Методы экологических исследований

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Методы исследований в общей экологии. Метод экологических шкал. Метод биологических тестов. Метод ближайшего соседа

2. Методы атомной спектроскопии и их применение в экологических исследованиях

3. Методы определения общей фитотоксичности веществ почвы и биоиндикации токсикантов (ацетиловый метод, метод инициированного микробного сообщества)

Список используемой литературы

1. Методы исследований в общей экологии. Метод экологических шкал. Метод биологических тестов. Метод ближайшего соседа

экологический спектроскопия фитотоксичность биоиндикация

Метод экологических шкал

Наиболее популярными в геоботанических исследованиях европейской части России являются отечественные экологические шкалы Л.Г.Раменского (Раменский и др., 1956) и Д.Н. Цыганова (1983), а также европейские шкалы Г. Элленберга (Ellenberg, 1974, 1996) и Э. Ландольта (Landolt, 1977).

Сравнение разных типов местообитаний возможно на основе сопоставления их экологического пространства. Под экологическим пространством мы понимаем диапазоны экологических факторов, определяющих специфику экологических режимов местообитаний. Наиболее простым и удобным способом оценки экологического пространства местообитаний является обработка геоботанических описаний по индикационным экологическим шкалам, содержащим балловые оценки экологических свойств видов по различным факторам среды. Экологические шкалы позволяют достаточно доказательно осуществлять прямую ординацию геоботанических описаний по факторам среды.

Балловые оценки рассчитываются для каждого геоботанического описания. При использовании точечных шкал итоговая балловая оценка по некоторому фактору вычисляется как среднее значение из балловых оценок всех видов по этому фактору, взвешенное на обилие видов. По диапазонным экологическим шкалам расчет может осуществляться следующими способами: 1) экстремальных границ, 2) пересечения большинства интервалов, 3) средневзвешенной середины интервала. Два первых способа используются при расчетах по шкалам Раменского, а третий - по шкалам Цыганова. Шкалы с небольшим числом градаций лучше использовать для анализа крупных и весьма неоднородных выборок. Чем больше градаций содержит шкала, тем детальнее дифференцируются местообитания.

Метод биологических тестов

Особую роль в оценке состояния окружающей среды играют биологические тесты. Это связано с тем, что результаты химического анализа, проводимого с помощью сложного аналитического оборудования, во многих случаях не позволяют оценить истинную опасность тех или иных загрязнителей на среду обитания, прогнозировать последствия их воздействия на живые организмы. Многообразные загрязняющие вещества, попадая в окружающую среду, могут претерпевать в ней различные превращения, усиливая при этом свое токсическое действие. По этой причине оказались необходимыми методы интегральной оценки качества среды (воды, почвы, воздуха). Огромную роль при этом играют методы биотестирования и биоиндикации. Под биотестированием понимают приемы исследования, при котором о качестве среды, факторах, действующих самостоятельно или в сочетании с другими, судят по выживаемости, состоянию и поведению специально помещенных в эту среду организмов - тест-объектов. Биоиндикация - родственный биотестированию прием, использующий для этих же целей организмы, обитающие в исследуемой среде. При выборе таких организмов приходится соблюдать определенные требования, среди которых возможность фиксировать четкий, воспроизводимый и объективный отклик на воздействие внешних факторов, чувствительность этого отклика на малые содержания загрязнителей и др. Известен пример биотестирования, основанный на использовании канареек для индикации появления рудничного газа в горных выработках горняками в средние века. Поведение птицы или ее гибель оповещали шахтеров о грозящей им опасности. Биоиндикацию можно проводить на уровне молекул, клеток, органов (систем органов), организмов, популяций и даже биоценоза. Повышение уровня организации живой природы может приводить к усложнению, неоднозначности взаимосвязи биологического отклика с антропогенными факторами исследуемой среды, поскольку на них могут накладываться и природные факторы. Поэтому в качестве биотестов выбирают наиболее чувствительные к исследуемым загрязнителям организмы. Использование биохимических реакций (молекулярный уровень индикации) связано с тем, что они наиболее чувствительны к воздействию внешних загрязнителей. В присутствии загрязнителей окружающей среды, например, происходит уменьшение содержания хлорофилла в мембранах хлоропластов растений или понижается способность фитопланктона к продуцированию кислорода в процессе фотосинтеза. Это может служить индикаторным признаком воздействия на живую природу газопылевых выбросов предприятий или токсичных компонентов сточных вод. На фиксации морфологических отклонений растений от нормы под действием загрязнителей основана биоиндикация на тканевом уровне. Исторически именно морфологические реакции организмов на техногенные факторы вошли в практику оценки качества среды. Еще в середине XIX века бельгийские и английские ученые описывали факты повреждений растений вблизи фабрик. К морфологическим отклонениям высших растений относят изменение окраски листьев, хлороз, пожелтение, некроз (омертвление), увядание листвы и ее опадание. Разработаны специальные шкалы некрозов, позволяющие оценивать интегральную степень загрязнения данной местности. Морфологические индикаторы на основе лишайников нашли применение в системах экологического мониторинга многих стран. Хорошими примерами таких морфологических индикаторов являются обыкновенный кресс- салат и табак сорта BEL W3, который выведен специально для мониторинга содержания озона в промышленных регионах. Даже малые дозы О3 в атмосфере вызывают на листьях этого табака некротические пятна. Для сравнения рядом с биотестом высаживают озоноустойчивый сорт табака BEL B. В свою очередь, кресс-салат, выращенный в чашках Петри, служит хорошим тестом на загрязнение почвы и воды. Биологическими параметрами являются длина проростков и корешков, общая масса растений по сравнению с контрольными. Биоиндикацию многолетнего воздействия антропогенных факторов на растительность можно провести измеряя ширину годичных колец у контрольных деревьев. Биологическим индикатором служит также прирост в длину горизонтальных ветвей взрослых деревьев. Несмотря на специфичность отклика этих факторов на воздействие загрязнителей, такой способ позволяет проводить довольно точную биоиндикацию с малыми затратами. При проведении биологического тестирования на уровне организмов выбор биологических переменных предполагает, что отклик должен коррелировать с изменениями на экосистемном уровне. Выявить такую зависимость на практике достаточно сложно. Однако такие показатели организмов, как рост особей, их продуктивность, выживаемость, состояние органов дыхания, состава крови и плазмы удается использовать для биологического тестирования состояния среды. При мониторинге природных и сточных вод предприятий оказались удобными фитопланктон, дафнии. Показателем при этом служит выживаемость гидробионта. Для биоиндикации состояния водоемов применяют так называемые рыбные пруды, в которых тест-объектами служат караси и аквариумные рыбы гуппи.

Метод ближайшего соседа

Сравнение распределения точек (объектов) на плоскости или на линии с распределением Пуассона. Удобным для оценки распределения объектов на плоскости оказался метод «ближайшего соседа» (Clark, Evans, 1954). Предложен биологически обоснованный способ проведения границы вокруг занятой объектами области. Выведены формулы для метода «ближайшего соседа» на линии. Этот метод можно применять для анализа линейных популяций и популяций, расположенных в интразональных участках биотопов. Ключевые слова: распределение, линия, ближайший сосед, интразональный.

Принцип анализа состоит в сравнении распределения объектов на плоскости или на линии с распределением Пуассона, которое описывает случайное распределение объектов. Отклонение от распределения Пуассона в сторону меньших расстояний между объектами дает групповое, или контагиозное, распределение. Если точки расположены более разреженно, чем при случайном распределении, то их распределение будет равномерным Случайное распределение означает, что организмы в данном месте селятся независимо друг от друга. Отклонение от случайного распределения в сторону равномерного указывает на конкуренцию или антагонизм между биологическими объектами. Групповое распределение указывает на стремление организмов селиться ближе друг к другу (Одум, 1986). Таким образом, тип пространственного распределения (математический) является индикатором характера взаимодействий (биологических) между объектами.

Сравнение распределений объектов с распределением Пуассона связано с серьезными проблемами. Тип распределения, который мы предполагаем сравнивать с распределением Пуассона, сильно зависит от выбранного исследователем масштаба. Это хорошо показано Пановым (1983). Поэтому результат сравнения приходится приводить с оговоркой на масштаб. Вторая трудность связана с тем, что, рассматривая распределение точек (объектов) на плоскости, необходимо еще и каким-то образом оконтурить область, где эти точки расположены, то есть выбрать область рассмотрения. При этом чем больше выбранная область при постоянном количестве точек, тем с большей вероятностью данное распределение «становится» групповым. Это понятно из простого примера: если точки расположены только в одном углу плоскости, а как область исследований мы берем всю плоскость, то, как бы ни были расположены точки, в масштабе всей плоскости это всегда «группа». Такое нередко происходит при наложении сетки из квадратов на рассматриваемое множество точек, т.к. сетка всегда берется правильной формы: прямоугольник или круг. В то же время, наше множество точек может образовывать и фигуры неправильной формы. Выходят здесь из положения путем наложение сетки на часть нашей выборки, оставляя часть точек за пределами области рассмотрения (Ripley, 1977). Однако при этом теряется часть полученных данных. Отсечение лишних кусков плоскости (описано в программах по Ripley- статистикам в Thioulousei, 1997) не решает проблемы из-за произвольности операций на каждом этапе отсечения. Для того чтобы избавиться от вычисления площади, В.И. Грабовский (1987) предложил использовать т.н. «деревья минимальной длины». Однако это избавление оказалось иллюзорным, поскольку вместо произвольного выбора площади требуется столь же произвольный выбор минимального звена в этих «деревьях» (Грабовский, 1987). Выбор точки отсчета и площади рассмотрения необходимо произвести перед началом любых сравнений с распределением Пуассона. Метод «ближайшего соседа» (Clark, Evans, 1954) для сравнения распределения точек (гнезд, мест активности и проч.) на плоскости с распределением Пуассона снимает вопрос о выборе начальной точки, т.к. при этом методе никаких сеток на распределение не накладывается. Кроме того, при методе ближайшего соседа N равно числу объектов, тогда как при методе наложения сетки N -- это количество квадратов, которых всегда в несколько раз меньше, чем объектов.

2. Методы атомной спектроскопии и их применение в экологических исследованиях

В атомной спектроскопии вещества исследуют, переводя их в состояние атомного пара - атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) или газообразное состояние - атомно-эмиссионная спектроскопия (АЭС).

В атомно-абсорбционной спектроскопии для возбуждения атомов используют тепловую энергию. Распыляя образец в пламени, соединения переводят в атомный пар (атомизация). Большинство атомов возбуждаясь, переходит на более высокий энергетический уровень. При обратном переходе происходит выделение энергии. В процессе облучения атомов исследуемого элемента, находящихся в состоянии пара, линейчатым излучением того же самого элемента в возбужденном состоянии происходит резонансное поглощение. Этот процесс сопровождается уменьшением интенсивности линейчатого излучения. Измеряемое поглощение является мерой концентрации свободных атомов образца.

В атомно-эмиссионной спектроскопии возбуждения происходят при помощи электрических зарядов. При этом создаются высокие температуры, благодаря которым большинство атомов переходит в возбужденное состояние. Поглощение энергии этими атомами невозможно, поэтому происходит эмиссия (испускание) фотонов возбужденных атомов.

Определение элементов в большинстве случаев - металлов в атомной спектроскопии проводят чувствительным селективным методом при длине волны, характерной для каждого элемента.

Пределы обнаружения элементов методом атомной спектроскопии достигают 10-12 - 10-14 г.

Метод атомной спектроскопии находит широкое применение в химии, биохимии, экологии и др., а также в анализе различных видов сырья и пищевых продуктов. Метод позволяет определить около 70 различных элементов; используется для одновременного определения большого числа элементов (многоэлементнрый анализ); для серийного анализа, благодаря высокой чувствительности и быстроте.

3. Методы определения общей фитотоксичности веществ почвы и биоиндикации токсикантов (ацетиловый метод, метод инициированного микробного сообщества)

Фитотоксичность почвы - это свойство почвы подавлять рост и развитие высших растений. Необходимость определения этого показателя возникает при моноторинге химически загрязненных почв или при оценке возможности использования в качестве удобрений или мелиорантов различных отходов: осадков сточных вод, компостов, гидролизного лигнина. Удобны и легко выполнимы экспериментальные методы определения фитотоксичности: метод проростков и метод угнетения микробных популяций.

Биоиндикация позволяет на определенной территории непосредственно наблюдать реакцию живых организмов в течение длительного времени. Происходящие в природных системах изменения при этом как бы фиксируются на кинопленке. Реакции, выявляемые в процессе биомониторинга, отражают отклик живых организмов на комбинированное воздействие поступивших в экосистему токсикантов, который затруднительно оценить по результатам химического анализа. Биоиндикация, отражая уровень загрязненности экотоксикантами, дает информацию о состоянии экосистемы в целом.

Среди биологических индикаторов целесообразно различать биоиндикаторы уровней загрязнения и биоиндикаторы состояния экосистемы.

Биоиндикаторы уровней загрязнения представляют собой организмы-концентраторы. В них происходит интенсивное накопление (концентрирование) определенных поллютантов. В этом случае оценку загрязненности среды обитания (и биодоступности токсикантов) осуществляют по отклику организмов, выражающемуся в определенных физиологических реакциях и в накоплении токсикантов в определенных органах и тканях.

Накопление в организме животных или растений тех или иных загрязняющих веществ существенно отличается. Подобрав биоиндикаторы, которые активно аккумулируют в своем организме интересующее нас в целях мониторинга вещество, можно целенаправленно изучать на различных территориях уровни антропогенного загрязнения. В этом отношении достаточно убедительные результаты получены при использовании в качестве биоиндикаторов низших растений, и особенно эпифитных лишайников. Лишайники хуже, чем высшие растения, защищены покровной тканью, потому особенно чувствительны к загрязняющим веществам. С их помощью определяют содержание экотоксикантов в объектах окружающей природной среды и методы биологических исследований. Способность индикаторных организмов к бионакоплению загрязняющих компонентов облегчает их определение традиционными химико-аналитическими методами.

Биоиндикаторы состояния наиболее полно и адекватно соответствуют конечным задачам экологического мониторинга. Считается, что индикаторный организм становится монитором, если может служить как для качественной характеристики, так и для количественной оценки состояния среды обитания или экосистемы. Например, молодые растения табака очень чувствительны к присутствию в воздухе фитооксидантов - озона и органических пероксидов.

Успешное применение в качестве биоиндикаторов находят дикорастущие тест-объекты, в частности из семейства рясковых. Интенсивность фототаксиса хлоропластов в листецах ряски, оцениваемая по изменению количества хлоропластов в эпистофном положении, можно рассматривать как чувствительный показатель, свидетельствующий о степени загрязнения элементов агроландшафта.

Ацетиленовый метод

Инкубация с ацетиленом предполагает в качестве обязательного условия быстрое и равномерное перемешивание газов в исследуемой системе. Последней может быть образец почвы нарушенного или естественного (монолит) сложения, участок почвы известной площади, вегетационный сосуд с растениями и пр. Благодаря хорошей растворимости ацетилена в воде это условие хорошо выполняется для водных и песчаных культур растений, для почв легкого механического состава. Более сложно протекает газообмен в почвах тяжелого механического состава и в переувлажненных почвах, что приводит к недооценке реальной интенсивности азотфиксации. Одним из способов усиления газообмена является принудительная подача ацетилена в толщу почвы.

Длительная инкубация с ацетиленом оказывает и ряд других воздействий на азотфиксирующую систему. Это проявляется в форме вторичной реакции растений и микроорганизмов на изменение температуры и повышение концентрации С02 в замкнутом объеме инкубационной камеры (парниковый эффект). Наиболее значимо это при изучении азотфиксации в системе почва - растение, в которой при длительной инкубации создаются условия, способствующие усилению микробной активности. Стимуляция их происходит как из-за патологической реакции растений и микроорганизмов на присутствие ацетилена и этилена, так и в результате активизации фотосинтеза.

Следовательно, первым общим правилом при использовании ацетиленового метода является сведение к минимуму времени инкубации азотфиксирующих систем в атмосфере ацетилена: в зависимости от конкретных задач исследования время инкубации может составлять от 15-30 мин до 1 - 1,5 ч и не должно превышать 2 ч. Второе условие -контроль за неспецифическим образованием этилена. Этилен образуется многими почвенными грибами и бактериями, выделяется корнями растений, постоянно присутствует в техническом ацетилене. Он нередко обнаруживается в воздухе лабораторных помещений, где источниками его являются пламя газовых горелок и спиртовок, а также разрушающиеся на свету или при нагревании резина и полиэтилен.

В почве интенсивность неспецифического этиленогенеза зависит от ее свойств: почвы, богатые органическим веществом, выделяют этилен в наибольших количествах. Повышенному образованию этилена способствует избыточное увлажнение. Напротив, азотные удобрения, соединения железа и марганца тормозят этиленообразование в почве.

Помимо выделения этилена в почве постоянно протекает и его поглощение - путем адсорбции и главным образом за счет окисления микроорганизмами, многие из которых способны использовать этилен в качестве единственного источника энергии или в процессе соокисления. Однако при наличии ацетилена в газовой фазе почв деятельность таких микроорганизмов резко тормозится и окисление этилена полностью прекращается уже при содержании С2Н2 в 0,0001 атм. Следовательно, окислением С2Н4 в почве при использовании ацетиленового метода можно пренебречь, поскольку Км для С2Н2-редукции у азотфиксирующих бактерий колеблется в пределах от 0,1 до 0,75 атм., что заведомо превышает ингибирующую концентрацию.

Газохроматографический анализ может проводиться на хроматографах любой конструкции, снабженных пламенно-ионизационным детектором. В качестве газа-носителя применяют азот марки «особо чистый» (ТУ 6-21-27) или аргон той же марки (ГОСТ 10157). Для питания пламенно-ионизационного детектора необходимы Н2 и воздух, тщательно очищенные от пыли. Водород можно получать из генераторов водорода, например, типа СГС-2.

Хроматографическая колонка прибора должна обеспечивать четкое разделение и «линейность» пиков следующих газов: СН4, С3Н8, С2Н2 и С2Н4. Метан нередко присутствует в почвенном воздухе, а пропан используется в качестве внутреннего стандарта.

При анализе методом газоадсорбционной хроматографии для наполнения колонок используют силикагель, сферосил, молекулярные сита. При газожидкостной хроматографии твердыми носителями могут быть силикагель, кизельгур, бентонит, а в качестве стационарной фазы -высококипящие эфиры.

Метод инициированного микробного сообщества

Для установления взаимосвязи дозы удобрения с изменением в составе и функционировании микробной системы почв перспективным методом является метод инициированного микробного сообщества (Гузев с соавт., 1980). При его использовании не происходит нарушения структуры и функционирования комплекса почвенных микромицетов. Сущность метода заключается в детальном изучении амилолитической группировки микроорганизмов непосредственно в почве, в условиях естественной конкуренции за субстрат (крахмал и его производные). Для этого с помощью сканирующей электронной микроскопии в сочетании с классическими методами микробиологии изучаются состав и структура микробного сообщества, развитие которого инициировано субстратом на поверхности почвенной пластинки. Определяют истинное доминирование и соотношение отдельных групп и видов микроорганизмов, скорость разложения крахмала и его заселенность, взаимоотношения между отдельными популяциями микроорганизмов и беспозвоночными животными в сообществе.

Важное преимущество метода - возможность установить микробную токсичность исследуемой почвы по отношению к растениям и беспозвоночным животным.

При посевах на питательные среды выявляется потенциальный пул микроорганизмов, включающий многие виды, напротив, в инициированном амилолитическом микробном сообществе, представляющем конкретное проявление этого пула при заданных условиях, мы имеем порядка 10 видов, с небольшим числом доминантов. Это позволяет детально выявить структуру сообществ и четко фиксировать ее изменения.

Используя метод инициированного микробного сообщества были исследованы три типа почв зонально-генетического ряда - дерново-подзолистой, выщелоченного чернозема и типичного серозема. Образцы почв отбирали с контрольных (неудобренных) вариантов длительных полевых опытов с удобрениями. Удобрения в возрастающих концентрациях вносили в увлажненную до 60% от полной влагоемкости почву и изготавливали почвенные пластинки в чашках Петри. Для инициации развития микробного сообщества на поверхности почвы создавали тонкий слой крахмала. Почвенные пластинки инкубировали при постоянной влажности и температуре 250.

Анализ воздействия минерального азота на состав и структуру активно функционирующих сообществ позволил выделить четыре типа реакции микробной системы почвы. Так, при внесении в дерново-подзолистую почву азотных удобрений в дозах до 100 кг/га состав и структура инициированного микробного сообщества остаются неизменными.

При этом наблюдается возрастание общей микробной биомассы микроорганизмов в сообществе и скорости разложения крахмала. Этот диапазон доз удобрений (зона гомеостаза) является важным показателем, характеризующим устойчивость микробиоты к данной антропогенной нагрузке.

Дальнейшее увеличение доз минерального азота приводит к стрессовой реакции микробной системы - доминирующие в сообществе контрольной почвы микроорганизмы Chaetomium sp., Streptomyces sp. гр. griseus, Oidiodendron griseum, Monilia geophila постепенно исчезают, а некоторые редко встречающиеся виды - Penecillium funiculosum, P. janthinellum, P. lanosum, Giliocladium catenulatum - становятся доминантами и часто встречающимися организмами. При дозах более 600 кг/га наблюдается проявление микробного токсикоза почвы. Микроорганизмы сообщества ингибируют прорастание семян и развитие проростков и в свою очередь не потребляются беспозвоночными животными - нематодами отряда Tylenchidae и клещами Tyrophagus putrescentiae. При таком уровне внесения азота доминирующее положение в сообществе занимают микроскопические грибы Penecillium funiculosum, P. janthinellum, P. vermiculatum. Вышеперечисленные виды пенициллов известны как сильные токсинообразователи. Все это дает основание полагать, что изменения, происходящие в микробной системе почвы под действием минерального азота, обусловливают проявление микробного токсикоза почвы. При концентрации нитрата аммония в почве от 1 до 7% состав микробного сообщества коренным образом меняется, что характеризует зону резистентности микробной системы.

Появляются грибы, не свойственные дерново-подзолистым почвам, устойчивые к таким экстремальным условиям - Aspergillus ustus, Penicillium puberulum и актиномицеты рода Streptomyces, которые заменяют все другие виды. При больших концентрациях нитрата аммония рост и развитие микроорганизмов сообщества прекращается, что определяет зону репрессии микробной системы почвы.

Следует отметить, что изменение состава и структуры амилолитического микробного сообщества не связано с различиями в кислотности почвы.

Эксперименты с использованием соломы (характерного для почвенных микроорганизмов субстрата, основным компонентом которого является целлюлоза), подтвердили наличие тех же четырех типов реакций микробной системы в зависимости от концентрации азота в почве. По мере увеличения дозы азота в целлюлозолитическом сообществе, которое по видовому составу заметно отличается от амилолитического микробного сообщества, также появляются грибы рода Penicillium, что свидетельствует о реальности образования токсинов в полевых условиях при удобрении почв. При высоких концентрациях нитрата аммония в почве целлюлозолитическое и амилолитическое сообщество обнаружили большое сходство по видовому составу.

Таким образом, для оценки отрицательного действия высоких доз азотных удобрений на микробную систему почвы могут быть использованы величина зоны гомеостаза и доза, вызывающая микробный токсикоз.

При изучении изменений в микробной системе выщелоченного чернозема и типичного серозема под действием минерального азота было также обнаружено проявление микробного токсикоза. Видовой состав и структура амилолитического микробного сообщества этих почв существенно различаются, однако во всех почвах характер изменений в сообществах сходен - выявляется зона гомеостаза микробной системы, а дальнейшее увеличение вносимых доз азотного удобрения приводит к микробному токсикозу. При этом если микробная токсичность дерново-подзолистой почвы обусловлена доминированием в сообществе грибов Р. funiculosum, Р. vermiculatum, Р. purpurogenum, то в выщелоченном черноземе еще и Aspergillus ustus; в типичном сероземе она связана с грибами Stachybotrys alternans, Aspergillus ustus.

Минеральный калий оказывает близкое к азоту действие на инициированные микробные сообщества дерново-подзолистой почвы, выщелоченного чернозема и типичного серозема. При внесении возрастающих количеств минерального калия установлены те же четыре типа реакций микробной системы и проявление микробного токсикоза. Показано, что применение небольших доз калийных удобрений не приводит к существенным изменениям структуры и состава амилолитических микробных сообществ. Это соответствует гомеостазу микробной системы почв к воздействию данного реагента. При увеличении доз калия происходит перераспределение степени доминирования микроорганизмов в сообществе, активизация токсинообразующих микромицетов. Наряду с общностью в действии азота и калия на микроорганизмы сообщества обнаружены и определенные отличия: минеральный азот стимулирует развитие грибов родов Penicillium, Gliocladium, Coniothyrium, Chaetomium, а калий кроме Penicillium и Coniothyrium - микромицетов Stachybolrys alternans.

Иной характер действия на инициированные микробные сообщества почв отмечали при использовании фосфорных удобрений. Практически ни один из доминирующих и часто встречающихся микроорганизмов не подавлялся в большом диапазоне доз фосфора, внесенного виде однозамещенного фосфата кальция.

На всех почвах фосфорные удобрения стимулировали рост и активность бактерий рода Bacillus и некоторых грибов. Существенных изменений структуры и состава микробных сообществ и проявления токсичности даже при очень высоких дозах фосфора не наблюдали.

Значительно более слабое воздействие фосфорных удобрений на активно функционирующие микроорганизмы сообществ по сравнению с азотом и калием, по-видимому, связано с их низкой растворимостью и способностью большинства почвенных микроорганизмов развиваться на трудно растворимых минеральных фосфатах.

При внесении возрастающих доз полного минерального удобрения, как и при раздельном применении азотного и калийного, в лабораторных экспериментах было выявлено четыре типа реакции микробной системы на этот реагент и проявление микробного токсикоза во всех изученных почвах, Однако дозы NPK, обусловливающие токсикоз, значительно выше, чем выявленные для азота и калия. Под влиянием полного минерального удобрения в составе активно функционирующего сообщества наряду с пенициллами возрастает доля грибов родов Coniothyrium, Gymnoascus, Chaetomium, Fusarium nivale и некоторых других, развитие которых не стимулировалось при внесении только азота, калия или фосфора.

Таким образом, непосредственно в почвенных условиях показано, что при возрастающих нагрузках минеральных удобрений происходят закономерные изменения структуры и состава микробных сообществ почв и потенциально возможно проявление микробного токсикоза. Выявлены микроорганизмы, которые способны вызывать микробную токсичность изученных почв при внесении азотного, калийного и полного минерального удобрений. Показано, что в удобряемой дерново-подзолистой почве микробный токсикоз может быть связан с возрастанием количества грибов Р. funiсulosum, Р. purpurogenum, Р. vermiculatum, Р. janthinellum, в выщелоченном черноземе наряду с пенициллами - Aspergillus ustus, Fusarium oxysporum, в типичном сероземе - Aspergillus ustus, Slachybotrys alternans. Эти данные отражают общее представление о содержании фитотоксичных микромицетов родов Penicillium, Fusarium, Aspergillus в почвах зонального ряда.

Список используемой литературы

1. Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн. М.: ЮНИТИ, 2009. 556 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

2. Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. М.: Изд. Центр «Академия», 2006. 256.

3. Воронков Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов. М.: Агар, 2006. 424 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

4. Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В.Передельский. 6-е изд., доп. И перераб. Ростон н/Д: Феникс, 2007. 575 с.

5. Экология: Учебник для студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. и направлениям/Л.И.Цветкова, М.И.Алексеев, Ф.В.Карамзинов и др.; под общ. ред. Л.И.Цветковой. М.: АСБВ; СПб.: Химиздат, 2007. 550 с.

Размещено на Allbest.ru