Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ - Горленко М.В.
ISBN 5-317-01228-7
Скачать (прямая ссылка):
(положительные значения п и F(n) ) параметры модели могут трактоваться
следующим образом. Е0 описывает запас энергии системы (среднее
потребление субстратов), d - крутизна хвоста распределения (адаптационный
индекс-критерий гибкости и устойчивости системы), b - в интересующем нас
месте координатной плоскости - ширина плато, описывает информационное
разнообразие Распределения: отношение стационарной (старшие ранги-
доминанты)
2 5
и динамической частей системы ( младшие ранги, редкие классы) или же с
позиций кинетики - отношение быстрых/медленных функциональных
компонентов.
В изученных нами микробных системах наиболее информативным оказался
коэффициент d, отражающий стабильность сообшества. Варьируя в изученных
нами природных и модельных системах от 0.01 до 1.7, он позволяет оценить
благополучие и стабильность микробных сообществ. В благополучных
избыточных системах, имеющих максимальный запас прочности, d принимает
значения от 0.01 до 0.1; в устойчивых стабильных системах от 0.1 до 0.4;
системам с истощенными ресурсами или находящимся под обратимым
воздействием какого-либо нарушающего фактора характерны значения d от 0.4
до 0.8; кризисным дестабилизированным системам соответствуют значения
0.8-1; значения >1 характерны для необратимо нарушенных систем,
потерявших исходную функциональную целостность. Ранее в экологии
трехпараметрические модели ранговых распределений не применялись.
Технология внедрена в систему функционального микробиологического
мониторинга "ЭКОЛОГ".
Индуцированная загрязнением толерантность сообществ PICT (pollution
induced community tolerance). Этот исключительно интересный подход
появился в МСТ в самое последнее время и еще предстоит оценить его
возможности. В основе подхода - неизбежные перестройки природных
сообществ микроорганизмов при наличии загрязнения in situ. Для реализации
данного подхода предусматривается использование стандартных планшет МСТ с
одновременным созданием в ячейках некоторого концентрационного градиента
исследуемого поллютанта
(рис.5 ). Предполагается, что контаминированные системы проявят большую
толерантность к внесению загрязнителя. Это позволяет непосредственно
выявить связь с обстановкой в природной среде и оценивать экологические
риски на основе принятых в токсикологии показателей, включая прямое
определение эффективных доз (ЕД50 и т.д.).
i
Градиент загрязнения In situ
почвенные образцы
I 4 4
8 S
§ t t
/""5\ /9т9\
/ООС \ /""o\ 7фф*\
Toco ч /оооТ
Градиент
загрязнения
In vftro
\1/
аффект f \ \
i \\\ \\\
доза
Рис. 5. Схема определения экологического риска (PICT) по МСТ.
2 7
ГЛАВА3
ПРИМЕНЕНИЕ МСТ ПРИ РЕШЕНИИ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ ЭКОЛОГИИ
МИКРООРГАНИЗМОВ
Пространство и время
Отличительная особенность почвы, как природного местообитания
микроорганизмов связана с ее гетерогенностью (характеристики системы
варьируют в пространстве) и гетерохронностью (характеристики системы
варьируют во времени), которые проявляются в разных масштабах (Кожевин,
2004). Представляет несомненный интерес исследование пространственных и
временных функциональных характеристик микробных сообществ с помощью МСТ
с выделением различных уровней организации ( макро, мезо и микро)
почвенного покрова.
Пространственные особенности СПС на микроуровне
Образец для МСТ должен быть представлен репрезентативной смешанной
почвенной пробой. Для этого с помощью карманного почвенного бура отбирают
случайным образом 10 проб объемом 1см3 с 1 м2 и получают
рандомизированную пробу, из которой для анализа берется 1 г почвы.
Однако, оставался невыясненным вопрос о том, какая масса почвенного
образца может быть достаточной для удовлетворительной характеристики СПС.
Для выяснения этого вопроса был проведен эксперимент, в котором в
стандартные объемы буфера (50 мл) добавляли почвенные навески разной
массы из рендомизированного образца дерново-подзолистой почвы (200г).
Масса первого образца составляла 1 г, а для каждого последующего образца
масса уменьшалась в два раза и, в конечном случае, составила 0,0156 г из
расчета на ряд разведений от 1\50 до 1 \3200. Кластерный анализ (рис.6) и
показатели биоразнообразия (рис.7) показали, что регистрируемые с помощью
МСТ функциональные спектры весьма
2 8
стабильны в широком диапазоне разведений. Кардинальные изменения СПС
регистрируются при разведении 1\1600, что соответствует образцу массой
0,031 г. Помимо чисто методического, полученный результат представляет и
теоретический интерес: даже небольшая почвенная частица с массой более
0,03 г содержит достаточно полноценное в функциональном отношении
бактериальное сообщество, которое можно условно назвать элементарным
почвенным сообществом бактерий.
1/50 1/50 1/200 1/400 1/400 1/200 1/800 1/800 1/100 1/100 1/1800 1/1600
1/3200 1/3200
0 20 40 60 80 100 120
Таксономическое расстояние
Рис. б. Изменение СПС в зависимости от разведения. Кластерный анализ.
2 9
-I
ь-
>
