CC BY
62
идентичным составом фитоценозов. Незначительные различия же связаны в основном с биоклиматически-ми и экологическими условиями формирования лесопитомников.
Литература
1. Аристовская, Т.В. Микроорганизмы как трансформаторы и стабилизаторы биосферы / Т.В. Аристов-ская // Почвоведение. - 1988. - № 7. - С. 76 - 82.
2. Бабьева, И.П. Биология почв / И.П. Бабьева, Г.М. Зенова. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 336 с.
3. Боровиков, В.П. Популярное введение в программу STATISTICA / В.П. Боровиков. - М.: КомпьютерПресс, 1988. - С. 185-202.
4. Громовых, Т.И. Биологический контроль болезней сеянцев хвойных в лесных питомниках Средней Сибири / Т.И. Громовых, Ю.А. Литовка, О.Н. Андреева. - Красноярск: Изд-во СибГТУ, 2005. - 264 с.
5. Звягинцев, Д.Г. Почва и микроорганизмы / Д.Г. Звягинцев. - М., 1987. - 308 с.
6. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д.Г. Звягинцева. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 303 с.
7. Мирчинк, Т.Г. Почвенная микология / Т.Г. Мирчинк. - М.: Изд-во МГУ, 1988. - 220 с.
8. Chet, I. Biological control of fungal pathogens / I. Chet, J. Inbar// Applied Biochemistry Biotechnology. - 1994. -Vol. 48. - №1 - P.37-43.
9. Nelson, P.E. Fusarium species. An illustrated manual for identification / P.E. Nelson., T.A. Tousson., W.F.O. Marasas // Pennsylvania State University Press, 1983. - 193 p.
10. Watanabe, T. Pictorial Atlas of Soil and Seed Fungi (morphologies of cultured fungi and key to species) / T. Watanabe. - Tokyo: Soft. Science Publication, 1993. - 411 p.
---------♦'----------
УДК 575.24:633.358 Г.В. Торопова, Т.В. Марченкова
ОСОБЕННОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОМНАТНЫХ РАСТЕНИЙ В СЕЗОННОЙ ДИНАМИКЕ ПО ИНДИКАТОРНЫМ СИМБИОТРОФНЫМ БАКТЕРИЯМ. СООБЩЕНИЕ 1
Рассмотрена роль растений в эргономической экосистеме, выявлена возможность применения косвенной индикации их жизнедеятельности в разные времена года по количественной и качественной динамике симбиотрофных бактерий. Проведена количественная оценка численности эпифитов филлопланы и ризопланы на примере трех видов комнатных растений по сезонам. Показано, что смена активности жизнедеятельности от весны к зиме (несмотря на отсутствие сезонного изменения температурного фактора) аналогична таковой у природных растений.
Введение. Вечнозеленые тропические и субтропические растения, введенные человеком в свое окружение и называемые комнатными, играют важную роль в создании комфортабельной обстановки в интерьерах различных типов. Эстетическое и психологическое значение присутствия растений в помещениях, улучшение экологических показателей жилища создали предпосылки для их интенсивного изучения [1].
Анализ литературных данных по изучению комнатных растений показал, что основное внимание уделяется вопросам их культивирования, но отсутствуют исследования, связанные с физиолого-биохимическими аспектами особенностей их жизнедеятельности в условиях закрытых помещений в течение года.
Комнатные растения заселяют специфическую среду обитания, отличающуюся от природных экосистем стабильностью, главным образом, температуры и влажности воздуха, которые близки к оптимальному уровню [2]. Постоянная вегетация комнатных растений в течение года затрудняет выделение у них периодов покоя и активного роста, а также периодов антимикробной активности, определяющей «здоровье» растения. Тем более не изучены регуляторные механизмы, обеспечивающие периодичность жизнедеятельности комнатных растений по сезонам, что всесторонне исследовано для растений умеренных широт, с резким колебанием абиотических факторов. Анализ этих изменений является длительным и трудоемким, связанным с физиологическими и генетическими аспектами изучения.
В связи с этим, актуальным является применение косвенной индикации жизнедеятельности растений, например, биоиндикации, по количественной и качественной динамике эпифитных микроорганизмов [3, 4].
В литературе имеются многочисленные сведения о том, что численность и видовой состав эпифит-ных микроорганизмов закономерно подвергается динамике по фазам роста и развития растения и во многом зависит от соотношения внешних факторов [5-8]. Сезонная динамика выделительной функции растений была показана с помощью индикаторных эпифитных бактерий филлопланы лишь для растений умеренных широт [8].
Установлено существование взаимосвязей между отдельными показателями физиологобиохимического состояния растений и численностью эпифитных микроорганизмов, что используется в диагностике практически ценных признаков растений и оценке условий их возделывания в природных агроценозах [3].
Количественный и качественный состав эпифитной микрофлоры определяется химическим составом выделений корневой системы (ризосферы и ризопланы) и филлопланы (листовой поверхности), специфичным для каждого растения. В связи с этим динамика численности сапрофитной микробиоты на растениях может отражать динамику жизнедеятельности растения, в том числе, и по сезонам.
Цель настоящей работы - установить сезонную динамику жизнедеятельности комнатных растений методом микробиологической индикации по численности эпифитных бактерий филлопланы и ризопланы.
Объекты и методы. Исследования проводили с широко распространенными и известными в ин-терьерном озеленении растениями различных экологических групп, произрастающими в ботаническом саду кафедры ботаники КГПУ им. В.П. Астафьева и филиала ИГПУ г. Усть-Илимска. Всего было исследовано 16 видов, три из них - в настоящем сообщении: Begonia erytrhrophylla cv. Bunchii Neumann (по тексту - В. Bun-chii), Begonia credneri Haage et Schm.(по тексту - В. Credneri), Pelargonium zonale (L.)L’Her. Ex Ait. Растения культивировали без внесения питательных веществ в течение всего периода исследований, в стабильных комнатных условиях: температура 18-20°С, влажность почвы умеренная. Вегетативный возраст опытных растений от 2 до 7 лет.
Объектами исследований также были бактерии корневой системы (ризосферы и ризопланы) и листовой поверхности (филлопланы) растений.
Для получения суспензии бактерий филлопланы использовали метод смыва с листьев в двух вариантах: с листьев, отделенных от растения, и с листьев нативного растения - по разработанной нами методике (для выявления динамики численности бактерий-эпифитов по сезонам на больших и средних листьях). Расчет числа бактерий на 1 см2 листьев проводили после подсчета бактерий по методу Виноградского, Шульгиной, Брида [9] на фиксированных мазках, окрашенных по методу Грама.
Взятие образца ризопланы проводили из отмытых водой корней растений. Навески по 1 г суспендировали, по методу предельных 10-кратных разведений высевали в чашки Петри: бактерии филлопланы - на капустный питательный агар, ризопланы - на мясо-пептонный агар (МПА).
Численность бактерий определяли по числу жизнеспособных клеток, подсчетом общего числа выросших колоний (КОЕ) после трех дней культивирования в термостате при температуре +32°С. Родовую принадлежность бактерий оценивали по типу колоний и микроскопированию препаратов, окрашенных по Граму [10].
На примере Pelargonium zonale измеряли общую площадь листовой поверхности посезонно в течение года для определения динамики прироста растительной массы [11].
Достоверность различий между средними значениями разных вариантов оценивали по 1-критерию Стьюдента при уровне вероятности 95% [12].
Результаты и обсуждение
Сезонная динамика эпифитных бактерий филлопланы комнатных растений
Бактерии филлосферы по кинетическим параметрам роста относятся к популяциям, характеризующимся низкой инерционностью, высокими скоростями роста, но и быстрым отмиранием клеток в случае прекращения поступления питательного субстрата, слабой конкурентной способностью, и относятся к типу экологических г-стратегов [2]. С позиции динамики взаимодействия микробного звена филлопланы и растения-продуцента последние играют более важную роль для бактерий, обеспечивая их питательным субстратом.
Исследование количественного состава эпифитных бактерий филлопланы по сезонам проводили на трех растениях: Begonia erytrhrophylla, Begonia credneri и Pelargonium zonale. Динамика общей численности и процент жизнеспособных эпифитных бактерий филлопланы по сезонам представлена на рисунке 1.
Весна Лето
Осень
Зима
Рис. 1. Сезонная динамика бактерий филлопланы комнатных растений:
- общее число клеток; -------- % жизнеспособных клеток на листьях Б. сЫпеп;
- общее число клеток; - - % жизнеспособных клеток на листьях Б. erytrhrophylla;
- общее число клеток; - - - % жизнеспособных клеток на листьях Р. zonale
Общая численность бактерий существенно не меняется по сезонам у всех опытных растений, только у P. zonale зимний максимум числа живых бактерий достоверно отличается от летнего минимума. Однако характер динамики процента жизнеспособных клеток у всех растений одинаков и имеет точки максимума (весна и зима) и минимума (лето и осень).
Повышение численности жизнеспособных эпифитных бактерий весной может быть связано только с закономерным для данного периода повышением уровня выделительной активности растения, т.е. питательного субстрата для микроорганизмов. Резкое падение процента живых клеток эпифитных бактерий летом и осенью, то есть в период активной жизнедеятельности растений, можно объяснить выделением ими антимикробных ингибирующих веществ, регулирующих численность симбиотрофных бактерий. Постепенное повышение числа эпифитных бактерий к зиме связано со снижением биологических функций растения, в том числе ограничением количества антимикробных веществ, возможной адаптацией бактерий к этим веществам, в результате чего наблюдается небольшое повышение численности жизнеспособных эпифитных бактерий.
Поскольку активность жизнедеятельности растений связана с интенсивностью ростовых процессов в течение вегетационного периода, определяли динамику прироста листовой поверхности во все сезоны на примере Pelargonium zonale. Максимальный прирост отмечается весной и летом (рис. 2) и объясняет высокую физиологическую активность растения в этот период, в том числе по выделению экзометаболитов, регулирующих численность и состав симбиотрофных бактерий. Полученные данные подтверждают анализ динамики эпифитов филлопланы (см. рис.1).
СО
CD
_Q
_Q
CZ
то
о
Весна Лето Осень Зима
Рис. 2. Прирост суммарной листовой поверхности P. zonale по сезонам
Наблюдаемые колебания численности бактерий по сезонам в филлоплане можно связать и с возрастными особенностями жизнедеятельности растения, которые могут отражаться на динамике выделительной активности в течение года. Исходя из этого, учитывали динамику численности эпифитных бактерий на больших ^ср=19,7 см2) и средних ^ср=15,6 см2) листьях Р. zonale (рис. 3) в достоверно различающиеся по числу бактерий сезоны (весна и осень на рис. 1).
Рис. 3. Динамика численности эпифитных бактерий на листьях разной площади P. zonale по сезонам:
ЕЩ - большой лист; Q - средний лист
По числу эпифитных бактерий показано, что нет четкой разницы между растительными метаболитами у разных по возрасту листьев. Весной больше бактерий на среднем листе (96,8±27 -104 кл/см2) по сравнению с большим (48,8± 20 -104 кл/см2), в осенний период их численность достоверно не отличается. Независимо от возраста исследуемых листьев отмечается достоверное снижение числа бактериальных клеток осенью по сравнению с весной, что подтверждает полученные данные по сезонной динамике эпи-фитных бактерий филлопланы комнатных растений (см. рис. 1).
Таким образом, по характеру изменения численности индикаторных эпифитных бактерий филло-планы показано, что жизнедеятельность комнатных растений меняется по сезонам и это связано, в первую очередь, с изменением биосинтеза метаболитов.
Сезонная динамики бактерий ризопланы комнатных растений
Размер микробной популяции и природа сопутствующих микроорганизмов зависят от вида растений и определяются спецификой их метаболизма через состав и количество корневых выделений [3]. Наиболее чутко на них реагируют микроорганизмы, находящиеся непосредственно на поверхности корня, то есть ризопланы.
Сезонные исследования динамики численности бактерий ризопланы проводились на трех вышеназванных растениях (рис. 4).
Отмечается общая тенденция снижения численности бактерий в ризоплане во всех опытах к зиме, что связано со снижением ростовых процессов в растении (см. рис. 2) и, как следствие, с ограничением питательных субстратов для микробов.
Число жизнеспособных бактерий в ризоплане достоверно не меняется у Begonia erytrhrophylla и Pelargonium zonale по всем исследуемым сезонам и достоверно отличается у Begonia credneri в летне-осенний и зимне-весенний период от других растений даже в пределах одного рода (см. рис. 4).
Это может указывать на то, что отличия определяются видовыми особенностями растения, отражающимися на его метаболизме, в частности, на количественном и качественном составе выделяемых продуктов метаболизма.
Рис. 4. Сезонная динамика численности бактерий ризопланы комнатных растений:
А-------общее число клеток; а-------число жизнеспособных клеток В. сЫпеп;
В-------общее число клеток; в--------число жизнеспособных клеток В. erytrhrophylla;
С-------общее число клеток; с-------число жизнеспособных клеток Р. zoпale
В целом, сравнивая особенности динамичного состояния ассоциативных бактерий филлопланы и ризопланы по сезонам, следует отметить более низкую концентрацию эпифитных бактерий филлопланы у всех исследуемых растений (см. рис. 1), что можно связать с напряженным действием абиотических факторов (воздушная среда, солнечное излучение), характерных для листовой поверхности. Низкая концентрация питательных веществ в филлоплане, а также наличие анатомических приспособлений (гидатод и мелкоклеточной паренхимы), предохраняющих растения от избыточного выщелачивания минеральных и органических соединений, является ограничивающим моментом размножения микроорганизмов на поверхности листьев [12]. Однообразную динамику численности бактерий ризопланы по сезонам можно объяснить тем, что они взаимодействуют не только с растением, но и с почвой и микроорганизмами ризосферы, т.е. имеют дополнительные биотические связи, обеспечивающие условия их выживания.
В связи с этим более информативной о жизнедеятельности растений является динамика численности эпифитных бактерии филлопланы, чутко реагирующих на изменения физиологической активности растений через выделяемые ими метаболиты.
Выводы
1. Изучена динамика численности симбиотрофных бактерий некоторых комнатных растений и показано, что, несмотря на относительную стабильность экологических факторов, процессы жизнедеятельности растений в этих условиях подвержены сезонной динамике: более активно физиологические процессы протекают в весенне-летний период, с последующим понижением в осенне-зимний.
2. Наиболее информативными индикаторами, отражающими смену фаз жизнедеятельности растений, являются эпифитные бактерии филлопланы.
3. Ведущую роль в регулировании общей численности ризосферных бактерий играют корневые выделения комнатных растений, оказывая как стимулирующее, так и ингибирующее действие в течение года. При этом сохраняется характерная для разных видов растений постоянная численность симбиотрофных бактерий.
4. Характер изменения численности симбиотрофных бактерий по сезонам указывает на индивидуальные особенности комнатных растений, т.е. видовую специфичность по синтезируемым метаболитам.
Литература
1. Гоодзинский, А.М. Фитодизайн и фитонциды / А.М. Гоодзинский. - Киев, 1981. - С. 180-185.
2. Иванченко, В.А. Фитоэргономика / В.А. Иванченко [и др.]. - Киев: Наук. думка, 1989. - 296 с.
3. Степанова, Л.Т. Эпифитные бактерии как аналитические индикаторы растений / Л.Т. Степанова. - Казань, 2000. - 360 с.
4. Полонская, Д.Е. Микробиологический мониторинг состояния экосистем земледельческой части Красноярского края: автореф. дис. ... д-ра биол. наук / Д.Е. Полонская. - Красноярск, 2002. - 32 с.
5. Головко, Э.А. Физиология и биохимия культурных растений / Э.А. Головко, С.А. Горобец, А.И. Мазорчук. - М., 1984. - Т. 16. - С. 273-279.
6. Гузев, В.С. Микроорганизмы как компоненты биогеоценоза / В.С. Гузев, И.О. Куличевская, Д.Г. Звягинцев. - М., 1984. - С. 92-107.
7. Кочунова, Т.А. Фитонциды как фактор регулирования состава микрофлоры здорового растения: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Т.А. Кочунова. - Горький, 1968. - 27 с.
8. Делова, Г.В. Микрофлора растений и почв / Г.В. Делова, Т.Т. Кузнецова. - Новосибирск, 1973. - С. 32-45.
9. Егоров, Н.С. Практикум по микробиологии / Н.С. Егоров. - М., 1976. - 307 с.
10. Определитель бактерий Берджи (в 2-х т). Т.1 / Д. Холт [и др.]. - М., 1997. - 432 с.
11. Третьяков, Н.Н. Практикум по физиологии растений / Н.Н. Третьяков [и др.]. - М., 2003. - 288 с.
12. Лакин, Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - М., 1990. - 352 с.
---------♦'----------
УДК 574.57 А.В. Андрианова, В.А. Заделёнов
ВЛИЯНИЕ КАРЬЕРНЫХ ВОД БОРОДИНСКОГО УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА НА ЗООБЕНТОС МАЛОЙ реки БАРГИ*
В ходе исследований определены структурно-функциональные характеристики зообентоса малой реки, принимающей карьерные воды угольного разреза. Показано, что отрицательное воздействие карьерных вод на донное население более ярко выражено в верховье реки и проявляется в снижении большинства количественные показателей бентосных сообществ. По составу донных животных вода в реке характеризуется как «умеренно загрязненная» - «загрязненная».
Введение. Угледобывающая промышленность оказывает негативное воздействие как на водный, так и на гидрохимический режим территорий бассейнов рек. При этом уменьшаются запасы подземных вод. Происходит иссушение зоны горных работ, образуются депрессионные воронки. Это инициирует высыхание колодцев и водозаборных скважин, иссякание родников, ручьев и небольших речек, приводит к уменьшению запасов воды в поверхностных водах. Общее иссушение территорий проявляется, кроме того, в нарушениях цикличности функционирования биоценозов и процессах их деградации. Добыча угля остается до последнего времени водоемким производством [6].
Многие авторы отмечают в поверхностных водах повышение минерализации, концентрации сульфатов, хлоридов, фторидов, нефтепродуктов, тяжелых металлов в десятки и сотни раз. Высокая сорбционная способность многих загрязняющих веществ, в том числе тяжелых металлов, обусловливает их накопление в донных отложениях и гидробионтах [4].
При оценке техногенного воздействия на водный объект особое внимание должно быть обращено на малые водотоки (водоемы), обладающие небольшим потенциалом разбавляющей способности и буферной емкостью [4].
Материалы и методы. Материалом для подготовки настоящей публикации послужили исследования, проведенные в вегетационный период (июнь-сентябрь) 2007 года. Пробы донной фауны (в количестве 93 шт.) отбирали в соответствии с разработанной схемой горно-экологического мониторинга в р. Барге (левый приток р. Кана), принимающей карьерные воды Бородинского угольного разреза. Кроме того, исследовали два водоема, образованных путем зарегулирования р. Барги - пруд у села Глубоково и Баргинское водохранилище, вода которого используется для хозяйственно-бытовых и питьевых целей жителями г. Бородино. В реке было намечено 4 станции отбора проб (от верховья к низовью):
1-е - 300 м ниже по течению от места сброса карьерных вод;
2-е - 100 м выше впадения р. Барги в п. Глубоково;
* Работа поддержана грантом РФФИ № 07-04-01410-а.
