Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Литературный обзор 8
1.1. Положение рода Micromonospora в порядке Actinomycetales 8
1.2. Распространение актиномицетов рода Micromonospora в природных субстратах 19
1.3. Методические аспекты выделения актиномицетов рода Micromonospora 22.
1.4. Сукцессионныи подход в изучении актиномицетов рода Micromonospora ЗА
1.5. Актиномицеты рода Micromonospora как ценные объекты биотехнологии 35"
Экспериментальная часть
ГЛАВА II. Объекты и методы исследования 39
2.1. Объекты исследования 39
2.2. Методы исследования 43
2.2.1. Селективные методы изоляции актиномицетов рода Micromonospora из природных субстратов 43
2.2.2. Методы идентификации актиномицетов 47
2.2.3. Экспрессный метод обнаружения микромоноспор в почве 50
2.2.4. Метод определения популяционной структуры представителей рода Micromonospora 53
2.2.5. Методы исследования актиномицетов рода Micromonospora в ходе сукцессии, инициированных увлажнением почвы 54
ГЛАВА III Результаты исследования 56
3.1. Распределение численности микромоносопр по вертикально-ярусной структуре биогеоценозов основных почвенно-климатических зон 56
3.2. Видовое разнообразие микромоноспор в исследуемых биогеоценозах 73.
3.3. Анализ популяционной структуры актиномицетов рода Micromonospora 78
3.4. Использование сукцессионного подхода для экологической характеристики актиномицетов рода Micromonospora 80
3.4.1. Численность микромоноспор и стрептомицетов в лесных подстилках и почвах 80.
3.4.2. Динамика численности микромоноспор и стрептомицетов в ходе сукцессии, инициированной увлажнением 82
ГЛАВА IV. CLASS Обсуждение результато CLASS в 90
Выводы 95
Литература 97
- Методические аспекты выделения актиномицетов рода Micromonospora
- Селективные методы изоляции актиномицетов рода Micromonospora из природных субстратов
- Распределение численности микромоносопр по вертикально-ярусной структуре биогеоценозов основных почвенно-климатических зон
- Динамика численности микромоноспор и стрептомицетов в ходе сукцессии, инициированной увлажнением
Введение к работе
Актуальность темы.
Родовое название "Micromonospora" было впервые предложено Эрсковым в 1923 г. (Oerskov, 1923) для мицелиальных бактерий, образующих колонии с одиночными спорами на субстратном мицелии, со стерильным воздушным мицелием и без воздушного мицелия. Впоследствии микромоноспорьг были выделены из почв Австралии в 1932 г. (Jensen, 1932), позднее Криссом из почв России (1939), однако, главной средой обитания микромоноспор до сих пор считались водные экосистемы - пресноводные и морские (Goodfeliow, Cross, 1984). Несмотря на то, что прошло более полувека со времени открытия рода Micromonospora, закономерности распространения и локализации микромоноспор в наземных экосистемах остаются мало изученными.
В литературе практически нет сведений о распространении этих организмов по вертикальной структуре биогеоценозов, между тем биоценологический подход требует изучения микробных сообществ не только в почве, но и в других элементах биогеоценозов.
Интерес к микромоноспорам обусловлен ценностью представителей этого рода для биотехнологических процессов. Среди этих актиномицетов после 1970 г. выявлены активные продуценты высокоэффективных антибиотиков, широко применяемых в медицине, в первую очередь, аминогликозидного и макролидного ряда, протеолитических ферментов, ингибиторов р-лактамаз типа изуменолидов и других физиологически активных веществ. В связи с этим своевременным является проведение экологических исследований микромоноспоровых актиномицетов. Выявление закономерностей распространения актиномицетов рода Micromonospora пополнит наши знания о биоразнообразии микробного мира.
Целью работы явился анализ основных экологических показателей актиномицетов рода Micromonospora: распределения в биогеоценозах основных почвенно- климатических зон, видового состава и популяционной структуры (споры-мицелий),и экологической стратегии.
Задачи исследования:
1. Разработка эффективных селективных методов для более полной
изоляции микромоноспор из природных субстратов (почвы и растительные
субстраты).
2. Определение закономерностей распределения численности
микромоноспор по вертикально-ярусной структуре биогеоценозов основных
почвенно-климатических зон.
3. Изучение видового состава актиномицетов рода Micromonospora в
основных типах почв.
4. Выяснение популяционной структуры (споры-мицелий)
микромоноспоровых актиномицетов в почве.
5. Использование сукцессионного анализа для выявления места
микромоноспор в почвенном актиномицетном комплексе.
6. Создание коллекции культур рода Micromonospora.
Научная новизна.
Разработаны селективные приемы для наиболее полной изоляции актиномицетов рода Micromonospora из почвы и растительных субстратов, заключающиеся в термической предобработке образцов, использовании селективной среды с комплексом антибиотиков и длительной инкубации посевов.
Впервые установлено, что микромоноспоры, наряду со стрептомицетами, являются не "редкими" (редко встречающимися) формами в почвенных актиномицетных комплексах. Показано, что основным
местообитанием микромоноспор являются субстраты, обогащенные растительными остатками (подстилка, войлок, дернина). Впервые для микромоноспор проведен анализ популяционной структуры на основе данных прямой микроскопии и стохастической марковской модели. Установлено, что в равновесных условиях в популяционной структуре 93% колониеобразующих единиц представлено спорами, а 7% - мицелием.
Практическая значимость.
В результате проделанной работы подобраны методические подходы
для выявления и количественного учета микромоноспор в почве и
растительных субстратах. Использован метод посева из разведений
почвенных и растительных суспензий на селективные питательные среды с
предобработкой образцов. Впервые для выделения микромоноспор из
почвы использован газохроматографический хромато-масс-
спектрометрический метод, основанный на анализе состава жирных кислот суммарной биомассы некоторых представителей рода Micromonospora. Установленные закономерности распределения микромоноспор по вертикально-ярусной структуре заповедных наземных биогеоценозов пополнят наши знания о микробном разнообразии и могут быть использованы в качестве эталонных при проведении работ по биологическому мониторингу, а также служить для оценки природных ресурсов в целях биотехнологии.
Из почв различных типов выделена коллекция микромоноспор, которая может быть использована для поиска среди них продуцентов биологически активных веществ.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на международных конференциях "Ломоносов-96" (Москва, 1996), "Ломоносов-2004" (Москва, 2004), на заседании кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова.
Публикации. Материалы диссертации изложены в 10 печатных работах.
Автор выражает глубокую признательность заведующему кафедрой биологии почв проф., д. б.н.,академику РАЕН Д.Г. Звягинцеву за постоянное внимание к работе. Автор сердечно благодарит д.б.н. П.А. Кожевина за помощь при определении популяционнои структуры микромоносопровых актиномицетов в почве. Автор благодарит д.б.н. сотрудника ВНИИ биологического приборостроения Г.А.Осипова за поддержку и содействие, оказанное при определении микромоноспор в почве ГХ-ХМС методом. Автор благодарит проф., д.б.н. И.Ю. Чернова за ценные консультации, предоставленные образцы пустынных почв и помощь в работе. Автор выражает глубочайшую признательность к.б.н. А.А. Лихачевой и всему коллективу кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова за сотрудничество и поддержку.
Методические аспекты выделения актиномицетов рода Micromonospora
Методы выделения акгиномицетов, в том числе, представителей рода Micromonospora, основаны на создании определенных селективных условий для искомых микроорганизмов. Селективные приемы могут быть созданы специальной обработкой почвенного образца перед его посевом, использованием при посеве специальных. селективных сред и временем инкубации посевов.
Селективность выделения микромоноспор может быть достигнута предварительной обработкой образцов физическими и химическими методами. Большое значение имеет состав питательной среды, на которую производится посев образцов природных субстратов. Заключительным этапом выделения актиномицетов является инкубация инокулированных природным материалом питательных сред. Микромоноспоры характеризуются меньшей скоростью роста, чем представители рода Strepiomyces. Поэтому увеличение периода инкубации чашек Петри со средами, инокулированными природным материалом до 3 — 4 недель является необходимым условием выделения представителей рода Micromonospora. Большинство микромоноспор являются мезофилами, то есть оптимальная температура их развития находится в пределах 25 - 30 С.
В основе селективной изоляции микроорганизмов из естественных мест обитания лежат их физиологические отличия — в потребностях в источниках энергии и питания, в чувствительности к воздействию химических и физических факторов: высыханию, рН, температуре, солям, антибиотикам и т.д.
Одним из этапов селективного выделения актиномицетов является предварительная обработка образцов физическими и химическими методами. Такая обработка может применяться как для подавления сопутствующих микроорганизмов, так и для стимулирования роста исследуемых актиномицетов. Большинство исследователей (Lechevalier, De Bievre, 1977) считают, что в почве актиномицеты находятся преимущественно в виде спор. Логично предположить, что для представителей рода Micromonospora эта закономерность сохраняется. Таким образом, при разработке приемов селективного выделения микромоноспор из почвы необходимо в числе других факторов учитывать и особенности их спор. Споры микромоноспор отличаются высокой устойчивостью к различным физическим воздействиям, особенно по сравнению с вегетативными клетками истинных бактерий. Некоторые авторы предлагали обрабатывать образцы воды горячим воздухом (55 С) в течение 6 мин для выделения представителей рода Micromonospora (а также родов Strepioverticillivm, Nocardia).
Используют приемы прогревания субстратов (почвы, воды, ила) при 89С в течение 1 ч (Калакуцкий, Зенова, 1984); при 45 С в течение 16 часов (Cross, 1981); сухое прогревание при 100С в течение 1 ч (Pisano, Sommer, 1987). Продуцент нового противоопухолевого антибиотика М-92 из Micromonospora verriculosa был выделен при обработке почвы при Н0С в течение 5 мин (Khan, Williams, 1975). Хоскисон с соавторами изучал влияние тепловой обработки на споры Micromonospora echinospora (Hoskisson et al., 2000). Обработка спор в фосфатном буфере при 60С в течение 10 мин вела к пятикратному увеличению жизнеспособных спор, нагревание спор до 70 С уменьшало период, требующийся для прорастания спор, после обработки при 80С в течение 3 мин наступала термальная смерть клеток. Авторами доказано, что споры микромоноспор более термоустойчивы, чем бактериальные эндоспоры и значительно устойчивее, чем вегетативные клетки.
Воздействие высоких температур на образцы и инокулированные чашки уменьшает долю одноклеточных бактерий на чашках Петри по сравнению с актиномицетами, однако, число актиномицетов тоже зачастую снижается.
Кроме устойчивости спор микромоноспор к воздействию температуры учитываются и другие их особенности. Так, например, размеры спор актиномицетов, грибов и одноклеточных бактерий различаются между собой. На этом различии основывается метод концентрирования образцов воды фильтрацией через мембранные фильтры с размером пор 0,45 мкм (Polsinelli, Mazza, 1984). Этим методом были выделены представители родов Micromonospora и Thermoactinomyces (Al-Diwany et al., 1978; Burman et al., 1969) из образцов свежей воды.
Один из селективных методов предварительной обработки образцов, содержащих микроорганизмы, основан на разнице в удельном весе спор и других зачатков различных микроорганизмов - это дифференциальное центрифугирование образцов воды, илов и почвенных суспензий. Центрифугирование производится на скоростях, которые позволяют отделить споры актиномицетов от всех прочих зачатков (1.600 g в течение 20 мин) (Okami, Okazaki, 1972). При работе с образцами морской воды, в связи с небольшой концентрацией в них микроорганизмов, этот метод используется в сочетании с фильтрацией образца через мембранные фильтры. С супернатанте остаются споры актиномицетов, а в осадке — споры и вегетативные клетки грибов и одноклеточных бактерий.
Некоторые авторы отмечают, что при использовании этого метода значительно снижается и количество актиномицетов при посеве на чашки Петри (Anghelscu et al., 1977). Это связано, по-видимому, с осаждением при центрифугировании мицелия актиномицетов, способного образовывать колонии при посеве на твердые питательные среды. Метод дифференциального центрифугирования применяли для выделения, наряду с другими родами, представителей рода Micromonospora.
Для выделения представителей рода Micromonospora почву подвергали ультрацентрифугированию в градиенте плотности хлорида цезия (Karwowski, 1986). Среди описываемой группы методов можно назвать также обработку почвенных суспензий ультразвуком с целью десорбции спор и мицелия актиномицетов с поверхности почвенных частиц. При этом суспензия почвы несколько раз обрабатывалась ультразвуком при частоте 22 кГц и силе тока 0,4 А в течение 2 мин (Звягинцев и др., 1984).
Интересный метод выделения редких актиномицетов был разработан в Англии (Kurtboke et al., 1992). Почвенную суспензию заражали актинофагами, специфичными для стрептомицетов. Указанная обработка приводила к 3 -5 кратному снижению числа выделенных стрептомицетов и увеличению числа представителей других родов.
Селективные методы изоляции актиномицетов рода Micromonospora из природных субстратов
Micromonospora из природных субстратов
Проводили сравнительные исследования эффективности селективных премов для наиболее полного выявления микромоноспор: влияние состава питательных сред и различных факторов обработки субстрата на численность микромоноспор. В этих целях в качестве агаризованных питательных сред использовали следующие: среду с пропионатом натрия (Rowbotham, Cross, 1977), минеральный агар № 1 (среда Гаузе 1) (Гаузе и др., 1983), нитритный агар (Теппер, 1976), агар Чапека (Waksman, 1959,), среду с гороховой мукой (табл. 8). Инкубирование производили в течение 3-4 недель при 28С.Из числа испытанных сред оптимальной для роста и развития большинства микромоноспор оказалась среда с пропионатом натрия. При ее использовании микромоноспоры выделялись из всех исследуемых субстратов (подстилка, почва), колонии микромоноспор, окрашенные в оранжевый, красный, черный цвета, были хорошо видны невооруженным глазом.
Установлено, что каждый используемый прием тепловой предобработки субстрата (прогревание образцов при 100С в течение 1ч, прогревание суспензии почвы и подстилки 10 мин при 70С) повышало долю микромоноспор в актиномицетном комплексе по сравнению с контролем (посевом без предобработки образцов) (рис.1). Прогревание почвенных и растительных суспензий (10 мин при 70С) повышало по сравнению с прогреванием субстратов 1ч при 100С и с контролем (посев без предобработки) долю выделяющихся микромоноспор среди всех акциномицетов в комплексе, обеспечивало высокую среднюю частоту выявления (до 62%) микромоноспор в анализируемых субстратах и, поэтому, признано нами оптимальным в качестве способа предобработки образцов почвы и подстилки. Таким образом, проанализировав полученные данные о влиянии состава питательных сред на выделение микромоноспор, в дальнейшем для дифференцированного учета актиномицетов использовали традиционный метод посева на среду с пропионатом натрия. Применяли селективные приемы: предпосевное прогревание суспензии почвы и подстилки в течение 10 мин при 70С, добавление в питательные среды антибиотиков (налидиксовой кислоты (1 мкг/мл) для подавления роста стелющихся бактерий, рубомицина (1,5 мкг/мл) для подавления роста стрептомицетов, нистатина (50 мкг/мл) для подавления роста микроскопических грибов), витаминов (тиамин - 8 мкг/мл) для удовлетворения потребностей микромоноспор в дополнительных Таблица 8 Состав питательных сред, используемых для выделения актиномицетов из почвы (г/л)
. Влияние различных селективных приемов на численность выделения микромоноспор из почвы и сопряженных ней субстратов на среде с пропионатом натрия:
1 - контроль без предобработки субстрата, 2 - прогревание субстратов 1ч при 100 С, 3 - прогревание суспензий Юмин при 70 С физиологически активных веществах. Посевы инкубировали при 28 - 30С в течение 2-4 недель. Подсчитывали общее число выросших колоний актиномицетов родов Streptomyces и Micromonspora. Численность и долевое участие в комплексе актиномицетов микромоноспор сопоставляли с распределением стрептомицетов в биогеоценозах, основываясь на том, что используемый метод значительно не уменьшал количество выявляемых стрептомицетов.
Выросшие на чашке колонии микромоноспор и стрептомицетов выделяли в чистую культуру и поддерживали на среде Гаузе 1. Представителей каждого морфотипа предварительно идентифицировали до рода, с использованием дифференциальных таблиц определителя бактерий Берджи (1997). Для определения принадлежности к родам Streptomyces, Micromonospora использовали следующие морфологические и хемотаксономические характеристики: наличие воздушного и/или субстратного мицелия, фрагментация и ветвление мицелия, присутствие и количество спор на воздушном и/или субстратном мицелии. В гидролизатах целых клеток определяли наличие L- или мезо-изомеров диаминопимелиновой кислоты (ДАПк) и дифференцирующих Сахаров (Hasegawa et al., 1983).
К роду Streptomyces относили культуры, характеризующиеся наличием вегетативных гиф (d=0.5-2.0 мкм), образующих обильно разветвленный мицелий, редко распадающийся на фрагменты. Воздушный мицелий несет цепочки из 3-5 спор, споры неподвижны. Спороносцы могут быть прямыми, волнистыми и спиральными, располагаться моноподиально или мутовчато. В гидролизатах целых клеток отмечено присутствие L-ДАПк и отсутствие дифференцирующих Сахаров (I хемотип клеточной стенки). К роду Micromonospora относили культуры характеризующиеся отсутствием или слабым развитием стерильного воздушного мицелия, наличием тонкого (d=0.5 мкм) нефрагментирующегося разветвленного субстратного мицелия, на котором образуются одиночные споры на концах спороносцев разной длины или сидячие на основной гифе, присутствием в гидролизатах целых клеток мезо-ДАПк, ксилозы и арабинозы (клеточная стенка Н типа). Морфологическое изучение проводили с использованием микроскопии препаратов, приготовленных по методу "желобка" (Прокофьева-Бельговская, 1963/ Сравнительная характеристика представителей родов Streptomyces и Micromonospora приведена в таблице № 9. Видовую идентификацию представителей рода Micromonospora проводили по определителю Берджи (1997) и с помощью практического ключа, построенного на основе культурально-морфологических признаков культур (Бибикова, 1990).
Для каждого исследованного образца определяли общую численность актиномицетов в колониеобразующих единицах (КОЕ/г субстрата), а также относительное обилие представителей родов Streptomyces и Micromonospora. Использовали показатели встречаемости и доминирования, которое рассчитывали как отношение числа образцов, в которых род встречается, к общему числу проанализированных образцов, и числа образцов, в которых род составляет более 50% от всех выделенных на используемой среде родов актиномицетов, к общему числу проанализированных.
Распределение численности микромоносопр по вертикально-ярусной структуре биогеоценозов основных почвенно-климатических зон
В исследованных хвойных лесных биомах численность микромоноспор была наиболее высокой в растительном ярусе и нижних слоях подстилки (F+H), где идет активная минерализация и накопление органического вещества и составляла десятки и сотни КОЕ/г (рис. 3).
Численность стрептомицетов в хвойных лесах, так же, как и численность микромоноспор, была наиболее высокой на растениях и в подстилке. Относительное преобладание микромоноспоровых актиномицетов над стрептомицетами-для листостебельных мхов (рис. 4). Численность микромоноспор в мохостое достигала 2 х 104 КОЕ/г мха в хвойных лесах гумиднои зоны, а доля их в актиномицетном комплексе на поверхности мхов составила 40 — 50%.
В лиственных лесных биомах микромоноспоры так же, как и в хвойных лесах, численно преобладали в подстилке, их численность достигала 3,6 х 105 КОЕ/г субстрата, что на три порядка выше, чем в почвенном ярусе (рис. 3). На растениях и в почве лиственных биомов микромонеоспоры составляют минорный компонент- актиномицетного комплекса, а в хвойных лесных биомах микромоноспоры наряду со стрептомицетами доминировали во всех ярусах кроме почвенного (рис. 5). В наземном ярусе исследованных лиственных лесных биомов микромоноспоры выделялись только с поверхности коры липы, что соответствует литературным данным об обнаружении микромоноспор на стволах деревьев (Lacey, 1981).
Численность микромоноспор на растениях хвойных БГЦ была достаточно высока 2,2 х 10 КОЕ/г, однако, микромоноспоры встречались лишь в 36% исследованных образцов (рис. 6) и обнаруживались на хвое ели, листьях можжевельника, папоротника, черники только в одном из 5 обследованных лесных биогеоценозов - ельнике-черничнике в Окском заповеднике. Вероятно, поверхность живых растений в лесных биогеоценозах является достаточно случайной средой обитания для микромоноспор, которые могут попадать сюда с частичками пыли, каплями дождя, токами воздуха. Приуроченность микромоноспор к растительным субстратам (мох) и растительным остаткам (подстилка), ранее не отмечавшаяся в литературе, возможно, объясняется тем, что некоторые виды микромоноспор, демонстрирующие хороший рост на ксилозе и арабинозе, подобно другим представителям группы актиноплан, способны разлагать пентозаны растительного происхождения.
Таким образом, в исследованных нами лесных биогеоценозах микромоноспоры встречаются во всех элементах вертикально-ярусной структуры. В лиственных лесах микромоноспоры концентрируются в наземном ярусе, включая моховый слой, составляя здесь, наряду со стрептомицетами, доминирующий компонент актиномицетного комплекса.
В луговом биогеоценозе в пойме р. Пра представители рода Micromonospora обнаружены только в почвенных горизонтах (рис. 3). Нам не удалось обнаружить моноспоровые актиномицеты в растительном ярусе и дерновом горизонте лугового БГЦ. Очевидно, специфические природные условия, в которых сформировался этот пойменный луг (подстилается песчаными отложениями, промывной водный режим) обусловили то, что гидрофильные споры микромоноспор легко вымываются из верхних ярусов биотопа в нижележащие слои почвы.
Для исследованьтх нами степных биомов характерна непрерывность в распространении микромоноспор по вертикальной структуре биогеоценозов, здесь они, наряду со стрептомицетами, доминируют не только в напочвенном, но и в почвенном ярусе (рис. 7 а, б), в то время, как в почве лесных биомов микромоноспоры составляли лишь минорный компонент.
Наибольшее количество микромоноспор приурочено к напочвенному и почвенному ярусу (рис. 8).
В почвенном ярусе микромоноспоры и стрептомицеты в актиномицет. ;ном комплексе представлены примерно в равных долях, численность их достигает 5x10 и 8 х 10 КОЕ/г соответственно. Ярусом наибольшей концентрации микромоноспор в степных биомах является напочвенный, а точнее, поверхность степного войлока. Численность микромоноспор в степном войлоке в 3 - 5 раз, а в ковыльной степи в 10 раз, превосходит численность стрептомицетов (рис. 9) и составляет до 93% от всех выделенных актиномицетов в комплексе. Очевидно, войлок в степи, так же как и подстилка в лесу, отличаясь особым водным и газовым режимом, является преимущественным местом обитания микромоноспор, многие виды которых обладают гидрофильными спорами и являются микроаэрофиллами. Характер распределения микромоноспор по вертикальной структуре сухой полынно-типчаковой степи на каштановой остаточно-солонцеватой почве в целом подчиняется закономерностям, установленным для этих организмов в разнотравно-злаковой и ковыльной степи. Микромоноспоры обнаружены на поверхности сухих растений (полынь, типчак) и в почвенном ярусе (но не во всех его горизонтах). Максимальная доля доля микромоноспор приходится на горизонт Вса (46%) и гипсовый (76%). Это объясняется тем, что ионы Са 2+ инициируют прорастание спор актиномицетов, вообще, и микромоноспор, в частности (Stoxen, Ensign, 1986).
Динамика численности микромоноспор и стрептомицетов в ходе сукцессии, инициированной увлажнением
Рассмотрим динамику численности двух родов порядка Actinomycetales {Streptomyces, Micromonospora) в слоях подстилки и в верхних горизонтах оторфованной подзолистой профильно-оглеенной (так называемой белоподзолистой) почвы и почвы с бурым недифференцированным профилем (буроземе) в ходе сукцессии, инициированной увлажнением. Объектами исследования были выбраны наиболее контрастные почвы по водному режиму на территории Центрального лесного государственного биосферного заповедника (глава II).
На начальном этапе сукцессии (0-момент) численность стрептомицетов превышает численность микромоноспор во всех исследованных образцах (рис. 19, 20) . В слое подстилки L численность стрептомицетов падает на порядок к 15-м суткам опыта и постепенно возрастает к 30-м суткам и сохраняется на этом уровне к 60-м суткам после инициации сукцессии. Плотность популяции микромоноспор (почти во всех образцах подстилки и почвы, кроме слоя F и горизонта А2 охр), напротив, возрастает к 15-м суткам опыта, затем снижается к 30-м суткам и стабилизируется примерно на этом уровне к 60-м суткам опыта. Почти аналогичная тенденция прослеживается в нижних слоях подстилки F + Н. В почвенных ярусах наблюдаются более резкие изменения плотности популяций микромоноспор и стрептомицетов. Численность стрептомицетов в горизонте А2 бел резко падает на 3 порядка к 15-м суткам опыта, затем к 30-м суткам возрастает, достигая первоначальных значений ( 0-момент — тысячи КОЕ/г почвы). Кривая изменения численности микромоноспор в целом повторяет характер кривых для слоев подстилки. Нужно отметить, что на 60-е сутки опыта, как правило, по численности среди исследуемых актиномицетов преобладают стрептомицеты.
Рассмотрим динамику численности стрептомицетов и микромоноспор в ходе сукцессии, инициированной увлажнением образцов подстилки ельника сложного на буроземе (рис. 21). Можно отметить, что численность микромоноспор увеличивается к 15-м или 30-м суткам, что особенно заметно в слоях подстилки F + Н, в слое подстилки L и напочвенном горизонте Ahf. К 60-м суткам численность микромоноспор сопоставима с первоначальной. Численность стрептомицетов снижается на 15-е сутки опыта во всех слоях данного биогеоценоза и повышается к 60-м суткам, значительно превышая при этом численность микромоноспор на последнем этапе сукцессии.
Таким образом, можно сказать, что представители родов Streptomyces и Micromonospora занимают доминирующее положение в актиномицетном комплексе на определенной стадии сукцессии, что может свидетельствовать об их поэтапном участии в процессах разложения растительных остатков в подстилке и почве.
Данные были обработаны методом корреляционно-регрессионного анализа, который подтвердил сильную отрицательную связь стрептомицетов с сутки Рис 21. Динамика численности актиномицетов родов Strepiomyces и Micromonospora в ходе сукцессии, инициированной увлажнением подстилки ельника сложного на буроземе и микромоноспор (коэффициент корреляции = - 0,8) в нижних слоях подстилки (т.е. чем больше представителей одного рода, тем меньше представителей другого рода). Наблюдаемые признаки конкуренции не являются следствием взаимодействия колоний на питательной среде. Поскольку фактор разведения (при общем числе колоний на чашке менее 100) не является значимым, полученные данные могут указывать на интенсивные конкурирующие взаимоотношения популяций именно в этом местообитании. Уравнение регрессии, описывающее эту связь, следующее: Str = -0,945 M(t) + 67,031.
Как показал корреляционный анализ, в почве и в слое подстилки L конкурентные межпопуляционные взаимодействия не регистрируются.
Очевидно, в нижних слоях подстилки (F и Н), где происходит активная переработка растительных остатков, микромоноспоры стремятся взять на себя гидролитические функции стрептомицетов по расщеплению сложных биополимеров, таких, как лигнин, хитин, целлюлоза. На основании полученных данных о характере динамики популяции и равновесной популяционной структуры модно сделать вывод об относительной К-стратегии микромоноспор.
Многомерный факторный анализ выявил приуроченность популяции стреп томицетов к нижним слоям подстилки в почве с бурым недифференцированным профилем, а моноспоровых актиномицетов - в оторфованной подзолистой профильно-оглеенной почве. Очевидно, микромоноспоры, являющиеся влаголюбивыми формами, тяготеют к белоподзолистой почве, где сложился особый водный режим (застой влаги) вследствие того, что эти почвы испытывают длительное переувлажнение в весенний и осенний периоды.
