Понятие об агроэкосистемах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Понятие об агроэкосистемах

2. Микробиологическая и биохимическая диагностика, индикация почв

3. Влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы и обеззараживание почвы

4. Загрязнение почв тяжелыми металлами

5. Грибы как индикаторы загрязнения почв тяжелыми металлами

6. Минеральные удобрения как фактор воздействия на видовой состав почвенных микроорганизмов

Выводы

Список используемой литературы

Введение

Почва является продуктом жизнедеятельности микроорганизмов, которые осуществляют процесс ее формирования, самоочищения, круговорота веществ (азота, углерода, серы и др.) в природе. Основные группы почвенных организмов: бактерии, грибы, актиномицеты, многочисленные водоросли. Эти организмы характеризуются исключительно малыми размерами. Для них характерна короткая продолжительность жизни, высокая чувствительность к изменениям окружающей среды и способность продуцировать токсиканты (микотоксины).

Известны случаи усиления токсичности почв в условиях антропогенного воздействия в результате увеличения численности микробов ингибиторов. Основными дезинфекторами биосферы служат почвенные и водные сапрофитные микроорганизмы. Обладая разнообразной ферментной системой, позволяя этому компоненту биоты трансформировать различные природные и неприродные соединения, уникальным механизмом адаптации, определяющее быстрое приспособление к новым условиям существования, высокой скоростью размножения, обеспечивающей колонизацию поступающего субстрата, микроорганизмы способны осуществлять природозащитные функции в биосфере, сохранять ее гомеостаз.

Кроме этого микроорганизмы используют как индикаторы состояния природной среды. Отражением антропогенного воздействия служат морфологические изменения микробных популяций, кинетика их роста и развития, структурные преобразования микробных сообществ, биохимическая активность. Микробные реакции на воздействие антропогенного фактора проявляются быстро, достаточно отчетливо, что позволяет в короткие стоки выявить наиболее ранимые экологические зоны, прогнозировать их состояние при сохранении или устранении антропогенного воздействия. [1]

1. Понятие об агроэкосистемах

Понятие "агроэкосистема" появилось в научной терминологии сравнительно недавно как производное от более раннего термина "экосистема", введенного английским ботаником А. Тэнсли (1935).

Экосистема - основная функциональная единица в экологии, включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями. В состав экосистемы входят как организмы, так и окружающая их неживая среда. Эти компоненты взаимно влияют друг на друга и создают условия для поддержания жизни. биохимический почва пестицид

Агроэкосистема - это искусственно созданная или измененная человеком экосистема, предназначенная для удовлетворения его потребностей. Являясь разновидностью экосистем, агроэкосистемы обладают многими их свойствами, которые необходимо учитывать в сельскохозяйственной практике.

В русской научной школе до недавнего времени чаще использовалось понятие "биогеоценоз", введенное в экологическую практику В.Н. Сукачевым (1940).

Биогеоценоз (БГЦ) - совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особенную специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы, представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии.

Агробиогеоценоз - это биоценоз, искусственно созданный или измененный человеком с целью создания растительной продукции сельскохозяйственного назначения. Он может устойчиво функционировать в неизменном виде лишь при условии постоянных энергетических затрат, а также их оптимизации. При несоблюдении этих условий происходит разрушение агробиогеоценоза, причем разрушение может быть условным (когда происходит замещение неустойчивого растительного сообщества в ходе естественной эволюции - сукцессии) или катастрофическим (когда разрушение биотопа сопровождается деградацией компонентов экотопа - эрозия, переувлажнение, дегумификация, почвоутомление, загрязнение токсикантами органического и неорганического происхождения и т.п.). [1] [5]

2. Микробиологическая и биохимическая диагностика, индикация почв

Микробиологическая и биохимическая характеристики почв - это наиболее сложный раздел почвенной биодиагностики. Микроорганизмы очень чуткие индикаторы, резко реагирующие на различные изменения в окружающей среде. Следствием этого является высокая динамичность микробиологических показателей не только в пространстве, но и во времени. Кроме того, неравномерность распределения микрофлоры в почвенной толще, обуславливающая разнообразие значений численности микроорганизмов и требующая многократности анализов, недостаточная разработанность микробной систематики и идентификации видов усложняют использование микробиологических показателей в диагностических целях.

Анализ такой сложной системы как микробные сообщества возможен с точки зрения их функциональной, морфологической, таксономической и экологической структуры. [2]

Функциональная структура - соотношение различных "физиологических" (азотфиксаторы, нитрификаторы, денитрификаторы и т.д.) или эколого-трофических (гидролитики, олиготрофы и т.д.) групп.

1) Соотношение физиологических групп изучается методом посева в различных средах. Такая характеристика микробоценозов часто встречается в научной литературе. В настоящее время доказано, что одни и те же виды микроорганизмов могут в разных условиях осуществлять даже противоположные физиологические процессы, например, азотфиксацию и денитрификацию, окисление и восстановление. В то же время каждый физиолого-биохимический процесс в почве строится на "принципе дублирования", т.е. на функционировании нескольких дублирующих друг друга групп микроорганизмов.

2) С точки зрения пищевых предпочтений микроорганизмов и на основе взаимодействия эколого-трофических групп микробиологами предлагаются различные схемы функционирования микробной системы. Так С.М. Виноградский разделил почвенную микрофлору на две эколого-трофические группы: зимогенную (используют растительные остатки, поступающие в почву) и автохтонную (истинно почвенная группировка, использующая гумусовые соединения). Е.Н. Мишустин, дополнил их олиготрофной, способны существовать на бедных питательными веществами субстратах, завешают процесс минерализации органических веществ и автотрофной или хемолитотрофной (трансформаторы минеральных соединений почвы). Г.А. Заварзин выделил 10 типов микрофлор, взаимодействующих друг с другом в соответствии с их трофическими возможностями в сочетании с их соотношением с экологическими факторами. Большинство микроорганизмов в почве находится в виде ассоциаций, партнерами которых могут быть представители различных таксонометрических и эколого-трофических групп, например актиномицеты с водорослями. В каждом варианте механизмы взаимодействия различны и не могут укладываться в единую схему функционирования. [2]

Морфологическая структура - набор и соотношение групп микробных клеток разных форм и размеров, наблюдаемых при прямой микроскопии почв. Точность описания морфологической структуры зависит от точности используемого метода. Для биодиагностики морфологического описания микробных сообществ недостаточно, т.к. часто "микробные пейзажи" разных типов почв однообразны и сложно выявить их особенности.

Таксономическая структура - соотношение бактерий, грибов, актиномицетов в разных почвах. На основании таких соотношений дана микробиологическая характеристика большинству типов зональных почв и выявлены такие закономерности как, например, увеличение доли бацилл и актиномицетов с севера на юг и увеличение бактериального вклада в процесс деструкции целлюлозы в южных почвах по сравнению с грибами в северных. Установлены закономерности распространения в почвах разных природно-климатических зон бактерий, принадлежащих к разным таксонам (азотобактер, железобактер, микобактерии и др.). Анализ видовой структуры микробных сообществ проводится крайне редко, что обусловлено сложностью и трудоемкостью видовой идентифкации микроорганизмов.

Экологическая структура - набор и соотношение экологических групп микроорганизмов, например их жизненных форм. В почвенной микробиологии широко используется выделение групп микроорганизмов по отношению к тому или иному экологическому фактору, например соотношение аэробов и анаэробов является хорошим показателем состояния почвенной микрофлоры - спорообразующие анаэробные бактерии (клостридии) доминируют в почвах разных природных зон там, где идет активное разложение органического вещества, т.е. в верхних почвенных горизонтах. По отношению к температурному фактору: мезофиллы (развиваются во всех почвах), психрофилы (арктический и субарктический пояса), психротолерантные (бореальный), термотолерантные (тропический). По отношению к другим факторам среды (влажность, солевой режим, рН и др.) так же выделяются специфические группы микроорганизмов. [1] [2] [3]

Таким образом, специфичность микробоценозов разных почв отражается не столько валовыми характеристиками (численность, состав), сколько особенностями структуры. Выбор способа микробиологической оценки почвы зависит от целей индикационных исследований.

Микробиологические индикационные исследования требуют учета эколого-географических особенностей микробных сообществ. Попытка ряда исследователей перенести учение о природных зонах В.В. Докучаева на закономерности распределения почвенных микроорганизмов была безуспешной. Однако рядом исследователей (Е.Н. Мишустин, Н.А. Красильников, И.П. Бабьева, Д.Г. Звягинцев, З.И. Никитина другие) было показано, что географический фактор, резко изменяющий процесс превращения веществ в почве, влияет и на микробные ассоциации, участвующие в этих процессах.

Численность и соотношение различных группировок микроорганизмов в различных почвах определяется темпами разложения органических остатков и их количеством. Для микрофлоры всех почв характерна сезонная, сточная динамичность, но она не стирает специфических признаков, определяющих состав микробонаселения отдельных почвенных типов. По мере движения с севера на юг возрастает общая численность микроорганизмов в почве, увеличивается ее "биогенность" (насыщенность жизнью), увеличивается доля бацилл актиномицетов, работающих на более поздних этапах трансформации органических остатков в разных экологических условиях - в условиях теплого климата создаются условия для более глубокой переработки органики и процессы деструкции идут энергичнее, что создает благоприятные условия для развития бацилл и актиномицетов.

Кроме структуры одним из показателей особенностей микробных сообществ является запас латентных форм - микробный пул. Это величина не зависит от сезона, а определяется особенностями самой почвы и факторами среды, которые влияют на почвенные свойства. Для характеристики микробоценозов используются соотношение активных и латентных клеток, отношение минимальных значений численности к их средней величине за определенный интервал времени (коэффициент резерва З.И. Никитиной), а также собственно микробная биомасса, являющаяся важнейшей характеристикой интенсивности продукционного процесса почвенных микроорганизмов. Биомасса грибов в почвенной толще превышает бактериальную во всех типах зональных почв, но особенно заметно преобладание грибной биомассы в лесных почвах. [2]

Соотношение грибной и бактериальной биомассы в почвах (по И.П. Бабьевой, Г.М. Зеновой, 1989) (г/м):

Для микробиологической характеристики почв используют не только прямые методы учета микроорганизмов, но и косвенные - биохимические и физиологические. Например, биомассу бактерий - по специфической для прокариот мурамовой кислоте, грибов - по хитину. Микробную активность по уровню АТФ, полифосфатов, содержанию ДНК и РНК, аминокислот. Наиболее общими являются методы, позволяющие оценить суммарные биологические процессы по исходным или конечным продуктам: активность почвенного "дыхания" по поглощению О 2 или выделяют СО 2, активность азотфиксации по восстановлению ацетилена, аммонифицирующая активность по способности накапливать аммиачный азот и т.п.

Основную группу составляют методы определения активности отдельных ферментов в почвах, характеризующие биологическую активность почв. При этом устанавливается не количественное содержание ферментов в почве, а их потенциальная активность. [3]

3. Влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы и обеззараживание почвы

Пестициды - химические препараты, используемые для борьбы с вредителями и возбудителями болезней растений, сорняками, вредителями древесины и другого растительного сырья, пищевых продуктов и т.п. Пестициды относятся к разным классам органических и неорганических соединений. [3]

По целевому назначению пестициды подразделяются на следующие основные группы: инсектициды - для уничтожения насекомых, акарициды - клещей, фунгициды - возбудителей грибных болезней сельскохозяйственных культур и древесных пород, бактерициды - возбудителей бактериальных болезней, нематоциды - возбудителей нематодных болезней, моллюскициды слизней, зооциды - вредных позвоночных, гербициды - сорняков. К пестицидам относиться также репелленты - средства, отпугивающие вредных насекомых, клещей и др.; аттрактанты - вещества, привлекающие насекомых, которых затем они уничтожают; хемостерилянты - препараты, вызывающие бесплодие у насекомых, клещей, грызунов.

Кроме своего непосредственного целевого воздействия пестициды оказывают многостороннее побочное влияние на биосферу, масштабы которого сравнимы с глобальными экологическими факторами.

Пестициды как токсиканты окружающей среды. Проблема токсичности пестицидов для биоты стоит очень остро. Основная опасность пестицидов заключается во включении их в биологический круговорот.

По токсичности для человека и теплокровных животных пестициды делят на 4 группы: сильнодействующие препараты, высокотоксичные, среднетоксичные, малотоксичные. Наиболее выраженным токсическим действием обладают пестициды хлорорганической и фосфорорганической групп, органические соединения меди, ртутьорганические соединения и производные фенола.

Почвенные микроорганизмы как компонент биогеоценозов испытывают разноплановое воздействие со стороны пестицидов, а как звено пищевых цепей участвуют в их передаче к высшим организмам и человеку. Воздействуя на отдельные микроорганизмы, пестициды влияют и в целом на экосистемы, модифицируя их. Часто такие модификации приводят к необратимому нарушению экологического равновесия. Так же почвенные микроорганизмы могут осуществлять трансформацию и минерализацию пестицидов. Они используют пестициды в качестве источника углерода и энергии. С этими процессами связана проблема детоксикации пестицидов в окружающей среде.

Пестициды влияют на активность микробиологических процессов в почве. Гербициды в целом угнетают дыхание почвы и процесс нитрификации. Но также отмечена стимуляция дыхания в почве малыми дозами пестицидов.

Влияние пестицидов на численность микроорганизмов в почве. Согласно Домшу, численность чувствительных организмов сильно сокращается, или же они вообще исчезают из почвенных проб, загрязненных пестицидами. Сильнее всего снижается численность нитрификаторов от фунгицидов, значительно уменьшается количество почвенных грибов; бактерии и актиномицеты подавляются ими меньшей степени. При фумигации почвы метилбромидом, хлорпикрином, метилизоцинатом резко сокращалась численность всех групп микроорганизмов. Биоцидные свойства подобных препаратов не были постоянными, и через некоторое время активизация жизнедеятельности микроорганизмов. Существуют сведения об угнетающем действии ряда пестицидов на численность разных групп микроорганизмов: каптан и ПХНБ снижал численность патогенных грибов, эптатоксафен и гептахлор - бактерий, цинеб - спорообразующих бактерий, прометрин и аретит - устойчивых к стрептомицину бактерий, эптам, дикват, атразин - грибов. Численность микроорганизмов снижается не сразу, а через несколько недель после внесения препарата. Грибы угнетаются большим числом веществ, меньшими концентрациями и в течении более длительного времени, чем бактерии и актиномицеты. [2]

При внесении в почву некоторых пестицидов отмечена стимуляция роста микроорганизмов. Например, при внесении капана и паратионметила увеличивается численность многих групп бактерий, актиномицетов и сапротрофных грибов. В повышенных дозах паратионметил стимулирует целлюлозоразрушающие и нитрифицирующие бактерии. Линдан и дильдрин увеличивают численность аммонифицирующих, а атразин - нитрифицирующих бактерий. Многолетнее применение триазиновых гербицидов увеличивало число выделяемых из почвы видов грибов.

Отмечается также индифферентное отношение микроорганизмов к пестицидам. Например, установлено, что в производственных и даже повышенных дозах триазиновые гербициды не влияют на численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов. В обычно применяемых дозах гербициды, как правило не токсичны или слабо токсичны для большинства микроорганизмов.

Из всех систематических групп микроорганизмов наиболее сильно угнетаются грибы. Отдельные виды родов Penicillium, Fusarium, Humicola, Rhizoctonia, Phytium, Mucor, Rhizopus, Trichoderma подавляются в наибольшей степени. Из бактерий наиболее устойчивы к пестицидам псевдомонады, коринебактерии, флавобактерии и агробактерии. Ежегодное внесение в почву гербицида симазина изменяло видовой состав актиномицетов рода Streptomyces в сторону появления новых доминантов, снижался индекс видового разнообразия. Наиболее наглядно влияние препарата было выражено на протяжении первого месяца после внесения. Многолетнее применение триазиновых гербицидов приводило к перегруппировке доминантных форм грибов, число типичных видов уменьшалось, появлялись устойчивые формы.

Гербициды вносят в почву в небольших количествах - несколько килограммов на 1 га. Водорастворимые препараты не создают в местах внесения токсичных для большинства микроорганизмов концентраций. При распылении порошков и эмульсий образуются микрозоны, в которых селекционируется микрофлора, разлагающая пестицид, но основное микронаселение почвы остается незатронутым. В то же время использование гербицидов несколько снижает количество гумуса по сравнению с необработанными почвами. Это объясняется тем, что гербициды уменьшают поступление в почву растительных остатков сорняков.

Обычно применяемые в практике дозировки пестицидов, как правило, не влияют на жизнь почвы. Однако иногда происходит задержка процесса нитрификации, так как нитрификаторы очень чувствительны к различного рода сильным воздействиям. Отмечается большая чувствительность по сравнению с другими сапротрофными микроорганизмами азотобактера и клубеньковых бактерий. Малоустойчивы к гербицидам микроскопические грибы и водоросли.

Несомненно, что не все микроорганизмы одинаково чувствительны к определенным препаратам. Каждое химическое соединение больше всего поражает какую-то свою "мишень". Разработка этого вопроса может способствовать выявлению микробиологических показателей наличия и детоксикации определенных гербицидов в почве.

Подтвердить выше сказанное можно примерами. Э.А. Штиной было установлено, что Phormidium tenne погибают при незначительных концентрациях 2,4-Д, а другие организмы (Chlorella vulgaris, Nostos punctiform) весьма устойчивы к действию этого гербицида. Ю.В. Круглов показал, что чувствительность водоросли Chlorella vulgaris к некоторым гербицидам приближается к чувствительности растений овса. Из этого можно сделать вывод, что Chlorella может быть использована как тест-организм при выяснении токсичности гербицидов для растений. [2] [3]

На срок обезвреживания в почве применяемых обычно на практике доз гербицидов влияет целый ряд факторов: биологические и химические свойства почвы, ее температура, влажность и т.д. Что касается инсектицидов, есть данные, которые свидетельствуют о довольно быстром распаде в почве фосфорорганических соединений (1,5-4 месяца). Хлорорганисческие соединения устойчивее.

Для примера рассмотрим влияние пестицидов на взаимоотношения бобовых растений с клубеньковыми бактериями. Гербициды, ингибирующие фотосинтез (симазин, атразин), не действуют на образование клубеньков, но процесс азотфиксации подавляется ими вследствие недостатка ассимилятов для клубеньковых бактерий. Отдельные гербициды депрессируют активность находящихся в клубеньках бактерий и снижают азотфиксацию. Таким образом, для бобовых культур следует особенно тщательно подбирать гербициды и желательно употреблять их в сниженных дозах.

В целом, один и тот же пестицид может вызывать угнетение, стимуляцию и проявлять индифферентное отношение, даже если судить по одному и тому же показателю микробиологической активности.

Наиболее общие закономерности реакции почвенных микроорганизмов на пестициды. Установлено, что наиболее ярко действие пестицидов проявляется при их систематическом применении. Внесенные в производственных дозах пестициды не влияют на почвенные микроорганизмы либо вызывают временное, сроком на 2 - 3 месяца, подавление наиболее чувствительных форм с последующим восстановлением нормальных признаков и свойств микробиоты. Существенно изменяют равновесие в микробной системе при однократном внесении лишь высокие дозы пестицидов. Одним из наиболее распространенных следствий многолетнего применения пестицидов является перегруппировка видового состава микробных сообществах почв. [2] [3]

4. Загрязнение почв тяжелыми металлами

Тяжелые металлы в последнее время стали опасными загрязнителями почв, понижающими их биологическую активность, снижающими продуктивность и ухудшающими качество сельскохозяйственной продукции. Многие тяжелые металлы являются необходимыми для нормального роста организмов микроэлементами и в малых дозах они нужны для работы многих ферментов. Однако сверхвысокие концентрации тяжелых металлов приводят к негативным последствиям. Прежде всего, они подавляют нормальную работу ферментов.

Тяжелые металлы могут сильно понижать биологическую активность почв. Прежде всего, они понижают ферментативную активность почв, снижают уровень азотфиксации и дыхания почв, а так же ведут к перестройкам в микробных сообществах, приводят к доминированию резистентных видов. Попытки найти виды, индикаторные на загрязнения тяжелыми металлами не увенчались успехом.

С помощью микроорганизмов можно перевести ионы тяжелых металлов в металлорганические соединения, где они не будут проявлять свою токсичность. Таким образом, очищается природная вода от металлов, которые оседают вместе с илом на дно водоема. С помощью органоминеральных соединений, возможно опустить металлы в нижние горизонты почвы, но ими можно загрязнить грунтовые воды. Некоторые металлы, например, ртуть, подвергаются метилированию и поступают в атмосферу, но при этом загрязняется атмосфера. [4] [6]

Значение биодиагностики в данном случае обусловлено высокой чувствительностью биологических систем к повышенному содержанию тяжелых металлов.

1) Ранняя индикация на уровне биохимических и физиологических реакций. Основана на изменении активности ферментов при загрязнении субстратов тяжелыми металлами. Например, свинец оказывает сильное воздействие на активность таких ферментов как пероксидаза, кислая фосфотаза, малатдегидрогеназа.

2) Косвенная индикация - оценка влияния тяжелых металлов на рост и продуктивность растений, в качестве индикационных признаков используются анатомические и морфологические отклонения.

3) Биоиндикационная устойчивость растений к тяжелым металлам.

Методы микробиологической и биохимической диагностики также применимы при оценке загрязнения почв тяжелыми металлами. Хорошим индикатором является уровень азотфиксирующей активности. Продуктивность и микробная биомасса, таксономическая структура микробоценозов являются индикационными признаками длительного загрязнения почв. [3] [4]

5. Грибы как индикаторы загрязнения почв тяжелыми металлами

Среди гетеротрофных эукариотических организмов важное место в экосистемах занимают грибы. Одна из наиболее обширных и разнообразных экологических групп грибов, использующихся в целях биоиндикации - почвенные грибы. В почве развиваются многочисленные микроскопические грибы и мицелий грибов - макромицетов, образующих в почве или на ее поверхности крупные плодовые тела. Известные макромицеты относятся к аскомицетам и базидиомицетам. Грибы в большом количестве развиваются в гумусовом горизонте почвы, заселяют ризосферу растений, лесную подстилку. Среди почвенных грибов многие образуют микоризу на корнях различных групп высших растений.

Группа водных грибов объединяет как первично водные низшие грибы из классов хитридиомицетов и оомицетов, так и высшие грибы - аскомицеты и дейтеромицеты, вторично перешедшие в водную среду из наземной. Водные сапротрофные грибы играют большую роль в разложении органического вещества в водоемах. [6]

При загрязнении почв тяжелыми металлами у многих микромицетов происходит усиление споруляции. Например, при дозе кадмия 100 мг/кг почвы количество грибных спор возрастает в 2 - 5 раз. А содержание мицелия почвенных микромицетов при высоком загрязнении тяжелыми металлами может снижаться в 2 - 3 раза.

При промышленном и транспортном загрязнении тяжелыми металлами комплекс почвенных микромицетов обедняется, снижается разнообразие видов, упрощается структура, индекс разнообразия Шеннона уменьшается в 1,5 - 2 раза. Чем беднее почвы, тем более сильное влияние оказывают тяжелые металлы на микромицеты. При небольших дозах загрязнения разнообразие видов может несколько увеличиваться. При высоком загрязнении соединениями ртути и кадмия в дерново-подзолистых почвах начинают преобладать виды Aspergillus niger и Aspergillus terreus, не типичные для этих почв.

Наибольшая чувствительность к тяжелым металлам проявляется у видов, имеющих узкий ареал распространения. В оподзоленных почвах один из самых чувствительных видов Mortierella ramannia, в черноземах - Acremonium ramosum. Наиболее устойчивы к загрязнению виды с широкими ареалами. В черноземных почвах с высоким содержанием тяжелых металлов обильно представлены грибы рода Penicillium. Высокие концентрации кадмия выдерживает Paecy/omyces lilacinus.

Устойчивые к высоким загрязнениям тяжелыми металлами виды рода Penicillium обладают фитотоксичным действием на прорастание семян. У чувствительных видов тяжелые металлы тормозят развитее спорангиев, снижают скорость спорообразования, прорастания спор, рост мицелия. [2] [4]

Микробиологическая диагностика загрязнений экосистем тяжелыми металлами (на примере свинца):

Тяжелые металлы, попадающие в окружающую среду в результате производственной деятельности человека, являются одним из самых опасных загрязнений биосферы. Такие элементы, как ртуть, свинец, кадмий, медь, относят "к критической группе веществ, индикаторов стресса окружающей среды". Эти металлы имеют тенденцию закрепляться в отдельных звеньях биологического круговорота, аккумулироваться в биомассе микроорганизмов и растений, а по трофическим цепям попадать в организмы животных и человека. Так же тяжелые металлы определенным образом влияют на экологическую обстановку, подавляя развитие и биологическую активность многих организмов.

Проблема взаимодействия тяжелых металлов и микроорганизмов исследуется в нескольких главных направлениях: изучение изменений различных биохимических, физиологических, генетических и других особенностей микроорганизмов при их контакте с металлами в условиях чистой культуры. Токсическое действие металлов на микроорганизм проявляется в ингибировании их метаболизма, в изменении кинетики роста и морфологии. [3]

6. Минеральные удобрения как фактор воздействия на видовой состав почвенных микроорганизмов

Практика использования удобрений постоянно расширяется. Эффективность применения минеральных удобрений зависит не только от физиологических особенностей растений, времени внесения, нормы и сочетания удобрений, но и от изменения почвенной среды как биогенной системы, от характера протекающих в почве микробиологических процессов. Минеральные удобрения нередко поступают в почву в большем количестве, чем требуется.

Решение проблемы рационального и эффективного использования минеральных удобрений возможно только на основе комплексного подхода, важное значение в котором принадлежит микробиологическим исследованиям.

Внесение минеральных удобрений резко интенсифицирует микробиологические процессы в почвах.

Минеральные удобрения, вносимые в умеренных дозах, активизируют жизнедеятельность организмов многих физиологических групп. В почвах взрастает количество аэробных и анаэробных азотфиксаторов, денитрификаторов, аммонификаторов, целлюлозоразрушающих бактерий, актиномицетов и грибов, микроорганизмов автохтонной группировки. Но иногда наблюдается и угнетение минеральными удобрениями отдельных групп микроорганизмов и снижение активности проводимых ими процессов: азотфиксации, разложения целлюлозы и фосфорорганических соединений. В длительно удобряемых дерново-подзолистых почвах агробиостанции МГУ внесение азотных удобрений отдельно и совместно с калийными вызывало уменьшение числа азотфиксирующих, аммонифицирующих и целлюлозоразлагающих микроорганизмов. Фосфорные и калийные удобрения, напротив, способствовали повышению количества этих бактерий (Степанова, 1963). Известкование этих почв оказывало положительное действие на численность аммонификаторов, азотфиксаторов и нитрификаторов. [6]

Применение минеральных удобрений, как правило, увеличивает численность бактерий, актиномицетов грибов в почвах. Но также следует отметить, что иногда количество микроорганизмов в почве остается неизменной, а порой даже снижается.

Увеличение количества грибов в почве, также происходит после подкисления почв удобрениями, а рост бактерий и актиномицетов - при изменении рН среды в нейтральную или слабощелочную сторону.

К внесению высоких доз удобрений устойчивы грибы рода Penicillium.

Неоднозначность характера действия минеральных удобрений на численность микроорганизмов во многом определяется влиянием различных экологических факторов: влажность и температура почвы, степень ее окультуренности, а так же возделываемая культура. [2] [3]

Выводы

1. Выявленный комплекс микробиологических индикаторов рекомендуется использовать для ранней диагностики экологического состояния почв при антропогенных (техногенных) воздействиях и в направленности лесохозяйственных мероприятий (устройство питомников, рубки леса, внесение удобрений и т.п.).

2. Отмеченные закономерности могут использоваться как информативные показатели при агроэкологическом мониторинге и оценке степени нарушенности почв, а также при их восстановлении.

Список используемой литературы

1. Агроэкология. Методология, технология, экономика / В.А. Черников, И.Г. Грингоф, В.Т. Емцев и др. Под ред. В.А. Черникова, А. И. Чекереса. - М.: КолосС, 2004.

2. Звягинцев Д.Г.. Микроорганизмы и охрана почв. - М.: Наука, 2003.

3. Сельскохозяйственная экология / Н.А. Уразаев, А.А. Вакулин, В.И. Марымов и др. - М.: Колос, 2000.

4. Соколов О.А., Черников В.А. Атлас распределения тяжёлых металлов в объектах окружающей среды. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1999.

5. Титова В.И., Дабахов М.В., Дабахова Е.В. Учебное пособие. Нижний Новгород: 2002.

6. Черников В.А., Милащенко Н.З., Соколов О.А. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Устойчивость почв к антропогенному воздействию. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2001.

Размещено на Allbest.ru