CC BY
30
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
МИКОБИОТА НЕКОТОРЫХ ПОЧВ АПШЕРОНА, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ Алиева И.Б. Email: Alieva686@scientifictext.ru
Алиева Ирада Будаг кызы - кандидат биологических наук, кафедра биофизики и молекулярной биологии, Бакинский государственный университет, г. Баку, Азербайджанская Республика
Аннотация: в работе представлены результаты микологического исследования образцов почв, взятых на территории Апшеронского полуострова, на участках с различным уровнем нефтезагрязнения. На исследуемых участках бъто обнаружено 45 видов грибов, принадлежащих к 19 родам. Для исследуемых почв 11 видов грибов являются новыми для микобиоты Азербайджана. К ним относятся: Cunninghamella echinulata Thaxter, C. japonica, Mortierella alpine Peyronel, Lipomyces tetrasporus, Yarrowia lipolytica, Pichia minuta, Aspergillus nidulans, A.sydowi, A.repens, Penicillium vermiculatum v P.variotii. В статье приведены эффективные методы исследования микобиоты нефтезагрязненных почв четырех районов Апшеронского полуострова.
Ключевые слова: микобиота, микромицеты, нефтезагрязненные почвы, микроскопические грибы, почвенные грибы, патогенные грибы, видовой состав микромицетов.
MYCOBIOTA OF SOME SOILS OF APSHERON, CONTAMINATED WITH OIL AND OIL PRODUCTS Alieva I.B.
Aliyeva Irada Budag kizi - Candidate of Biological Sciences, DEPARTMENT OF BIOPHYSICS AND MOLECULAR BIOLOGY, BAKU STATE UNIVERSITY, BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN
Abstract: the work presents the results of a mycological study of soil samples taken on the territory of the Absheron Peninsula, in areas with different levels of oil pollution. In the studied areas, 45 species of fungi belonging to 19 genera were found. For the studied soils, 11 species of fungi are new for mycobiota of Azerbaijan. These include: Cunninghamella echinulata Thaxter, C. japonica, Mortierella alpine Peyronel, Lipomyces tetrasporus, Yarrowia lipolytica, Pichia minuta, Aspergillus nidulans, A.sydowi, A.repens, Penicillium vermiculatum v P.variotii. The article presents methods for studying mycobiota of oil-contaminated soils in four regions of the Absheron Peninsula.
Keywords: mycobiota, micromycetes, oil-contaminated soils, microscopic fungi, soil fungi, pathogenic fungi, species composition of micromycetes.
УДК 579.222 Биохимия и физиология микроорганизмов ORCID 0000-0003-1102-0114
Введение
Как известно, при формировании плодородия, как одного из важных показателей почвы, решающая роль принадлежит живым существам, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. В почве обитает в большом количестве бактерии, микроскопические грибы и др., количество которых в 1 гр. почвы насчитывается миллионами. Микобиота почвы составляет примерно 0,1% от общего объема почвы [4].
Исследование трансформации нефти, попавшей в почву, очень важно для механизма самоочищающей способности и восстановления почвы. Нефтяное загрязнение почвы создает новую экологическую ситуацию [2]. Общая характеристика нефтезагрязненных почв связана с изменением численного и видового состава микроскопических грибов, обитающих на этих почвах. Нефтяное загрязнение почвы отрицательно влияет на активность почвенных ферментов и на процесс дыхания почвы. Так на начальных стадиях загрязнения почвы интенсивность дыхания микроорганизмов уменьшается, однако потом с увеличением численности микроорганизмов, повышается интенсивность процесса [1, 6].
Таким образом, загрязнение почвы нефтью является нежелательным процессом и выявление путей очищения почв от нефти и нефтепродуктов является актуальной задачей,
стоящей перед микологами. Основной интерес к почвенным грибам вызван их способностью к деструкции и детоксикации различных загрязняющих веществ.
Материал и методы исследования
Опыты проводились в Бинагадинском, Сураханинском, Сабунчинском и Карадагском районах Апшеронского полуострова. Глубина отбора проб составляла в основном до 10 см. все образцы нумеровали и к каждому прикладывали паспорт исследуемого участка. Для проверки образцов почвы на наличие микромицетов из общей пробы отбирали 5 г. почвы без примесей, помещали в стерильную ступку и заливали 10 т1. воды. Получившуюся суспензию перемешивали 100 раз. Разведенную в 100 раз суспензию засевали в питательной среде. В качестве питательной среды использовали пшеничный сусло-агар, рисовый агар, картофельный агар, питательную среду Чапека и Чапека-Докса. Подсчет и идентификацию колоний микромицетов осуществляли на 3 - 5-й день, используя определители.
Спустя 2-3 дня после образования мицелий грибов, их снова засевали и этот процесс несколько раз повторяли до получения чистых мицелий грибов. В ходе процесса фиксировались дата, форма, цвет, размеры образовавшихся колоний и все эти данные использовались при идентификации грибов. В ходе экспериментов показатель роста колонии вычисляли по формуле:
PR = DHS/T,
где: PR - показатель роста колонии, D - диаметр колонии, Н - высота роста колонии, S -плотность колонии, Т - срок выращивания.
Частоту встречаемости грибов в пробах определяли по формуле:
Р% = а/Ь 100
где: а - число проб, в котором встречались грибы, Ь - общее количество образцов грибов, подлежащих анализу. Количество грибных зачатков в почве рассчитывали по формуле:
С = q• и к/у,
где: С - число грибных зачатков в 1 гр. почвы, q - среднее число колоний, и -соответствующее разведение, к - количество капель в 1 т1 суспензии, у - вес почвы, взятый на анализ.
Единицу образования колонии вычисляли по формуле:
YOK = аЬсМ,
где: YOK - единица образования колонии, а - число колоний в чашке Петри, Ь - количество разведений, с - число капель в 1 т1 суспензии, и - количество почвы, взятой для анализа (г). Единица образования колонии в таблицах дается сокращенной до 103.
Для определения активности почвенных ферментов из взятых проб приготовляли 10% экстракт, затем его фильтровали и в полученном растворе определяли активность ферментов. Все поставленные эксперименты проводились с повтором 4-5 раз и все полученные результаты по соответствующей методике статистически обрабатывались.
Таблица 1. Изменение микокомплекса под воздействием нефтезагрязненных почв
Незагрязненные почвы (контроль) Нефтезагрязненные почвы
Видовой состав Частота встречае мости % Видовой состав Частота встречае мости %
Доминирующие виды микромицетов
Доминирующих видов нет - P.funiculosum Thom A.terreus Thom 69,5 62,1
Часто встречающиеся типичные виды
A.nidulans (Eidam) Winter 35,4 A.repens (Corda)Sacc 53,7
A.niger Thiegh 46,5 A.niger Thiegh 42,1
A.terricola Marchai et Raper 30,4 F.moniliforme Sheldon 36,6
T.lignorum (Tode) Hars 35,4 F.oxysporum(Schlecht) 31,5
T.viride Pers.: Fr 51,4 P.cuclopium Westling 48,4
P.janthinellum Biourge 51,3
P.lanosum Westling 34,4
P.martensii Biorge 31,2
P.variabile Sopp 36,6
Незагрязненные почвы (контроль) Нефтезагрязненные почвы
Редко встречающиеся виды
A.terreus Thom 8,6 A.sydowi (Bainieret Sartory) 7,8
A.sydowi (Bainieret Sartory) 3,7 Thom et Church 8,8
Thom et Church 9,6 F.avenaseum (Fr.) Sacc. 8,5
Botrytis cinerea Pers 6,3 F.solani (Martius) Sacc. 5,5
F.moniliforme Sheldon 5,3 P.biforme Thom 7,2
F.oxysporum (Schlecht.) 6,5 P.vermiculatum Dang 4,8
G.candidum Link ex Pers 5,8 T.koningii 3,4
P.funiculosum Thom 7,9 T.viride 3,1
Cladospoium cladosporiodes 8,7
T.koningii 6,9
Как видно из таблицы, в нефтезагрязненных почвах Penicillium funiculosum и Aspergillus terreus являются доминантными видами, тогда как в контрольных почвах, т.е. не загрязненных нефтью почвах эти виды встречаются очень редко или отсутствуют вообще. С другой стороны, для комплекса загрязненных нефтью почв часто встречающимися видами (частота встречаемости 30-54%) считаются P.cuclopium, P.janthinellum, P.lanosum, P.variabile, A.repens, а также F.monoliforme и F.oxysporum. Таким образом виды грибов рода Penicillium и Aspergillus являются своего рода индикаторами для почв, загрязненных нефтью или подвергнутых техногенному воздействию. Далее исследования проводились в направлении изучения видового состава грибов в зависимости от степени загрязнения почв нефтью.
Анализ пробы почв, взятых сразу после загрязнения нефтью, во всех случаях сопровождался уменьшением количества грибов и это уменьшение прямо пропорционально количеству вводимой в почву нефти Так, при введении 1 кг/м2 нефти привело к уменьшению количества грибов на 18,2%, а при введении 15 кг/м2 и 25 кг/м2 нефти, наблюдалось уменьшение количества грибов на 36,4% и 54,5% соответственно. Но со временем фиксируемое уменьшение количества грибов приостанавливается, стабилизируется и наблюдается количественное возрастание в микокомплексе. Все это указывает на то, что в начале воздействия токсические свойства нефти оказывают отрицательное влияние на численный состав грибов. Затем грибы приспосабливаются к изменяющимся условиям среды и появляются новые виды грибов и это приводит к увеличению численного состава грибов и в микокомплексе появляются новые виды. Из представленных в таблице 14 видов, составляют грибы, которые встречаются не реже 2-3 раз на протяжении четырех лет. Например, A.nidulans, A.niger, A.terricola, C.cladosporioides, F.oxysporum, P.funiculosum, T.koningii, T.glaucum, T.lignorum, и T.viride встречались всегда, A.sydowii, A.terreus встречались 3 раза, а вид A.tenius всего лишь 2 раза в контрольных почвах. К измененным условиям среды на протяжении четырех лет приспособились следующие виды грибов: A.repens, P.cuclopium и P.jantinellum (спустя год), затем P.variabile (спустя 2 года), а затем F.solani, P.martensii (спустя 3 года), а потом уже A.alternata, B.cinerea, V.dahliae (спустя 4 года).
Время воздейс твия Количество нефти, вводимое в почву
Контроль 1 кг/м2 15 кг/м2 25 кг/м2
1 час спустя после ввода нефти A.niger, A.terreus, P.cuclopium, P.funiculosum A.terreus, P.funiculosum
Год спустя A.niger, A.terreus, A.repens, P.cuclopium, P.funiculosum P.jantinellum A.terreus, P.funiculosum
2 года спустя A.tenius, A.nidulans, A.niger, A.terricola, A.terreus, A.sydowii, C.cladosporioi-des F.moniliforme, F.oxysporum, P.funiculosum, T.koningii, T.glaucum, T.lignorum, T.viride A.tenius, A.nidulans, A.niger, A.terricola, A.terreus, A.sydowii, C.cladosporioi-des, F.moniliforme, F.oxysporum, P.funiculosum, T.koningii, T.glaucum, T.lignorum, T.viride A.niger, A.terreus, A.repens, A.sydowii, F.moniliforme, F.oxysporum P.cuclopium, P.funiculosum P.jantinellum, P.variabile A.terreus, P.funiculosum, P.jantinellum,
3 года спустя A.tenuis, A.niger, A.terreus, A.repens, A.sydowii, F.moniliforme F.oxysporum, F.solani, P.cuclopium, P.funiculosum P.jantinellum, P.variabile, P.martensii, P.lanosum A.terreus, A.repens, P.cuclopium, P.funiculosum, P.jantinellum
4 года спустя A.alternata, A.tenuis, A.niger, A.terreus, A.repens, A.sydowii, B.cinerea, F.moniliforme F.oxysporum, F.solani, P.cuclopium, P.funiculosum, P.jantinellum P.variabile, P.martensii, P.lanosum, V.dahliae A.niger, A.terreus, A.repens, P.cuclopium, P.funiculosum, P.jantinellum, P.variabile, P.martensii,
Результаты и обсуждение
В нефтезагрязненных почвах Penicillium funiculosum и Aspergillus terreus являются доминантными видами, тогда как в контрольных почвах, т.е. не загрязненных нефтью почвах эти виды встречаются очень редко или отсутствуют вообще. С другой стороны, для комплекса загрязненных нефтью почв часто встречающимися видами (частота
встречаемости 30-54%) считаются P.cuclopium, P.janthinellum, P.lanosum, P.variabile, A.repens, а также F.monoliforme и F.oxysporum.
В проведенных экспериментальных исследованиях выявлено, что рост почвенных микромицетов под влиянием доз нефти 1 кг/м2, 15 кг/м2 и 25 кг/м2 после некоторых незначительных колебаний численности, был угнетен и до конца инкубации количество выросших колоний составляло лишь 60% от контроля. Токсический эффект нефти в образце с концентрацией 1 кг/м2 проявился уже на 3-и сутки инкубации, когда количество почвенных микромицетов уменьшилось. Стойкое выраженное уменьшение количества микроорганизмов отмечалось уже месяц спустя и до конца эксперимента. При добавлении доз нефти 15 кг/м2 наблюдалось уменьшение численного состава в течение года, которое оставалось стабильным, т.е. не изменялось. Затем в последующие годы, т.е. на второй год наблюдалось увеличение численности грибов и к концу эксперимента численный состав грибов приблизился к контрольному варианту. При введении в почву доз нефти 25 кг/м2 также наблюдалось уменьшение численного состава в течение года, затем опять наблюдается тенденция увеличения численности грибов. Но в течение четырех лет не удалось довести численность грибов до уровня контрольного варианта. С другой стороны при вводе нефти в таком количестве в почву, совершенно останавливает рост и развитие высших растений. Это наблюдалось с момента введения нефти даже в малых дозах (1 кг/м2).
Таким образом эффект воздействия нефтяного загрязнения на рост почвенных грибов особенно выражен при дозах 15 кг/м2 и 25 кг/м2. Далее некоторое время количество микромицетов не сильно отличалось от контроля, но месяц и 15 дней, соответственно, спустя произошли существенные изменения: стойкое выраженное ингибирование роста микроскопических грибов наблюдалось весь период до конца периода эксперимента. Более информативным показателем изменения состояния нефтезагрязненной почвы нам представляется качественный метод - изменение видового состава грибов. Микромицетный комплекс исследуемого участка Апшерона состоял вначале из следующих видов: Penicillium (P.funiculosum), Aspergillus (A.tenius, A.nidulans, A.niger, A.terricola, A.terreus, A.sydowii), Cladosporium (С. Cladosporioides), Trichoderma (T.koningii, T.glaucum, T.lignorum, T.viride).
Все изученные концентрации нефти (от низкого и среднего до высокого уровня загрязнения) оказались губительными для Trichoderma. и способствовали появлению в посевах условно-патогенных микромицетов. Эксперименты показали, что в почвенном сообществе остались жизнеспособными лишь некоторые группы устойчивых к нефти микроскопических грибов. Заключение
Проведенные микробиологические исследования почв некоторых районов Апшеронского полуострова показали, что под воздействием нефти происходит изменение структуры комплекса микромицетов и накопление их токсичных видов. Исследования по изучению биоразнообразия почвенных грибов в модельных почвах, позволили выделить комплекс наиболее часто встречающихся видов: представители Aspergillus (A.niger, A.terreus, A.repens, A.sydowii), Penicillium (P.cuclopium, P.funiculosum, P.jantinellum, P.variabile, P.martensii, P.lanosum), Fusarium (F. Oxysporum, F.moniliforme), Verticilium (V.dahliae ).
Список литературы / References
1. Алиева С.Р. Образование биомассы наиболее активными штаммами микромицетов при разложении нефти и нефтепродуктов. Труды института Микробиологии НАН Азербайджана. Баку. Элм, 2006. Т. 3, С. 65-72.
2. Атакишиева Я.Ю. Распределение биосурфактант-продуцирующих микроорганизмов в нефтезагрязненных серо-бурых почвах Апшерона. Материалы международной конференции «Актуальные проблемы экологии» (6-8 октября 2004, республика Беларусь, г. Гродно). Гродно, 2005. Часть 1. С. 73-76.
3. Иванова А.Е., Карлсен А.С., Николаева В.В., Гофман А.В., Катаев А.Д. Грибы в городских почвах: Биомасса, распространение, функции. В кн.: Биоразнообразие и экология грибов и грибоподобных организмов северной Евразии: Материалы Всероссийской конференции с международным участием. Екатеринбург, 2015. С. 96-98.
4. Киреева Н.А., Рафикова Г.Ф. Развитие потенциально патогенных видов микроскопических грибов при нефтяном загрязнении почвы. Успехи медицинской микологии, 2007. 9 (2). С. 49-51.
5. Марфенина О.Е. Антропогенная экология почвенных грибов. Москва. Медицина для всех, 2005. С. 195.
6. Расулзаде З.И. Изучение ферментативной активности, как показателя микробиологического статуса прибрежных почв Апшеронского полуострова при нефтяном загрязнении. Труды Инст.Микробиологии НАН Азербайджана. Баку Элм, 2006. Т. 3. С. 217-224.
7. Салманов М.А., Велиев М.Г., Бекташи Н.Р., Алиев С.Р. Деградация сырой Бакинской нефти и нефтепродуктов микроскопическими грибами. Труды Инст.Микробиологии НАН Азербайджана. Баку. Изд.Элм, 2006. Т. 3. С. 121-128.
