Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ - Горленко М.В.
ISBN 5-317-01228-7
Скачать (прямая ссылка):
практически неизменны, меняется только численность активно
функционирующего сообщества; 2) стресс (средний уровень нагрузки) -
происходит резкое перераспределение популяций по степени доминирования,
тогда как состав сообщества может не отличаться от контрольного; 3)
резистентность (высокий уровень нагрузки) - изменение состава микробного
сообщества: его
54
видовое разнообразие резко сокращается из-за гибели большинства
организмов, свойственных контрольной почве, а преимущественное развитие
получают устойчивые к данному фактору популяции; А)репрессия - дальнейшее
увеличение нагрузки приводит к практически полному подавлению роста и
развития каких-либо микроорганизмов в почве. Допустимой нормой нагрузки
на микробную систему принято считать ту, которая не выводит систему из
зоны гомеостаза, где микробное сообщество является устойчивой и
стабильной системой (зона стресса - зона резистентности). При дальнейшем
увеличении нагрузки характерные качественные изменения в сообществе
закрепляются и могут сохраняться длительное время, несмотря на
прекращение воздействия и восстановление исходных условий окружающей
среды. Система переходит в другое устойчивое состояние, переставая
выполнять ряд свойственных ей функций. Чем выше уровень нагрузки, тем
дольше время релаксации системы, тем больше новая структура будет
отличаться от старой. Если обсуждать загрязнения как внедрение в систему
нового вещества - поллютанта, то его действие может быть двояким в
зависимости от типа соединения. Если субстратный эффект соединения
превышает токсический и ксенобиотический, то идет адаптация системы к
новому субстрату и запускается субстрат-индуцированная сукцессия. В
изначально бедных сообществах возможно даже повышение общего
биоразнообразия и интенсивности процессов, "оживление" системы. При
превалировании ксенобиотического эффекта происходит снижение
биоразнообразия и стабильности, подавление основных процессов.
Рассмотрим возможность применения МСТ для мониторинга различных
воздействий на основании оценок параметров биоразнообразия и структуры
СПС.
55
Модельные эксперименты.
Оценка функционального биоразнообразия для микробиологического
мониторинга загрязнения почвы синтетическими моющими средствами (СМС).
В работе использовались образцы дерново-подзолистой почвы (Московская
область), отобранные из гумусового горизонта. Почва была освобождена от
крупных растительных остатков и просеяна через сито диаметром 5 мм,
высушена до воздушно-сухого состояния. В качестве загрязняющего вещества
использовалось порошкообразное СМС - "Порошок обычный". Состав: ПАВ,
сульфат натрия, добавки для смягчения воды и антикоррозионной защиты,
сода, адсорбент, оптический отбеливатель, ароматические добавки.
Почвенные навески массой 120 г увлажнялись до 30% растворами СМС в
следующих концентрациях: 0,0008, 0,004, 0,01, 0,02, 0,05 и 0,1 г/г почвы
и инкубировались в полиэтиленовых контейнерах при постоянной влажности и
комнатной температуре в течение 8 суток. Контролем служила почва без
внесения СМС.
Обработка результатов МСТ проводилась в несколько этапов-от простого к
сложному. На начальной стадии оценивалось количество используемых
субстратов и интенсивность их потребления (рис.23). Резкое снижение
анализируемых показателей наблюдается для концентраций 0,05 и 0,1 г/г
почвы, которые наиболее негативно повлияли на сообщество. Токсичность тут
настолько велика, что выживают лишь наиболее резистентные к данному
уровню воздействия микроорганизмы. Компенсационные процессы практически
отсутствуют. Контрольный образец также характеризуется довольно низкими
значениями исследуемых показателей; это объясняется малым количеством
активных микроорганизмов, вследствие ограниченности доступных источников
углерода и энергии в исследуемой почве (инкубация происходила без
добавления глюкозы или других питательных субстратов). Концентрация
0,0008 г/г вызвала некоторую стимуляцию развития сообщества. Резкий рост
биоразнообразия мы видим при концентрациях 0,004 - 0,02 г/г почвы; это
свидетельствует о том, что содержащиеся в почве ПАВ выступают в роли
субстрата,
заЯуСкают сукцессию и вызывают бурное развитие популяций, способных
использовать их в качестве источников углерода.
Динамика показателей биоразнообразия и выровненности системы представлена
на рисунке 24. Наименьшая выровненность и биоразнообразие вновь
соответствуют концентрациям ПАВ 0,05 и 0,1 г/г почвы. Контрольный образец
занимает промежуточное положение в силу указанных причин. В диапазоне
концентраций 0,008-0,02 г/г почвы, функциональное разнообразие и
выровненность возрастают, активизируется, появляется все больше
организмов, способных к биодеградации СМС. Концентрация 0,02 г/г, по всей
видимости, не оказывают сильного токсичного действия на естественное
микробное сообщество и позволяют развиваться популяциям-деструкторам.
Происходит функциональная перестройка сообщества с целью разложения ПАВ,
