Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ - Горленко М.В.
ISBN 5-317-01228-7
Скачать (прямая ссылка):
Осуществление процедуры биотестирования позволило отнести данную пробу к
5-му классу опасности. Высокой стабильностью, хотя и меньшим запасом
энергии системы обладает также и вариант нефтезагрязненной почвы по
окончании экспозиции. Концентрация остаточных углеводородов в нем
составляет 6,9%, 5-й класс опасности. Отмечается некоторое повышение
биоразнообразия сообщества и снижение его выровненности. Это кажущееся
противоречие легко объяснимо, если принять во внимание тот факт, что
загрязнение приводит к трансформации естественного природного сообщества
почвенных микроорганизмов, функцией которого является разложение опада,
осуществление глобального цикла углерода и поддержание плодородия в новое
сообщество, целевой функцией которого является разложение углеводородов.
При этом, при наличии субстрата (углеводородов) такое сообщество целостно
и стабильно, как и любая естественная саморегулирующаяся система.
Вариант биоремедиации с добавлением биогенных элементов является
оптимальным среди других вариантов, характеризуясь параметрами запаса
энергии и стабильности системы, наиболее близкими к контрольному
варианту. Именно этот вариант ремедиации, согласно результатам
кластерного анализа, и возвращает систему к естественному
функционированию. Концентрация остаточных
70
углеводородов в нем составляет всего 2,2%, класс опасности 5-й. Он
отличается наиболее высоким биоразнообразием и сниженной выровненностью,
что объясняется расширенными функциональными возможностями и выраженной
целевой направленностью сообщества, которое наряду с общебиосферными
функциями осуществляет интенсивное разложение углеводородов.
Остальные варианты биоремедиации являются менее приемлемыми и
оптимальными с точки зрения стабильности и энергетики системы. Они
приводят к существенному понижению параметров биоразнообразия и не могут
качественно изменить систему, вернуть ее к нормальному режиму
функционирования.
0.930 -|
0.925 -
0.920
0.915-
0.910-
0.905 -
0.900-
контроль
9
культивация
9
затопление
9
загрязнение
9
биогены
9
-1 1 1 1 1 1 1 1 , 1 1 ! 1 1---------------------------------------------
--------------------------------
4.20 4.25 4.30 4.35 4.40 4.45 4.50 4.55
Рис 32. Энтропийные параметры (параметры функционального биоразнообразия)
на основании данных МСТ.
Напряженность микробной системы (b/d)
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040
I .... I .... 1 .
биогены I
культивация
затопление
загрязнение
контроль
6.7 6.8 6.9 7.0 7.1 72 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7
Запас энергии
Рис.33. Параметры напряженности и запаса энергии системы на основании
параметров ранговых распределений.
12
Мониторинг загрязнения почв полициклическими ароматическими
углеводородами (ПАУ)
Интенсивное использование нефти, газа, каменного угля в последние
десятилетия привело к значительному загрязнению природных экосистем
полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ). ПАУ относятся к
категории приоритетных загрязнителей окружающей среды, опасны для
здоровья человека и окружающей природы. При попадании ПАУ в почву резко
снижается ее плодородие и качество продукции.
В опытах использовали дерново-подзолистую тяжелосуглинистую почву (pH
5,6; содержание общего углерода 1,7%, сумма обменных оснований 9,8 мг/экв
на 100 г почвы, степень насыщенности основаниями 76%, содержание Р205 8,3
мг/ЮО г почвы, содержание К20 12,2 мг/ЮО г почвы).
Исследования проводили в условиях почвенных микрокосмов. Загрязнение
почвы ПАУ моделировали внесением каменноугольной смолы (креозота),
полученной из коксующихся углей Донецкого угольного бассейна. Водную
эмульсию каменноугольной смолы получали путем обработки водной фазы,
содержащей креозот, ультразвуком. Полученную эмульсию вносили в почву,
все тщательно перемешивали, высушивали и хранили до использования при
температуре 20-22°С.
Таблица 2. Изменение основных параметров почв загрязненных ПАУ
имя группа концентрация D Нк N Н Е
с1 1 80 0,232 4,7Е-05 35 4,90 0,95
с2 1 280 0,491 4.7Е-04 32 4,47 0,89
сЗ 2 1177,8 1,563 1.3Е-04 11 2,88 0,83
с4 2 2599,7 0,92 8.8Е-04 9 2,4 0,75
Характеристики исследуемых сообществ представлены в табл.2. Анализ
коэффициентов рангового распределения (рис.34) наряду со стандартными
параметрами биоразнообразия СПС, такими как индекс Шеннона (энтропия),
выровненность (удельная энтропия), число
потребляемых субстратов, позволяет производить количественный экспресс-
мониторинг благополучия изученных микробных систем. В табл.2 приведены
данные по динамике этих параметров в изученных сообществах. Кластерный
анализ данных потребления субстратов (Эвклид-Вард) позволил
классифицировать системы как две разные семантические группы. В первую
группу вошли сообщества с низкими концентрациями поллютанта (вариации
нормального микробного сообщества почв), а во вторую - сильно
контаминированные образцы, семантически не похожие на интактную почву-
варианты целевого сообщества, потребляющего загрязнитель как основной
