Влияние факторов окружающей среды на ферментативную активность микроорганизмов-деструкторов растительного спада

Санданова И.Б., Буянтуева ДБ.ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ-ДЕСТРУКТОРОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ОПАДА

натов относительно невысокое и составило 73,2-91,5 мг/дм3 [Власов , 1970]. Из термального источника Кучигер была выделена монокультура РкоггпгсИит ¡аттозит.

Температурный оптимум развития данной монокультуры приходился на 40 °С. Логарифмическая фаза роста отмечена при температурах 30-35 °С и 40-45 °С. При 20 и 30 гС наступает стационарная фаза. При других температурах культура продолжала расти. По мере повышения температуры накопление биомассы постепенно снижалось. Температура в 45 °С практически полностью угнетала рост. В целом по мере понижения температуры скорости роста повышались, максимальная (0,42 отн. ед/сут) отмечена при 35 °С. Интересно, что РИогт'кИит 1аттозит в данном случае не проявил устойчивость к высоким температурам.

Выводы

Выделенные монокультуры цианобактерий проявили более широкий диапазон приспособленности к различным значениям температуры, чем ранее для них указывалось в литературе [Еленкин, 1949].

Полученные результаты показали, что многие выделенные виды имели оптимумы развития, близкие или соответствующие природным условиям их обитания. Установлено,

что реакция культур зависела от видового состава и диапазона приспособленности цианобактерий к условиям окружающей среды.

Литература

1. Власов H.A., Павлова Л.И., Иванов A.B. Гидрохимические исследований природных вод Восточной Сибири / H.A. Власов, Л.И. Павлова, А.В Иванов // Труды ИГУ, - 1970. -Т.50,- Вып. 3. - С, 19-40.

2. Вассер С.П., Кондратьева HB., Масюк Н.П. Водоросли / С.П. Вассер, HB. Кондратьева, Н.П. Масюк и др. //Справочник . - Киев: Наук, думка, 1989. - С. 170-¡88.

3. Голлербах М.М., Коси некая Е.К., Полянский В.И. Определитель пресноводных водорослей / М.М. Голлербах, Е.К. Коси некая, В.И Полянский // СССР. Вып.2, Синезсленые водоросли. - М.: Советская наука, 1953, С. 398.

4. Дрю С. Жидкая культура ! С. Дрю Ii Методы общей бактериологии, - М.: Мир, 1983. - Т.2. - С. 374442.

5. Еленкин A.A. Сине-зеленые водоросли / A.A. Еленкин // СССР. Специальная часть. - М.-Л: Изд-во АН СССР. - Вып.2, - 1949. - С 990-1907,

6. Иерусалимский Н.Д. Основы физиологии микробов / Н.Д, Иерусалимский. - М.: Изд-во АН СССР, 1963.-С. 241.

7. Никитина В.Н. Синезеленые водоросли (циа-кобактерии) природных термальных биотопов / В.Н, Никитина. - СПб., 2005. - Т. 80. - С. 1-40.

8. Федоров В.Д., Карауш Г.А. Исследование физиологически активных моио- и смешанных культур некоторых сине-зеленых водорослей / В.Д Федоров, Г.А. Карауш // Актуальные проблемы биологии сине-зеленых водорослей. -М.: Наука, 1974. - С. 90-98.

И. Б. Санданова1, Л. Б. Буянтуева2

'Агинский филиал Бурятской государственной сельскохозяйственной академии 2Бурятский государственный университет

ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ-ДЕСТРУКТОРОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ОПАДА

Изучено влияние абиотических факторов на микробиологическую деструкцию растительного опада на примере модельных субстратов в полевых условиях. Незначительная деструкция модельных субстратов в холодный период (•октябрь-апрель) свидетельствует о низкой целлюлозной и протеазной активности микроорганизмов. За этот период разлагается всего 0,09-0,34% целлюлозы и 0,]6~0,38% белка. Максимальное разрушение модельных субстратов наблюдается в летний-раннеосеиний период. По гидротермическим условиям этот период является наиболее благоприятным для деятельности микроорганизмов. Потеря массы целлюлозы и белка составила 25,08-34,73% и $5,7- 78,96% соответственно.

I.B. Sandanova, L.B, Buyantueva

INFLUENCE OF ABIOTIC FACTORS TO FERMENTATIVE ACTIVITY OF MICROORGANISMS-DESTRUCTORES OF PLANTS

The influence of abiotic factors to microbiological destruction of plants on model substratum has been studied. Small destruction of model substratum in cold period (from October till April) confirmed by low fermentative activity of microorganisms. In this period only 0,09-0,34% ofcellulose and 0,16-0,38% of protein destructed. The highest destruction of model substratum observed in summer. This period is the most propitious for microorganisms activity. Destruction of cellulose and protein are 25,08-34,73% and 35,70-78,96, respectively.

77

2(Ш

Растительный опад, в основном состоящий из биологических полимеров, таких как целлюлоза, лигнин, крахмал, белок, является благоприятной средой для микроорганизмов. Благодаря активности ферментных систем микроорганизмы являются основными участниками процесса деструкции органического материала. Их активность определяется экологическими условиями: составом и концентрацией органических и минеральных веществ растительного материала, влиянием абиотических факторов окружающей среды. В связи с этим внимание многих исследователей направлено на изучение динамики процессов микробиологической деструкции в конкретных биогеоценозах и выявление факторов, определяющих темпы и характер этих процессов. Однако интенсивность микробиологической деструкции органического вещества растительного опада в Забайкалье практически не изучена.

С целью оценки влияния экологических факторов окружающей среды на ферментативную активность микроорганизмов исследовали разложение модельных субстратов:

фото-(белок) и фильтровальной бумаги (целлюлозы) в степных растительных сообществах Юго-Восточного Забайкалья.

Работа проводилась на территории Агинского Бурятского автономного округа в 20022003 гг. Для исследования были выбраны типичные степные растительные сообщества: ко в ыл ьно-типчаково- пятили станковое, ните-листниково-разнотравное, сведорожконосное. Протеазную и целлюлазную активность микроорганизмов растительного опада исследовали аппликационным методом (Носову Гельтцер, 1984; Теппер, 1987). Целлюлазную активность определяли по убыли массы фильтровальной бумаги, протеазную активность - по степени разложения желатинового слоя на фотобумаге.

Целлюлоза - основной компонент растительного материала и является одним из важнейших субстратов микроорганизмов-деструкторов растительного опада. Скорость микробной деструкции целлюлозы в исследуемых растительных сообществах представлена в таблице 1.

Таблица 1

Микробиологическая деструкция целлюлозы в изученных сообществах

Растительные сообщества Разложение целлюлозы (общ./ сут.), в %

1.09.0220.10.02 20.10.021.04.03 1.04,035.07.03 5.07.0314.08.03 14.08.039.09.03

Ко вы льно-типч ако во-п яти листе шковое 6.06 0,1242 0.09 0,0006 0,26 0,0033 34,73 0,8914 25,01 0,9324

Ните листни ко во-разнотр авное 0,34 0,0072 0,14 0,0007 0,54 0,0062 27.7 0,7143 33,25 1,2742

С вед о рож ко поеное 1.81 0,0360 0.08 0,0005 ш 0,0213 25,08 0,6421 26.71 0,9914

Интенсивность разложения фильтровальной бумаги микроорганизмами колеблется в зависимости от времени года, В холодный период (20.10,02-1.04.03) разлагается всего (1,09-0Л 4%, что в сутки составляет 0,00060,0007%. В весенний и раннелетний период (1.04.03-5.07.03) потеря массы фильтровальной бумаги составила 0,26-1,46%, в сутки 0,0033-0,0213%, В теплый летний период (5.07.03-14.08.03) масса фильтровальной бумаги уменьшилась на 25,08-34,73%, что в сутки составило 0,6421%-0,8914%. Осенью

(] 4.08.03-9.09.03) целлюлоза подверглась микробной деструкции на 25,01-33,25%, в сутки 0,9324-1,2742%.

В качестве азотного или углеродного питания, а также энергетического материала микроорганизмами используются белки. Они подвергаются более быстрой минерализации по сравнению с целлюлозой. Скорость микробной деструкции белка в исследуемых растительных сообществах представлена в таблице 2.

78

Санданова И.Б.» Буянтуева Л.Б.ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ-ДЕСТРУКТОРОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ОПАДА

Таблица 2

Микробиологическая деструкция белка в изученных сообществах

Растительные сообщества Разложение белка (общ./ сут. ), в %

1.09-0220.10.02 20.10.021.04.03 1.04.035.07.03 5.07.0314.08.03 14.08.039.09.03

Ковыль но -тип чаково-пяти листниковое 9,86 0.1903 0.23 0,0014 3.51 0,0374 56.74 1,4504 61,18 2,2734

Н ителистн и ково-разнотрав ное 18,12 0,3612 0.16 0,0009 4.37 0,0521 35,73 0,9235 27,32 1,0223

Сведорожконосное 4.34 0,0873 &М 0,0022 6,93 0,0721 78,96 1,9316 Щ7 - 2,7918

Интенсивность микробной деструкции белка также колеблется в течение года. В холодный период за 6 месяцев (октябрь-апрель) разлагается всего 0,16-0,38%, что за сутки составляет 0,0009-0,0022%. В весенний и ранне-летний период (апрель-июль) потеря массы белка составила 3,51-6,93%!, в сутки - 0,03740,0721%, В теплый летний период (июль-август) масса белка уменьшилась на 35,7378,96%, что в сутки составило 0,92351,9316%. В осенний период в степных сообществах сохраняется высокая активность про-теолитиков (август-октябрь). В этот период

разлагается 27,30-75,37% белка, что в сутки составляет 1,0223-2,7918%. Весьма энергично разрушается белок в сведорожконосном сообществе, произрастающем на влажном солончаке.

Температура воздуха и осадки являются ведущими факторами, влияющими на микробиологическую деструкцию растительного опада. Средние месячные показатели температуры и осадков Юго-Восточного Забайкалья в период исследования представлены в таблице 3.

Таблица 3

Средние месячные показателе температуры н осадков Юго-Восточного Забайкалья

1,09.0220.10.02 20.10.021.04,03 1.04.035.07.03 5,07.0314.08.03 14.08.039.09.03

Среднемесячные осадки, мм 34,1 22,1 26,6 222,8 101,9

Температура, °С 6,0 -7,25 8.8 16,6 11,3

Незначительная деструкция модельных субстратов в холодный период (октябрь-апрель) свидетельствует о низкой целлюлаз-ной и протеазной активности микроорганизмов. За этот период разлагается всего 0,090,34% целлюлозы и 0,16-0,38% белка. Микроорганизмы не имеют механизмов, регулирующих температуру, поэтому их жизнедеятельность зависит от температуры окружающей среды. Недостаток тепла тормозит рост и активность микроорганизмов и приводит к низким скоростям разложения целлюлозы. Среднее значение температуры в этот период составило -7,2 °С, количество осадков - 6,3% от годовой суммы (табл. 3),

В весенний и раннелетний период активность микроорганизмов значительно возрастает, о чем свидетельствуют результаты разложения фото- и фильтровальной бумаг. За 2 месяца (1.04.03-5,07.03) масса целлюлозы и

белка уменьшилась на 0,26-1,46% и 3,516,93% соответственно. Средняя температура воздуха и осадки составили 8,8 °С и 26,6 мм соответственно.

По гидротермическим условиям в исследуемом периоде лишь вторая половина лета и ранняя осень являются наиболее благоприятными для деятельности микроорганизмов. Наблюдается максимальная деструкция модельных субстратов. Потеря массы целлюлозы и белка составила 25,08-34,73% и 35.7378,96% соответственно. Во второй половине лета циклоническая деятельность значительно усиливается, что обусловливается поступлением с Тихого океана морского воздуха, несущего с собой большое количество атмосферной влаги. В этот период выпало 222,8 мм осадков, что составляет 80% от всей суммы годовых осадков. Среднее значение температуры составило 16,6 °С.

79

2008/4

Первая половина осени, хотя и характеризуется ночными заморозками и невысокими дневными температурами, но существенные осадки (101,96 мм), выпавшие в этот период, благоприятны для роста и развития микроорганизмов. В этот период сохраняется высокая деструкция фото- и фильтровальной бумаги. За месяц (14.08.03-9.09.03) разлагается 25,0133,25% целлюлозы и 27,32-75,37% белка. Влажность является одним из важных факторов окружающей среды, которая регулирует ферментативную активность микроорганизмов. Она определяет доступность питательных веществ для микроорганизмов и поддерживает осмотическое давление в клетках.

Таким образом, анализ скорости разложения целлюлозы и белка микроорганизмами

свидетельствует о значительных сезонных различиях гидротермических показателей окружающей среды, влияющих на активность микроорганизмов. Вторая половина лета и ранняя осень - это период оптимального совпадения температуры и влажности, благоприятных для деятельности микроорганизмов деструкторов органического вещества растительного опада.

Литература

1. Носова Л.М., Гельтцер Ю.Т. Определение про-теолитической активности дерново-подзолистой и дерновой почв методом фотобумажной автографии // Микроорганизмы как компоненты биогеоценоза, — М.: Наука, ¡984. -С. 153-156.

2. Теппер Е.З. Практикум по микробиологии. М.: Агропромиздат, 1987. - С. 239.

М.Н. Саксонов, А.Э. Балаян, ОЛ. Бархаты J

Научно-исследовательский институт биологии при Иркутском госуниверсигете 'Иркутский государственный университет

ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОМПОНЕНТОВ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ МЕТОДАМИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ

* Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ и ГФЕНа 06-04-39003.

Используя обездвиживай не клеток эвглены и гашение люминесценции светящихся бактерий, анализировали токсичность компонентов буровых растворов. В качестве ингредиентов экологически безопасных рецептур буровых растворов рекомендованы бактерициды, обладающие высокой эффективностью, но быстро теряющие свою активность в водной среде.

M.N.Sak$onov, AE.Balayan, O.A.Barchatova

TOXICOLOGICA1 ESTIMATION OF COMPONENTS OF CHISEL SOLUTIONS METHODS OF BIOTESITNG

The toxicity of components of chisel solutions have been analyzed applying demotion of euglena cells and extinguishing of a luminous bacteria luminescence. The bactericides possessing high efficiency, but quickly losing the activity in the water environment have been recommended as components of ecologically safe compounds of chisel solutions.

Введение

В процессах разведки и бурения из-за применения в буровых растворах химических реагентов образуются высокотоксичные отходы, загрязняющие водную акваторию и прилегающие к ним площади. Поскольку вопросы сброса, вывоза и захоронения шлама разработаны недостаточно и малоэффективны, представляется актуальным поиск компонентов буровых растворов, отличающихся достаточно высокой эффективностью и пониженной токсичностью (Кузьмин и др., 1983; Jones, 1986).

В данном сообщении приводятся материалы по оценке токсичности лабораторных образцов бактерицидов и некоторых рецептур полимерных буровых растворов, предложенных для использования в нефтеперерабатывающей промышленности.

Объекты и методы исследования В работе исследовали бактерицидные препараты 1079, БД-2, 1077, 769 и сополимера СВАП-3, предложенные специалистами НИИ геологии, геофизики и минерального сыры (г.Иркутск). В качестве тест-объектов брали

80