WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

Тухбатова Резеда Ильгизовна

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

АРХЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАМЯТНИКОВ

НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

03.00.07 - микробиология

03.00.04 – биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Казань - 2008

Работа выполнена на кафедрах микробиологии и биохимии биолого-почвенного факультета ГОУ ВПО «Казанский государственный университет им. В.И.Ульянова-Ленина»

Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент

Алимова Фарида Кашифовна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, в. н. с.

Марфенина Ольга Евгеньевна

(Московский государственный университет им. М. Ю. Ломоносова, г. Москва)

доктор биологических наук, профессор

Багаева Татьяна Вадимовна

(Казанский государственный университет им. В.И.Ульянова-Ленина, г. Казань)

Ведущая организация: Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН

Защита состоится 11 декабря 2008 г. в 1300 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.081.08. при Казанском государственном университете по адресу: 420008, г.Казань, ул. Кремлевская, д.18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. Н.И.Лобачевского Казанского государственного университета.

Автореферат разослан «10» ноября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета

доктор биологических наук, профессор З.И.Абрамова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние десятилетия происходит значительное усиление процессов техногенной деградации естественных экосистем, которые сопровождаются изменениями и разрушением почв, а вместе с тем трансформацией или потерей выполняемых ими биосферных и биогеоценотических функций, что может привести к труднопрогнозируемым последствиям (Добровольский, Никитин, 1990, 2000; Соколов и др., 2004). Проблема сохранения и восстановления почв, подвергающихся все большей антропогенной и техногенной нагрузке, является на сегодня одной из приоритетных в рамках защиты окружающей среды.

Чтобы оценить масштабы и спрогнозировать последствия современных форм деградации естественных экосистем, необходимо изучать процессы их реградации или восстановления – как в целом, так и отдельных их компонентов. Среди компонентов экосистем почвенная составляющая является одной из наиболее важных, будучи связующим звеном их функционирования. В зависимости от способности почв восстанавливать свой исходный облик, и, следовательно, выполнять свои функции, будет зависеть регенерационная способность экосистем в целом.

Для изучения восстановительной способности почв за длительные промежутки времени археологические памятники оказались наиболее подходящим объектом. Наши предки дали начало уникальному природному эксперименту, длящемуся уже несколько сотен и даже тысяч лет, позволяющему оценить скорость и особенности восстановления почв. На сегодня считается, что в рамках генетического почвоведения процесс становления и эволюции профиля экспериментально практически не изучаем (Соколов, 2004). Почвообразование же на обнаженных породах разновозрастных археологических памятников может служить такой экспериментальной моделью, что имеет большое значение в рамках экологических исследований.

Современные нарушения почвенного покрова намного более масштабны и разнообразны, чем древние. Особую тревогу вызывает глобальное уменьшение запасов органического вещества в почвах (Пузаченко и др., 2006; Adams, 2004 и др.). В связи с этим остро встают вопросы о скорости гумусонакопления и направленности процессов восстановления почв при разных типах нарушений в долгосрочном прогнозе, а также принципиальной возможности почв достигать своего первоначального состояния.

Известно, что почвенные микроорганизмы являются неотъемлемой составной частью почвы. Практически все процессы, протекающие в ней, в той или иной степени связаны с жизнедеятельностью микроорганизмов (Звягинцев, 2005). Поэтому характеристика микробного сообщества относится к числу важнейших диагностических показателей, отражающих условия почвообразования (Демкин, 1997).

Цель настоящей работы – оценка степени измененности биологической активности почвы через 1000 - 3000 лет после их нарушений в результате деятельности древнего человека в условиях лесостепной зоны Волжско-Камской лесостепи.

Основные задачи исследования:

1. Оценить биологическую активность в профиле современных выщелоченных черноземов Алексеевского и Камско-Устьинского районов в местах сооружения археологических памятников и целинных почв, незатронутых деятельностью человека.

2. Исследовать биологическую активность древних черноземов Камско–Устьинского района, погребенных под периферийным валом, трансформировавшихся в гидроморфных и автоморфных условиях в течении 1000 лет на примере Больше–Кляринского городища (VIII – X вв. н. э.).

3. Определить характер и особенности нарушений биологической активности новообразованных в гидроморфных и автоморфных условиях почв за период 1000 лет на поверхности вала в результате антропогенной деятельности при формировании древнего городища.

4. Определить характер и особенности нарушений биологической активности палеопочв за период 3000 лет в местах сооружения захоронений на примере Мурзихинского II могильника (VIII – VI вв. до н. э.).

5. Изучить изменение видового состава, популяционной структуры и стратегии жизни грибов рода Trichoderma в новообразованных, погребенных и фоновых почвах разного возраста.

6. Определить возможности использования биологических методов изучения почв в решении археологических задач.

Научная новизна работы. Впервые исследована биологическая активность черноземов, погребенных под периферийным валом 1000 лет назад на Больше-Кляринском городище Камско–Устьинского района Республики Татарстан, трансформировавшихся в гидроморфных и автоморфных условиях.

Впервые исследована биологическая активность погребенных черноземов в останках человеческих захоронений Мурзихинского II могильника Алексеевского района Республики Татарстан.

Впервые дана оценка состояния биологической активности в почвенном профиле лесостепной зоны Волжско-Камской лесостепи через 1000-3000 лет после прекращения деятельности человека.

Впервые выявлены сукцессионные изменения состава микромицетного сообщества рода Trichoderma и его популяционной структуры в черноземных палеопочвах. Показано, что характерным для погребенных почв Мурзихинского II могильника был вид H. schweinitzii/ T. citrinoviride, для Больше – Кляринского городища и современных горизонтов – T. asperellum, для последнего отмечены различия в ITS последовательностях при расщеплении на клоны.

Практическая значимость работы. Полученные результаты по почвенному мониторингу могут быть использованы в учебном процессе, для реконструкции динамики палеоэкологических условий лесостепной зоны Волжско-Камской лесостепи за последние 3000 лет, для прогнозирования изменения микробных сообществ в природном и антропогенном трендах развития почв.

Показана возможность восстановления биологической активности и видового разнообразия современных антропогенно нарушенных почв за счет интродукции почвенных микроорганизмов палеопочв. Получены положительные отзывы от предприятий по предварительным опытам по использованию штаммов Trichoderma из погребенных почв в сельскохозяйственной биотехнологии.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Погребенные почвы в местах проживания древнего населения (1000 - 3000 лет назад) характеризуются достоверными изменениями биологической активности.
  2. В новообразованных гидроморфных горизонтах показано соответствие уровня содержания гумуса и биологической активности уровню современных целинных почв в отличие от новообразованных автоморфных горизонтов.
  3. Исследованные палеопочвы характеризуются большим видовым разнообразием и меньшей гетерогенностью популяций рода Trichoderma по сравнению с современными видами микромицета.
  4. Наиболее типичными видами были: в почвах Мурзихинского II могильника - вид H. schweinitzii/ T. citrinoviride, Больше–Кляринского городища и современных горизонтов – T. asperellum.
  5. Из погребенных почв выявлены изоляты секции Longibrachiatum, которые располагаются ближе всех к основанию филогенетического древа и могут являться предковыми для современных видов грибов рода Trichoderma.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены на итоговых научно-образовательных конференциях Казанского государственного университета (Казань, 2004 - 2008), «Ферменты микроорганизмов: структура, функции, применение» (Казань, 2005), «Грибы и водоросли в биоценозах» (Москва, 2006), «Итоги и перспективы научных исследований по проблеме экологии человека и гигиены окружающей среды» (Москва, 2006), «9th International Workshop on Trichoderma and Gliocladium» (Vienna, 2006), «Symposium of Biology Students (Ancona, 2006), «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2006), «Биология- наука 21 века» (Пущино, 2006, 2007), «Ломоносов – 2007» (Москва, 2007), «International Mycological SymBioSE» (2006), «Успехи медицинской микологии» (Москва, 2007), «Межвузовская конференция молодых ученых и студентов (Казань, 2007), «Научно-техническое творчество молодежи» (Москва, 2007), «Микроорганизмы и биосфера» (Москва, 2007), «XV Congress of European Mycologists» (Saint Petersburg, 2007), «Симбиоз» (Казань, 2008).

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК, и 1 учебное пособие.

Структура и объем работы. Общий объем диссертации 178 страниц. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов исследований, обсуждения результатов, выводов, заключения, списка литературы. Работа содержит 14 таблиц и 32 рисунка. Список литературы включает 200 источников, в том числе 80 иностранных.

Место проведения работы и благодарности. Работа выполнена на кафедрах микробиологии и биохимии ГОУ ВПО КГУ. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д.б.н., доц. Алимовой Фариде Кашифовне за внимательное отношение к работе; д.б.н., проф. Ильинской О.Н. за возможность проведения микробиологических исследований на базе кафедры микробиологии; к.х.н., к.б.н. Мельникову Л. В. за помощь при отборе и физико-химическом анализе образцов почв; с.н.с Гарусову А.В. за помощь при хроматографических исследованиях азотфиксации и респираторной активности почв; инж. Мочаловой Н.К. и инж. Пономаревой А.З. за консультации при проведении микробиологического мониторинга почв; к.б.н., асс. Зеленихину П.В. за помощь при проведении микрофотосъемки грибов; к.б.н., асс. Кравцовой О.А. и аспиранту Ибрагимовой И. И. за помощь в проведении молекулярно-генетических исследований штаммов Trichoderma; к.б.н., с.н.с. Акберовой Н.И. за консультации по статистической обработке данных; аспиранту Морозову М.В. за помощь в проведении АСМ-микроскопии; д.б.н. Дружининой И. С. (Vienna University of Technology, Австрия) за помощь при проведении секвенирования изолятов Trichoderma; к.б.н., н.с. Скворцову (ВНИИВИ) и инж. Мельниковой Т.А. (ОАО «Холод») за помощь в проведении исследований ферментативной активности; аспирантам и студентам лаборатории сельскохозяйственной биохимии и биотехнологии кафедры биохимии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследований

Отбор образцов почвы из Мурзихинского II могильника Алексеевского района РТ.

Мурзихинский II могильник расположен в 3-3,5 км к востоку от бывшего с. Мурзиха, в 5 км к северо-западу от с. Алексеевск. Образцы почвы были отобраны из внутренней части 2 человеческих черепов, обнаруженных во время археологических раскопок на Мурзихинском II могильнике. Первый череп был найден в погребении 196, принадлежал мужчине 30 лет, представителю постмаклашеевской культуры (8-6 вв. до н.э., ранний железный век). Второй был извлечен из погребения 162, пол его не определен.

Как было показано, образцы почвы попали в погребения при захоронении из верхней части горизонта (А1) старопахотного выщелоченного чернозема. Структурно-агрегатный анализ показал, что, несмотря на весьма низкое для данной разновидности по гранулометрическому составу содержание гумуса в сравнении с собственно целинными аналогами (6,6% при содержании физической глины 65% и илистой фракции 45%), почва характеризуется хорошим структурным состоянием. Распределение гумуса во фракциях однородное (Мельников, 2007).

Отбор образцов почвы из Больше-Кляринского городища.

Создание Больше-Кляринского городища относится к булгарскому раннему периоду. Расположено оно в 1 км к северо-западу от с. Большие Кляри Камско-Устьинского района РТ на левом берегу речки Сухой Улемы.

Больше-Кляринское городище - характерное для данной культуры городище-убежище, представляющее собой комплекс сопряженных валов и рвов. Время строительства объекта относится ориентировочно к VIII-X вв. Почвенный покров при формировании древнего городища имел уклон, вследствие чего одна часть вала располагалась выше, а другая ниже уровня моря с различными условиями увлажненности атмосферными осадками. Тип почвы в исследуемом районе отнесен к среднемощному среднегумусному тяжелосуглинистому выщелоченному чернозему. Погребенная почва под периферийным валом представляет собой гумусовый слой, трансформировавшийся в гидроморфных (Гп) и автоморфных (Ап) условиях, вследствие чего сформировались различные условия консервации гумусового горизонта. Почвенный покров над погребенной почвой представлен периферийным валом и представляет собой новообразованный гумусовый слой, также трансформировавшийся в гидроморфных (Гн) и автоморфных (Ан) условиях.

Отбор образцов проводили при полевом обследовании фортификационных сооружений городища в 2004-2005 гг. Пробы отбирали из 1) погребенной почвы под периферийным валом, 2) новообразованного в течение 1 тыс. лет чернозема в верхней части толщи вала, 3) целинного чернозема, располагавшегося в стороне от городища, незатронутого деятельностью человека (табл. 1).

Образцы почвы (табл. 1) отобраны в соответствии с правилами отбора проб для микробиологического анализа с соблюдением условий стерильности из нескольких точек каждого слоя насыпи или выборочных слоев и гор. А1 погребенных почв и их современных аналогов.

В дальнейшем образцы для каждого слоя/горизонта усредняли (Методы …, 1991).

Таблица 1

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






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