Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ - Горленко М.В.
ISBN 5-317-01228-7
Скачать (прямая ссылка):
входящих в состав СМС. К сходным выводам мы
Кол-во окрашенных ячеек.
Рис.23. Общая характеристика СПС при загрязнении ПАВ.
57
приходим и на основании результатов кластерного анализа. С его помощью мы
классифицировали состояния микробного сообщества при различных уровнях
нагрузки (рисунок 25). Как видно, образцы сгруппированы в три крупных
кластера, объединяющие различные по функциональным характеристикам
системы: группа образцов в диапазоне концентраций 0,01-0,02 г/г почвы,
представляющие сообщество с активным потреблением ПАВ, группа, включающая
контрольный образец и концентрации 0,0008 и 0.04, группа экстремальных
концентраций 0,05- 0,1 г/г почвы, что соответствует существованию трех
функционально-различных систем. Близость экстремальных концентраций и
контрольных вариантов объясняется ингибирующим действием
сверхконцентраций, прореживающих контрольный спектр, но не добавляющих
новых компонентов, как в вариантах с субстратными концентрациями.
Сопоставляя данные
0,93
ш
Рис. 24. Показатели выровненности Е и разнообразия Н.
первых двух этапов, выделяем два уровня воздействия поллютанта,
вызывающих качественную перестройку микробной системы: 0,004 и 0 05 г/г
почвы. Вторая критическая концентрация, однако, вызывает более сильные
изменения, так как практически полностью подавляет протекание
компенсационных процессов. Снятие данной нагрузки вряд ли уже позволит
системе вернуться в исходное состояние.
Отметим, что подходы, использованные на начальных этапах обработки
полученных данных (общая характеристика спектров,
контроль 0,0008 0,0008 контроль 0,004 0,004 0,05 0,05 0,1 0,1 0,01 0,01
0,02 0,02
0 20 40 ВО 80 100 120
Таксономическое расстояние Рис.25. Кластерный анализ данных СПС почв
загрязненных СМС
кластерный анализ) не являются достаточными при проведении Мониторинга,
так как на их основе невозможно определить Универсальный критерий для
оценки предельно допустимого уровня внешнего воздействия.
Метод ранговых распределений позволил нам с помощью МСТ Количественно
оценить изменения, произошедшие в микробной системе под воздействием
поллютанта, и определить абсолютную
ь-
3-
ь
h
F
59
величину предельного уровня воздействия СМС. Изменения энтропии Кульбака
и отношения Хи-квадрат к количеству используемых ресурсов - параметров,
позволяющих оценить степень отклонения распределений исследуемых систем
от равновесного состояния, представлены на рисунке 26. Наибольшие
значения этих величин, а, следовательно, и наибольшее отклонение от
равновесия системы вызвали концентрации 0,05 и 0,1 г/г почвы. Микробное
сообщество контрольного образца, вследствие субстратного голода, тоже
достаточно далеко от равновесного. Наибольшее стабилизирующее действие
наблюдается для концентрации 0,0008 г/г.Образцы с концентрациями 0,004 -
0,02 г/г почвы занимают промежуточное состояние.
0,0012
0,0010
g 0,0008
го
ю
-О
5,
^ 0,0006 S с О а Н-
о 0.0004
0,0002 0,0000
0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050
Хи-квадрат/п
Рис.26. Степень отклонения ранговых распределений исследуемых систем от
равновесных моделей.
Определение "красной черты" по данным МСТ
Любая природная система может быть определена, как "сложный
пространственно-временной комплекс субъединиц, систематически
взаимодействующих между собой, который сохраняет внутреннюю конфигурацию
в структуре и поведении и способен самовосстанавливаться после
нефатальных разрушений".
Следовательно, для сохранения природных экосистем в условиях все
возрастающей антропогенной нагрузки, для предотвращения необратимых
изменений важно определить величину предельно допустимого воздействия, а
также механизмы адаптации и уровни устойчивости к антропогенным
воздействиям слагаемых системы. До сих пор ПДК загрязнителей
устанавливались зачастую без связи с реальными процессами, происходящими
в загрязненном местообитании ввиду отсутствия методов оценки благополучия
местообитаний. Предельно допустимая нагрузка это совокупность внешнего и
внутреннего воздействия, которая либо не меняет качество среды, либо
меняет его в допустимых пределах (Израэль Ю.А., 1984). Устойчивость
экосистемы - свойство системы сохранять и поддерживать значение своих
параметров и структуры в пространстве и времени, качественно не меняя
характер функционирования (принцип Jle Шателье). В отличие от
устойчивости, стабильность - способность экосистемы вернуться в прежнюю
область устойчивого равновесия после временного воздействия какого-либо
фактора. Определяя величину предельно допустимой нагрузки, мы обозначаем
порог, начиная с которого принцип Ле Шателье перестаёт действовать, то
есть система перестаёт быть устойчивой, теряет стабильность. На примере
загрязнения СМС мы предприняли попытку оценить диапазон стабильности
исследуемой почвенной системы в случае градиента нагрузки ПАВ. Для этой
цели были исследованы параметры ранговых распределений (рис.27). Чем ниже
значения параметров b и d, тем благополучнее сообщество. Теоретически,
