- •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
Членистоногие
Arthropoda - многочисленная и разнообразная группа животных, составляющая высший отдел беспозвоночных. Среди членистоногих встречаются представители микро-, мезо- и макрофауны почв. В почвах обитают членистоногие из ракообразных, паукообразных, многоножек и насекомых.
Панцирные клещи орибатиды вместе с низшими бескрылыми насекомыми коллемболами составляют почвенную аэробионтную микрофауну (рис. 6). Их суммарная биомасса оценивается в 1-2 г/м2, что значительно меньше, чем биомасса гидробионтной части микрофауны (нематод и коловраток). На численность этих животных в почве большое влияние оказывает воздушный режим, связанный со скважностью почв: в песчаных почвах их больше, чем в глинистых, на пастбищах они сосредоточены в самом верхнем горизонте, а на пашне проникают на всю глубину пахотного слоя.
Клещи совершают миграционные перемещения по вертикали в почве, способствуя обогащению органическими веществами и продуктами их распада глубоких слоев. Многие орибатиды употребляют бактерии, избирательно грибы и водоросли. Среди орибатид распространены некрофагия, копрофагия и хищничество.
Для коллембол характерны мелкие размеры 0,2-2,0 мм, тонкие наружные покровы, развитие на брюшке прыгательных придатков.
Коллемболы обитают в почве, подстилке, могут подниматься в травяной ярус, встречаются иногда в листве кустарников. Они заселяют разлагающиеся пни, колоды деревьев, полости под отставшей корой, моховые и лишайниковые местообитания, наскальные почвы. Встречаются во всех природных зонах. Все коллемболы потребляют и мертвые органические остатки, и почвенные микроорганизмы, некоторые едят живые зеленые водоросли, пыльцу, нектар; среди них есть хищники и микофаги.
Коллемболы играют большую роль в формировании гумусового слоя подстилки. Они являются вторичными разрушителями органических остатков. Наряду с клещами коллемболы выступают как активные регуляторы скорости микробной сукцессии.
Почвенные грибы
Грибы составляют отдельное царство Fungi (Mycota, от греч. микос - шампиньон). Царство, которое объединяет гетеротрофные эукариотные организмы относительно простой организации - от одноклеточных до нитчатых, мицелиальных. Размножаются они спорами. Разрастаясь на поверхности или в глубине субстрата, грибы соприкасаются с ним клеточной оболочкой, через которую они выделяют во внешнюю среду ферменты и поглощают питательные вещества абсорбтивным путем. Такой тип взаимодействия с субстратом определяет положение грибов как разлагателей органических веществ в экосистемах. Почвенные грибы представляют самую крупную экологическую группу, участвующую в минерализации органических остатков растений и животных и в образовании почвенного гумуса.
Грибы являются наиболее древними организмами, существовавшими еще до расхождения царств растений и животных. Эти данные получены по сравнительному изучению цитохромов С.
Грибы обладают признаками как животных, так и растений.
Полярность клетки, неограниченный верхушечный (апикальный) рост, строение клеточной стенки, образование поперечных перегородок - черты, присущие грибам, характерные и для растений. Отсутствие хлорофилла, гетеротрофный тип питания, наличие в клеточной стенке хитина, а не целлюлозы, образование мочевины в процессе азотного обмена, синтез запасных углеводов в форме гликогена, а не крахмала, формирование лизосом в цитоплазме, структура дыхательных ферментов - цитохромов и транспортных РНК - черты, присущие грибам, но и характерные для животных.
Своеобразие грибов выражается не только в сочетании признаков, при сущих растениям и животным, но и в наличии специфических черт и свойств, характерных только для членов царства Mycota: мицелиальной структуры вегетативного тела; сложных ядерных циклов и плеоморфизма; многоядерности и гетерокариоза (разнокачественность ядер в одной клетке); дикариоза (длительное существование в одной клетке двух ядер, одновременно делящихся и имитирующих диплоидное ядро).
Грибы выделяют в среду многие органические кислоты, растворяют труднодоступные фосфаты, улучшая питание растений. Почвенные грибы способны осуществлять процесс гетеротрофной нитрификации.
Мицелий грибов в почве достигает общей длины от сотен до десятков тысяч метров на 1 г почвы, максимальная длина мицелия 35 км/г почвы. Биомасса, накапливаемая в почве грибами, достигает 1-2 т/га. Особенно много грибов в лесных подстилках.
Грибы синтезируют и выделяют во внешнюю среду разнообразные гидролитические ферменты, расщепляющие любые органические субстраты вплоть до лигнина. Благодаря этим способностям грибы выполняют функцию разлагателей в аэробной зоне. За сутки они разлагают в 2-7 раз больше органического вещества, чем потребляют.
Царство Fungi (Mycota, Mycetalia) - настоящие грибы - согласно современным представлениям соответствует группе Еumуcota и включает четыре отдела - хитридиомицеты (Chitridiomycota), зигомицеты (рис. 7) (Zygomycota), аскомицеты (Ascomycota) и базидиомицеты (Basidiomycota). Дейтеромицеты (Deuteromycota) (грибы, у которых не обнаружен половой процесс) сохраняются в ряде классификационных систем в ранге отдела, в других же составляют группу «митотических грибов», не являющуюся таксоном.
Существуют грибоподобные организмы, среди которых в царстве Protozoa выделяются миксомицеты.
Рис. 7. Представители зигомицетов:
1 – Rhizopus; 2 – Mucor; 3 – Zygorhynchus; 4 – Phycomyces; 5 – Mortierella
