континентов. В-третьих, распределение новообразований микробиального происхождения осложняется наличием геохимических реликтов в коре выветривания, почвах, донных отложениях озер, сформировавшихся в климатических и геоморфологических условиях, часто существенно отличающихся от современных. Наиболее яркий геохимический реликт — латеритные коры в ландшафтах опустыненных саванн и тропических пустынь.
Широтные различия термического режима проявляются в степени деструкции органических остатков, их гумификации и минерализации. В пределах одной и той же зоны увлажнения в направлении от полярных областей к экватору с увеличением скорости разложения и гумификации органического вещества изменяются формы органического вещества в почвах; в тундре,, северной тайге на поверхности накапливаются слаборазложившиеся органические остатки — типа моор; в таежных областях весьма обычны грубогумусовые горизонты типа модер с умеренным разложением растительных остатков. В лесах суббореального, субтропического и экваториально-тропического поясов Северного и Южного полушарий органические остатки полностьью гумифицируются и в почвах формируется горизонт мулля.
С нарастанием тепла в направлении от полярных областей к экватору ускоряются процессы биогеохимического выветривания, процессы кристаллизации, дегидратации вторичных новообразований благодаря деятельности микроорганизмов. Вследствие дегидратации окислов Fe продукты выветривания и почвы тропических широт в субаридных и аридных областях приобретают красный цвет, скальные поверхности пустынь покрываются иссиня-черными зеркалами пустынного загара.
Столь же существенны различия в проявлениях геохимической деятельности микроорганизмов между областями различного увлажнения континентов. Для гумидных областей всех термических поясов характерны новообразования Fe и Mn, связанные с окислительной, восстановительной и концентрационной деятельностью микроорганизмов. В иллювиальных и глеевых горизонтах почв, наносов, кор выветривания формируются различные по форме, величине и обилию пятна стяжения и плотные конкреции гидроокислов Fe и Mn, болотные и озерные руды, латеритные горизонты — результат процессов окисления и сегрегации, обязанные деятельности железомарганцевых бактерий.
В субаридных и аридных областях всех термических поясов широко распространены в почвах, наносах, коре выветривания вторичные новообразования карбонатов кальция, во многих случаях в скоплениях карбонатов обнаруживаются микробиальные структуры, литифицированные и живые клетки водорослей. Особенно вероятно участие бактерий в образовании метаколлоидальных скоплений кальцита в гидроморфных почвах и донных отложениях водоемов, где его накоплению способствуют процессы десульфуризации в присутствии органического вещества.
В слабосолоноватых водоемах субаридных областей при процессах десульфуризации образуется также сода, в итоге среди степей и сухих саванн появляются содовые озера и солончаки.
В соленых озерах, солончаках, такырах полупустынь и пустынь в результате геохимической восстановительной деятельности микроорганизмов возникают сероводородные геохимические барьеры, где накапливаются сульфиды: гидротроиллит, пирит и др. Таким образом, в образовании и накоплении восстановленных форм серы проявляется связь с супераквальными и аквальными ландшафтами аридных областей. Это не исключает развития процессов восстановления и окисления серы в гумидных областях (например, тионовых солончаков на низменных морских побережьях, где источником серы выступают сульфаты морских вод). Ряд проявлений связан не с биоклиматическими, а с геологическими факторами; например серные месторождения нефтегазоносных структур, кислые сульфатные воды и тионовые солончаки вблизи окисляющихся сульфидных месторождений. Однако все они локальны и не нарушают основных географических закономерностей распределения продуктов геохимической деятельности микроорганизмов, четко прослеживающихся как на суше, так и в океанах.