WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

САНДАНОВА ИРИНА БАТОМУНКУЕВНА

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕСТРУКЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ОПАДА СТЕПНЫХ ЭКОСИСТЕМ ЮГО-ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ

03.00.16 – экология

03.00.07 – микробиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Улан-Удэ

2007

Работа выполнена в Агинском филиале Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова.

Научный руководитель: кандидат биологических наук

Буянтуева Любовь Батомункуевна

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор

Намсараев Баир Бадмабазарович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Анцупова Татьяна Петровна,

кандидат биологических наук

Лаврентьева Елена Владимировна

Ведущая организация: Забайкальский Государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н.Г.Чернышевского, г. Чита

Защита диссертации состоится «16» __мая__ 2007 г. в _11.00_ часов на заседании Диссертационного совета Д 212.022.03 при Бурятском государственном университете по адресу: 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, биолого-географический факультет, конференц-зал, ауд. ___

Факс: (3012) 21-15-93, e-mail: d21202203@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятского государственного университета и Бурятского научного центра СО РАН (г. Улан-Удэ)

Автореферат разослан «___» ___________ 2007 г.



Ученый секретарь

Диссертационного совета,

кандидат биологических наук Н.А. Шорноева

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Деструкция растительных остатков – один из важнейших процессов, обеспечивающих устойчивость биогеоценозов. Благодаря активности различных ферментных систем, микроорганизмы играют ведущую роль в деструкции органического вещества растительного опада. Микробиологическая деструкция растительных остатков протекает повсеместно, от нее зависит существование биологического круговорота элементов в природе и формирование плодородия почв. Интенсивность микробиологической деструкции зависит от эндогенных (структура и ферментативная активность микробных сообществ) и экзогенных (абиотические и биотические) факторов среды обитания.

Ранее проведенные исследования по микробиологической деструкции растительного опада (Мирошниченко, 1973; Малишевская, Титов, 1977; Паринкина и др., 1994; Якутин, 1998; Буянтуева, 2000; Бурюхаев, 2000; Евграфова, 2001; Шварц, 2001; Банзаракцаева, 2002) выявили большое разнообразие бактерий, грибов и актиномицетов, участвующих в этом процессе, и показали их важную роль в разложении растительных остатков в различных регионах Евразии. Однако интенсивность микробиологической деструкции растительного опада в степной зоне Юго-Восточного Забайкалья до сих пор не изучена.

Цель и задачи исследований

Основной целью исследования было изучение микробиологической деструкции растительного опада степных экосистем Юго-Восточного Забайкалья.

В задачи исследования входило:

  1. Изучить видовой состав растительных степных сообществ Юго-Восточного Забайкалья и их продуктивность.
  2. Определить содержание органического вещества и элементный химический состав растительного опада.
  3. Изучить сезонную динамику численности микроорганизмов-деструкторов.
  4. Исследовать ферментативную активность целлюлозоразлагающих бактерий (ЦРБ) и протеолитиков.
  5. Определить скорость микробиологической деструкции растительных остатков и оценить влияние различных факторов на этот процесс.
  6. Изучить влияние абиотических факторов окружающей среды на характер микробиологической деструкции модельных субстратов.

Научная новизна.

Впервые исследована структура и деятельность микробных сообществ растительного опада степных фитоценозов Юго-Восточного Забайкалья. Определен вклад различных физиологических групп бактерий и грибов в аэробную и анаэробную деструкцию органического вещества растительных остатков. Впервые определены количественные показатели интенсивности разложения растительного опада в степных сообществах и изучено влияние абиотических факторов (температуры и влажности) на скорости микробиологической деструкции. Исследованы целлюлазная и протеазная активности микроорганизмов растительного опада, корней и почв.

Теоретическая значимость.

Результаты проведенных исследований микробиологической деструкции растительного опада определяют количественные и качественные особенности процессов круговорота веществ степных экосистем Восточного Забайкалья, а также отражают экологический потенциал местообитаний, их зональную, региональную и ландшафтную специфику.

Практическая ценность.

Данные о распространении микроорганизмов разных физиологических групп в растительном опаде и их активности характеризуют темпы минерализации органического вещества в степных сообществах, что имеет важное значение для оценки состояния степных экосистем. Данные о продуктивности надземной фитомассы растительных сообществ могут быть использованы для оценки кормовой базы животных в данном регионе.

Публикации.

По материалам исследования опубликовано 11 работ.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены на международной научной конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2003), на международной научно-практической конференции «Проблемы образования, науки и воспитания студентов в аграрных учебных заведениях» (Чита, 2004), на Всероссийской конференции с международным участием «Биоразнообразие экосистем Внутренней Азии» (Улан-Удэ, 2006), на научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов БГУ (Улан-Удэ, 2007), на Всероссийской конференции молодых ученых «Экология в современном мире: взгляд научной молодежи» (Улан-Удэ, 2006).

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Работа изложена на … страницах машинописного текста, включая … таблицы и … рисунки. Список литературы включает … наименований, в том числе … на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Природно-климатические особенности Юго-Восточного Забайкалья

Приведен материал о природно-климатических особенностях Юго-Восточного Забайкалья. Дана общая характеристика степной растительности данного региона.

Глава 2. Растительный опад и его химический состав

В главе рассмотрены данные по величине растительного опада в различных почвенно-климатических зонах. Приведены результаты по содержанию органического и элементного состава растительных остатков в различных регионах. Выявлена биологическая роль отдельных элементов в регуляции продуктивности растений и их микробиологической деструкции.

Глава 3. Микробиологическая деструкция органического вещества растительного опада

Дано описание микробных сообществ растительного опада, рассмотрена сукцессия микробных сообществ в процессе его разложения. Дана характеристика ферментативной активности микроорганизмов-деструкторов. Приведен материал об интенсивности разложения растительных остатков в различных климатических зонах и влиянии абиотических факторов окружающей среды на скорость микробиологической деструкции органического вещества растительного опада.

Экспериментальная часть

Глава 4. Объекты и методы исследования

Для изучения микробиологической деструкции растительного опада выбраны наиболее распространенные в Агинском Бурятском автономном округе степные растительные сообщества: ковыльно- типчаково-пятилистниковое, нителистниково-разнотравное, рожконосносведовое. Сбор растительного материала (опад надземной части травянистых растений) и микробиологические исследования проводились с 2002 по 2004 гг. на территории Агинского района, расположенного в Приононской степной равнине по трансекте от с.Цокто-Хангил до с.Будалан. В исследованных сообществах выполняли стандартные геоботанические описания. Биологическая продуктивность надземной фитомассы травостоя определялась методом укосных площадок в пяти повторностях (Родин и др., 1968). Укосы проводились в период цветения и плодоношения основных доминантов и содоминантов сообщества. Продуктивность определялась в сухой массе. Латинские названия растений приведены по сводке С.К. Черепанова (1995).

Химический анализ включал определение органического вещества и элементного состава растительного материала. Целлюлозу определяли по модифицированному методу Кюршнера и Хафера, лигнин – по методу Классона (Методы..., 1987), жиры и водорастворимые вещества методом экстракции (Александрова, 1980; Братерский, Пелявин, 1983). Содержание протеина рассчитывали по общему азоту умножением на коэффициент 6,25. Калий определяли методом пламенной фотометрии, азот, фосфор – колориметрическим методом. Кальций, магний, железо, медь, цинк, марганец, натрий, кобальт, хром, кадмий определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии (Практикум…, 1987).

Исследование микробных ценозов растительного опада проводили по методу «обрастания стекол» по Холодному (Теппер, 1978). Заселенность растительных опадов микроорганизмами оценивали по 5-балльной шкале (Носова и др., 1984). Исследование скорости разложения растительного опада проводили методом механической изоляции (Перель, Карпачевский, 1968).

Учет численности микроорганизмов проводили методом предельных разведений. Аэробные и анаэробные целлюлозоразлагающие бактерии (ЦРБ) выращивали в жидкой среде Гетчинсона (Романенко, Кузнецов, 1974) с добавлением фильтровальной бумаги. Учет численности аэробных и факультативно-анаэробных протеолитиков, амилолитиков и глюколитиков проводили на агаризованной среде Пфеннига (Phenning, 1965) с добавлением 1,5% пептона, крахмала и глюкозы. Для учета численности грибов использовали агаризованную среду Чапека (Большой практикум…, 1962). Для определения количества целлюлозоразрушающих грибов использовали эту же среду с добавлением фильтровальной бумаги. Численность актиномицетов определяли на агаризованной крахмало-аммиачной среде (Практикум по микробиологии, 1976). Для выделения сапрофитов и споровых сапрофитов использовали агаризованную среду РПА. Морфологические признаки микроорганизмов изучали, используя микроскоп (PZO, Польша), увеличение - 1500 раз.

Для количественной оценки целлюлазной активности эндо-, экзо-1,4 -глюканазы и -глюкозидазы использовали метод, основанный на определении восстанавливающих сахаров, образующихся при действии целлюлазного комплекса на различные субстраты: фильтровальную бумагу, Na-КМЦ и целлобиозу. Редуцирующие сахара определяли по модифицированному методу Шомодьи-Нельсона (Билай, 1982). Для количественной оценки протеазной активности использовали спектрофотометрический метод. В качестве белкового субстрата использовали 1% казеин (рН 7). За единицу целлюлазной и протеазной активности принимали количество ферментов, образовавших 1 мкмоль/мл глюкозы и тирозина за 1 мин. в условиях опыта.

Влияние абиотических факторов окружающей среды (температуры и осадки) на темпы микробиологической деструкции модельных субстратов (целлюлозы и белка) исследовали аппликационным методом (Мишустин, Петрова, 1987).

Глава 5. Результаты исследований

5.1. Видовой состав степных растительных сообществ Юго-Восточного Забайкалья и их продуктивность

  1. Ковыльно-типчаково-пятилистниковое сообщество, приуроченое к верхним частям склонов, произрастает на горно-каштановой бескарбонатной почве и характеризуется сравнительно однородным, высоким и густым травостоем. Общее проективное покрытие составляет 90-100%. Высота побегов колеблется от 10 см до 80 см. Видовой состав на 1 м2 представлен 10-15 видами растений. Общий запас надземной фитомассы составил 2,4-4,5 ц/га. В травостое преобладают: Stipa krylovii, Festuca lenensis, Caragana microphylla. Из разнотравья здесь встречаются: Thymus dahuricus, Artemisia frigida, Allium bidentatum, Polygonum alopecuroides, Bupleurum scorzonerifolium и единично встречается степной кустарник – Spiraea flexuosa. В состав сообщества входит в основном разнотравье - 64,8-68,7% от сухой массы, и злаки - 31,2-33,2%. Отмечается незначительное количество осоковых – 0,1-0,2% и бобовых – 0,07-0,1%.
  2. Нителистниково-разнотравное сообщество располагается на равнинных участках и произрастает на каштановой почве. Проективное покрытие составляет 40-45%. Средняя высота травостоя составляет 20-25 см, отдельные растения имеют высоту до 50-55 см. Количество видов на 1 м2 – 30-35. Общий запас живой надземной фитомассы составил 1,1-1,6 ц/га. В основном преобладают многолетние растения (Filifolium sibiricum, Scutellaria baicalensis) с мощной корневой системой. В состав травостоя входят разнотравье - 84,9-87,5%, злаки - 9,9-12,6%, доля бобовых незначительна и составила 0,5-0,9%.
  3. Рожконосносведовое сообщество находится на соровых корковых солончаках хлоридно-натриевого засоления по берегу озера Хилганта. Проективное покрытие составляет 70-80%. Высота травостоя в основном составляет 17-20 см. Редкие побеги Achnatherum splendens могут достигать до 90 см. Количество видов на 1 м2 – 5-7. Биологическая продуктивность надземной фитомассы составила 0,9-1,4 ц/га. Господствуют Suaeda corniculata, Carex reptabunda, Achnatherum splendens. В состав травостоя входят: разнотравье - 71,4-76,9%, осоковые -12,7-27,8%, злаковые - 0,4-0,7%.

Описанные растительные сообщества по флористическому составу типичны для степных экосистем Юго-Восточного Забайкалья. Было выделено пять экологических групп: эуксерофиты, мезоксерофиты, стипаксерофиты, ксеромезофиты, галофиты. В ковыльно-типчаково-пятилистниковом и нителистниково-разнотравном сообществах доминируют эуксерофиты (Artemisia frigida, Filifolium sibiricum, Allium bidentatum), а в рожконосносведовом сообществе представлены в основном галофиты (Knorringia sibirica, Suaeda corniculata, Artemisia anethifolia). Фитоценотическая роль мезоксерофитов (Bupleurum scorzonerifolium), стипаксерофитов (Stipa krylovii), ксеромезофитов (Potentilla tanacetifolia, Schizonepeta multifida, Stellera chamaejasme и т.д.) незначительна.

5.2. Химический состав растительного опада

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»