Реферат Биология 020201. 65





Скачать 83.45 Kb.
НазваниеРеферат Биология 020201. 65
Дата публикации22.04.2015
Размер83.45 Kb.
ТипРеферат
100-bal.ru > Биология > Реферат
Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт фундаментальной биологии и биотехнологии

Базовая кафедра биотехнологии


Реферат

Биология 020201.65
Микробные сообщества криогенных почв послепожарных сукцессий лиственничников Центральной Эвенкии


Магистр _________ Е.А. Ворожцова


Научные руководители _________ С.Ю. Евграфова


_________ С.В. Прудникова


Красноярск 2012

Содержание





Содержание 2

1. Микрофлора криогенных почв 3

2. Влияние пожаров на структуру микробоценозов 5

3. Устойчивость почвенных экосистем 6



1. Микрофлора криогенных почв


В настоящее время все больше исследований посвящается обнаружению и изучению метаболической активности микробиоты в условиях низких (отрицательных и близких к 0С) температур. Причем, если раньше основное внимание уделялось водным арктическим экосистемам, полярным льдам и многолетнемерзлым почвам, то в последнее время все больший интерес вызывает жизнедеятельность микроорганизмов в сезоннопромерзающих и длительно-сезоннопромерзающих почвах[1]. Этот интерес вызван многочисленными данными, показывающими, что в замерзших почвах идет интенсивное выделение углекислого газа, по всей видимости, являющееся следствием жизнедеятельности микрофлоры. Предполагается, что вклад зимнего и летнего дыхания почвенной микрофлоры в годовую эмиссию СО2 примерно одинаков, но в летний период это сложно проследить вследствие жизнедеятельности высших растений, почвенных водорослей и т.п.

Микробиологами предложено выделять два основных класса микроорганизмов, способных к росту и активности при температуре ниже 5˚С. Первый класс, приспособленный к устойчивым холодным условиям, представлен стенотермными бактериями, выделенными из морей и некоторых ледяных пещер. Эти организмы имеют максимальную температуру роста ниже 20˚С и весьма чувствительны к температурам, превышающим этот максимум. Второй класс микроорганизмов, обитающих в неустойчивых холодных условиях, отличается более широкой областью температур роста и активности, которые нередко на 20-30˚С превышают максимальную температуру окружающей среды.

Изучая микрофлору промерзающих почв, исследователи чаще всего сталкиваются с микроорганизмами, которые принято называть психрофилами или психротрофами, с оптимумом роста при +15˚С, максимумом при +20˚С и минимумом при 0˚С и ниже [2]. Однако, существуют данные, показывающие рост и метаболическую активность бактерий при –10-15˚С. Поскольку точные температурные диапазоны до сих пор не определены, предложено говорить о «психроактивности» микроорганизмов. Приуроченности психроактивной микрофлоры к определенным таксономическим группам обнаружено не было. Слабовой О.И. и др. (1993) было показано, что психроактивные культуры были обнаружены среди олиготрофных бактерий из разных родовых таксонов. Возможно существование коррелятивных связей между олиготрофностью и психроактивностью микроорганизмов.

В условиях севера Средней Сибири (Центральная Эвенкия) основная функция микробных комплексов криогенных почв – разложение органических веществ – осуществляется в короткий вегетационный период, когда преобладают температуры выше 0°С. Поэтому следует ожидать определённые особенности в структуре, динамике и функциональной активности микроорганизмов в почвах региона.

Преобладание в регионе на протяжении большей части года низких температур воздуха и почв предполагает адаптацию микроорганизмов к низким температурам окружающей среды. Лабораторными исследованиями установлено, что основная часть бактерий хорошо развивается при пониженных температурах.

В микробных комплексах почв основную массу составляют олиготрофные и олигонитрофильные микроорганизмы, способные утилизировать элементы минерального питания и азот из рассеянного состояния. Эти группы бактерий важны для экосистем, поскольку препятствуют потере почвой азота, вовлекая в круговорот малейшие количества аммиака. Развиваясь в условиях низкого содержания азота и минеральных элементов, именно эти микроорганизмы доводят до конца минерализацию органических остатков.

Микробиологические анализы доминирующих в почвах Эвенкии бактерий показывают, что преимущественное распространение здесь имеют неспоровые формы, обладающие полифункциональным ферментативным аппаратом. Такая тенденция определяется биоклиматическими условиями природных экосистем высоких широт [3].

2. Влияние пожаров на структуру микробоценозов


Леса постоянно испытывают воздействие различных факторов, приводящее к нарушениям в природном балансе. Одним из таких факторов, особенно сильно влияющим на лесные экосистемы являются пожары. Микробные сообщества, осуществляющие различные процессы разложения и питания, играют важную роль в процессах восстановления и устойчивости лесов к подобным воздействиям.

Пожары чрезвычайно сильно влияют на лесные экосистемы. Температуры поверхности во время прохождения пожара достигают 1000 °С, что значительно меняет физико-химические свойства почвы. Уничтожение растительности и подстилки снижает альбедо (рассеивающая способность), что в свою очередь ведет к еще большему повышению поверхностных температур.

Пожары оказывают огромное влияние на почвенные микробоценозы. Кроме того их косвенное влияние продолжается в течение десятилетий, во время протекания вторичной сукцессии. Однако, даже в пределах одной экосистемы отклик почвенной микробиоты на воздействие пожара может быть различным.

Во-первых, он зависит от типа и интенсивности пожара. Во-вторых, степень его воздействия также зависит от периодичности его возникновения. При нормальном развитии лесных сообществ частота прохождения пожара на одном и том же участке может варьировать от 40-100 и до 200лет. Кроме того большое значение имеют максимальные температуры во время пожара, и их перенос в поверхностные и глубинные слои почвы.

Общее влияние интенсивности пожара на микробные сообщества очень сильно варьирует в зависимости от видового состава этих сообществ.

3. Устойчивость почвенных экосистем


Почвы во многом определяют устойчивость биосферы. Устойчивость почв к различным воздействиям определяется их способностью возвращаться к нормальному функционированию и противостоять различным стрессам. Познание процессов самоочищения и механизмов устойчивости почв является необходимым для поисков путей сохранения биосферы.

Изучение изменения структуры и активности микробного сообщества почв при различных воздействиях является попыткой понять функционирование природной системы и предотвратить нежелательные изменения в ней в связи с возрастающим антропогенным вмешательством. Почвы – важнейшие природные системы – несомненно, обладают устойчивостью. Устойчивость – это свойство, внутренне присущее системе, которое позволяет ей выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями, или сопротивляться им. Экосистемы сложились в процессе длительной эволюции и приспособления видов и популяций организмов друг к другу и окружающей среде. Они являются слаженными устойчивыми механизмами, способными путём саморегулирования противостоять как изменениям в среде, так и в численности организмов.

Различные подходы для оценки устойчивости природных систем дают представление о сложности объекта, межфакторных связях, его определяющих, а также региональных и глобальных уровнях их изучения. Отсюда методы оценки устойчивости почв как природной системы должны опираться на более чувствительные параметры, характеризующие состояние почв. В настоящее время понятие устойчивости почв не получило пока однозначного определения. Однако исследования в этом направлении можно условно разделить на почвенные и почвенно-микробиологические.

На практике оценка устойчивости почв представляется, как правило, широким набором многих имеющихся методов определения почвенных показателей. Не умаляя значения физико-химических и геохимических показателей почвы для оценки их устойчивости, обращает на себя внимание использование для этой цели микробиологических показателей почвы. Именно «живое» вещество представляет интерес для оценки устойчивости почв, в том числе и на ранних стадиях нарушения. Функционирование почвенной системы обусловлено в значительной степени деятельностью микроорганизмов. Микроорганизмы почвы составляют около 85% всей биомассы почвенных организмов и привносят около 90% всего потока CO2 суши. И хотя микробная биомасса составляет лишь 1-5% от почвенного органического вещества, но это «игольное ушко», через которое проходит весь органический материал, поступающий в почву. Такие особенности почвенных микроорганизмов, а также их чувствительность к любым нарушениям в почве позволяют исследователям использовать почвенно-микробиологические характеристики для оценки состояния почвы. Предположительно устойчивость почвы во многом может определяться устойчивостью почвенного микробного сообщества.

Показателем устойчивости микробного сообщества почвы может служить отношение скорости дыхания микроорганизмов к их биомассе, оно получило название микробного метаболического коэффициента [4]. Теоретически предполагается, что чем ниже величина отношения дыхания сообщества к его биомассе, тем устойчивее данная экосистема. Величина метаболического коэффициента должна быть выше в молодых или нарушенных экосистемах, чем в старых или стабильных.

За последние годы исследования почв, в которых определяли величину метаболического коэффициента и его связь с различными воздействиями, существенно возросли. Использование метаболического коэффициента в экологических исследованиях перспективно, так как это: 1) показатель физиологического статуса микробного сообщества; 2) легкоизмеряемый биоиндикатор, чувствительный к нарушениям в почве; и предположительно, 3) параметр, по величине которого можно количественно оценить продолжительность и «глубину» нарушений в экосистеме.

В наших исследованиях мы будем рассматривать устойчивость почв через функционирование почвенных микробных сообществ, используя для этого интегральный показатель их состояния – микробный метаболический коэффициент.

Величину метаболического коэффициента, представляющего собой отношение скорости базального дыхания микроорганизмов (БД) к микробной биомассе (Смик), в литературе обозначают сокращённо qCO2. Для расчетов этого коэффициента используют значения микробной биомассы, определяемой физиологическим или респирометрическим, фумигационным, кинетическим или калориметрическим методами. В некоторых работах величину метаболического коэффициента определяют как соотношение скоростей базального (БД) и субстрат-индуцированного (СИД) дыханий, и в этом случае его величина выражается в безразмерных единицах, получивших сокращённое обозначение QR. Метаболический коэффициент определяется величинами, входящими в формулу его расчёта.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


1 Mahsa Haei Effects of soil frost on growth, composition and respiration of the soil

microbial decomposer community / Soil Biology & Biochemistry 43 (2011) 2069-2077

http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.06.005

2 Garwai Leung Characterisation of cold-tolerant fungi from a decomposing High Arctic moss / Soil Biology & Biochemistry 43 (2011) 1975-1979

http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.05.003


3 Holm Bach L. Tree influence on soil microbial community structure/ Soil Biology & Biochemistry (2010) p1934-1943

http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2010.07.002


4 Thomas Wutzler Soil microbial biomass and its activity estimated by kinetic respiration analysis Statistical guidelines / Soil Biology & Biochemistry 45 (2012) 102-112

http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.10.004

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Реферат Биология 020201. 65 iconМетодические рекомендации по написанию и защите
Биология; специальность 020201. 65 «Биология»; 020803. 65 «Биоэкология»; направление 020400. 68 «Биология» (магистратура)
Реферат Биология 020201. 65 iconРабочая программа дисциплины направление подготовки 020201 «Биология (специалитет)»
Программа дисциплины предназначена для студентов 4 курса факультета естественных наук, направление подготовки 020201 «Биология (специалист)»....
Реферат Биология 020201. 65 iconПрограмма для студентов биологического факультета специальности 020201...
Предназначено для самостоятельной работы студентов биологического факультета специальности 020201 «Биология», рейтингового контроля...
Реферат Биология 020201. 65 iconУчебно-методический комплекс дисциплины сд. 8, Сд. Ф. 8 Анатомия...
«Биология с дополнительной специальностью География» 050103. 00 «География с дополнительной специальностью Биология»
Реферат Биология 020201. 65 iconМетодические рекомендации по написанию и защите выпускных квалификационных...
...
Реферат Биология 020201. 65 iconУчебно-методический комплекс предназначен для студентов I курса факультета...
Учебно-методический комплекс предназначен для студентов I курса факультета естественных наук, направление подготовки 020201 «Биология...
Реферат Биология 020201. 65 iconУчебно-методические материалы по дисциплине «Введение в биотехнологию»...
...
Реферат Биология 020201. 65 iconУчебно-методический комплекс по дисциплине дс. 2, Дс. Ф. 3 Экология животных
Программа предназначена для подготовки студентов третьего и четвертого курсов естественно-географического факультета Мурманского...
Реферат Биология 020201. 65 iconУчебно-методический комплекс по дисциплине дс. 2 Экология животных опд. Р. 1
Программа предназначена для подготовки студентов третьего и четвертого курсов естественно-географического факультета Мурманского...
Реферат Биология 020201. 65 iconУчебно-методический комплекс рабочая программа для студентов специальности...

Реферат Биология 020201. 65 iconРоссийской федерации
Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов специальности 020201. 65 Биология
Реферат Биология 020201. 65 iconПрограмма по курсу дисциплины «Эволюционное учение»
Курс реализуется в рамках специалитета «Биология» (020201. 65), относится к общепрофессиональным дисциплинам (опд. Ф 2)
Реферат Биология 020201. 65 iconУчебно-методический комплекс пересмотрен на заседании кафедры : Протокол от «25»
Иностранный язык (английский) Специальность — 020201. 65 Биология Форма подготовки очная
Реферат Биология 020201. 65 iconУчебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 09 Общая биология...
Целью изучения дисциплины является ознакомление студентов с основными отличиями органического мира от неживой природы, с уникальностью...
Реферат Биология 020201. 65 iconРабочая программа для студентов специальности 020201. 65 «Биология»
Министерство образования и науки российской федерации фгбоу впо «тюменский государственный университет»
Реферат Биология 020201. 65 iconУчебно-методический комплекс рабочая программа для студентов специальности 020201. 65 биология
Рассмотрено на заседании умк именит департамент биологии «24» сентября 2011 г., № протокола 1


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск