Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Лапыгина Елена Владимировна

Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок
<
Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок
>

Диссертация - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Лапыгина Елена Владимировна. Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.07.- Москва, 2003.- 126 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-3/715-0

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Структурно-функциональная организация микробных комплексов и подходы к ее изучению 6-16

Глава 2. Современные методы изучения структурно-функциональной организации микробных сообществ 16-29

Глава 3. Действие минеральных удобрений на почвенные микроорганизмы 29-45

3.1. Действие минеральных удобрений на структуру микробных комплексов 29-41

3.2. Действие минеральных удобрений на напряженность процессов трансформации С и N в почвах 41-45

Глава 4. Реакция микробного комплекса на кратковременные обработки почвы сильно действующими агентами 45-55

1. Изменение численности и таксономической структуры сапротрофного бактериального комплекса аллювиальной луговой почвы после кратковременного воздействия высоких доз минеральных солей 61 -70

2. Влияние солевого шока, вызванного NH4N03, на динамику общей численности бактерий на разных стадиях микробной сукцессии, инициированной увлажнением 71 -75

3. Влияние NH4N03 на таксономическую структуру сапротрофного бактериального комплекса почвы на разных стадиях сукцессии, инициированной увлажнением 76-84

4. Влияние солевого шока на таксономический состав лабораторной смеси бактерий 85-91

5. Влияние солевого шока на чистые культуры почвенных бактерий 91 -97

Заключение 98-100

Выводы 101-102

Список литературы 103-126

Введение к работе

Актуальность темы. Применение минеральных удобрений является широкомасштабным антропогенным воздействием на почву. Считают, что получение половины продукции растениеводства в странах с развитым сельским хозяйством обусловлено применением минеральных удобрений -экономически наиболее выгодным и эффективным фактором повышения урожайности. При внесении в почву гранулированных минеральных удобрений, вблизи от гранулы образуются локусы с очень высокими концентрациями солей, способными вызывать у бактерий солевой шок. Под шоком (кратковременный солевой шок) мы понимали кратковременное воздействие неблагоприятного фактора на микроорганизмы, приводящее к уменьшению численности клеток в почве.

Работы по изучению влияния высоких доз минеральных удобрений на таксономический состав почвенных бактерий противоречивы, что объясняется сложностью и трудоемкостью диагностики вида у прокариот. Значительно больше работ посвящено изучению микроскопических грибов.

Показано, что внесение высоких доз минеральных удобрений приводит к существенным изменениям в структуре комплексов почвенных микромицетов (Марфенина, 1991; Кураков, 1985; Гузев, 1988). Однако изучалась только возможность развития грибов в присутствии разных концентраций солей. Нас же интересовал вопрос о возможности роста микроорганизмов после снятия солевого шока.

Имеющиеся в литературе сведения не дают четкого ответа на вопрос о влиянии кратковременного воздействия высоких доз минеральных солей на бактериальный комплекс почвы, хотя изучение этой проблемы представляет интерес как в теоретическом плане - ответ почвенных бактерий на солевой шок, так и в практическом аспекте - специфика функционирования прокариотного комплекса почвы вблизи от гранулы удобрений.

Целью работы являлось изучение влияния кратковременного воздействия высоких доз минеральных солей (солевого шока) на бактериальный комплекс аллювиальной луговой почвы для выявления возможности роста бактериального комплекса и перестроек в его таксономической структуре.

Задачи исследования:

  1. Изучение изменений в численности и структуре бактериального комплекса почвы после кратковременного воздействия высоких доз минеральных солей.

  2. Определение специфики действия солевого шока на комплекс почвенных бактерий на разных стадиях микробной сукцессии, инициированной увлажнением.

  3. Изучение устойчивости чистых культур почвенных бактерий к кратковременному солевому шоку в сравнении с его действием на собственно почвенные бактерии.

Научная новизна: Установлена высокая устойчивость почвенных бактерий к солевому шоку, что проявлялось в способности клеток нормально развиваться на питательных средах после суточного экспонирования почвы, насыщенной солями, с последующим снятием солевого шока. Впервые показано, что применение гранулированных удобрений приводит к гибели части бактерий в зонах близких от гранул, однако, эта гибель не разрушает общего пула микроорганизмов пахотного слоя почвы.

Установлено, что максимальное токсическое действие на сапротрофные бактерии оказывал насыщенный раствор NH4N03, воздействие которого приводило к снижению численности бактерий и значительным перестройкам в структуре почвенного бактериального комплекса. Меньшее воздействие оказывали насыщенные растворы KN03 и NH4C1. Обработка почвы насыщенными растворами КС1 и СаНР04 не вызывала значительных

изменений таксономического состава бактерий.

Наиболее чувствительными к высоким дозам солей были протеобактерии, менее чувствительными - бациллы, коринеподобные бактерии и стрептомицеты; при этом бактерии в нативных почвенных образцах проявляли большую устойчивость к солям, чем бактерии, развивающиеся в чистых культурах, что связано как с защитной ролью почвы по отношению к бактериям, так и с состоянием анабиоза, в котором они находятся в почве.

Практическая значимость: Установлено, что кратковременное воздействие высоких концентраций минеральных солей не оказывает катастрофического губительного действия на бактерии в почве. После применения гранулированных удобрений погибает лишь незначительная часть почвенных бактерий, хотя в отдельных локусах количество бактерий может уменьшаться в несколько раз и нарушаться структура комплекса почвенных микроорганизмов.

Описание изменений в структуре комплекса сапротрофных бактерий позволят констатировать проявление негативных процессов, связанных с ингибированием в первую очередь почвенных протеобактерии, которые выполняют важные экологические функции в почве.

Современные методы изучения структурно-функциональной организации микробных сообществ

Микробиологические методы исследования почвы весьма разнообразны по своей принципиальной сущности. Каждый из применяемых приемов дает ответ на какой-то частный вопрос и их выбор, очевидно, должен варьировать в зависимости от конкретной цели исследования.

Традиционно микробиологическая характеристика почв начинается с учета численности микроорганизмов и идентификации тех видов, которые могут быть получены в чистой культуре с использованием питательных сред. По оценкам разных исследователей, лишь малая часть микроорганизмов (от 0,1 до 1%), составляющих почвенное микробное сообщество, может быть выделена и идентифицирована на одной среде (McCaig et al., 2001; Torsvik, Ovreas, 2002). Бактериальное разнообразие почв характеризуется в пределах изученного гетеротрофного комплекса аэробных и факультативно-анаэробных бактерий, включающих 50-60 родов, а теоретически на используемой глюкозо-пептонно-дрожжевой среде (Добровольская и др., 1989) способны расти представители 80 родов бактерий этой группы. Тем не менее, метод посева на питательные среды, позволяет получить предварительную оценку разнообразия микробных сообществ, являясь полезным в эколого-географических исследованиях и при сравнении сообществ бактерий разных типов почв и разных природно-климатических зон (Добровольская и др., 1996, 2001).

Следует однако отметить, что диагностика до вида у прокариот чрезвычайно сложна и трудоемка. Этим объясняется факт малочисленночти работ по изучению влияния минеральных удобрений на качественный состав почвенных бактерий и актиномицетов. Намного больше работ посвящено изучению микроскопических грибов, видовую принадлежность которых установить значительно легче.

Для характеристики грибного и актиномицетного комплексов разных типов почв было предложено использовать понятие комплекса типичных видов (Мирчинк, 1988; Зенова, Звягинцев, 1998). Комплекс типичных видов выделяется на основе пространственной и временной частоты встречаемости вида.

Пространственная частота встречаемости характеризуется числом образцов, в которых вид обнаружен, к общему числу исследованных образцов, а временная - отношением числа сроков в году, когда вид обнаружен, к общему числу сроков отбора образцов (Мирчинк, 1988).

Совместное использование показателей пространственной и временной частоты встречаемости позволяет дифференцировать виды в комплексе на типичные: доминирующие (оба показателя выше 50%), часто встречающиеся (оба показателя выше 30%), редкие (пространственная частота встречаемости ниже 30%, а временная - выше 30%), а также случайные - виды с низкой пространственной и временной частотами встречаемости (ниже 10%) (Мирчинк, 1988; Зенова, Звягинцев, 1998).

Для оценки представленности грибов в различных местообитаниях также используют показатель обилия вида (рода), который определяется как процентное содержание колоний одного вида (рода) по отношению к общему числу колоний, вырастающих при высеве почвенной суспензии на питательную среду (Зенова, Кураков, 1988).

Для характеристики своеобразия таксономического состава бактериальных комплексов разных местообитаний наряду с показателями пространственной и временной частоты встречаемости выделяют классы обилия родов (видов): 1) доминирующая группа - роды (виды), составляющие более 30% от общего числа бактерий, учитываемых на использованной среде; 2) субдоминанты - роды (виды), составляющие 20-30%; 3) группа среднего обилия - роды (виды), составляющие 5-20%; 4) минорные компоненты - роды (виды), составляющие менее 5% от общего числа учитываемых бактерий (Головченко и др., 1993).

При анализе таксономической структуры бактериальных сообществ используется также определение спектра потенциальных доминантов, т.е. видов (или родов), которые хотя бы однократно были обнаружены в составе доминантной группы. Проанализировав достаточно большое количество образцов, можно составить список таких доминантов и определить их частоту доминирования, т.е. вероятность того, что в случайно взятом образце какого-либо субстрата этот таксон окажется доминирующим. Этот показатель является одним из наиболее репрезентативных и с успехом используется при оценке таксономической структуры бактериальных комплексов разных типов почв, ярусов экосистемы и т.д. (Чернов, 1993; Головченко и др., 1995; Добровольская и др., 1996, 1997; Зенова, Звягинцев, 1998). При этом, в указанных работах было предложено использовать в качестве таксономической единицы разнообразия бактерий не вид, а род, а в некоторых случаях и таксоны более высокого порядка, когда идентификация до рода по фенотипическим признакам затруднена (например, порядок Myxobacterales или группа Flavobacterium-Cytophaga) (Добровольская и др., 1997, 1999; Звягинцев и др., 1999а). Для количественной оценки бактериального разнообразия почв применяются общепринятые в синэкологии индексы разнообразия, такие как индекс Шеннона (альфа-разнообразие) или индекс Уилсона-Шмиды (бета-разнообразие). Однако, более информативными, по мнению ряда авторов, следует считать показатели, характеризующие иерархическую и синэкологическую структуру бактериальных сообществ: соотношение бактерий различных родов в сообществе, частота встречаемости и доминирования бактерий определенных родов, спектры потенциальных доминантов, таксономический состав бактерий в пределах каждой из эколого-трофических групп, соотношение протеобактерий и актинобактерий (Звягинцев и др., 19946, 1998, 1999а,б; Чернов, 1997; Добровольская и др., 1997,2001а).

Как было показано многими исследователями (Виноградский, 1952; Звягинцев, 1976; Мирчинк, 1976 и др.), объективное представление о биогенности почв может быть получено только на основе прямых методов микроскопирования почвы. Одним из наиболее совершенных методов выявления, изучения и количественного учета микроорганизмов в их естественной среде обитания является люминесцентная микроскопия в падающем (отраженном) свете (Звягинцев, 1980) с использованием в качестве флуорохрома акридина оранжевого для учета бактерий и мицелия актиномицетов (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991).

Действие минеральных удобрений на структуру микробных комплексов

Действие минеральных удобрений на почвенные микроорганизмы изучалось с помощью различных методов. Значительная часть работ проводилась с использованием традиционных методов посева на плотную питательную среду и изучения физиологических групп почвенных организмов, меньше исследовался видовой состав почвенной микробиоты.

Анализ многочисленных данных, посвященных этому вопросу, показывает, что положительное влияние минеральных удобрений обнаруживается, как правило, при невысоком уровне их внесения в почвы, богатые органическим веществом или свежими растительными остатками. В этих условиях кислотность почвы меняется в нейтральную или слабощелочную сторону, улучшаются водно-физические свойства пахотного слоя, что благоприятно сказывается на размножении микроорганизмов (Валагурова, 1982; Саникидзе, 1982). Минеральные удобрения, также являясь питанием для микроорганизмов, могут оказывать и опосредованное стимулирующее действие на почвенное население. Механизм его состоит в следующем: под влиянием вносимых удобрений увеличиваются размеры экзоосмоса и корневого опада растений, что резко повышает содержание легкодоступных органических веществ в ризосфере во время вегетационного периода; с другой стороны, после уборки сельскохозяйственных культур в удобряемых почвах остается большее количество растительных остатков (Валагурова, 1982). Помимо этого, минеральные удобрения являются питанием для микроорганизмов.

Вместе с тем, существует немало исследований, в которых не было отмечено возрастания общей численности микроорганизмов в почве (Степанова, 1959; Мирчинк, 1957; Марфенина, 1976; Выблов, 1979; Марченко, 1980; Бондаренко, 1980), а порой сообщалось об ее уменьшении под действием минеральных удобрений (Голобородько, Иутинская, 1978; Павленко, 1982).

Наблюдаемое снижение общей численности микробов часто происходит в результате длительного применения удобрений. Так, на легких супесчаных оподзоленных почвах Соликамской опытной станции, где минеральные удобрения вносили в течение 15 лет, существенно уменьшилась численность бактерий и актиномицетов. Это явилось следствием подкисления почвы и перехода солей алюминия в подвижные формы, которые оказывают токсическое действие на отмеченные группы микроорганизмов (Мишустин, Прокошев, 1949).

Исследования, проведенные на разных почвах - дерново-подзолистых (Суховицкая, Мильто, 1982; Павленко, 1982), темно-серых лесных (Павленко, 1982), типичном черноземе (Михновская, 1982), красноземах (Саникидзе, 1982) - показали, что внесение высоких доз минеральных удобрений достоверно снижает общую численность микроорганизмов. Показано, что однократная доза N1040P250K1770 оказывает ингибирующее влияние на микроорганизмы в течение 6 лет (Павленко, 1982), причем проявление отрицательного воздействия заметнее на дерново-слабоподзолистой почве, характеризующейся низкой буферной способностью и небольшим содержанием гумуса, чем на темно-серой лесной почве.

Характер действия минеральных удобрений на численность микроорганизмов во многом определяется совокупным влиянием различных экологических факторов: влажностью и температурой почвы, степенью ее окультуренности, видом возделываемой сельскохозяйственной культуры и фазы ее развития (Мишустин, 1976; Михновская, 1982). При этом все исследователи единодушны в том, что на менее окультуренных почвах воздействие удобрений более заметно. Этим во многих случаях можно объяснить неоднозначность результатов, получаемых разными исследователями. Экспериментальным подтверждением этому являются модельные опыты по изучению действия азота, фосфора, калия и полного минерального удобрения, в возрастающих дозах от 90 до 1440 кг/га, при различных влажности и температуре почвы на численность бактерий, грибов и актиномицетов (Михновская, 1982). Максимальная численность микроорганизмов была зарегистрирована при дозе полного минерального удобрения 360 кг/га. Фосфорное удобрение было наиболее эффективно в той же дозе; азотное - в дозах 90-180 кг/га, а более высокие дозы его снижали количество микробов; калийное удобрение отрицательно влияло на численность микроорганизмов, причем негативный эффект возрастал по мере увеличения дозы. Обработка результатов методом дисперсионного анализа позволила установить следующие закономерности: при понижении температуры нивелируются различия в численности микроорганизмов в зависимости от доз удобрений, а по мере повышения влажности почвы уменьшается доза удобрений, оказывающая угнетающее действие на развитие ее микронаселения.

Используя метод дисперсионного анализа установлено долевое участие различных экологических факторов в вариации численности микроорганизмов в поливных южных черноземах и темно-каштановых почвах (Андреюк, 1980): изменение общей численности микроорганизмов и количества олигонитрофильных бактерий на 63-72% обусловлено колебанием влажности почвы; такие факторы как температура, рН и минеральные удобрения в условиях орошения почв имеют меньшее долевое значение в вариации численности этих групп микроорганизмов. В то же время изменения численности актиномицетов лишь на 13% обусловлены фактором влажности, на 20% зависят от температуры и на 60% определяются уровнем минеральных удобрений.

Изменение численности и таксономической структуры сапротрофного бактериального комплекса аллювиальной луговой почвы после кратковременного воздействия высоких доз минеральных солей

Для анализа численности и таксономической структуры бактериального сапротрофного комплекса аллювиальной луговой почвы был применен метод посева на универсальную глюкозо-пептонно-дрожжевую среду (ГПД), которая позволяет выявить достаточно широкий спектр родов почвенных бактерий (Добровольская, 2002).

Модельные опыты с внесением минеральных солей, имитирующие в почве локусы с высокими концентрациями солей вблизи от гранул удобрений, показали, что внесение в почву NH4NO3, NH4C1 и KN03 достоверно снижало численность бактерий в 1,3-2,5 раза (рис. 1), при этом максимальный эффект снижения численности наблюдался при внесении NH4NO3. Внесение КС1 не оказывало существенного влияния на численность бактерий, а внесение CaHPCU увеличивало численность бактерий в почве в 1,5 раза.

Наиболее токсичным для сапротрофных бактерий оказался NH4N03, однако, снижение численности всего в 2,5 раза (хотя можно было бы ожидать многократного уменьшения численности) свидетельствует о сравнительно слабом влиянии кратковременного воздействия насыщенных растворов солей на сапротрофные бактерии, выделяемые на используемой среде. Значительная часть бактерий (40%), перенесших в почве солевой шок, сохраняли способность развиваться на питательной среде.

Измерение рН водной вытяжки исследуемой почвы (табл. 1) показало, что одноразовое внесение высоких доз солей не вызывало значительных изменений значений рН (некоторое снижение рН с 7,7 до 6,4 наблюдалось только при внесении NH4N03), что свидетельствует о том, что изменение численности сапротрофных бактерий напрямую не связано со снижением рН почвы.

Изменения в сапротрофном бактериальном комплексе почвы после внесения минеральных солей четко проявлялись при анализе таксономической структуры (табл. 2; рис. 2).

До внесения солей бактериальное сообщество в образце аллювиальной луговой почвы было представлено следующими таксонами: Bacillus, Arthrobacter, Rhodococcus, Micrococcus, Cellulomonas, Streptomyces, Cytophaga, Flavobacterium, Myxococcus, Polyangium, Aquaspirillum, Azospirilium, Pseudomonas, Azotobacter, Alcaligenes и олиготрофными протеобактериями. Обилие протеобактерий, среди которых значительную долю составляют гидробионты, по-видимому, обусловлено продолжительной переувлажненностью почв. Развитию актинобактерий благоприятствуют нейтральная реакция среды и высокое содержание гумуса.

Внесение NH4N03 вызывало значительные изменения в структуре бактериального комплекса почвы. Если в контроле доминантами, наряду со стрептомицетами, были протеобактерий, представленные родами Myxococcus, Polyangium, Aquaspirillum, Azospirillum, Pseudomonas, Azotobacter, Alcaligenes и олиготрофными протеобактериями, в меньших количествах обнаруживались коринеподобные бактерии родов Arthrobacter, Rhodococcus, Micrococcus и Cellulomonas и споровые; незначительную долю составляли бактерии родов Cytophaga и Flavobacterium, то после воздействия NH4N03 абсолютными доминантами становились стрептомицеты, увеличивалась доля бацилл и значительно уменьшалась доля коринеподобных бактерий и протеобактерий.

Особого внимания заслуживают перестройки в группе протеобактерий, выполняющих важные экологические функции в почве. Уменьшение доли протеобактерий происходило в основном за счет подавления представителей родов Aquaspirillum, Pseudomonas, Azotobacter и Alcaligenes. Устойчивыми к аммиачной селитре были протеобактерий родов Myxococcus и Polyangium, а также грам отрицательные бактерии родов Cytophaga, Flavobacterium; в меньшей степени - азоспириллы и олиготрофные протеобактерий.

Менее значительные перестройки в структуре сапротрофного бактериального комплекса происходили под воздействием NH4C1 и KN03: по сравнению с контролем, увеличивалась доля бацилл и уменьшалась доля коринеподобных бактерий и протеобактерий, представленных родами Myxococcus, Polyangium, Azospirillum, Pseudomonas и олиготрофами.

Влияние NH4N03 на таксономическую структуру сапротрофного бактериального комплекса почвы на разных стадиях сукцессии, инициированной увлажнением

Влияние солевого шока на динамику общей численности бактерий было изучено при помощи метода люминесцентной микроскопии с использованием красителей акридина оранжевого и диацетата флуоресцеина.

Характер изменения численности бактерий (окраска АО) в контрольной почве в ходе сукцессии, инициированной увлажнением, представлен на рис. 6. Самые высокие показатели численности бактерий были выявлены в контроле на 1-7-е сутки опыта (8,3-9,4 млрд. кл/г почвы). Затем численность бактерий снижалась до 4 млрд. кл/г почвы (14-е сутки) и сохранялась примерно одинаковой до конца опыта (45-е сутки). При этом данные по изменению численности бактерий в ходе сукцессии несколько отличались от результатов, полученных другими авторами, где максимальная численность бактерий (в черноземе и сероземе) приходилась на 14-16-е сутки после увлажнения воздушно-сухой почвы (Звягинцев, 1987; Кожевин, 1989). Полученные различия, видимо, связаны как с типом почвы, так и с условиями хранения почвенных образцов до начала опыта. Значительное уменьшение численности бактерий к 14-м суткам сукцессии объясняется исчерпанием в почве легкодоступного субстрата.

Экспонирование почвы с NH4N03 приводило к снижению численности бактерий на протяжении всего опыта в 1,2-1,5 раза по сравнению с контролем, при этом кривая, описывающая изменение численности бактерий при внесении NH4N03, в целом повторяла ход контрольной кривой.

В первые сутки опыта бактерии характеризовались более высокой устойчивостью к нитрату аммония, чем в последующие сроки, что проявлялось в близких значениях численности бактерий в опыте и в контроле. Гибели подвергалось всего 10 % клеток (табл. 4). Правомочно предположить, что в почве бактерии находятся в состоянии повышенной устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды, аналогичном тому, которое наблюдалось рядом исследователей при голодании клеток (Головлев, 1998). По ходу сукцессии устойчивость к солевому шоку падала. На 3-7-е сутки под воздействием насыщенного раствора NH4N03 погибало 18-22 % клеток (табл. 4), на поздних стадиях сукцессии (30-45-е сутки) число погибших клеток доходило до 30 %.

Снижение численности бактерий при внесении NH4NO3 (окраска АО) всего в 1,2-1,5 раза позволяет сделать вывод о высокой устойчивости бактерий в почве к кратковременному воздействию насыщенного раствора аммиачной селитры. Большинство бактерий (70-80%), подвергшихся солевому шоку в почве, способны нормально развиваться если в дальнейшем переносятся на обычные питательные среды.

В последнее время для учета численности метаболически активных клеток бактерий в почве начали применять ФДА, который после гидролиза в клетках, обладающих эстеразной активностью, образует флуоресцеин, выявляемый люминесцентной микроскопией. При окраске ФДА всегда выявляется меньше клеток, чем при окраске АО, что свидетельствует о том, что далеко не все клетки обладают эстеразной активностью, а следовательно находятся в неактивном метаболическом состоянии.

Характер изменения численности метаболически активных клеток бактерий (окраска ФДА) принципиально отличался от динамики общей численности бактерий (окраска АО) (см. рис. 6). Самые низкие показатели численности бактерий в опыте и в контроле приходились на 1-е сутки сукцессии (0,28 и 0,33 млрд. кл/г почвы соответственно), что свидетельствует о медленном выходе из неактивного состояния большинства клеток в почве. Затем численность бактерий в контроле увеличивалась почти на порядок, достигая максимума на 14-е сутки (2,8 млрд. кл/г почвы), и несколько снижалась к концу опыта (1,5 млрд. кл/г), оставаясь при этом выше, чем в начале сукцессии.

Обработка почвы NH4NO3 снижала численность метаболически активных клеток бактерий, однако, кривая, описывающая изменение численности бактерий при внесении NH4N03, в целом повторяла ход контрольной кривой.

В первые сутки опыта обработка почвы NH4NO3 существенно не снижала численности метаболически активных клеток бактерий, что свидетельствует об их высокой устойчивости к соли в этот период. Максимальное снижение численности метаболически активных клеток бактерий наблюдалось на 7-14-е сутки опыта (в 2,5 раза), соответственно изменялась и доля клеток, чувствительных к NH4N03. Если на 1-е - 3-й сутки сукцессии под воздействием насыщенного раствора NH4N03 погибало 15-17 % метаболически активных клеток бактерий (см. табл. 4), то на 7-14-е сутки гибели подвергалось максимальное количество (до 60%) клеток; далее (30-45-е сутки) число погибших клеток несколько уменьшалось - 30-40%. Подобный характер динамики численности свидетельствует о том, что быстрорастущие бактерии (r-стратеги), преобладающие на начальных стадиях сукцессии, более чувствительны к воздействию соли, чем К-стратеги, получающие преимущественное развитие на поздних стадиях сукцессии. При этом метаболически активные клетки бактерий менее устойчивы к солям, чем клетки, находящиеся в менее активном состоянии.

Следует отметить, что доля метаболически активных клеток бактерий, определенная по отношению показателей численности - N A:NA0 (табл. 5), -в опыте (обработка NH4N03) и в контроле была самой низкой на 1-е сутки опыта и составляла 4%. Затем доля метаболически активных клеток бактерий возрастала (14-30-е сутки) и падала к концу опыта (45-е сутки). При этом доля метаболически активных клеток бактерий в почве, обработанной NH4N03, была почти всегда ниже доли метаболически активных клеток бактерий в контрольной почве. Если учесть, что ФДА лучше окрашивает грамположительные бактерии, то можно предположить, что и в опыте и в контроле на поздних стадиях сукцессии преобладают грамположительные бактерии, находящиеся в состоянии высокой метаболической активности.

Похожие диссертации на Реакция комплекса почвенных бактерий на кратковременный солевой шок