Значение зоомикробных комплексов в изучении процессов ремедиации почв

Размещено на http://www.allbest.ru/

Значение зоомикробных комплексов в изучении процессов ремедиации почв

Дроздова Е.А., кандидат биологических наук, доцент

Булгакова М.А., кандидат биологических наук

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение «Оренбургский государственный университет»

Все урбанизированные территории в той или иной степени подвержены загрязнению тяжелыми металлами. Прежде всего, это связано с постоянно растущими антропогенными нагрузками. Достаточно остро стоит проблема увеличения загрязнения, провоцируемого антропогенными факторами, и в Российской Федерации.

Скорость протекания и степень проявления процессов загрязнения зачастую обусловлены отсутствием учета внутренних и внешних взаимосвязей в природных экосистемах, регулирующих в них баланс вещества и энергии, а также биологическую продуктивность земель.

Так, вследствие регулярного поступления тяжелых металлов в почвы, резко снизились продуктивность и видовое богатство фитоценозов, значительно ухудшились свойства почв.

Как и растительные сообщества, состав зоомикробной популяции почв подвержен динамике и отражает реакцию на изменение химических свойств почв. Знания о составе почвенной микрофлоры, ее взаимодействии с мезофауной почв и факторах, влияющих на их изменения, по-прежнему ограничены. И это притом, что зоомикробный комплекс почв действует и существует как единая система, во многом определяя протекание почвенных процессов.

В настоящее время актуальным является установление новых подходов и рекомендаций к оценке устойчивости ландшафтов и отдельных природных компонентов к антропогенным воздействиям, но прежде всего в оценке роли комплексного экологического мониторинга как части ремедиации почв.

При изучении современного состояния почв принято использовать геоботанические методы, которые дают возможность оценить состояние фитоценоза нарушенной экосистемы, не углубляясь при этом в то какие изменения произошли в почвенной биоте. А между тем именно комплекс почвенных микроорганизмов и мезофауны определяет направление и скорость протекания основных почвенных процессов.

Беспозвоночные, с момента их появления в почвенном профиле, вступают в сложные трофические и метаболические связи с микроорганизмами обитающими в почвах. Вопрос межорганизменных взаимодействий является центральным в экологии. Взаимоотношения между организмами в экосистеме и отдельных сообществ с абиотической средой - это определяющие факторы регуляции видового состава и стабильности экосистемы [1]. Эталонной моделью при анализе механизмов биологической регуляции в биоценозах принято считать зоомикробные взаимодействия, так как именно в них заключены все типы возможных взаимоотношений.

Фундаментальные работы, затрагивающие структуру и функции зоомикробных связей в почве, отмечались во второй половине 20-го века. Этим вопросом в разное время занимались такие почвоведы, микробиологи и зоологи как М.С. Гиляров, А.Д. Покаржевский, Л.М. Загуральская, Б.Р. Стриганова, Д.Г. Звягинцев, Н.М. Чернова, Н.С. Паников, Anderson, С. Edwards, D. Coleman, J. D. Parkinson [2-11].

Для мезопедофауны описаны многочисленные формы возможных взаимодействий с почвенными микроорганизмами, которые способны повысить эффективность преобразования неорганических и органических веществ. Выявлено, что почвообитающие беспозвоночные и микрофлора формируют в почве пищевые цепи и сети, при этом средообразующая деятельность организмов устанавливает направление процессов и активность почвенных микроорганизмов.

Так, участие различных организмов в процессах, протекающих в почвенном профиле, может быть прямым и/или косвенным: прямое участие характерно для процессов метаболизма; косвенное определяется регулирующим действием организмов друг на друга.

Основой для зоомикробных взаимодействий является то, что беспозвоночные не способны к самостоятельному синтезу незаменимых аминокислот, а следовательно они абсолютно подчинены жизнедеятельности почвенной микрофлоры как источника этих незаменимых аминокислот.

При изучении зоомикробных взаимоотношений описывают структурно-функциональный и функциональный анализ. Функциональный анализ направлен на выявление роли беспозвоночных в почвенных процессах. Этому вопросу посвящены работы Coleman [12], Ingham [13] и др. В меньшей степени развито структурно-функциональное направление, в основе которого лежит изучение взаимосвязей между организмами и их функциональное значение в почвах. Главные достижения в этой области связывают с работами направленными по выяснение роли животных в жизни микроорганизмов животных как средообразователей или модификаторов среды обитания микроорганизмов; роли микробов в метаболизме беспозвоночных [14 - 16].

Так при анализе научной и научно-технической литературы по данному вопросу заметное место занимают данные о действии почвенных беспозвоночных на микрофлору почв. Однако, ограничена информация о том, как реагирует весь комплекс почвенной биоты на антропогенные нагрузки, каким образом происходит смена доминантных групп мезофауны почв и как эти изменения отражаются на микроорганизмах почв.

Накопление тяжелых металлов, таких как кадмий (Cd), медь (Cu), железо (Fe), никель (Ni), свинец (Pb) и цинк (Zn) создает опасность для окружающей среды, может повлиять на экосистемы и здоровье людей из-за потенциальной возможности их поглощения растениями и животными и выщелачивания в поверхностные и подземные воды. Риск, связанный с содержанием металлов в почвах, зависит от pH почвы, которое влияет на химические свойства, растворимость и активность ионов свободных металлов в почвенном растворе и, таким образом, контролирует доступность металлов для биоты, а следовательно, для проникновения их в пищевую цепь.

В настоящее время актуальным вопросом является разработка новых подходов к экологической экспертизе загрязнения почв тяжелыми металлами позволяющих расширить знание об экологической устойчивости почвенных экосистем урбанизированных территорий, а оценка степени биологической доступности загрязняющих элементов в почвах позволяет получить информацию о видообразовании, мобильности и потенциальной передаче этих загрязнителей.

зоомикробный ремедиация почва загрязнение

Список литературы

1. Беклемишев В. Н. Биоценологические основы сравнительной паразитологии / Отв. ред. К. А. Бреев; Худож. А. А. Люминарский; АН СССР. -- М.: Наука, 1970. -- 504 с.

2. Гиляров М. С., Криволуцкий Д. А. Жизнь в почве. -- М.: Молодая гвардия, 1985. -- 192 с.

3. Гиляров, М. С. Особенности почвы как среды обитания и её значение в эволюции насекомых. -- Москва - Ленинград : Изд-во «АН СССР», 1949. -- 280 с.

4. Покаржевский, А. Д. Геохимическая экология наземных животных. - Москва : Наука, 1985. - 304 с.

5. Загуральская, Л. М. Микробная трансформация органического вещества в лесных почвах Карелии. - Рос. акад. наук. - Санкт-Петербург : Наука, 1993. - 144 с.

6. Стриганова Б. Р. Питание почвенных сапрофагов / АН СССР, Ин-т эволюц. морфологии и экологии животных им. А. Н. Северцова. -- Москва : Наука, 1980. -- 244 с.

7. Биология почв. Классический университетский учебник Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. / Москва : Изд-во Московск. ун-та, ISBN 5-211-04983-7, 438 с.

8. Чернова H. М. Основные особенности стpуктуры и динамики популяций почвенных ногохвосток (Collembola) // Экология популяций. -- Москва : Hаука, 1991. -- С. 22--35.

9. Паников, Н. С. Кинетика роста микроорганизмов: общие закономерности и экол. прил. / Н. С. Паников; Рос. акад. наук, Ин-т микробиологии. - Москва : Наука, 1991. - 309 с.

10. Habitable pore space and microbial trophic interactions // Elliott, P. W., Anderson, J. M., Coleman, D. C. / Oikos, 1980. - V. 3. - pp. 327-335.

11. Edwards, C. A. Interactions between earthworms and microorganisms in organic matter breakdown // Edwards C. A., Fletcher K. E. / Agriculture, Ecosystem and Environment, 1988 - V. 24. - N 1-3. - pp. 235-247.

12. Coleman, D. C., Cole, С. V., Reid, C. P. P. Biological strategies of nutrient cycling in soil systems / Advances in ecological research, 1983. - V. 13. - pp.1-55.

13. Interactions of bacteria fungi and their nematode grazers: effect on nutrient cycling and plant growth // Ingham, R. E., Trofymow J. A., Ingham, E. R., Coleman, D. C. / Ecol. Monogr., 1985. - V. 55 - pp. 119-140.

14. Hanlon, R. D., Anderson, J. M. The effects of collembola grazing on micriobial activity in decomposing leaf litter // Oecologia (Berlin), 1979. - V. 38. -N 1. - pp. 93-99.

15. Козловская, Л. C. Роль почвенных беспозвоночных в трансформации органического вещества болотных почв. - Ленинград : Наука, 1976. - 211 с.

16. Szabo, I. M. Microbial communities in a Forest-Rendzina ecosystem // The Pattern of Microbial Communities. Acad. Press. Budapest, 1974. - 414 p.

Размещено на Allbest.ru