- •Шаронова н.Л., Пахомова в.М., Бунтукова е.К. Экология почвенной микробиоты и диагностика почв
- •Содержание
- •Глава 5. Влияние сельскохозяйственного использования почв на почвенную микробиоту 107
- •Глава 6. Влияние антропогенной деградации биоценозов на почвенную микробиоту 167
- •Введение
- •Глава 1. Общие представления о почвенной микробиоте
- •Почвенные водоросли
- •Почвенные животные
- •Простейшие
- •Коловратки
- •Нематоды
- •Тихоходки
- •Членистоногие
- •Почвенные грибы
- •Прокариоты
- •Цианобактерии
- •Протеобактерии
- •Спирохеты
- •Цитофаги
- •Грамположительные бактерии
- •Микоплазмы
- •Архебактерии
- •Глава 2. Специфика почвы как среды обитания микроорганизмов
- •Твердая фаза почвы
- •Жидкая фаза почвы
- •Газовая фаза почвы
- •Концентрация ионов водорода
- •Окислительно-восстановительные условия
- •Температура
- •Глава 3. Основные принципы биологической индикации и диагностики почв
- •Ботаническая и зоологическая биоиндикация и диагностика почв
- •Почвенно-альгологическая индикация
- •Микробиологическая диагностика и биологическая активность почв
- •Биологическая индикация загрязнения почвенной среды и самоочищения почв
- •Глава 4. Влияние промышленного загрязнения на почвенную микробиоту
- •Загрязнение тяжелыми металлами
- •Концепция предельно допустимых концентраций (пдк) тяжелых металлов в почве
- •Влияние тяжелых металлов на микроорганизмы в почве
- •Микробиологическое нормирование загрязнения почв тяжелыми металлами
- •Радиоактивное загрязнение
- •Загрязнение нефтью и нефтепродуктами
- •Влияние углеводородного загрязнения почв на показатели комплекса микромицетов
- •Влияние загрязнения углеводородами на водоросли
- •Биодеградация нефти в почве
- •Воздействие кислых дождей
- •Глава 5. Влияние сельскохозяйственного использования почв на почвенную микробиоту
- •Микробиологические аспекты загрязнения почв пестицидами
- •Влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы
- •Микробиологические подходы к оценке действия пестицидов
- •Детоксикация пестицидов в почве
- •Влияние внесения минеральных удобрений
- •Влияние минеральных удобрений на общую численность и биомассу микроорганизмов в почве
- •Влияние минеральных удобрений на численность различных физиологических групп микроорганизмов и активность процессов азотфиксации и денитрификации в почве
- •Минеральные удобрения как фактор воздействия на видовой состав почвенных микроорганизмов и устойчивость микробных систем почв к удобрениям
- •Оценка устойчивости микробных систем различных почв к воздействию минеральных удобрений
- •Влияние длительного применения минеральных удобрений на микробную систему почв
- •Влияние эрозионных процессов
- •Глава 6. Влияние антропогенной деградации биоценозов на почвенную микробиоту
- •Влияние рекреационной и пастбищной дегрессии почв на микроорганизмы
- •Влияние рубки леса на микроорганизмы
- •Лабораторный практикум работа 1. Определение численности микроорганизмов различных физиологических групп в почве
- •1. Приготовление плотных и жидких питательных сред для выявления разных физиологических групп микроорганизмов
- •Ход работы
- •2. Выявление групп микроорганизмов методом обрастания комочков почвы
- •3. Взятие средней почвенной пробы и подготовка образца к микробиологическому анализу
- •4. Приготовление почвенной суспензии
- •Учет различных групп микроорганизмов
- •Материалы и оборудование
- •Работа 2. Исследование реакции микроорганизмов на факторы внешней среды
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 3. Исследование микробиоценозов почвы и определение ее биологической активности
- •1. Исследование микробоценозов почвы методом обрастания стекол по Холодному - Росси Ход работы
- •2. Определение биологической активности почвы по интенсивности разложения полотна методом Мишустина – Вострова - Петровой Ход работы
- •3. Определение биологической активности почвы по интенсивности разложения целлофановых мембран методом Гузева – Иванова - Левина Ход работы
- •4. Определение изменений в инициированном микробном сообществе Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 4. Выявление ризосферной и корневой (ризопланы) микрофлоры методом теппер
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 5. Исследование свободноживущих и симбиотических азотфиксирующих бактерий
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 6. Исследование азотфиксирующей активности ацетиленовым методом в лабораторных условиях
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 7. Определение мобилизуемых запасов фосфора и калия в почве по методу буткевича
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 8. Определение токсичности водных экстрактов почвы и индивидуальных соединений с использованием в качестве тест-объекта бактерий pseudomonas putida
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 9. Определение общей микробной биомассы в почве
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Работа 10. Определение ферментативной активности почвы
- •1. Газометрический метод определения активности каталазы в почве
- •Ход работы
- •Ход работы
- •3. Определение активности инвертазы в почве
- •Ход работы
- •2. Определение активности дегидрогеназы в почве
- •4. Определение активности уреазы в почве
- •Ход работы
- •Материалы и оборудование
- •Приложение
- •Глоссарий
- •Список использованной и рекомендованной литературы
Влияние углеводородного загрязнения почв на показатели комплекса микромицетов
Одним из компонентов почвенного биогеоценоза являются микроскопические грибы, которые осуществляют в нем редукцию органического вещества.
Из всех групп микроорганизмов микромицеты являются наиболее устойчивыми к техногенным загрязнениям, т.к. обладают мощной ферментативной системой и обильным спорообразованием.
В лабораторных и полевых опытах было установлено усиление токсичности почв при загрязнении нефтью, что обусловлено как действием самой нефти, так и перераспределением в комплексе основных групп почвенных микроорганизмов в пользу токсических видов, а также стимуляцией образования фитотоксинов спорообразующими микроорганизмами, что может играть роль дополнительного фактора, обусловливающего высокую токсичность нефтезагрязненной почвы по отношению к растениям.
Микромицеты, которым принадлежит особая роль в функционировании почвенного микробоценоза, чутко реагируют на изменения, происходящие в почве под действием нефти и ее компонентов. Как отечественными, так и зарубежными исследователями показано, что микромицеты могут быть использованы в качестве биологических индикаторов загрязнения почвы различными поллютантами, в том числе и нефтью. Комплексы микроскопических грибов незагрязненных и загрязненных низкими и средними дозами нефти и нефтепродуктов разных типов почв различаются не столь значительно, как их видовая структура, различия в которой заметны. Высокий уровень загрязнения формирует новые, нетипичные для данных почв комплексы, в которых обычно доминируют виды с фитотоксическими свойствами.
При загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами в концентрации 0,5 - 6% наблюдается увеличение числа доминирующих и частых видов по сравнению с контрольными (незагрязненными) почвами, а при более высоких дозах поллютанта - пропадают редкие и случайные виды. В целом, нефтяные углеводороды стимулируют развитие грибов.
Удельный вес фитотоксичных форм в микробоценозах почвы – одни из показателей качественного состава микробных ассоциаций по признаку их физиолого-биохимического влияния на высшие растения. В нефтезагрязненных почвах происходит изменение видового разнообразия в комплексе микромицетов, что приводит к увеличению численности токсинообразующих видов и общего токсикоза почвы.
Многие микроорганизмы - продуценты фитотоксинов - способны образовывать эти вещества непосредственно в почве. Однако большинство из них образуют фитотоксические вещества только при добавлении в почву дополнительного источника углеводов в виде глюкозы или растительных остатков.
Токсины сапротрофных и фитопатогенных грибов, являющихся постоянными обитателями почвы, имеют большое значение для ее функционирования. Однако при образовании токсинов возникает явление токсикоза почв, что приводит к потере урожая растений. Формирование из сапротрофов факультативно-паразитных форм микромицетов происходит при ослаблении растения воздействием других факторов и активном образовании соответствующих ферментов, токсинов, обеспечивающих проникновение в ткани растения и губительное воздействие на них продуктов метаболизма грибов.
При нефтяном загрязнении токсикация почв, связанная как с ослаблением растений, так и формированием из сапротрофов факультативно-паразитных форм микромицетов, приводит к крайне неблагоприятным факторам в функционировании аrpoэкосистемы. Наибольшее число штаммов, проявляющих фитотоксичность в нефтезагрязненных почвах, обнаружено среди грибов рода Penicillium, несколько меньше среди грибов рода Aspergillus. Доминирование рода Penicillium можно отнести за счет их высокой спорулирующей способности, что, во-первых, способствует уменьшению негативного влияния поллютантов, а, во-вторых, создает предпосылки для интенсивного токсинообразования. Наряду с возрастанием доли фитотоксичных форм в комплексе микромицетов при загрязнении почв нефтью, увеличивается численность углеводородокисляющих штаммов. Показана связь между фитотоксичностью и углеводородокисляющей активностью. В ряде случаев, у отдельных штаммов микромицетов в селективных условиях загрязнения почв нефтью, усиливается целлюлозолитическая активность, которая у многих фитопатогенных грибов играет важную роль в патогенезе вызываемых ими заболеваний у растений. Целлюлазы входят в комплекс ферментов, обеспечивающих проникновение фитопатогенов через клеточные стенки и межклеточное вещество растений. Показано, что все виды базидиальных грибов, способные усваивать различные углеводороды, в естественных условиях вызывают гниль древесины, а дейторомицеты Aspergillus niger и Trichodenna viride, способны разрушать ПАУ и активно утилизируют лигноцеллюлозные материалы. Имеются данные о деструктивной активности гриба белой гнили Phanегосhaetае chrysosporium. Это можно рассматривать как вторичный фактор отрицательного влияния нефтяного загрязнения на растительный покров и урожай сельскохозяйственных растений. Загрязнение почв нефтью в некоторой степени способствует усилению пектолитической активности микромицетов, которой придается большое значение при изучении взаимоотношений растение-хозяин - патоген.
