Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Сообщества бактерий, ассоциированные с почвенной мезофауной

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Сообщества бактерий, ассоциированные с почвенной мезофауной"

о им

6 ДПР 1833

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ии. М.В. ЛОМОНОСОВА ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

Третьякова Екатерина Борисовна

Сообщества бактерий, ассоциированные с почвенной мезофауной

Специальность 03.00.07 - микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата бйлогических наук

МОСКВА - 1993

Работа выполнена на кафедре биологии почв факультета почвоведения Московского •Государственного Университета им. Ы. Е Ломоносова.

кандидат биологических, наук Т. Г. Добровольская

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Е ИГорленко

кандидат биологических наук П. Е Голыши

Ведущая организация:

Московская сельскохозяйственная академия, им. К А. Тимирязева

Защита состоится " Н " ■ люл- 1993 в " " часов на заседании Специализированного совета К. 053.05.86, Мэсква, 119899, Ленгоры, факультет почвоведения. Ученый Совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан " // 93 г. '

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании специализированного Совета, а отзывы на автореферат ■ присылать в двух экземплярах.

Научный руководитель:

Ученый секретарь специализированного ^Совета, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Акгуазьнссть работы

Почвенная мезофауна - это разнородная группа беспозвоночных, населявших надпочвенный сдой, подстилку и почву. Численность ме-зофауны достигает нескольких сотен особей, а биочасса - сотен грамм на кв. м. Представители мозофаукы вовлекают ежегодно в трофический оборот значительную долю от запаса подстилки и почвы. По мшссималышм сценкам только почвенные дождевые черви высокопродуктивных пастбищ за год пропускают через пищеварительный тракт до 25Z гумусового горизонта, при этом на поверхности почвы может сформироваться слой из копрогитов толщиной 3-4 ш (Lee. 1S85). Аналогичные яргае примеры трофической деятельности цезофауны существуют в литературе и для диплопод, кзопод, навозных червей, личинок насекомых (Стриганова, 1980; Андерсон, Инесон, 1987; Hartenstein, 1980 и другие).

Сапротрофные бактерии являются постоянными спутниками поч-

f

венной мезофауны. Они населяют пищевой субстрат, пищеварительный тракт и экскременты животных. Известен ряд косвенных свидетельств того, что потребляя подстилку или почву, животные выедают одни бактерии, стимулируют рост других и предоставляют местообитание третьим (Parle, 1963; Griffiths, Vood, 1985; Ineson, Anderson, 1985;^ Звягинцев и др., 1987). В этом состоит их так называемое прямое влияние на почвенное биотическое сообщество (Anderson, 1984). Количественные и таксономические аспекты этих эффектов до сих пор, однако, остаются не изученными, и предде всего ке из ■ вестно: (1) в чем состоит влияние"потаенных беспозвоночных на сообщество бактерий Ё естественной среде их обитания (почвы, подстилки и т.п.); (2) существует ли специфическое сообщество бактерий, характерное для кишечника представителей почвенных беспозвоночных.

Научная швкзяа Впервые на качественном и количественном

- ' - 2 -

уровнях показано, что влияние почвенной мезофауны на сообщество сапротрофных Ьактерий, населяющих среду обитания тавотных, состоит в избирательном стимулировании роста бактерий, проходящих пищеварительный тракт в составе пици. Методами посева и люминесцентной микроскопии установлено увеличение численности бактерий в результате прохождения пищевого субстрата через кишечник диплопод и навозных доадевых червей в 2-60 раз, обусловленное размножением преимущественно - грамотрицательных аэробных бактерий рода РзешЗогопаз и бактерий агсгиноииДетной линии рода Ргош! сготопсерога.

Описаны два принципиально различных по таксономическому составу и структуре сообщзства сапротрофных бактерий, функционирующих в кишечнике диплопод и навозных червей : пристеночное сообщество с абсолютным доминированием грамотрицательных факультативно-анаэробных бактерий, населяющих "внутренне» поверхность эпите- -лия и кутикулы кишечника- и полостное сообщество, представленное в основном, транзитными бактериями. Общая численность бактерий увеличивается от переднего отдела к заднему в среднем в 7 раз - в пристеночном сообществе и в 280 раз - в полостном сообществе. Кишечник представителей почвенной мезофауны является'специфическим местообитанием бактерий сем. ЕпЬегоЬасЬеПасеае и У1ЬПопасеав в почвенном ярусе.

Разработан метод селективного выделения и учета грамполояи-тельных и грамотрицательных бактерий в органических субстратах и кишечнике почвенных беспозвоночных, основанный на эффекте устойчивости грампоюжительных бактерий к щелоча).!.

Практическая аяачтяхаь Научные достижения работы могут быть использованы в экологическом мониторинге загрязнения почв промышленными микроорганизмами, для оценки риска внедрения в почву микроорганизмов-стимуляторов роста растений, биологических пестицидов и др., в том числе штакдав с измененной генетической структу-

рой. Способность меэофауны стимулировать рост бактерий рода РэеиЗотопаз и одновременно перемещать значительную бактериальную биомассу в пространстве имеет потенциальную ценность с точки зрения обогащения почвы "полезными" псевдомонадами и их распределения по почвенному профилю, а также при оптимизации микробиологических свойств вермикомпостов.

Создана коллекция из 103 штаммов бактерий, изолированных из пищи, кишечника и экскрементов диплопод и назозных червей, имеющая потенциальное значение с точки зрения поиска природных штаммов микроорганизмов для нудд биотехнологии.. Результаты работы могут найти применение в Международной программе по бяоразноообра-зию.

Целы дать качественную и количественную оценку влияния почвенной мезофауны ка численность, таксономический состав и структуру сообщества сапротрофнчх ба.чтб>ркй,васеляюР5й пищевой субстрат, кнпзчник и экскременты животных с целью установления роли последних в почзейко-микробиологических процессах.

Сскавше гадачк на примере подстилочных многонокэк-диплопод

Рас!Ии1из ПаУ1рэз и каьозных дождевых червей Е^яета

ГовЫЗа'

(1) определить естественную динамику численности разных представителей сапротрофных бактерий в результате "эффекта прохождения через пищеварительный тракт животного. и органических субстратов - подстилки и вермикомпоста; ['¿) определить влияние мезофауны на динамику численности анткбио-тякоустойчивых штаммов Рзеиёопопаз врр. и Ргописготопозрога с!Ьгеа, интродуцированных в подстилку и вермикокпост; (3) определить таксономический состав и структуру сообщества сапротрофных бактерий, населяющих пищеварительный тракт прзлста-вителей почвенной мезофауны.

Апрабэврй работы Основные положения диссертации были доло-

жзны на заседании Российского. общества почвоведоз /РОП/,на IV Всесоюзной научной конференции "Микроорганизмы в. сельском хозяйстве" /Пушда),1932/ и на заседании кафедры биологии почв /1992/.

Публикации Материалы диссертации изложены в 5 работах. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и их обсуждения, заключения к выводов, списка цитируемой литературы. Работа содержит _страниц текста, иллюстрирована

_рисунками и' __ таблицами. Список литературы, включает

_наименований, из них_зарубежных авторов..

Азтор зырахает глубокую признательность д. б. н. профессору Звягинцеву Д.Г.,д.б.н.Паникову КС., к. б. н. Вызову Б.А.,доценту к. б. н. Зеновой Г. М., к. б. н. Марфениной 0. Е., к. б. н. Бурлуцкой Г. Р., дипломнице Сомовой Н. Г., аспиранту Киликовскому Е В.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Объектами исследования служили следующие представители мезо-фауны:

- почвенные многоножки-кивсяки Pachlulus flavipes С. L Koch (Diplopoda), собранных в подстилке широколиственного леса на склонах гор я в саду под камнями в г. Гурзуф. Южный берег Крыма в мае-октябре 1990-1991 гг. Кивсяков содержали на естественном опа-де с-влажностью (25Z) в эксикаторах при комнатной температуре, в экспериментах животных кормили естественным или модельными субстратами.

- культурные популяции навозных червей Eisenia foetida Savigny .(Luaöricidae^ Oligochaeta), отобранных из вермикомпоста на отходах животноводства и шампиньонного производства Подольского экспериментального теплично-овощного комбината, г. Подольск. Червей содержала на естественном субстрате, который использовали и в

экспериментах по кормлению.

Исследовали естественные сообщества сапротрофных бактерий подстилки и вермикомпоста, естественные сообщества сапротрофных бактерий кишечника кивсяков и червей, интродуцируемые стрептомицин- и рифампицин-устойчивые штаммы бактерий Pseudoimnas spp. и Promicronvnospora citrea.

В экспериментах использовали: подстилку широколиственного леса (дуб, бук, грабинник; 25Z влажности), вермикомпосты разной степени зрелости, приготовленные из отработанного шампиньонного грунта в смеси с коровьим навозом в соотношении 8:2, коровий навоз, кристаллическую целлюлозу. Изучали лабораторные микрокосмы.

Основными методами исследования были-.

- посев пищевого субстрата, содержимого кишечника, кишечных тканей, перитрофической мембраны, экскрементов животных на специально подобранную органическую среду (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991; Byzov et al., 1993, in press); селективное выделение и учет грамотрицательных и грамположительных бактерий с помощью метода предварительной обработки посевного материала щелочью (Третьякова и др. ,1992, в печати); проводили родовую, а в в некоторых случаях видовую идентификацию изолятов бактерий (Bergey's manual of determinative bacteriology 8th, 1974; The Procaryotes: A handbook of habitats isolation and identification of Bacteria, Berlin).

- получение спонтанных стрептомициноустойчивых штаммов бактерий Pseudoironas spp. и Promicroironospora citrea, изолированных из

i

кишечника животных, интродукция их в органические субстраты и выделение на среду со стрептомицином;

- СЕетовая и люминесцентная микроскопия;

- статистическая обработка результатов - расчет стандартного отклонения: п = 5, Р < 0.01 (для метода посева); п = 66, Р < 0.05 (для люминесцентного метода).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ РЕЗУЛЬТАТЫ

Динамика естественных популяций бактерий при прохождении пищевого субстрата через кишечник животных имела одинаковый характер как для диплопод, так и для навозных червей. Численность бактерий в экскрементах диплопод в расчете на грамм сухого вещества, определенная методом посева, достоверно возрастала по сравнению с пищей и это не зависело от сроков содержания животных (рис. 1 а). Численность бактерий в экскрементах червей была также выше по сравнению с вермикомпостом (рис.1 б). Данная закономерность была проверена на большом количестве опытов.

Внутри кишечника численность - бактерий увеличивалась в направлении: передний - средний - задний отделы, причем не только относительно - по содержанию в единице сухого вещества, но и абсолютно. Так, со стенок, отмытых от кишечного содержимого, из заднего отдела диплопод выделялось в 3-7 раз больше бактерий, чем из переднего отдела (рис. 2 а). При анализе целого кишечника, заполненного содержимым, обнаружены величины численности, на 1-2 порядка большие, чем при анализе кишечных тканей (рис.2 б). Для навозных червей получены аналогичные результаты (рис. 3). Итак, рассматривая зообактериалЬный комплекс в целом, можно отметить следующие количественные закономерности: увеличение на 1-2 порядка численности бактерий от пищи к экскрементам, значительное увеличение количества бактерий в заднем отделе кишечника, суммарная численность бактерий содержимом всегда выше, чем на поверхности стенок кишечника Приняв среднее время прохождения пищи через кишечник диплопод за 24 часа (Стриганова, 1980), а навозных червей за 4 часа (Edwards, Lofty, 1974), можно рассчитать время генерации бактерий в кишечнике . Для диплопод оно составляет 4,6-11 /

-!-1 I-Р-'-1-1-1-1-1-1—

25 20 15 10 5 0 5 10 t5 2С 25 »

КОЕ * 10 /г

□ 7

100 150 200 ?5Э

КОЕ * 10 /Г

Рис. 1 а,б. Численность >5октер1:я а нише, кчшсника и экс— крементс;: кквсяксв P.novices (а) на 7 сут. (А) и 1S0 сут. (В) лабораторного содержания и исвозных червзя E.ioetiào (б) на 5 сут. (С) и 64 (D) йсрыи:со;."постирога.,-!ия; 1 опад,2 - стенки кишечкн;а, 3 — сслержусс кишечшка, 4 — перитрофическая мзмбраг;а (но оно. i о) и скс;феиэпты (на ряс. 1 б), 5 - экскременты; злеси и далее пресстазоены статистически достсеер— ко расяк-да^е данкне при п=5, Р < 0.01

КОЕ;« Ю'/Г

Ж 1750

/ /

/

/

/ 273 134 _

4«-2 14.8 / /

/ 7Тг- / /

2 3 4

7,

КОЕ х 10 /г

300 25020015010050 0

X"

4 5

7ШЯ

Пв.О

*Л 8.0

Рис. 2 а,б. Численность бактерий в пише, о различных отделах кишечника и экскрементах киесяков Р.Лау1рез; а - стенки кишечника, б — стенки кишечника вместе с содержимам; 1 - спад, 2 - передний отдел, 3 - среднии отдел, 4 - задний отдел, 5 - экскременты.

КОЕ * 10 / г

35 30 -25 -20 15 -10 -5 -

6.1 7.55

7

КОЕ х 10 / г

600 -

«о -

200 -

12.4_ 1.8 Ю-2

2

Рис. 3. Численность бактерия в пише, в различных отделах кишечника и экскрементах навозных червей Е^оеМс1а; I - стенки кишечника, II — стерки кишечника вместе с содержимым; '1 - опад, 2 - передний отдел, 3 - средний отдел, 4 - эадния отдел, 5 — экскременты

32.1

16.1

воо

час; для червей - 0,7-2,1 час. Сходные данные были приведены Звягинцевым Д.Г. с соавторами (1S87).

Тенденция к росту общей численности бактерий при прохождении . кишечника подтверждена методом люминесцентной микроскопии. Обна-ч ружейо двух- и трехкратное увеличение численности бактерий в экскрементах диплопод и червей соответственно (Рис. 4).

Для изучения судьбы отдельных! бактериальных популяций при прохождении пищеварительного тракта животных мы применили относительно недавно появившийся прием скармливания антибиотикоустойчи-вых штаммов бактерий. Были выбраны бактерия Pseudomonas sp., выделенная из вермикомпоста, и Promlcromonospora cltrea, изолированная из содержимого кишечника диплопод и являющаяся его характерным компонентом (Szabo, 1984). У бактерий была выработана устойчивость к стрептомицину, что позволило легко отделять их в посеве от общего бактериального фона. Культуры вносили в пищу на уровне 108 Кл/г и определяли в динамике их численность в пище и постоянно продуцируемых экскрементах. В опытах с диплоподами численность псевдомонад была в 3-18 раз выше в экскрементах, чем в пищевом субстрате, а промикромоноспор - в 1,5-29 раз (рис.5) во все сроки анализа кроме первых дней кормления. Близкие результаты были получены при кормлении навозных червей псевдомонадами: бактерии размножались до величин , в 4-20 раз превышающие таковые в вермикомлосте (рис.6). Промикромоноспора, однако, росла не так активно - численность ее в экскрементах червей была только в 2-5 раз больше, чем в вермикомлосте. Кроме того мы обнаружили, что численность интродуцированных бактерий сохраняется на более высоком уровне в компосте в присутствии червей, чем без них, причем этот эффект был наиболее отчетлив в случае интродукции псевдомонад - в 2-11 раз. Максимальное время генерации было отмечено для псеЕДомонады при прохождении кишечника червей - 1,0-3,5 час. О возможности размножения бактерий, выделенных из содержимого ки-

КОЕ х 10а/г

6-

4-

КОЕ х 10 / г

35 30

25

20 15 10-

5 О

Рис.4. Ломинесцентно—микроскопический снолиз численности бактерий в пище (1), кишечнике (2), и экскрементах (3) навозных червея ЕЛоейс1а(1) и кивсяков РЛау1рез(Н); денные статистически достоверно различимы при п=66, Р<0.05

Pseudomonas sp.

s в 10 12

lg KOE/r

эхафкмига

Опт* "В r"Vr

субстрат Ышу >«c«pcwtHtM

Рис.5. Динамика численности клеток стрелтомииинустойчмвых штаммов Pseudomonas sp. (I), Promicromonosporc citrea (II) в пище и экскрементах киесяков P.flavipes, постоянно питавшихся кристоллингскои иеплопооой, однократно обогощенноп этими бактериями.

Pseudomonas sp.

i_i пкцэсюй субстрот

Promicromonospora dt reo

12 10 864202 *

I ' субстрат ««егрллкты

6 а 10 t2

KCf/г

Рис.б. Динсмика численности клеток стрептомициноустойчивых штаммов Pseudomonas sp. (I), Promicromonospora citrea (II) в пище и экскрементах навозных червей E.foetida, постоянно питавшихся компостом, однократно обогащенным этими бактериями.

шечника почвенных червей и интродуцированных в почву свидетельствуют вышедшие недавно и одновременно публикации БоиЬе (1992) и Непапкэеп (1992).

Правомерен вопрос - какие структурные изменения в сообществе сапротрофных бактерий сопровождает пассаж пищи через кишечник животных?

Во все сроки анализа образцов в подстилке доминировали гра-мотрицательные аэробные бактерии; в качестве минорных компонентов выделялись бактерии агсгиномицетной линии-и • бациллы. В сообществе содержимого кишечника диплопод группа грамотрицательных аэробов сохраняла доминирующее положение. Принципиально отличным оказался состав, бактерий, изолированных со стенок кишечника и перитрофи-ческой мембраны, в этом случае абсолютными доминантами были факультативнее анаэробные бактерии. В экскрементах соотношение групп бактерий было близко к таковому в подстилке (Рис. 7). Внутри кишечника от переднего отдела 1С заднему как для сообщества стенок, так и содержимого кишечника структура сообщества сохранялась постоянной.

Для навозных червей показано, что несмотря на варьирование соотношения групп бактерий.в вермикомпосте, их пропорция в экскрементах складывается всегда в пользу грамотрицательных азробоЕ. Увеличение доли этих бактерий отмечали и в содержимом кишечника. Структура сообщества стенок кишечника была стабильной - доминировали грамотрицательные факультативные анаэробы (Рис. 8).

Эффект обогащения вермикомпостов грамотрицатсльными аэробными бактериями следует учитывать при использовании вермикомпостов в качестве удобрений/поскольку известно, что именно среди грамот-рицательных бактерий обнаруживаются антагонисты к фктопатогенам (рис. 9).

Дяя решения вопроса - действительно ли грамотрицательные бактерии доминируют в этих субстратах или их обилие - "чашечный"

i г з * ... s

%

2 3 4 5

G <рак.оноэробмые ВШ G аэробные Г~1 октаном ицеты I [ коринеполобные Е1НП1 Bacillus зрр.

Рис.7 Соотношение таксономических групп бактерий (%), изолированных из пиши (1), содержимого кишечника (2), со стенок кишечника (3), с перитрофической мембраны (4) и экскрементов (5) кивсяков P.flavipes на 7 сут. (I) и 180 сут. (II) лабо-- роторного содержания.

z

1.2 3 4

G фок.онаэро6ные Fv^y] G аэробные I : ] октиноыицетъ I I кор»<еполобные F^ Bacillus spp.

Рис.8. Соотношение таксономических групп бактерий (%), изолированных из пищи (1), содержимого кишечника (2), со ст.енок кишечника (3) и экскрементов (4) навозных червей E.foetida нд 5 сут. (I) и 64 сут (II) вермикомпостирования.

КОЕ х 10 6/г

коринеполобные КД актиномииеты

грамотриаательные

Рис.9. Динамика численности доминирующих таксономических групп бактерия в ве'рмикомпосте в процессе его созревания.

эффект опережения в росте других бактерий нами разработан метод предварительной обработки посевного материала раствором щелочи. Были подобраны оптимальные концентрации щелочи и время обработки для различных субстратов. Известно, что грамотрицательные бактерии чувствительны к щелочам, следовательно, зарегистрированное- нами после обработки посевного материала резкое снижение общей численности бактерий говорит об истинном доминировании гра-мотрицателышх бактерий в анализируемых субстратах, что доказано экспериментально (рис.10).

Родовая и в некоторых случаях видовая идентификация бактерий позволила нам представить схему таксономической структуры • бактериальных сообществ, ассоциированных с шщзй, кишечником и экскрементами для диплопод (Табл. 1) и червей (Табл. 2). По аналогии с высшими животными мы предлагаем зыделять пристеночное и полостное бактериальные сообщества.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты настоящего исследования позволили нам уточнить и проверить на новых объектах ряд известных положений, а также дополнить и развить представление о роли почвенной мезофауны б функционировании сообществ -сапротрофных бактерий.

Общая численность бактерий, населяющих пищевой субстрат (подстилку или вермикокпоет) возрастает в процессе однократного прохождения пищи через кишечник беспозвоночных. Шекоаъку существование этого эффекта доказано независимо трегля мато.ца'ж традиционным методом посева, слежением за даиауикой анткоиотякоустой-чквых штаммов бактерий и прямой люминесцентной ачкросгаглей, не должно оставаться сомнений в правильности пде^анньк выводов. Как у диплопод, так и у червей размножаются преимущественно грамотрицательные аэробные бактерии (е том числе рода Рзеийолопаз) и ко-ринеподобные бактерии (в том числе Ргогтсготпозрога с Иге а).

12 3 4

X

ВИЯ громотрииспельные р^д корииелодобные Г"~1 октимоимиеты ЯЯ ВосШив 5рр. ЕЭ юченные формы

Рис.10. Численность (I) и соотношение таксономических групп (II) бактерия, изолированных из пиши (1), содержимого кишечника (2), стенок кишечника (3) и экскрементов (4) навозных червей ЕЛоеГк1а в опыте с предобработкой посевного материала раствором едкого кали; контроль -КОН; опыт +КОН.

Табл. 1

Характеристика бактериальных сообществ, ассоциированных с диплоподами

Сообщества бактерий Доминанты сообщества Другие компоненты

Сообщество бактерий опада Pseudomonas sp. Flavobacterium sp., Streptomyces sp., Bacillus sp., Rhodococcus sp.

"Пристеночное"со-общество бактерий диплопод Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloaceae. Pleslomonas sp., Promlcromonospora citrea, Streptony-ces sp., Bacillus sp..

Сообщество бактерий перитрофической мембраны диплопод Enterobacter cloaceae отсутствуют

"Полостное" бактериальное сообщество диплопод Pseudomonas sp. Flavobacterium sp., Promlcromonospora sp., Streptomyces sp., Rhodococcus sp., Bacillus sp.

Сообщество бактерий экскрементоЕ диплопод Pseudomonas sp., PromIcromonospora citrea. Flavobacterium sp., Streptomyces sp., Bacillus sp.

Табл. 2

Характеристика бактериальных сообществ, ассоциированных с навозными червями

Сообщества бактерия Доминанты сообщества Другие компоненты

Сообщество бактерий вермикомпоста Pseudomonas sp. Alcallgenes sp., Spirlli™ sp., Arthrobacter sp., Prómlcromonospora sp..Streptomyces sp., BaclHus sub-tllls-pumills.

"Пристеночное" бактериальное сообщество навозных червей Klebsiella pneumonías Erwlnia sp., Ple-slomonas sp.,Aero-monas sp..Baclllus subtillus.

"Полостное" бактериальное сообщество навозных червей Pseudomonas sp. Alcallgenes sp., Aclnetoacter sp., Promlcromonospora sp., Arthrobacter sp..Streptomyces sp., Baclllus sp.

Сообщество бактерии экскрементов навозных червей Pseudomonas sp. Alcallgenes sp., Vibrio sp.i Promlcromonospora sp..Arthrobacter sp..Streptomyces sp., Baclllus sp.

Размножение бактерий имеет место внутри кишечника, причем численность их нарастает от переднего отдела к заднему. Рассчитанное время генерации бактерий в кишечнике, достигающее нескольких часов, весьма высоко, и для почвы, по-видимому, не существует аналогичных по активности локусов. Абсолютные значения прироста как для диплопод, так и .для червей оказались различными в разные сроки анализа микрокосма и варьировали значительно, что может быть связано с изменением питательной ценности субстрата, физиологическим состоянием животного и рядом других, до сих пор не известных фактов. Обобщая наши данные-с аналогичными литературными для. диплопод (Anderson a Blgnell, 1983), изопод (Reyes 8 Tiedje, 1976), почвенных червей (Marialigeti et al., 1985) и личинок би-бионид (Szabo et al., 1987), т.е. практически всех известных представителей почвенной мззофаувы, можно заключить, что почвенные беспозвоночные регулируют численность•и состав бактерий в том субстрате, которым питаются.

к

Регулируя жизнедеятельность бактериальных сообществ в их естественной среде обитания, почвенная меэофауна предоставляет специфические зкокиши для бактерий, наееляизих, кх пищеварительный тракт. Благодаря разработке нового метода селективного выделения и учета грамполозаггелышх бактерий из природных сред, нам впервые удалось описать два типа кишечных бактериальных' сообществ для для почвенных диплопод и навозных червей. Аборигенное "пристеночное" сообщество состоит исключительно из представителей факультативно-анаэробных бактерий семейсть Enterobacteriaceae и V¡brionaceae, населяющих внутренний поверхность эпителия и кутикулы всех отделов^ кишечника..Их численность максимальна в заднем отделе и достигает 100 млн. клеток на грамм сухого вещества кишечных тканей. Это сообщество стабильно в условиях-смены режимов питания (в том числе. • при голодании животных), в разные сроки анализа и имеет сходный состав на уровне родов у диплопод и червей.

В разное время из кишечника мезофауны были выделены энтеробакте-рии родов Klebsiella, Escherichia и Enterobacter (диплопо-дыШпеэоп, Anderson, 1985; Szabo et al., 1987; Byzov et al., 1988); Enterobacter и Pleslomonas (изоподы и личинки бибис-нид)(Szabo, 1974; Griffiths, Wood, 1985); бактерии семейства Vlbrlonaceae (почвенные черви)(Contreras,1980).Однако, ни в одной из перечисленных работ не указывалось, что эти бактерии составляют специфическое "пристеночное сообщество", т.к. вопрос разделения стенок и содержимого кишечника не был решен методически. Можно предположить, что аналогичное сообщество имеют все представители почвенной мезофауны.' В большинстве работ присутствие типичных кишечных форм бактерий в пищеварительном тракте беспозвоночных объясняют случайным попаданием их с тем субстратом, которым животные питаются: гниющей древесиной, корнями растении и др. (Стриганова, 1985). Мы утверждаем, что кишечник почвенных беспозвоночных животных представляет собой специфическое местообитание бактерий этих групп, позволяющее им существовать в почвенном ярусе. "Полостное" сообщество представлено транзитными формами бактерии, часть которых размножается, проходя через кишечник. Его состав во многом определяется составом бактерий в пище.

ВЫВОДЫ

1. На примере диплопод и навозных дождевых червей методом

j

люминесцентной микроскопии впервые установлен эффект стимулирования роста естественных популяций почвенных сапротрофных бактерий при прохождении пищи через кишечник почвенных беспозвоночных.

2. Показано увеличение численности бактерий в экскрементах беспозвоночных животных по сравнению с их пищей в 28-30 ' раз (в среднем) для диплопод и червей.

-2 4 -

3. Разработан метод селективного выделения и учета грамполо-жительных бактерий, который позволил установить, что увеличение численности бактерий в экскрементах диплопод обусловлено возрастанием доли грамотрицательных аэробных бактерий и бактерий ак-ткномицетной линии, а в экскрементах навозных червей - бактерий рода Pseudomonas.

4. Путем скармливания антибиотикоустойчивых штаммов бактерий показано, что в кишечнике почвенных животных происходит размножение транзитных форм бактерий: Pseudomonas spp. и Promlcromonospora cltrea. Время генерации Pseudomonas spp. в кишечнике диплопод составило б,6-13,В час; Promlcrcmonospora cltrea - 5,5-36,9 час. В кишечнике навозных червей Pseudomonas spp. 1,0-3,5 час; Promlcromonospora cltrca - 1,4-5,6 час.

5. Впервые описаны два типа сообществ кишечных бактерий, ассоциированных с кишечником почвенных беспозвоночных: пристеночное (на внутренней поверхности стенок кишечника) и полостное (в содержимом кишечника) сообщества. В пристеночном сообществе доминируют грамотрицательные факультативно-анаэробные бактерии; полостное сообщество представлено транзитными бактериями, состав которых определяется составом бактерий в пищевом субстрате.

6. Общая численность бактерий в кишечных сообществах увеличивается от переднего отдела к заднему в среднем в 7 раз в пристеночном сообществе и в 220 раз - е полостном.

7. Кишечник почвенных беспозвоночных представляет собой специфическое местообитание факультативно анаэробных бактерий семейств Enterobacterlасеае и Vlbrlonaceae.

8. Эффект обогащения вермикомпостов грамотрицательными аэробными бактериями следует учитывать при использовании вермикомпостов в качестве удобрений, поскольку известно, что именно среди грамотрицательных бактерий обнаруживают^ антагонисты к фитопато-генам.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Byzov В.A., Dobrovolskaja T.G. and Tretjakova Е.В. Structure and functioning of zoomicroblal complexes In soil. // Abstr. International Symposium on Microbiology of Polciloteras . -Budapest. - 1992.- in press.- In English.

2. Добровольская Т.Г., Третьякова Е.Б. Селективное выделение и учет бактерий актиномицетной линии в лесных подстилках. //Вестн.Моск. Ун-та, сер. почвоведение, 1991, N4, с.47-52

3. Третьякова Е.Б., ' Вызов Б.А. и Добровольская Т.Г. Зообактери-альные сообщества в вермикомпосте и подстилке. // В кн. Микроорганизмы в сельском хозяйстве, 1992, Пущино, с. 199.

4. Бызов Б.А., Зенова Г.М.„Бабкина Н.И., Добровольская 'Г.Г., Третьякова Е.Б. и Звягинцев Д.Г.. Актиномицеты в пище, кишечнике и экскрементах почвенных многоножек Pachlulus flavlpes C.L.Koch. //Микробиология, в печати.

5. Третьякова Е.Б., Бызов Б.А. и Добровольская Т.Г. Использование ' устойчивости к щелочи для селективного ввделения грамполсам-тельных бактерий. // Вестн. Моск. Ун-та, сер. почвоведение, в печати