Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биотестировавив почв и природных вод с помощью микробных популяций

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Биотестировавив почв и природных вод с помощью микробных популяций"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

им.М.В.ЖШЮСОВА

На правах рукописи

/

Оленева Оксана Станиславовна

Еиотестировакие почв и природных вод с помощь» «неробких популяций

Специальность 03.00.07. - микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических заук

Москва - 1993

Работа выполнена на кафедре биологии поче факультета лочвое ■ дения Московского Государственного^ Университета им. • М. ■ В. Ломонос ва.

Нэучнкй руководитель: доктор биологических наук, професс Д.Г. ЗвягивдгЕ.

Официальные оппоненты:, доктор биологических наук Летунова С.

кандидат биологических наук Лукин С. 1

Ведущее учреждение : > ,

Московская сельскохозяйственная академия им.К.А.Тш.щрязевг

Защита состоится Ж" /ГО^Ь'р^ 1993 г.

в " " часов на ьаеедашш специализированного совета К 053.05.1 но. микробиологии и агрохиыш в 1£ГУ им. Ы. В.' Ломоносова в ауди рии М-2, адрес: 119899 Москва, Ленинские Горы, -МГУ, факультет Почвоведения, Ученый совет. .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биолргичес "факультета МГУ. —

Автореферат разослан "¿0 " 1993 г.

Ученый секретарь

специализированного совета /

доцент ' ^дУ/^Ц К- П. Бабьева

Актуальность пробх.змн. Возможность развития микроорганизмов в

ч

¡риродных местообитаниях во многом определяется концентрацией дос-упных органических веществ. Необходимость определения концентрации тих веществ возникает при решении разнообразных прикладных задач, частности при оценке качества питьевой воды. При наличии органи-есксго загрязнения, помимо нежелательных привкусов и запахов, по-вляются и более серьезные последствия, связанные с развитием комп-екса микроорганизмов, в состав которого могут входить и патогенные опулнции. Развитие микробного комплекса резко повышает коррозион-рю активность воды и снижает пропускную способность водопровода, радиционный и широко используемый способ решения проблемы основан а предотвращении развития микроорганизмов путем хлорирования воды. > это, в свою очередь, ведет к образованию опасных глорорганичес-« соединений. Определить уровень загрязнения легкодоступными ор-шическияи веществами с помощью химических методов не удается, ¡скольку • необходимо учесть биоразлагаемую фракции; которая может гт£ представлена разными веществами. Существующие биологические тоды также несовершенны. Определение ВПК (биологическое потребле-е кислорода) в подобных случаях, как меры так навиваемого ассими-руемого органического вещества, не эффективно из-за малой чувс-ительноети метода при низких концентрациях органических веществ, рактерных для природных вод.

Не менее актуальна необходимость определения - легкодоступных кроорганиамам органических веществ в более сложном местообитании почве. Здесь еще яснее видны ограничения определения легкодостул-к органических веществ- химическими методами на фоне обильного и этого по составу почвенного органического вещества. Между тем.

именно концентрация доступных органических веществ определяет ключевые для плодородия почвы процессы, связанные с циклом углерода, азота, фосфора и т. д. В частности, если концентрация легкодоступ-1. :т-о органического -вещества -составляет ■ '5- ыкг/г- почвы (Slkora, McCoy, 1S9S), .то в зависимости от условий в случае денитрификзцда мокет выделится 0,68 ыкг/г агота в виде МгОГ4^ случая азотфиксацы: в образец ыахет поступить 0,05 шг/г азота, а в4 ситуации с иммобилизацией соответствущал ыжробнач масса будет конкурировать с растением за фссфор» калий и другие элементы.

Определение этой фракции органически* веществ необходимо дж азализа состонеия систеш б заданное время, описания сукцессионнв изменений в среде, а также для характеристики различных природкъо местообитаний микроорганизмов наряду "с общим содержанием органического вещества.

Из этого следует, что проблем оценки урозня легкодоступны} веществ непосредственно б природных местообитаниях актуальна и пехг не решена. Ваеете с тем существует возысшюстъ прямого определен® уровня легкодоступных органических веществ на основе популяцкояноп подхода, когда по характеру лопуляционяой динамики ысшо судить oi обеспеченного ресурсом. Хотя этот путь предполагает необходимое г: пересчета с переходом от наблмдаехого изменения биоыассы к показатели концентрации ресурса, во многих случаях он может дать исчерпывающий ответ на вопрос о возможности и масштабах развития микроорганизмов в данной среде. . .

Цель рз5охя. Определение концентрации легкодоступных микроор-гаяизиам органических веществ по характеру популяционной динамики : образцах вода и почвенных экстрактах для характеристики местообита ний и прогнозирования микробиологических процессов.

Задачи иссдедогакия. 1. Анализ динамики популяции Ps

иогезсепя и микробного комплекса в природных водах и почвенных етрактах по структурным и функциональным показателям, включая иные посевов, расписания появления колоний, общего учета с пошью'лташгесце'нтной микроскопии, учета жизнеспособных клеток в сте с налвдиксовой кислотой, характеристики процесса колонизации ¡ердой поверхности, определения АТФ. 2. Выбор показателей и мето-® для определения концентрации легкодоступного органического ве-■ства .в природных местообитаниях. 3. Относительная характеристика ¡следуемых образцов почв и природных вод по содержанию легкодос-тзного микроорганизмам органического вецества.

Научная новизна. Впервые изучены возможности применения попу-гционного анализа для оценки легкодоступного микроорганизмам орга-гееского вещества в почвах и природных водах. Такие показатели, ис вероятность размножения клеток по данным посева, концентрация ^неспособных клеток в тесте с нзлидиксовой кислотой, скорость ¡грации и размножения на твердой поверхности по данным лшнкес-¡нтной микроскопии для зтой цели были применены впервые. Приведены »авнения регрессии для расчета концентрации легкодоступного орга-гаеркого вещества в образцах природных вод и почвенных экстрактах, изложенные методики позволили выявить изменения концентрации лег-щоступного органического вещества в образцах природных вод после юнирования, а также в почвенных экстрактах после внесения соломы, жазано, что биологические методы определения легкодоступного орфического вещества более чувствительны и информативны, чем хими-^ские.

По количеству легкодоступного органического вещества почвенные створы типичного чернозема (0,185-0,574 иг/л) и дерново-подзолис-|й почвы (10,12-16,2 мг/д.) можно сравнивать с олигогрофным и евт-фным водоемами соответственно.

Пракхичэская ценность. В связи с возрастающим загрязнением водоисточников и неспособность» обычных физико-химических методов обеспечить очистку воды от многих органических загрязнений применяются сорбенты (гранулированный - активированный уголь - ТАУ): ■ Суть процесса биогогической очистки на ГАУ состоит в сочетании процессов сорбции и биоокисления. Предварительное озонирование улучшает этот процесс за счет.повышения доли легкоразлагаемых органических веществ. При озонировании снижается количество хлора, применяемого для дезинфекции воды. В нашей стране методы биологической очистки поверхностных вод еще не применялись. В диссертационной работе впервые определен релам предварительного озонирования в сочетании с фильтрованием через ГАУ. Разработан биотест для оценки содержания ь воде легкоразлагаемых органических веществ е целью определения возможности использования метода биологической очистки на конкретных водоисточниках. Данные диссертации использованы ВИИ КВОВ ври разработке требовании на проектирование устаназкк заводского изготовления "Биозон".

Выявленные закономерности при изучении динамики популяции Яг. г^ljoгesceлs в почвенных экстрактах позесняйт подойти к решение проблемы индикашш, связанной с оценкой состояния среды. Поскольку развитие микроорганизмов и возможность протекания различных, связанных с циклом углерода процессов (азотфикеации, денитрификации, иммобилизации азота, фосфора, серы и др.), в конечном счете зависит не .от общего запаса органических веществ, а от концентрации веществ, которнэ служат ресурсом для исследуемых объектов в рассматриваемом интервале времени. В более сове роенной системе - типичное черноземе количество легкодоступного органического вещества в 28-54 раза меньше, чем в дерново-подзолистой почве, что свидетельствует о сбалансированности протекания различных биохимических процессов в

<Г

[ерноземе.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены :а заседании кафедры биологии -почв- факультета почвоведения МГУ 1992 год).

Пубивакации. По теме диссертации опубликовано 4 работа.

Объэы.работы. Диссертация состоит из введения, ^глав, заклю-ения и выводов. Материалы диссертации излажены на /¿О страницах ашинописного текста, содержится/^ рисунков, Д2таблиц, список ли-ературы из названии Сиз них зарубежных

Материалы и метода исследования. Работа проводилась на образах природных вод из различных водоисточников, полученных из НИИ ЗОВ, и с' образцами почв двух типов (чернозем типичный тяжелосугли-тстый, Курская обл., гор. А 0-15 см, рН 6, общий органический уг-?род 4.9Z; дерново-подзолистая среднесуглинистая почва, гор. А •20 см, рН 6,9, общий органический углерод 1,7Z).

Микробную сукцессию инициировали увлажнением воздушно-сухих ¡разцов до 60% от обицей влагоемкоети, а также одновременным увлажняем и внесением соломы из расчета 3,3 мг на 1 г почвы на 0s, 7-, Iе сутки и инкубировали в эксикаторе при 18°-20° и постоянной ажности. Экстракты, содержащие растворенное органическое вещество лучазйГ по методике Сикоры и Маккоя (Slkora, McCoy, 1990). Для ого . почву смешивали с дистиллированной водой в соотвотении 1:1,5 нагревали в течение 15 часов при 70° , после чего фильтровали че-з бумажные фильтры. Экстракты засевали, культурой . бактерий eudomonas fluorescens ВКМ В-551. * ■

Перед микробиологическим анализом почвенную суспензию обраба-вали на низкочастотном, ультразвуковом диспергаторе УЗДН-1 (22 3, 0,44 А, 2мин)/

\

Для дифференциации живых и мертвых обрывков мицелия грибо: препараты окрашивали диацетатом флуоресцекяа.

Пробы води подвергались коагуляции сульфатом алюминия, фильтрации, ..нагреванию до 60° и озонированию на генераторе озона, работающем на сжиженном кислороде (время контакта с водой 10 мин). Пробы засевались культурой Ря. Г-¡иогеБсегк из расчета 103 кое/мл.

Одна серия, опытов проводилась со спонтанным комплексом микроорганизмов из природных местообитаний без нагревания исходных образцов.

I

Для анализа динамики популяции Рб. Г 1иогевсепз и микробнол комплекса б природных водах и почвенных экстрактах использование] структурные и функциональные показатели, включая данные посевов н< тьердые питательные среды, с характеристикой расписания появленш колоний, лжминесцентно-микроскопические данные об общей численност: (акридин оранжевый), численности жизнеспособных клеток (тест с на-лвдикеоЕой кислотой, акрид;ш оранжевый), количественной характеристике начальных этапов колонизации твердой поверхности (Кожевин, 1989), а также определение АТФ (Угарова и др.,1937). Общее содержание углеводов в почве определяли методом Двбуа, в модификации Ро-ыаякевич и Артемьева (1969).

В качестве источника углерода использовали ацетат натрия. Дл! устранения дефицита по другим элементам питания в образцы добавлял! минеральную среду Смита (Добровольская и др., 1990) в количестве 1С мл на 90 мл исследуемого образца.

Результат и обсуждение. Методически проще было начать работу с исследования образцов природных вод, как более однородного местообитания по сравнении с почвой. Задача количественного определен» легкодоступной фракции органического вещества 'сводится к поиску связей между популяционными параметрами и концентрацией ресурсг

углерод-, мг/л).

'Установлено, что метод общего учета микроорганизмов с помощью юминэсцентной микроскопии с акридином оранжевым в этом случае не ффекстшен, поскольку полученные показатели обилия-'не коррелируют о ровней ресурса из-за того, что ресурс использует лжь небольиал асть■клеток. - ■ , " - '

Информативными оказались данные о численности жизнеспособных леток в тесте с надидиксовой гаслотой. Получено уравнение регрес-ии: у*103 - 0,0865х - 0,592, где'у - концентрация ресурса (мг/л), - численности жизнеспособных меток, г (коэффициент коррелята) - 0,628. "

В ходе.анализа возможностей метода посева выяснилось, что не-5ходима стаддартизация_таких факторов, как уровень внесения попу-щии, длительность эксперимента, особенности водоисточника. В на-;м опыте с образцами из водоисточника река Сходня оптимальным ока-ися уровень внесения 1000 кое/мл Ря. /^цагегсе/г? при сроке инкуба-га 4 суток.

Уравнение регрессии: у*10э - 0,103х - 0,507, где у - концент-шия ацетата (мг/л), х - численности Рз. Г 1иогеэеегЕ, г - 0,846.

Для определения активности клеток использовали показатель Л -|роятность размножения клеток по расписанию появления колоний Г1)(Наиог£, 1985). '

Согласно теории, чем лучше условия в местообитании по питанию, м выше этот показатель. Действительно, при повышении концентрации ;етата от 0,01 до 100 мг/л наблюдалась четкая тенденция повышения от 0,16 до 0,25 ч-1.

Зависимость X от концентрации доступного органического вещест-описывается уравнением: у*10э - 0,9391 - 0,161, где у - концент-ция ацетата (мг/д), г - 0,807. "

. X ^ .

- О -

В качестве более экспрессного метода определения легкодостул ного органического вещества использовали количественные характерно тики процесса колонизации твердых поверхностей (Кожевин, 1989) Изучалась колонизация .предметных стекол популяцией Рз.Пиогезсепз спонтанным комплексом микроорганизмов. Определялись следующие пара метра: А - скорость прикрепления клеток к поверхности за 1 час; р. удельная скорость роста (ч-1); К - общее количество клеток, прикре пившихся на см2 поверхности стекла. Учет вели дифференцировано п количеству кдэток в микроколониях разных классов. Для получени воспроизводимой картины обязательным условием является добавление : образцы набора солей (среда Смита). В этом случае' для Рг Пиогезсгпв получены следующие уравнения регрессии: у*103 2,874; - 0,0828, г - 0,036; у*103- 0,1291дН - 0,703, г - 0,941; у*103-0,07691дР - 6,47*4, г - 0,973; где у - концентрация ацетата (мг/л) д - удельная скорость роста (ч-1), N - популяционнзя плотност (кл/см2 ), Р - численность по посеву (кое/мл) (рис. 1, 2)

При изучении колонизации стекла спонтанным комплексом ыикроор ганизмов,после инкубации стекол в течение 48 часов получено уравнэ ние регрессии: у*103 - 0,0113Н*10-4- 0,0355, где у - концентраци ацетата (мг/л) , N - популяционная плотность (кл/сы2)., г - 0,8? (рис. 3).

В качестве более экспрессного нечувствительного метода определения легкодоступного органического вещества был применен биолюми несцентный метод определения АТФ на приборе Люминометр ЛБ - ЗП. Дл. спонтанного комплекса микроорганизмов получено уравнение регрессии у - 1,27*10"3 + 3,9*10~10 х, где у - концентрация АТФ (ыкМ), х • количество колониеобразупцих единиц по посеву (кое/мл), г - 0,96 .

Показатели всех испальвуеыых методов позволяют составит; представление о пуле легкодоступного органического вещества, кото-

- 9 -

Рис.1. Колонизация стекла клетками Рэ. Лиогезсепз

1а N (М—клеток/кв.см) Уд. скорость роста (1/ч)

Концентрация аиетато

ШЯ Численности ШЙ Скорость роста

Рис.2.Диномика популяции Рэ. Шогезсегге по данным посева

1д Р (Р-КОЕ/мп)

Сутки

Обоэначтия

контроль -0.01 иг/л —*— 1 иг/л 100 иг/я

1д N (Ы—клзток/ка.см)

100

контро/к» '13800

100

107800

Рис.3 Колонизация стекла комплексом бактерий (а) и их относительное обилие (б) через 48 ч инкубации в.оды

эе- может использоваться микроорганизмами в условиях конкретной зеды. • Вместе с тем, наиболее простым, удобным и достаточно зке-. эессным' представляется метод колонизации твердой поверхности, ко-зрый к тому же "позволяет получить сразу три показателя для харак-гристикй системы,. ' , .

Результаты, полученные разными методами хорошо коррелируют зжду собой." Уравнение регрессии для методов посева и биолюминес-;нтного приведено выше, а для методов посева и колонизации твердой зверхности: 1дР - 17,082(1'+ 5,557, где Р - численность по посеву сое/шО ,Д- удельная скорость роста (ч-1), г - 0,978.

Лопуляционный подход позволил выявить изменения пула легкодос-тгаого органического вещества в образцах воды из реки Москвы после ¡работки; проб озоном. В этом случае химические методы оказались ¡чувствительны при низких концентрациях органических веществ, ха-1ктерных для природных вод. Озонирование применяется за рубежом, ¡к'эффективный способ очистки воды, позволяющий снизить дозу хло-I. Б результатё неполного окисления озоном сложные органические шекулы становятся более полярными, легко потребляются микроорга-емами биопленки при фильтровании через гранулированный активиро-йный уголь.' В случае проведения озонирования после коагуляции податели численности Рз.Пиогевсепз на 1-2 порядка превосходят та-вые при проведении озонирования до коагуляции. Концентрация угле-да в мг/л, рассчитанная методом доступных электронов, при озони-вании (дозы озона 2-4 мг/л) составляет 0,023, а в исходной пробе 0..0025. По данным биоиндикации озонирование эффективно после коалиции. Если же обработка проводится до коагуляции, то судя по по-ляционной плотности псевдомонад, необходимо повысить дозу озона 2 до б кг/л, что увеличивает материальные затраты (рис. 4). Ус-новлено, также, что на угольных фильтрах в случае обработки ис-

Рис.4 Численность псевдомонад в опыте с озонированием и коагуляцией природной воды по данным посева

Численность (тыс. клеток/мл)

Варианты

1 — коагуляция+озон(2мг/л) 4 - 930н(2мс/л)+коагуляиия

2 - коагуляция-*-озон(4мг/л) 5 - озон(6мг/л)+коогуляиия

3 - озон(4мг/л)+коагуляиия 6 - исходная проба воды

ходных проб озоном развивается в 1,7 раза больше микроорганизмов, чем без озонирования.

Следующая группа экспериментов проводилась с почвами - существенно более сложными местообитаниями.

При исследовании динамики Ps.fluorsscens в экстрактах из чернозема типичного на разных этапах сукцессии, инициированной узлая-нением, установлено, что наиболее благоприятны для развития популяции экстракты из образцов на О3 и 15е сутки сукцессии (рис.5). Эта особенность сохраняется при различ:ш исходных уровнях внесения популяции. Так при уровне внесения 104 кое/tu на 5е и б2 сутки опыта показатели численности популяции для 0х и 15* суток сукцессии в 3 -4 раза выше, чем для 7х и 30*. В пересчете на углерод на основе числа доступных электронов концентрация легкодоступных ресурсов составляет 0,174 мг/кг и 0,056 мг/кг почзы для 0х и 30х суток сукцессии соответственно.' При "горячем" экстрагировании сводятся к минимуму некоторые местопуляционые взаимодействия, включая конкуренцию, хищничество, паразитизм; и появляется возможность изучения внутрипопуляционных ыеханизмоз регуляции численности. Поэтому можно полагать, что динамика внесенной з систему популяции в основном определяется количеством легкодоступного в данных условиях органического вещества - питательного ресурса .

При количественном учете бактерий в образцах почзы на разных этапах сукцессии методом посева существенных различий между вариантами нэ обнаружено. При учете методом люминесцентной микроскопии численность бактерий в почве на 7£ сутки сукцессии в 2,2-3 раза превосходит остальные варианты. Для грибов максимальные показатели по числу обрывков мицелия (и живых и мертвых) зарегистрированы на 30е сутки сукцессии, а при учете методом посева - на SO2 и 7S сутки. Таким образом, более низкие показатели численности Pseudomonas

Рис.5.Плотность популяции псевдомонад в экстрактах чернозема в ходе микробной сукцессии

, Р (тыс. клеток/мл) 350 н—-:-4---

0 суткй 7 сутки ' '15 сутки''' '■ 30 :сутки

| СукиёссиоНные этапы

\ I

П \iorescens в экстрактах из образцов почв на 7й и 30- сутки сукцессии могут быть обусловлены развитием бактерий и грибов в этих вариантах.

'При исследойании динамики Рг.ГТиогвзсЪпз в экстрактах из ' дерново-подзолистой почвы методами пссева и колонизации твердой поверхности установлено, что наиболее благоприятны».«! для развития популяции являются экптра)сты из почвы на 0£ сутки сукцессии. При учете популяции методом поееЕа на З2 сутки эксперимента численность составила 2,74*107 кое/кл. а методом колонизации стекла - 4,75*10б кл/см2 . Саше низкие показатели численности зарегистрированы в экстрактах, полученных из образцов почвы на 75 суткя сукцессии: 5,В5*10б кое/мл (метод пссева) и В,425*105 кл/сы2 (метод колонизации стекла) (рис.-6).

При количественном учете бактерий в образцах почвы на разных этапах микробной сукцессии методам посева и люминесцентной микроскопии установлено, что на перзых этапах сукцессии происходит снижение значений коэффициента к, а аатем возрастание со временем на более позднем'этапе (30 суток)' . На начальном этапе сукцессии (7 суток) ' при минимальном значении к - 29,4. собственно почвенные бактерии дают популяционный "взрыв". Можно предположить, что снижение показателей численности Рг.* 1иогегсепз в зкетраг-тгах из обравцоз почвы на 7- сутки сукцессии обусловлено именно этим фактом.

Сравнение показателей концентрации легкодоступного органического углерода по данным бйотесга и определения углеводов методом Дюбуа "позволяет отметить следующие особенности. Во-первых, показатели каждого метода не являются постоянными для одного и того ;;:е почвенного образца, а существенно варьируют в ходе микробной сукцессии. Во-вторых, показатели химического анализа и биотеста практически совпадают лишь на начальном этапе сукцессии (О5 сутки). В

Рис.6. Колонизация стекла псевдомонадами в зксперименте с экстрактами из дерново-подзолистой почвы

Часы Этап сукцессии О сутки —'— 7 сутки —30 сутки

"промежуточной" (7£ сутки) и "зрелой" (30е- сутки) системах показатель химического метода последовательно убывает, мелду тем как биотестирование указывает на возрастание уровня доступного углерода в конце -сукцессии -(рис.7; табл: 1). Развитие популяций микроорганизмов в природных местообитаниях определяется не только наличием питательного ' ресурса, но и возможностью его использования, включая ограничения, связанные с характеристиками химических соединении, наличием токсинов и действием других лимитирующих факторов. В этом смысле биотестирование представляется более чувствительным методом с точки зрения поставленной задачи определения фактически доступного в реальных условиях органического вещества. (

Таблица 1

Концентрация легкодоступных органических веществ (углерод, мг/кг почвы)

Сутки сукцессии Биотгст Метод Дюбуа

(учет на МПА)

0 7,86 7,928

7 2,53 5,612

30 4,12 3,156

Для методов посева и колонизации стекла при изучении динамики Рз.Пиогегсепз в почвенных экстрактах получено уравнение регрессии: у - 4,76*10"5А - 6,7, где у - количество колоннеобразующих единиц з мл по посеву; А - скорость прикрепления клеток к поверхности за 1

Рис.7. Характеристика показателей концентрации углерода в холе сукцессии в лерново—подзолистой почве

Концентрация С (мг/кг почвы)

О сутки ' 7 сутки 30 сутки

Этап сукцессии'

НВ метод Дюбуа ЛМ биотест

час; г - 0,818. Как и при работе с образцами природных вод, результаты, псшученнке разными методами, хорошо коррелируют между собой.

При пересчете на углерод по числу доступных электронов даже на самом неблагоприятном для-развития-популяции . Ps.fluorescens этапе сукцессии (7гсутки) в почвенном растворе содержится примерно в 1СОО раз больше легкодоступных органических веществ (10,12 мг/л), чем в исследуемых наш образцах вода (9,55*10~3мг/л).

Вмрсте с тем по имеющимся в литературе данным диапазон концентраций легкодоступного органического углерода з незагрязненных поверхностных и подземных водных источниках весьма широк от 0,003 до 1,16 мг/л (чэп der Koolj et al., 1982), a более высокие показатели характерны для евтрофных и загрязненных водоемов. На этом фоне почвенный раствор . типичного чернозема представляется более равновесной олиготрсфной системой по"сравнению с раствором дерново-подзолистой почвы с признаками евгрофиой системы.

Для оценки чувствительности биотестирования предпринята попыт-. ка выявить ожидаемое увеличение пула растворимого доступного органического вещества в ходе сукцессии, инициированной внесением труд-норазлагаемого субстрата - соломы. В этом случае отмечена четкая корреляция по:азателей методов посева и колонизации стекла: у -0,821х + 1,064, где у - lg? численности кое Алл по методу посева на 5 сутки эксперимента, х - IgN численности на*сы2 по методу колонизации . стекла, г - 0,999; у - 0,83х + 4,073, где х - А скорость прикрепления клеток к твердой поверхности га 1 час, г - 0,957 (рис. 8).

В целом характер динамики Ps. fluorescens в экстрактах из поч-еы с внесением соломы аналогичен характеру динамики в экстрактах, где сукцессия инициировалась увлажнением .

Расчетная концентрация доступного ресурса на 7-е сутки сукцес-

микроскопия

посев

. р (м™/г)

N (млн/г) ш

7 сутп*

Эгоп сулшсеии

•ш

Рис. 8 .Относительное обилие Рэ. fluorescens в экстрактах (а) и показатели численности почвенных бактерий (б) в сукцессии с соломой в лерново—подзолистой почве

о «гтт

сии с соломой составляет 4,33 мг углерода на кг почвы, что в 1,7 раза больше, чем в случае простого увлажнения. Таким образом, используемые методы оказались чувствительными для определения дополнительного легкодоступного'органического вещества, которое Появилось в почве после внесения солош.

Итак, при исследовании почиенных экстрактов установлены следующие количественные и качественные закономерности: в зависимости от стадии микробной сукцессии изменяется количество легкодоступного органического вещества, для расчета концентрации которого в работе приводятся уравнения регрессии; методами посева и колонизации твердой поверхности удалось выявить изменение концентрации легкодоступных органических веществ после внесения соломы; биологические методы (биотест) определения концентрации легкодоступных органических веществ оказались более чувствительными по сравнению с химическими; на основании экспериментально полученных значении концентраций легкодоступных органических веществ экстракты типичного чернозема и дерново-подзолистой почвы можно сравнивать с олиготрофныы и евтроф-ньм водоемами соответственно.

Выводы:

1. Доказана возмоаноегь определения легкодоступного органического вещества в воде и почвенном экстракте по приросту природного микробного комплекса, популяции Рз.Г 1иогевсег& и вероятности размножения клеток по данным посева, концентрации жизнеспособных клеток, скорости миграции и размножения на твердой поверхности по данным микроскопии, а также по концентрации АТФ по данным биолюминесцентного метода. Приведены уравнения регрессии для расчета концентрации легкодоступного для микроорганизмов оргзничес-

кого ъещества в природных местообитаниях. Предложенные методики позволили выявить изменение концентрации легкодоступного органического вещества в природных водах после озонирования и предложить оптимальный- метод обработки.

2. При изучении , микробной сукцессии в типичном черноземе установлено, что на благоприятных для развития микроорганизмов этапах уровень концентрации легкодоступного органического вещества повышается до 0,174 мг углерода на кг, а на неблагоприятных этапах снижается до 0,056 мг углерода на кг.-

3. При анализе сукцессионных изменений для дерново-подзолистой почвы установлено, что минимальная "емкость" среды характерна для промежуточной системы, а для молодой и зрелой систем экологические показатели достоверно выше. В пересчете на углерод-по числу доступных электронов концентрации легкодоступного вещества в почве в молодой и зрелой системах составляют 8-4 мг/кг, а в промежуточной системе снижается до 2,5 мг/кг почвы. Сходный характер динамики популяций в образцах почв и экстрактах из них позволяет полагать, что реакция популяции In situ в основном оп-седеляется динамикой легкодоступного органического вещества. Показано, что внесение соломы приводит к повышению концентрации легкодоступного органического вещества на 7есутки микробной сук. цессии примерно в 1,7 раза.

4. Сравнение показателей биогеста и химического анализа (метод Дюбуа) в ходе микробной сукцессии указывает на большую чувствительность и информативность биотестирования с .точки зрения решения поставленной задачи об определении фактически доступного ор-

v танического углерода в условиях конкретного природного местообитания.

. По количеству легкодоступного органического вещества почвенные раствори типичного чернозема и дерново-подзолистой почвы можно сравнивать с'олиготрофным и евтрофныы зодоемшш соответственно.

. Апельцина Е. И., Сшекева 0. С. Биоразлагаемые органические земства и повторный рост мякроорганизмоз в питьевой воде. // Строительство и Архитектура. Сер. Инженерное- обеспечение объектов строи-

Апельцияа Е. И., Алексеева Л. П., Драгжекий В. Л., Оленева О. :. Использование гранулированные активных углей на водоочистных ¡танциях. // Углеродное адсорбенты и их применение в продашгеннос-ги. Тез. докл.У Всесоюзного совещания. 1991. Пермь. С. 113-115. 3. Оченева О. С. Динамика псевдомонад в почвенном экстракте, полугенном на разных этапах микробной сукцессии // В кн. Микроорганизмы з сельском хозяйстве . 1991.Л!7Щино. С.95.

1. Оленева О. С., Кожевин П. А., Звягинцев Д. Г. Виотестировалие ючз и природных вод с помощью микробных популяций. // Вести. Моск.• /я-та, сер. почвоведение, в печати.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

■ельствз. 1991. Вып. 7. С. 4-10.