WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||

Микробные сообщества карстовых пещер средней сибири

-- [ Страница 5 ] --

Сообщества 1A-1C присутствуют в привходовых частях пещер, куда осуществляется занос почвы, растительных остатков и микробного пула из прилегающей наземной экосистемы. Представлены комплексом мезофильных почвенных микроорганизмов, способных к росту при низких температурах. Численность и качественный состав микроорганизмов близки к аналогичным показателям для прилегающих почв. В сообществах 1B и 1C присутствуют психрофильные формы, однако их относительная численность мала. Сообщества 2А-2C и 3А-3С присутствуют в основной части пещеры. Представлены гетеротрофными бактериями с преобладанием аммонификаторов. Численность культивируемых бактерий в сообществах 2A-2C составляет 105..106 КОЕ/г, в сообществах 3A-3C – 106 КОЕ/г. В сообществах 2B и 3B преобладают психротолерантные, а в сообществах 2C и 3C – психрофильные формы. Сообщества 4A-4C отличаются максимальной численностью и разнообразием входящих в них микроорганизмов. Представлены аллохтонными и автохтонными бактериями и грибами. Численность грибов достигает 106, численность культивируемых бактерий – 107 КОЕ/г. Соотношение представителей различных эколого-трофических групп определяется характером антропогенного загрязнения. В сообществах 4B преобладают психротолерантные, а в сообществах 4C – психрофильные бактерии и грибы. При наличии в пещере сообществ 1B-1C, 2B-2C, 3A-3C психротолерантные и психрофильные формы могут преобладать и в сообществах 4A. Сообщества 5A-5C по составу близки к сообществам 2А-2C и 3А-3С, но отличаются меньшими численностями (103..104 КОЕ/г) и меньшим разнообразием бактерий. В пещерах Средней Сибири нами обнаружены сообщества всех перечисленных типов, с преобладанием 1B-5B.

Глава 10

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕЩЕРНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ

В последнее десятилетие в мире наблюдается растущий интерес к использованию психрофильных микроорганизмов в биотехнологии (Russell, 1998; Lettinga et al., 2001; Margesin et al., 2008). Наши исследования показали, что карстовые пещеры Средней Сибири являются уникальным природным источником психрофильных и психротолерантных микроорганизмов, в том числе – перспективных для использования в сельскохозяйственной биотехнологии в качестве безопасных для теплокровных и способных к функционированию в низкотемпературных условиях начала вегетационного периода биофунгицидов.

Так, среди выделенных в пещерах психрофильных бактерий и грибов обнаружена высокая встречаемость изолятов, подавляющие развитие фитопатогенных грибов р. Bipolaris, являющихся одними из наиболее распространённых и вредоносных возбудителей заболеваний зерновых, а также фитопатогенных грибов р. Alternaria. По частоте встречаемости антагонистов пещерные сообщества статистически достоверно (p<0,01) превосходят сообщества почв региона, и даже превосходят по этому показателю к микробным сообществам почвоподобных субстратов, получаемых в результате биоконверсии соломы и характеризующихся высокой антифунгальной активностью (Хижняк и др., 2008; Nesterenko et al., 2009).

Распределение пещерных изолятов по антибиотической активности имеет ярко выраженную двухвершинную форму (рис. 20). Относительная встречаемость сильных антагонистов в пещерах с низкой и умеренной степенью антропогенного загрязнения статистически достоверно (p < 0,05) выше, чем пещерах с высокой степенью антропогенного загрязнения (см. рис. 20). Это отмечено как для бактерий, так и для грибов. Данный феномен можно объяснить менее интенсивной конкуренцией за субстрат в антропогенно загрязнённых пещерах, что позволяет развиваться бактериям и грибам с низкой антибиотической активностью. В то же время в пещерах с низким уровнем антропогенного загрязнения в условиях жёсткого субстратного лимитирования преимущественно развиваются штаммы с высокой антагонистической активностью по отношению к потенциальным конкурентам.

Ряд выделенных штаммов показали высокую эффективность в борьбе с корневой гнилью в лабораторных экспериментах с искусственным заражением пшеницы грибами р. Bipolaris (см. рис. 20) и высокую конкурентоспособность в условиях низких температур начала вегетации, и в настоящее время проходят полевые испытания в качестве биофунгицидов на базе ОПХ Минино Красноярского НИИСХ.

 Рисунок – 1 – распределение пещерных изолятов по-20

Рисунок – 1 – распределение пещерных изолятов по антибиотической активности; 2 – относительная встречаемость сильных антагонистов в пещерах с низким и высоким уровнем антропогенного загрязнения; 3 – влияние обработки пещерными изолятами (108, 31 и 85 – грибы; ВДР5, ВДР7 и ВДР10 – бактерии) на интенсивность развития корневой гнили (%) у проростков пшеницы.

Наряду с микроорганизмами, перспективными для использования в сельскохозяйственной биотехнологии, в пещерах региона нами обнаружены психротолерантные углеводородокисляющие бактерии, перспективные для использования в биоремедиации загрязненных нефтепродуктами почв в условиях низких температур.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Пещеры Средней Сибири следует рассматривать в качестве местообитания уникальных сообществ микроорганизмов, представляющих интерес как с научной, так и с практической точек зрения. В качестве первоочередной природоохранной меры для пещер региона необходим полный запрет на использование подземных лагерей в тактике прохождения пещеры любой категории сложности. Для пещер Женевская, Ящик Пандоры, Айдашинская, Баджейская, Большая Орешная необходимо ввести ограничения на посещение неорганизованными группами спелеотуристов. На базе пещер Маячная (Манский район Красноярского края) и Женевская (Емельяновский район Красноярского края) рекомендуется организация научных стационаров по аналогии с научным стационаром России научным стационаром на базе Кунгурской Ледяной пещеры (Пермская обл.). В рабочие программы по дисциплинам "Экология" и "Природопользование" в ВУЗах сибирского региона рекомендуется включить раздел, посвящённый экосистемам карстовых пещер.



ВЫВОДЫ

  1. Микробные сообщества карстовых пещер Средней Сибири представлены способными к росту при температуре +4°С грибами и бактериями, численность и которых сопоставима с численностью микроорганизмов в наземных экосистемах, а в отдельных случаях и превосходит таковую.
  2. В распределении микроорганизмов в пещерах и отдельных спелеосистемах наблюдается высокая гетерогенность, проявляющаяся в варьировании их численности на 2-3 порядка даже в пределах одного грота. Численность грибов в грунте пещер может достигать 105-106 КОЕ на 1 г. грунта. Численность культивируемых бактерий в грунте пещер варьирует от 103 до 107 КОЕ на 1 г., в подземных водоёмах – от 102 до 105 КОЕ на 1 мл.
  3. Грибы в пещерах Средней Сибири представлены р.р. Mucor, Penicillium, Chrysosporium, Pythium, Mortierella, Fusarium, Verticillium, Periconia, Thrihoderma, Paecilomyces, Thamnidium, Doratomyces, Echinobotryum, Cryptococcus, Rhodotorula.
  4. В активно посещаемых пещерах ведущая роль в формировании комплексов грибов принадлежит антропогенному фактору, определённый вклад также вносит естественный занос почвы и растительных остатков в привходовые участки пещер. В не посещавшихся человеком пещерах и спелеосистемах грибы не обнаруживаются, за исключением привходовых участков.
  5. Относительная встречаемость представителей разных родов микромицетов в карстовых полостях Средней Сибири не связана с принадлежностью пещеры к конкретному карстово-спелеологическому участку, а определяется спецификой конкретной полости. Представители р. Penicillium преобладают в пещерах с высоким уровнем заноса почвы и органического вещества из наземных экосистем, р. Mucor – в пещерах с высоким уровнем антропогенного, в том числе – фекального, загрязнения, р. Chrysosporium – в пещерах с относительно редким поступлением органического вещества с поверхности.
  6. Среди способных к росту при +4°С бактерий во всех изученных пещерах обнаружены грамположительные и грамотрицательные бактерии основных эколого-трофических групп, встречающихся в водных и почвенных экосистемах. Среди обитающих в пещерах бактерий идентифицированы представители р.р. Arthrobacter, Bacillus, Pseudomonas, Azotobacter, Actinomyces. Хемоавтотрофные бактерии, за исключением аллохтонных нитрификаторов в грунте пещер Караульная-2 и Ледяная (до 1,4 х 104 КОЕ/г), не обнаружены.
  7. Основными факторами, определяющими численность бактерий в пещерах, является уровень антропогенного органического загрязнения, а также наличие троглофилов и троглоксенов. Максимальная численность культивируемых бактерий (до 5,7х107 КОЕ/г) наблюдается в районах подземных базовых лагерей спелеотуристов, в районах обитания летучих мышей (до 4х106 КОЕ/г) и в пещерах-ловушках (до 1,7х106 КОЕ/г).
  8. Основную роль в биологическом самоочищении пещер Сибири играют грибы. Скорость биологического самоочищения пещер региона относительно низкая и для высокомолекулярных субстратов антропогенного происхождения составляет от 3% до 17% убыли массы в год в зависимости от вида субстрата, степени контакта субстрата с грунтом, влажности грунта и температуры в данном участке пещеры. Минимальная скорость деструкции наблюдается на границе зоны температурной депрессии.
  9. В микробных сообществах сибирских пещер присутствуют формы с разной степенью адаптации к низкотемпературным условиям пещеры – мезофильные, психротолерантные и психрофильные. Психротолерантные и психрофильные формы выявлены среди представителей четырёх отделов микромицетов (Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota, Deuteromycota), а также среди представители всех встречающихся в пещерах эколого-трофических групп бактерий.
  10. Предложена модель эволюционного формирования микробных сообществ карбонатных сухогалерейных пещер умеренной климатической зоны, объясняющая наблюдаемые распределения относительной встречаемости мезофильных, психротолерантных и психрофильных форм, а также классификация микробных сообществ пещер указанного типа.
  11. Карстовые пещеры умеренной климатической зоны, находящиеся на сухогалерейной стадии развития, являются уникальным природным источником психрофильных и психротолерантных микроорганизмов, перспективных для использования в биотехнологии. В частности, данные микроорганизмы могут быть использованы в безопасных для теплокровных биофунгицидов, эффективных в условиях низких температур начала вегетационного периода, а также для биоремедиации загрязненных нефтепродуктами почв в условиях низких температур.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

  1. Хижняк С.В. Микрофлора пещер окрестностей г. Красноярска / С.В. Хижняк, И.В. Таушева, И.Н. Маяцих // Вестник КрасГАУ. – 1999. – Вып. 5. – С.80-84.
  2. Хижняк С.В. Санитарно-микробиологическая оценка источников питьевой воды в карстовых пещерах Красноярского края / С.В. Хижняк, А.А. Березикова, Е.В. Нестеренко, И.Д. Таушева, Е.В. Аникина // Проблемы экологии и развития городов: Материалы научно-практической конференции 5-6 июня 2000 года. – Красноярск, 2000. – С. 157.
  3. Таушева И.В. Оценка санитарно-микробиологического состояния пещер окрестностей г. Красноярска / И.В. Таушева, А.А. Березикова, В.В. Меркулова, С.В. Хижняк // Агроэкология и устойчивое развитие регионов: Материалы II Всерос. науч. конф. студентов и молодых ученых. Ч.1. – Красноярск, 2000. – С. 25-26.
  4. Березикова А.А. Гетеротрофные микроорганизмы пещер Красноярского края / А.А. Березикова, Е.В. Нестеренко, В.В. Меркулова, И.В. Таушева, Е.В. Аникина, С.В. Хижняк // Агроэкология и устойчивое развитие регионов: Материалы II Всерос. науч. конф. студентов и молодых ученых. Ч.2. – Красноярск, 2000. – С. 5-6
  5. Хижняк С.В. Гетеротрофные микроорганизмы пещер Красноярского края / С.В. Хижняк, И.В. Таушева, А.А. Березикова, Е.В. Аникина, Е.В. Нестеренко // Научная страница РСС. – 2000. – №1(7). – С. 3-4.
  6. Хижняк С.В. Санитарно-микробиологическое состояние пещер Красноярского края / С.В. Хижняк, И.В. Таушева, А.А. Березикова, Е.В. Аникина // Проблемы экологии Сибири: Сб. науч. трудов. – Красноярск, 2001. – С. 77-79.
  7. Хижняк С.В. Численность и качественный состав микрофлоры карстовых пещер Красноярского края / С.В. Хижняк, И.В. Таушева, А.А. Березикова, Е.В. Нестеренко // Проблемы экологии Сибири: Сб. науч. трудов. – Красноярск, 2001. – С. 69-77.
  8. Khizhnuak S.V. Ecological and biological peculiarities of microorganisms from underground karst cavities of the Middle Siberia / S.V. Khizhnuak, I.V. Tausheva, A.A. Berezikova, E.V. Nesterenko // Homeostasis of forest ecosystems: Proc. X International Symposium "Concept of Homeostasis: Theory, Experiments and Application". – Novosibirsk, 2001. – P. 161-165.
  9. Trukhnitskaya S.M. Peculiarities of algomicrobe groupings in urban soils (study case of Krasnoyarsk city) / S.M. Trukhnitskaya, S.V. Khizhnuak // Homeostasis of forest ecosystems: Proc. X International Symposium "Concept of Homeostasis: Theory, Experiments and Application". – Novosibirsk, 2001. – P. 153 -157.
  10. Березикова А.А. Пситхротолерантные микроорганизмы, перспективные для использования в рекультивации загрязненных нефтепродуктами почв / А.А. Березикова, С.В. Хижняк // Вестник КрасГАУ. – 2001. – Вып. 7 – С. 87-88.
  11. Хижняк С.В. Влияние антропогенной нагрузки на экологическое состояние карстовых пещер пригородной зоны / С.В. Хижняк, А.А. Березикова, И.В. Таушева // Проблемы экологии и развития городов: Сборник статей по материалам 2-й Всероссийской научно-практической конференции. Том 1. – Красноярск, 2001. – С. 126-128.
  12. Хижняк С.В. Летние учебно-оздоровительные лагеря для школьников как база для дополнительного эколого-биологического образования / С.В. Хижняк, С.М. Трухницкая // Проблемы экологии и развития городов: Сборник статей по материалам 2-й Всероссийской научно-практической конференции. Том 1. – Красноярск, 2001. – С. 106-109.
  13. Хижняк С.В. Дополнительное эколого-биологическое образование в условиях летних учебно-оздоровительных лагерей / С.В. Хижняк, С.М. Трухницкая, В.Н. Плотников, А.А. Безверхий, А.А. Березикова, И.В. Таушева // Тез. докл. Всероссийской школы-семинара "Региональные особенности организации научной деятельности молодежи в современных условиях". – Красноярск, 2001. – С. 168-171.
  14. Хижняк С.В. Биологическое разнообразие микроскопических грибов в некоторых пещерах Красноярского края / С.В. Хижняк // Проблемы использования и охраны природных ресурсов Центральной Сибири. Вып. 3. –

Красноярск, 2001. – С. 184-188.





  1. Хижняк С.В. Влияние температуры на рост некоторых штаммов одноклеточных грибов, выделенных из пещеры Караульная-2 / С.В. Хижняк // Проблемы использования и охраны природных ресурсов Центральной Сибири. Вып. 3. – Красноярск, 2001. – 189-192.
  2. Трухницкая С.М. Особенности качественного состава альгомикробных комплексов городских почв / С.М. Трухницкая, С.В. Хижняк // Проблемы использования и охраны природных ресурсов Центральной Сибири. Вып. 3. – Красноярск, 2001. – С. 123-125.
  3. Хижняк С.В. Естественная микрофлора пещер Красноярского края / С.В. Хижняк, И.В. Таушева, А.А. Березикова, Ю.Д. Рогозин, Е.В. Нестеренко // Проблемы экологии и охраны пещер: Материалы 1-й Общероссийской научно-практической конференции "Проблемы экологии и охраны пещер: теоретические и прикладные аспекты": Сб. науч. тр. – Красноярск, 2002. – С.48-56.
  4. Хижняк С.В. Санитарно-микробиологическое состояние пещер Красноярского края / С.В. Хижняк, И.В. Таушева, А.А. Березикова, Е.В. Аникина // Проблемы экологии и охраны пещер: Материалы 1-й Общероссийской научно-практической конференции "Проблемы экологии и охраны пещер: теоретические и прикладные аспекты": Сб. науч. тр. – Красноярск, 2002. – С. 101-103.
  5. Хижняк С.В. Подходы к охране пещер в Великобритании (по материалам обзора "Managing Caves for nature Conservation) / С.В. Хижняк // Проблемы экологии и охраны пещер: Материалы 1-й Общероссийской научно-практической конференции "Проблемы экологии и охраны пещер: теоретические и прикладные аспекты": Сб. науч. тр. – Красноярск, 2002. – С. 169-172.
  6. Хижняк С.В. Некоторые биологические особенности бактерий, выделенных в пещерах Красноярского края / С.В. Хижняк, А.А. Березикова, И.В. Таушева // Вестник КрасГАУ. – 2002. – Вып. 8. – С. 132-135.
  7. Хижняк С.В. Реализация программы дополнительного экологического образования в условиях детских поисково-исследовательских лагерей / С.В. Хижняк, С.М. Трухницкая, А.А. Безверхий // Экологическое образование для сохранения биоразнообрази

    Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||
     


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.