MICROBIAL CENOSIS OF SOILS AS AN INDICATOR OF TRANSFORMATION OF THE SOIL COVER

Казакова Н.А.¹, Ильина Н.А.²

¹Ассистент кафедры географии; ²доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный педагогический университет имени И.Н. Ульянова»

МИКРОБНЫЙ ЦЕНОЗ ПОЧВ КАК ИНДИКАТОР ТРАНСФОРМАЦИИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА

Аннотация

В статье рассмотрен микробоценоз как индикатор загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами и  его трансформации.

Ключевые слова: микроорганизмы, тяжелые металлы, трансформация.

Kazakova N.A.¹, Ilina N. A.²

¹ Assistant to chair of geography; ²doctor of biological sciences, professor, FGBOU VPO "Ulyanovsk state pedagogical university of name I.N. Ulyanov"

MICROBIAL CENOSIS OF SOILS AS AN INDICATOR OF TRANSFORMATION OF THE SOIL COVER

Abstract

In the article the microbiocoenosis as an indicator of soil pollution with heavy metals and its transformation.

Keywords: microorganisms, heavy metals, transformation.

В настоящее время накоплен довольно значительный объем информации о применении биохимических и биологических методов для оценки экологического состояния почв об изменении состава микробного сообщества и связанной с ним активности ферментов, сравнительной оценке их чувствительности. Показано существенное влияние высоких доз металлов на видовой состав и численность микробиоты [7, 8].

Многие исследователи для ранней диагностики изменений, происходящих в почве, используют микробиологические показатели. Одним из наиболее эффективно диагностирующих индикаторов загрязнения почв является ее биологическое состояние, которое можно оценить по жизнеспособности населяющих ее почвенных микроорганизмов [1, 7]. Исследователи, изучающие техногенное загрязнение почв тяжелыми металлами, указывают на необходимость выявления реакции почвенных микроорганизмов на загрязнение [1, 4, 10]. Почвенные микроорганизмы, обладая широкой экологической приспособляемостью, выполняют громадную работу по деструкции попадающих в почву веществ, регулируя состав воздушного потока почв, содержание и доступность биогенных веществ, необходимых для роста и развития растений.

Следует учитывать, что микроорганизмы играют большую роль и в миграции тяжелых металлов в почве. В процессе жизнедеятельности они выступают в роли продуцентов, потребителей и транспортирующих агентов в почвенной экосистеме.

 Установлено, что при загрязнении почвы тяжелыми металлами изменяется ее микробный ценоз, соответственно уменьшается активность микроорганизмов, а наибольший интерес представляют потенциально токсичные элементы – Ni, Cu, Pb, Cd, Zn, Hg [9].

Большинство тяжелых металлов в повышенных концентрациях ингибирует активность почвенных ферментов: каталазы, инвертазы, амилазы и др. [8], а также численности отдельных агрономически ценных групп микроорганизмов. Способность тяжелых металлов ингибировать процессы минерализации и синтеза различных веществ в почвах, приводит к подавлению дыхания почвенных микроорганизмов и вызывает микробостатический эффект [6], также тяжелые металлы выступают как мутагенный фактор [5].

Актуальность проблемы воздействия тяжелых металлов на почвенные микроорганизмы определяется тем, что именно они являются ключевым звеном процессов минерализации органического вещества, обеспечения сопряжения биологических и геологических круговоротов. Скорость восстановления нарушенных природных сред зависит от активности и слаженного взаимодействия всех звеньев микробиоценоза. Актуальной является проблема создания ассоциаций микроорганизмов, которые могли бы формировать устойчивый комплекс, эффективный на разных стадиях инактивации техногенного загрязнения и восстановления нормального функционирования почвы, формируя индуцированную сукцессию видов в различных экологических условиях [1, 3]. Одним из самых опасных поллютантов считается свинец, высокая концентрация которого содержится в выбрасываемой цементной промышленностью пыле. При избыточном содержании тяжелых металлов в почве снижается активность метаболических процессов, происходят морфологические трансформации в строении репродуктивных органов и другие изменения почвенной биоты. В значительной степени тяжелые металлы могут подавлять биохимическую активность и вызвать изменения общей численности почвенных микроорганизмов.

Трансформация почвенного покрова вызывает определенные изменения в видовом составе комплекса почвенных микроорганизмов. В качестве общей закономерности наблюдается значительное сокращение видового богатства и разнообразия комплекса почвенных микромицетов при загрязнении. Толерантность микроорганизмов к загрязнению почвы зависит от их принадлежности к различным систематическим группам. Очень чувствительны к высоким концентрациям тяжелых металлов виды рода Bacillus, нитрифицирующие микроорганизмы, несколько более устойчивы – стрептомицеты, псевдомонады и многие виды целлюлозоразрушающих микроорганизмов, наиболее же устойчивы – грибы и актиномицеты [2,4].

Таким образом, под влиянием загрязнения почв тяжелыми металлами происходит трансформация почвенного покрова и изменения в комплексе почвенных микроорганизмов. Это выражается в снижении видового богатства и разнообразия и увеличения доли толерантных к загрязнению микроорганизмов. От активности почвенных процессов и жизнедеятельности населяющих ее микроорганизмов зависит интенсивность самоочищения почвы от загрязнителей.

Экологическая трансформация и уровень загрязнения почв тяжелыми металлами влияют на показатели биохимической активности почв, видовую структуру и общую численность микробоценоза. В почвах, где содержание тяжелых металлов в несколько раз превышает фоновые, изменяются микробиологические показатели, снижается биохимическая активность почвенных микроорганизмов. При превышении содержания твердых металлов в почве над фоновым на три – четыре порядка наблюдаются резкие изменения практически всех микробиологических показателей, снижение микробиологической активности почв, граничащее с полной гибелью микроорганизмов [6].

 Использование показателей биологической активности почв имеет хорошую перспективу и обязательно должно включаться в программу почвенно-экологического мониторинга техногенно нарушенных районов.

Основным мероприятием кардинально решающим проблему и предупреждающим загрязнение почв тяжелыми металлами является совершенствование технологии производства с тем, чтобы отходы его не выделялись в окружающую среду.

Таким образом, рассмотренный материал свидетельствует об огромном вкладе в загрязнение и как следствие экологическую трансформацию почв со стороны промышленных предприятий являющиеся основным источником поступления тяжелых металлов в почву пагубно влияющих как на микробиоценоз так и на растительный покров.