Микроорганизмы как индикаторы загрязнения окружающей среды
Курсовой проект - Экология
Другие курсовые по предмету Экология
ологических реакций. Основана на изменении активности ферментов при загрязнении субстратов тяжелыми металлами. Например, свинец оказывает сильное воздействие на активность таких ферментов как пероксидаза, кислая фосфотаза, малатдегидрогеназа.
2)Косвенная индикация - оценка влияния тяжелых металлов на рост и продуктивность растений, в качестве индикационных признаков используются анатомические и морфологические отклонения.
)Биоиндикационная устойчивость растений к тяжелым металлам.
Методы микробиологической и биохимической диагностики также применимы при оценке загрязнения почв тяжелыми металлами. Хорошим индикатором является уровень азотфиксирующей активности. Продуктивность и микробная биомасса, таксономическая структура микробоценозов являются индикационными признаками длительного загрязнения почв.
. Грибы как индикаторы загрязнения почв тяжелыми металлами
Среди гетеротрофных эукариотических организмов важное место в экосистемах занимают грибы. Одна из наиболее обширных и разнообразных экологических групп грибов, использующихся в целях биоиндикации - почвенные грибы. В почве развиваются многочисленные микроскопические грибы и мицелий грибов - макромицетов, образующих в почве или на ее поверхности крупные плодовые тела. Известные макромицеты относятся к аскомицетам и базидиомицетам. Грибы в большом количестве развиваются в гумусовом горизонте почвы, заселяют ризосферу растений, лесную подстилку. Среди почвенных грибов многие образуют микоризу на корнях различных групп высших растений.
Группа водных грибов объединяет как первично водные низшие грибы из классов хитридиомицетов и оомицетов, так и высшие грибы - аскомицеты и дейтеромицеты, вторично перешедшие в водную среду из наземной. Водные сапротрофные грибы играют большую роль в разложении органического вещества в водоемах.
При загрязнении почв тяжелыми металлами у многих микромицетов происходит усиление споруляции. Например, при дозе кадмия 100 мг/кг почвы количество грибных спор возрастает в 2 - 5 раз. А содержание мицелия почвенных микромицетов при высоком загрязнении тяжелыми металлами может снижаться в 2 - 3 раза.
При промышленном и транспортном загрязнении тяжелыми металлами комплекс почвенных микромицетов обедняется, снижается разнообразие видов, упрощается структура, индекс разнообразия Шеннона уменьшается в 1,5 - 2 раза. Чем беднее почвы, тем более сильное влияние оказывают тяжелые металлы на микромицеты. При небольших дозах загрязнения разнообразие видов может несколько увеличиваться. При высоком загрязнении соединениями ртути и кадмия в дерново-подзолистых почвах начинают преобладать виды Aspergillus niger и Aspergillus terreus, не типичные для этих почв.
Наибольшая чувствительность к тяжелым металлам проявляется у видов, имеющих узкий ареал распространения. В оподзоленных почвах один из самых чувствительных видов Mortierella ramannia, в черноземах - Acremonium ramosum. Наиболее устойчивы к загрязнению виды с широкими ареалами. В черноземных почвах с высоким содержанием тяжелых металлов обильно представлены грибы рода Penicillium. Высокие концентрации кадмия выдерживает Paecy/omyces lilacinus.
Устойчивые к высоким загрязнениям тяжелыми металлами виды рода Penicillium обладают фитотоксичным действием на прорастание семян. У чувствительных видов тяжелые металлы тормозят развитее спорангиев, снижают скорость спорообразования, прорастания спор, рост мицелия.
Микробиологическая диагностика загрязнений экосистем тяжелыми металлами (на примере свинца):
Содержание Pb, мг/кгСодержание стерильных актиномицетов, % в парующей почвеСодержание актиномицетов Niger, (тыс.в 1 г)Число видов бациллСодержание фитопатогенных грибов, %FusariumAlternaria4010 - 15-7 - 8--8020-5 - 6--80025 - 30323 - 42018800050 - 70303,51 - 2не определяли8000090не определялине определяли
Тяжелые металлы, попадающие в окружающую среду в результате производственной деятельности человека, являются одним из самых опасных загрязнений биосферы. Такие элементы, как ртуть, свинец, кадмий, медь, относят к критической группе веществ, индикаторов стресса окружающей среды. Эти металлы имеют тенденцию закрепляться в отдельных звеньях биологического круговорота, аккумулироваться в биомассе микроорганизмов и растений, а по трофическим цепям попадать в организмы животных и человека. Так же тяжелые металлы определенным образом влияют на экологическую обстановку, подавляя развитие и биологическую активность многих организмов.
Проблема взаимодействия тяжелых металлов и микроорганизмов исследуется в нескольких главных направлениях: изучение изменений различных биохимических, физиологических, генетических и других особенностей микроорганизмов при их контакте с металлами в условиях чистой культуры. Токсическое действие металлов на микроорганизм проявляется в ингибировании их метаболизма, в изменении кинетики роста и морфологии.
Основной вывод, который из этого следует, - нельзя допускать загрязнения почв тяжелыми металлами.
. Минеральные удобрения как фактор воздействия на видовой состав почвенных микроорганизмов
Практика использования удобрений постоянно расширяется. Эффективность применения минеральных удобрений зависит не только от физиологических особенностей растений, времени внесения, нормы и сочетания удобрений, но и от изменения почвенной среды как биогенной системы, от характера протекающих в почве микробиологических процессов. Минеральные удобрения нередко поступ