Экологическая функция почвы

Почва – уникальное природное образование, необходимое условие существования жизни на нашей планете. Она сформировалась в результате преобразования горных пород под действием климата, живых организмов и времени. Главное свойство почвы – ее плодородие. Плодородие почв определяет общую продуктивность биоценоза и урожайность сельскохозяйственных культур.

Зачастую на почву смотрят как на объект труда в сельскохозяйственном производстве, что, безусловно, справедливо. Однако как ни велико значение почвы в качестве основы производства продукции сельского хозяйства, оно составляет лишь часть той незаменимой экологической роли, которую эта тончайшая оболочка Земли играет в биосфере и жизни человека.

Почва — одна из главных составляющих природной среды, которая благодаря своим свойствам (плодородие, самоочищающая способность и др. ) обеспечивает человеку питание, работу, здоровую среду обитания. Нарушение этих процессов, вызванное загрязнением, может оказать неблагоприятное влияние на здоровье людей и животных. Загрязнение почвы приводит к кардинальным изменениям ее свойств и, в конечном итоге к деградации. В этом случае наблюдается ухудшение качества продуктов питания, воды, атмосферного воздуха, распространение инфекционных и инвазионных заболеваний. Это понимание почвы, как одного из главных компонентов окружающей среды, от которого зависят условия жизни и здоровья населения, требует большого внимания к ее санитарной охране.

Кроме того, в пределах населенных пунктов практически отсутствуют сохранившиеся природные почвы ненарушенного сложения. Здесь доминируют урбаноземы, имеющие разнообразные физико-химические показатели.

Попадая в условия города в почвах начинается процесс изменения свойств плодородного горизонта, загрязнение его продуктами автотранспорта, сажей, техногенной пылью, протовогололедными материалами. Как следствие этого происходит изменение рН почвенного раствора, меняется структура почвенной микрофлоры.

В. В. Докучаев - русский естествоиспытатель, заложил основы генетического почвоведения. Он называл чернозёмы – сокровищем России. Им была составлена программа исследований чернозема европейской России.

Результатом исследований по чернозему стал научный труд «Русский чернозем» (1883), в котором изложены область распространения, происхождение, химический состав, принципы классификации и методы исследования этой почвы. Этим трудом впервые в истории были заложены основы научного почвоведения.

Почва – это особое природное образование, сформировавшееся в результате преобразования горных пород растениями и животными, т. е. в результате почвообразовательного процесса. Почва обладает особым свойством – плодородием, она основное средство производства в сельском хозяйстве.

Главная особенность почвы – дифференциация её профиля на горизонты. Почвенный профиль отличается составом и строением слагающих его горизонтов. Обязательный атрибут профиля естественной ненарушенной почвы – поверхностный органогенный горизонт (подстилка, гумусовый, перегнойный, торфяной). Содержание гумуса и его состав могут быть различными, но сам факт наличия органогенного горизонта – качественный признак почвы.

Выделяют несколько десятков почвенных горизонтов: гумусовый, подзолистый, солонцовый, глеевый и др. Строение почвенного профиля, определяемое как система почвенных горизонтов, - основа диагностики почв для их классификации. С этой целью разработана специальная система диагностических горизонтов.

Почва состоит из твёрдой, жидкой, газообразной и живой частей. Твёрдая часть – это минеральные и органические частицы. Они составляют 80 – 98% почвенной массы и состоят из песка, глины, илистых частиц, оставшихся от материнской породы в результате почвообразовательного процесса. Соотношение этих частиц характеризует механический состав почвы.

Жидкая часть почвы, или почвенный раствор, - вода с растворёнными в ней органическими и минеральными соединениями. Воды в почве содержится от долей процента до 40 - 60%. Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворёнными элементами питания.

Газообразная часть, почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Почвенный воздух содержит больше углекислого газа и меньше кислорода, чем атмосферный воздух, а также метан, летучие органические соединения и др.

Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли и др. ), представителей беспозвоночных (простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок), роющих позвоночных. Они обитают в основном в верхнем слое почвы, около корней растений, где добывают себе пищу.

Почва содержит макроэлементы (азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо и др. ) и микроэлементы (бор, марганец, молибден, медь, цинк и др. ), которые растения потребляют в небольших количествах. Их соотношение и определяет химический состав почвы.

Из физических свойств почвы наибольшее значение имеют влагоемкость, водопроницаемость, скважность и теплоемкость.

Состав и свойства почвы постоянно меняются под влиянием жизнедеятельности организмов, климата, деятельности человека.

Чтобы растения нормально росли и развивались, чтобы были обеспечены благоприятные условия для почвообразовательных процессов, вода и воздух в почве должны находиться в определенном соотношении. Это зависит от поступления в почву воды и воздуха, их передвижения и расходования, т. е. от водно-воздушного режима.

В почву поступают атмосферные осадки, она увлажняется грунтовыми водами, в почвенных порах конденсируются водяные пары, находящиеся в почвенном воздухе. В орошаемом земледелии почва увлажняется в основном поливной водой.

Воздух поступает в почву из атмосферы. Его количество и обмен с атмосферой тесно связаны с водным режимом почвы, так как вода и воздух занимают в почве промежутки между её твердыми частицами. Чем больше в ней воды, тем меньше воздуха, и наоборот. Вот почему водный и воздушный режимы почвы рассматриваются во взаимосвязи.

Количество воды неодинаково в почвах разных типов и разного механического состава. Оно обычно выражается в процентах к массе абсолютно сухой почвы (влажность почвы).

Различают связную и свободную почвенную воду. Связная вода в основном входит в состав почвенных минералов, а также прочно удерживается частицами почвы благодаря силам поверхностного натяжения, поэтому она недоступна растениям.

Свободная почвенная влага используется растениями. Она наполняет капиллярные и более крупные, некапиллярные поры почвы. Капиллярная влага под воздействием капиллярных сил может подниматься в верхние горизонты почвы.

Вода, поступив в почву, удерживается в ней. Свойство почвы удерживать влагу называется влагоемкостью. Чем выше влагоемкость почвы, тем надежнее снабжение растений водой. Почвы с высоким содержания гумуса и мелких глинистых частиц обладают большой влагоемкостью. Песчаные, малогумусные почвы имеют низкую влагоемкость.

Наиболее благоприятный водно-воздушный режим почвы создается тогда, когда она насыщена влагой примерно до 70 – 80% полной влагоемкости. Такой режим наблюдается на структурных, богатых гумусом почвах, например черноземах.

Водно-воздушный режим тесно связан с пищевым и тепловым режимами почвы, так как растения потребляют питательные вещества только растворенными. Поэтому почвенную влагу часто называют почвенным раствором.

Основной источник тепла в почве – солнечная радиация. Поэтому тепловой режим почвы тесно связан с периодичностью поступления ее на землю, т. е. со сменой зимы и лета, дня и ночи. Годовые колебания температуры почвы охватывают ее толщу до 10 - 20 м, суточные – от 20 см до 1 м.

Нагревание и остывание почвы начинается с верхних слоев. Зависит это, прежде всего от теплопроводности почвы, т. е. ее способности проводить тепло от одного слоя к другому.

Важно и другое тепловое свойство почвы – ее теплоемкость, т. е. количество тепла, необходимое для нагревания определенной массы почвы на единицу температуры. Так, на повышение температуры влажной почвы затрачивается больше тепла, чем сухой; богатые гумусом почвы, например черноземы, более теплоемки, чем подзолистые.

Тепловой режим почвы связан с водным, воздушным и пищевым режимами. Например, повышение температуры почвы усиливает передвижение воды в ней, особенно в виде пара. Охлаждение почвы вызывает конденсацию парообразной влаги. С повышением температуры усиливается разложение органических веществ и образование питательных веществ в почве.

Наибольшая адсорбирующая способность почв наблюдается у горноземных (гумусовых), она зависит от содержания в почве илистых частиц, количества средней и мелкой пыли, рН почвы. Эти почвы богаты кальцием. Характер почв влияет и на глубину проникновения микроорганизмов. .

1. 2 Экологическая функция почвы

Функции почвы в биосфере наиболее подробно охарактеризованы в работах Г. В. Добровольского и Е. Д. Никитина (1999). Этим авторам принадлежит впервые данная обстоятельная характеристика функций почвы в биосфере и биогеоценозах.

Согласно разработанной ими концептуальной модели всё многообразие известных на настоящий момент экологических функций можно представить следующим образом (Никитин, 1999).

В наиболее общем виде все экологические функции почвы могут быть разделены на две большие группы. Суть функций первой группы заключается в том, что почва служит физической опорой огромному числу организмов. В эту группу входят в основном функции почв, приведенных в двух левых колонках.

Поскольку почва – физическая опора для растений, это позволяет последним сохранять вертикальное положение, проявлять устойчивость к воздействию ветра и противодействовать силе тяжести. Такая опора прочная, она эффективна даже для деревьев, достигающих десятков метров в высоту. В этом отношении она превосходит большинство известных инженерных конструкций.

Почва служит средой обитания огромному числу разнообразных организмов. В почве в силу её физических и химических особенностей создается уникальный комплекс условий: температура, влажность, кислотность, окислительно-восстановительная обстановка, содержание биофильных элементов, - который не может быть воспроизведён ни в одной другой биокосной системе. Вот почему представители многих биологических видов могут обитать только в почве.

При этом чрезвычайно важно то, что в почве создаётся разнообразие экологических условий на всех уровнях её организации, благодаря чему она способна поддерживать жизнедеятельность многообразных организмов, принадлежащих к различным биологическим видам. Такое разнообразие экологических условий, обусловленное разнообразием почв, проявляется в пределах почвенного покрова земного шара, представленного различными типами почв, каждый из которых поддерживает устойчивость определенных экосистем. Разнообразие проявляется на уровне отдельных экосистем, где разнообразие почвенных условий связано с пространственной неоднородностью экосистемы и обеспечивает, в частности, строение, её растительного покрова. Наконец, широчайшее разнообразие экологических условий в почве проявляется на микроуровне её организации.

Микробиологические исследования почв показывают, что они представляют для микроорганизмов не одну среду, а множество сред обитания, обеспечивающих богатство видового функционального разнообразия почвенной микробиоты.

Благодаря реализации почвой экологических функций рассматриваемой группы почва является важнейшим условием генерирования, поддержания и сохранения биологического разнообразия, опасность уменьшения которого стоит в настоящее время в ряду наиболее острых проблем. Роль почвы в этом отношении представляется чрезвычайно важной ещё и потому, что она из наиболее стабильных, консервативных компонентов экосистем.

Другая группа функций почвы в биосфере базируется на том, что почва представляет собой необходимое звено и регулятор круговорота элементов в биосфере, или как их называют биохимических циклов. Потоки всех элементов в биосфере проходят через почву, которая посредством специфических механизмов регулирует их направленность и интенсивность. Так почва – важнейшее звено в биогеохимических циклах углерода, азота и других элементов, благодаря биологической фиксации почвенными микроорганизмами. Именно благодаря реализации этой функции она существенно влияет на состав атмосферы и гидросферы.

Незаменимость почвы в выполнении биосферных функций определяет её роль в поддержании жизни на Земле. Будучи компонентом биосферы, почва в тоже время – необходимое условие её существования. Являясь продуктом преобразования литосферы под воздействием живого вещества, почва сама представляет собой необходимое условие существования жизни на Земле

1. 3 Микрофлора почвы

Микроорганизмы повсеместно распространены в окружающей нас среде. Они находятся в огромном количестве в почве, воде, в воздухе, на растениях, животных, пищевых продуктах, предметах, в организме человека и на поверхности его тела.

Из всех объектов внешней среды особенно изобилует микробами почва, где они находят наиболее благоприятные условия для своей жизнедеятельности: необходимые питательные вещества, достаточно влаги, защиту от солнечных лучей. Микробы распространены в различных слоях почвы неодинаково. Самый верхний слой обычно содержит мало микробов, так как здесь они быстро погибают от губительного воздействия высыхания и прямых солнечных лучей. Больше всего микробов содержится на глубине 5-15 см от поверхности земли.

Общее микробное число в 1 г почве может достигать до 5 млрд. В 1 га почвы содержится 1 тонна живого веса бактерий, однако в разных слоях количество микроорганизмов неодинаково. В самом верхнем слое почвы микроорганизмов очень мало. На глубине 1—5 см до 30— 40 см число микроорганизмов больше всего. В этом слое общее микробное число в среднем 10—50 млн в 1 г. В относительно чистых почвах этот показатель равен 1,5—2 млн в 1 г. Глубже 30— 40 см число микроорганизмов снижается и в более глубоких слоях их опять мало.

Содержание микробов в почве широко колеблется в зависимости от её химического состава, влажности, температуры, рН и других свойств. В бедной влагой и питательными веществами песчаных почвах находится до 105, в обрабатываемых образцах – до 108 – 109 микробов в 1 г. «Живая» масса различных микроорганизмов на 1 га почвы составляет в среднем 1 т. На глубине 1,5 м и более встречаются лишь единичные особи, а на глубине 4 -5 м почва может быть стерильной.

Микрофлора почвы как количественно, так и качественно различается в зависимости от состава почвы, освещения, количества влаги, времени года и других факторов. Так, девственные каменистые, песчаные почвы содержат очень мало микробов, тогда как вспаханные, удобряемые почвы обычно густо населены ими. В почве богатой органическими остатками, большое количество гнилостных анаэробных и аэробных бактерий, актиномицетов, грибов и простейших. Много микробов в почве летом (июль – август) и меньше всего зимой.

Почва населена самыми разнообразными автотрофными и гетеротрофными, анаэробными и аэробными, термо-мезо и психрофильными микроорганизмами. Среди них имеются свободноживущие азотфиксирующие бактерии рода Azotbacter, некоторые виды Nocardia и Clostridium; клубеньковые бактерии рода Rhisobium, нитрифицирующие бактерии родов Nitrobacter, Nitrosomonas и грибы, денитрифицирующие бактерии Thiobacillus denitrificans, аммонифицирующие бактерии (разные виды уробактерий), а также разнообразные серо- и железобактерии и др.

В плодородной почве интенсивно развиваются гетеротрофные организмы, принадлежащие к семействам Achromobacteriaceae, Enterobacteriaceae, Pseudomonadaceae, Bacilaceae и др. Они изменяют реакцию среды в кислую сторону, поскольку обладают высокой ферментативной активностью. В кислой среде начинают размножаться молочнокислые бактерии, дрожжи, плесневые грибы, бактерии, расщепляющие клетчатку. Использование данными микробами кислот и образование карбонатов ведёт к нейтрализации и подщелачиванию среды, особенно в хорошо дренированных аэрируемых почвах. Затем начинается уменьшение общего числа вегетативных форм почвенных организмов за счёт гибели и образования, спор бациллами, актиномицетами, дрожжами, грибами, а также цист простейшими организмами. Описанные изменения биоценоза связаны с изменениями химического состава почвы в результате разложения микробами белков до аммиака и Н2S и последующего их окисления до нитратов и сульфатов соответственно. Это способствует формированию нового биоценоза, включающего микобактерии, актиномицеты, высшие грибы. В данный период нарастает активность простейших, которые «поедают» бактерии, также бактериофагов. Патогенные и условно-патогенные микроорганизмы могут попадать в почву с отбросами и трупами животных и человека, погибающих от инфекционных и других заболеваний, а также с их испражнениями, мочой и прочими выделениями. Данные микроорганизмы не входят в состав сложившихся почвенных микробных биоценозов и через некоторые время погибают. Этому способствуют неблагоприятные физические и химические условия, отсутствие необходимых питательных веществ и т. д. , но главным образом антагонизм постоянных обитателей почвы – бактерий, актиномицетов и грибов. Антагонизм обусловлен выделением ими антибиотиков бактериоцинов, действием бактериофагов, а также жизнедеятельностью простейших организмов

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Исследовательская работа включала в себя ряд этапов:

1. Сбор проб почвы с исследуемых площадок.

2. Подготовка и стерилизация микробиологической посуды.

3. Приготовление искусственной питательной среды.

4. Приготовление настоя Bacillus subtilis.

5. Приготовление почвенной суспензии для посева.

6. Посев почвенной суспензии и Bacillus subtilis.

7. Посев почвенной суспензии.

8. Количественный расчет микроорганизмов в почве.

9. Проведение статистической обработки материала и анализ полученных данных.

1. Место и методы исследования

1. Время обследования. Анализ почвы проводился в сентябре – ноябре 2009 г. Повторность опыта – трёхкратная.

2. Размер участка – 100 м²

3. Название почв – чернозём.

4. Рельеф – равнинный.

5. Растительный покров исследуемой территории - газонная смесь растений семейства злаковых: райграс пастбищный, мятлик луговой, овсяница красная, полевица белая.

Отбор проб почвы проводился в сентябре. Почвенные образцы брались с глубины 10 – 15 см, на 4 участках (карта Приложения): на пришкольном участке школы №36 и прилегающих улиц: Севастопольская, Проспект 70 лет Октября и Гожувская.

Характеристика исследуемых площадок:

Площадка №1 – Саранская средняя школа №36.

Площадка №2 – улица Проспект 70 лет Октября.

Площадка №3 – улица Севастопольская.

Площадка №4 – улица Гожувская.

Школа № 36 расположена в северо- восточной части города Саранска. Её территория с южной стороны ограничена ул. Проспект 70 лет Октября (50 м), с северной ул. Гожувской (35 м), с восточной ул. Косарева, с западной ул. Севастопольская (25 м). Наиболее интенсивное движение транспорта осуществляется по улицам Севастопольская и Проспект 70 лет Октября. Основным источником загрязнения исследуемой территории является автомобильный транспорт.

На каждой площадке отбор проб почвы проводился на определенном удалении от автомагистрали: 0,3 м, 1м, 3 м.

Статистическая обработка полученных данных проводилась по методике Б. А. Доспехова (1985).

2. Микробиологические методы исследования

Оборудование и материалы: чашки Петри, колбы объёмом от 100 мл, пипетки от 1 до 10 мл, спиртовки, химические стаканы, предметные и покровные стёкла, микроскоп, специальные бактериологические иглы, петли, шпатели, вата, марля, бумага обёрточная, бумага фильтровальная, карандаши по стеклу.

Ход работы:

1. Подготовка и стерилизация микробиологической посуды

Лабораторную посуду (чашки Петри, колбы, стаканы, пипетки) моют в горячем мыльном растворе, ополаскивают чистой водой и сушат на воздухе. Затем чашки завёртывают в обёрточную бумагу и помещают в сушильный шкаф при температура не выше 100 - 1050 С градусов на 1,5 – 2 часа. Специальные иглы, петли, шпатели прокаливают на пламени спиртовки.

2. Приготовление искусственной питательной среды

Питательную среду готовят в стерильных колбах. К 50 мл дистиллированной воды добавляют 2,5 г глюкозы, 1,5 г пептона и 2 г агара. Оставляют полученный раствор для набухания. Далее колбы закрывают стерильными ватными пробками и в таком виде стерилизуют содержимое трехкратным кипячением на водяной бане с промежутками между кипячением в 15-20 часов. Полученную питательную среду разливают в стерильные чашки Петри, так чтобы было покрыто дно чашки и оставляют остывать.

3. Приготовление настоя Bacillus subtilis

Для получения культуры Bacillus subtilis положить в колбу с водой немного сена, горлышко колбы закрыть ватным тампоном и кипятить содержимое в течение 15 – 20 минут, чтобы уничтожить, другие бактерии, которые могут оказаться в колбе. Bacillus subtilis при кипячении не погибает. Полученный настой сена отфильтровать и на несколько дней поставить в помещение с температурой 20 – 250С. Bacillus subtilis будет размножаться, и вскоре поверхность настоя покроется плёнкой из бактерий. При микроскопировании видны неподвижные и движущиеся микроорганизмы.

4. Приготовление почвенной суспензии для посева

Исследуемую почву высыпают на стерильное стекло. Почву тщательно перемешивают шпателем, удаляя механические частицы и корни растений. Для учета почвенных микроорганизмов достаточно навески от 1 до 10 г. Первое разведение навески почвы (1:10) делают в стерильной посуде, добавляя стерильную водопроводную воду в соотношении 1:10 к весу почвы.

Далее проводят предварительную обработку почвы, целью которой является извлечение клетки микроорганизмов из почвенных агрегатов.

Основными приемами предварительной обработки почвы являются: 5-минутное вертикальное встряхивание почвенной суспензии первого разведения в пробирках с резиновыми пробками — при навеске почвы 1 г. Далее стерильной пипеткой переносят 1 мл почвенной суспензии из колбы в пробирку №1 с 9 мл стерильной дистиллированной воды, получают второе разведение – 1:100. Подобным образом можно готовить ряд последующих разведений почвенной суспензии – 1:1000, 1:10000, 1:100000.

Приготовленные разведения используются для посева на питательные среды с целью определения микробиологических показателей.

5. Посев почвенной суспензии и Bacillus subtilis

На плотных питательных средах посев, как правило, поверхностный. Для посева почвенной суспензии удобно пользоваться микропипетками на 0,1 – 0,2 мл. Стерильной пипеткой наносят суспензию из соответствующего разведения и настой Bacillus subtilis, затем стеклянным шпателем Дригальского растирают капли досуха, при этом чашку держат в вертикальном положении возле пламени горелки. Засеянные чашки Петри переворачивают средой вверх и помещают в термостат при температуре 28 – 300 С.

Контроль предполагал посев питательной среды чистой культурой B. subtilis без добавления почвенной вытяжки.

6. Количественный учет бактерий

Число микробов можно определить прямым подсчетом колоний выросших на питательном агаре.

Для этого дно чашки Петри разделяют гелевой ручкой на секторы или сегменты. Если питательная среда прозрачна, колонии подсчитывают в проходящем свете со дна чашки. Учтенные колонии отмечают точками на стекле. В случае непрозрачной питательной среды колонии микроорганизмов подсчитывают непосредственно с поверхности агара.

Полученные данные сравниваем с контрольным посевом. Для удобства оценки результатов высчитываем процент выживания бактерий (за 100% выживания берется контрольная группа).

В случае подсчета результатов посева из почвы путем разбавления, в чашках Петри подсчитывают число колоний микроорганизмов и рассчитывают их количество на 1 г почв по формуле: А = Б / В х Г, где А – количество микробов в 1 г почвы; Б – средне число колоний микробов на чашке Петри; В – соответствующее разведение; Г – количество капель в 1 мл жидкости в пипетке.

Следует отметить, что метод подсчета колоний на чашках Петри с посевом из почвы дает лишь приблизительные результаты. Это связано с тем, что МПА - пластинки не являются универсальной питательной средой для микроорганизмов, на ней прорастут лишь некоторые из микробов, прежде всего, аэробные формы. Считается, что этим методом определяется не более 60 % микроорганизмов и спор, содержащихся в почве.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3. 1 Биологическая характеристика исследуемого вида

Методом посева на питательном агаре в чашках Петри нами были выращены колонии микроорганизмов: бактерии Bacillus subtilis.

Царство: Бактерии

Тип: Firmicutes

Класс: Bacilli

Порядок: Bacillales

Семейство: Bacillaceae

Род: Bacillus

Вид: Bacillus subtilis

B. subtilis – палочковидная, спорообразующая, аэробная бактерия, размер 3-5х0,6 мкм . Колонии сухие, мелкоморщинистые, бархатистые, бесцветные или розовые. Край колонии волнистый. Растет на МПА, МПБ, а также на средах, содержащих растительные остатки. В природе обитает везде — в почве, на листьях, в воде. Питается клетчаткой, селится на соломе, сене, листьях.

По способу питания – хемоорганогетеротроф, аммонифицирует белки, расщепляет крахмал, гликоген. Условно патогенна для человека. Различные

Bacillus subtilis является важным продуцентом протеаз, амилаз, аминокислот и некоторых полисахаридов. Ввиду наличия антагонистических свойств против фитопатогенов используется в биозащите растений.

Биопрепараты (пробиотики) на основе рода Bacillus применяются в медицинской и ветеринарной практике различных стран. Так, пробиотик Бактисубтил на основе B. cereus IP 5832 широко применяется во Франции, его аналог Флонивин - в Югославии. Пробиотик Энтерогермин на основе B. subtilis создан в Италии.

3. 2 Использование Bacillus subtilis в качестве биоиндикатора состояния почв

В результате проведенного исследования оказалось, что в зависимости от удаления от автомобильных дорог количество колоний Bacillus subtilis на чашках Петри возрастает. Средние данные подсчётов числа колоний приведены в таблице 1.

Таблица 1. Количество колоний микроорганизмов в зависимости от удаления от автомобильных дорог.

Площадки Расстояние, м

0,1 1 3

улица Проспект 70 лет Октября 652±16,02 1010±56,16 1334±32,09

улица Севасто-польская (3) 876±44,28 1026±48,08 1148±86,25

улица Гожувская (4) 1118±56,24 1350±52,48 1572±64,19

Из данных таблицы видно, что наиболее загрязненной вблизи дорог являются улицы Проспект 70 лет Октября, в меньшей степени - Севастопольская, в лучшем положении оказывается почва на улице Гожувская.

Для удобства оценки результатов вычислялся процент выживаемости бактерий B. subtilis в почвенной вытяжке (таблица 2). За 100 % выживания бралась контрольная группа B. subtilis, выращенная без добавления почвенной вытяжки, в контроле число колоний составило 1796±48,14.

Таблица 2. Выживания Bacillus subtilis по отношению к контролю (%)

Площадки Расстояние, м

0,1 1 3

улица Проспект 70 лет Октября 36,3 56,2 74,3

улица Севасто-польская (3) 48,8 57,1 63,9

улица Гожувская (4) 62,2 75,3 87,5

Среднее значение 49,1 62,9 75,2

Результаты показали, что на расстоянии от дороги 0,1 м на всех участках почва оказывает бактериостатическое действие на рост B. subtilis – здесь выживаемость бактерий в среднем составляла 49%. На расстоянии 1 м от автодороги выживаемость B. subtilis 63%, а 3-х метрах от дороги выживаемость сенной палочки составила в среднем уже 75%.

Анализ результатов исследования чашек Петри с почвенной суспензией из проб, взятых около школы № 36 приведен в таблице 3. Из результатов видно, что условия существования микроорганизмов на данных участках лучше, чем у автодорог. Процент выживаемости сенной палочки в этих условиях выше и составляет 65-72%.

Таблица 3 – Количество колоний и процент выживаемости B. subtilis на территории школы

Территория школы № 36 Количество колоний микроорганизмов Процент выживания

Велодром 1168±80,23 65,0

Газон 1252±32,69 69,7

Клумба 1290± 38,45 71,8

3. 3 Определение количества микроорганизмов в почве разных участков вблизи школы № 36

Результаты расчета числа микроорганизмов в чашках Петри в зависимости от удаления от автомагистралей показаны в таблице 4. Из полученных результатов видно, что меньшее число колоний почвенных бактерий вырастает в чашках Петри с почвой, взятой непосредственно вблизи дорог (0,1 м). На расстоянии 1 м от дороги количество колоний микроорганизмов увеличивается: на площадках №2 и 4 увеличивается на 9-12 % соответственно, на площадке № 3 на 39%. По мере удаления от автодорог число колоний микроорганизмов на чашках Петри еще более возрастает.

Таблица 4. Число колоний почвенных бактерий, выращенных методом разведения.

Расстояние, м

Площадка

0,1 1 3

2 428 472 528

3 508 832 976

4 748 852 1140

Результаты расчета числа микроорганизмов в 1 г почвы в зависимости от удаления от автомагистралей показаны в таблице 5.

Таблица 5. Содержание микроорганизмов в 1 г почвы /шт.

Площадки Расстояние, м

0,1 1 3

улица Проспект 70 лет Октября. 85600 94400 105600

улица Севастопольская 101600 166400 195200

улица Гожувская 149600 170400 228000

Замечено, что число колоний, полученных из почвенных проб с проспекта 70 лет Октября значительно меньше, чем на других участках. Действительно, эта улица характеризуется самым интенсивным движением транспорта.

Исследуя пробы почв с территории школы можно отметить, что меньшее число колоний, а соответственно и количество микроорганизмов в 1 г почве содержится на велодроме. Лучшие условия для почвенных бактерий отмечается на газоне и клумбе около школы.

Таблица 6. Содержание количества микроорганизмов в почве пришкольной территории.

Территория школы №36 Количество колоний микроорганизмов на чашке Петри Содержание микроорганизмов в 1 г почвы

Велодром 744 148800

Газон 952 190400

Клумба 1028 205600

По результатам эксперимента можно судить о бактерицидном влиянии водорастворимых почвенных компонентов на культуру B. subtilis. Выявлено наличие антропогенного загрязнения почв по всем исследуемым точкам. Наиболее существенным оно является в районе проспекта 70 лет Октября, чуть меньшей - на улице Севастопольской.

Таким образом, экспериментально была подтверждена возможность использования предложенной методики для проведения экстренного биомониторинга почв.

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Культуру сенной палочки достаточно легко получить в лабораторных условиях из сенного настоя.

2. Выращивание B. subtilis в условиях различной почвенной суспензии показало, что бактерии наибольшее число колоний развивали в почвенных растворах с более удаленных от автодорог исследуемых площадок.

3. На каждой исследуемой площадке число колоний бактерий было минимально в пробах 0,1 м от дороги и максимально на расстоянии 3 м от дороги.

4. Данные по общему количеству микроорганизмов в почве тесно взаимосвязаны с данными по учету выживаемости сенной палочки на исследуемых площадках.

5. Наиболее существенным антропогенное влияние на почву оказывается в районе проспекта 70 лет Октября и улицы Севастопольской.

6. Наибольшее количество микроорганизмов отмечено в пробах почвы, взятой на пришкольной территории, что свидетельствует об относительно благополучной обстановке на данной территории.