МЭСК-2013

БИОРЕМЕДИАЦИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ОТХОДОВ

А. А. Айзатова

Казанский (Приволжский) федеральный университет Институт экологии и географии

Нефть и нефтепродукты являются приоритетными загрязнителями всех компонентов биосферы, одним из важнейших из них является почва [3]. Загрязненная почва, в результате резкого снижения биологической продуктивности и физико-химических свойств, не способна полноценно выполнять свои экологические функции. Поэтому вопрос рекультивации нефтезагрязненных почв является актуальным. Не менее остро стоит и проблема обезвреживания нефтесодержащих отходов. При их ремедиации применяют приемы, аналогичные ремедиации нефтезагрязненных почв [2]. Под термином «биоремедиация» принято понимать применение технологий и устройств, предназначенных для биологической очистки почв, т.е. для удаления из почвы уже находящихся в ней загрязнителей [1].

Целью исследования являлось выявление оптимального метода обезвреживания отходов, содержащих нефтяные компоненты и радионуклиды.

Объектом исследования являлся нефтесодержащий отход, отобранный в Тихоновском товарном парке. Ремедиацию осуществляли в аэробных условиях, для эксперимента были составлены следующие смеси:

отход-почва, отход-почва-компост, отход-компост, отход-почва-компост-МКО, отход-компост-МКО. Контролем служили незагрязненные почва и отход.

В динамике 80-суточного эксперимента шесть раз отбирали пробы, в которых оценивали содержание нефтепродуктов, респираторную активность, микробную биомассу и ферментативную активность смесей. Содержание нефтепродуктов определяли методом ИК-спектрометрии после экстракции четыреххлористым углеродом, респираторную активность оценивали по выделению СО2, улавливаемого щелочью в закрытом сосуде, микробную биомассу определяли методом субстрат-индуцированного дыхания, уреазную активность определяли методом Галстяна, основанном на колориметрическом определении аммиака реактивом Несслера, для оценки целлюлазной активности в качестве субстрата использовали карбоксиметилцеллюлозу, а количество гидролизованных сахаров определяли с 3,5-динитросалициловой кислотой, дегидрогеназную активность определяли с использованием в качестве индикатора ресазурина, изменение токсичности устанавливали в контактном тесте с использованием в качестве тест-объекта семян подсолнечника.

Установлено, что исходный отход содержал 640±128 г/кг нефтепродуктов. Применение всех методов приводило к снижению их содержания. Максимальное снижение углеводородов (в 3 – 3,5 раза) наблюдалось в образцах отход-почва-компост и отход-почва-компост-МКО.

Уровень микробной биомассы колебался в почве от 51,7 до 55,6 мг/кг. В отходе уровень биомассы составил 1,2 мг/кг. На 1 сутки отмечали увеличение микробной биомассы в смесях, где присутствует почва, относительно почвенного контроля. В начале эксперимента уровень респираторной активности в образце контрольной почвы составил 2,6 мкг/г*ч, в отходе – 0,2 мкг/г*ч. Во всех смесях на 1 сутки наблюдалось увеличение значений респираторной активности, наибольшее – в смесях почвы и компоста (в 4-6 раз относительно почвенного контроля). Значения анализируемых параметров колебались на протяжении эксперимента и к 80 суткам во всех образцах не отличались от почвенного контроля.

Анализ ферментативной активности (дегидрогеназной, уреазной и целлюлазной) смесей в процессе ремедиации выявил её колебания в начале эксперимента, к концу эксперимента различия в их значениях становились менее существенными.

Определение токсичности исходных отходов, их смесей в начале и конце ремедиации выявило ее снижение во всех вариантах опыта. Поскольку в эксперименте было выявлено снижение содержания углеводородов в смесях, скорее всего снижение токсичности обусловлено этим процессом.

На основании полученной совокупности данных для ремедиации нефтезагрязненных отходов можно рекомендовать использование следующих смесей: отход-почва, отход-почва-компост и отход-почва- компост-МКО.

Литература

1.О. Н. Логинов. Биотехнологические методы очистки окружающей среды от техногенных загрязнений. – Уфа: Гос. изд. научно-тех. литературы «Реактив», 2000. -259 с.

2.Р. З. Миннигалимов. Разработка технологии переработки нефтяных шламов с применением энергии ВЧ и СВЧ электромагнитных полей. – Уфа, 2010. – 240 с.

3.Ю. И. Пиковский. Трансформация техногенных потоков нефти в почвенных экосистемах .– Москва:

Наука, 1988. – 457 с.

Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. С. Ю. Селивановская

121

БИОСОРБЕР ДЛЯ ОЧИСТКИ БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД

И. С. Егоров

Астраханский государственный технический университет

Массовый рост коттеджного строительства вокруг городов в наше время обнажил многие проблемы, в том числе и проблему очистки сточных вод. Решать её по привычному пути, т.е. прокладывать многокилометровые канализационные коллекторы до небольших поселков не только накладно. Часто этот путь приносит прямо противоположный результат из-за всевозможных утечек сточных вод в грунты (в результате биокоррозии материала канализационных труб, подвижек грунтов и т.д.) и утечек биогаза в атмосферу. Ко всему этому нужно учитывать интенсивное развитие в канализационных коллекторах различного рода болезнетворных бактерий и паразитов, где для них создаются просто райские условия для размножения. Вместе с прелестями центральной канализации вы получаете лазейку, через которую в ваш дом будут проникать болезни.

Вданной ситуации выход один – чистить сточные воды необходимо в местах их происхождения, то есть

внепосредственной близости от жилых домов или поселка. Метод очистки стоков должен быть эффективным и недорогим. Пока ничего более эффективного, чем биологическая очистка, для данного вида стоков не придумано.

Мы предлагаем создание локального устройства для очистки бытовых сточных вод, которое представляет собой радиальную ёмкость из полимерных материалов с внутренними перегородками. Бытовые сточные воды поступают через дно в центре бассейна в первое отделение, где на дне уложен адсорбент и высажен тростник. После очистки вода поступает во второе отделение, где происходит её доочистка ряской. И уже после этого вода попадает в третье отделение, где происходит её обеззараживание УФ и дальнейший забор.

Мною в лабораторных условиях были проведены исследования по определению наиболее эффективного способа очистки бытовых сточных вод высшей водной растительностью с использованием адсорбента.

Для этого необходимо было решить следующие задачи: 1 – определить, какой вид высшей водной растительности наиболее эффективно очищает воду от органических соединений (нитритов, нитратов, аммонийного азота, фосфатов); 2 – определить целесообразность использования сорбентов в сочетании с высшей водной растительностью; 3 – подобрать наиболее оптимальные сочетания высшей водной растительности и сорбентов, обеспечивающих эффективную очистку бытовых сточных вод.

Был проведен эксперимент для определения лучшего сочетания «адсорбент + ВВР» для очистки бытовых сточных вод. Необходимо было выяснить, какой вид ВВР лучше использовать: плавающие ВВР (ряска), валлиснерия спиральная, воздушно-водные (тростник обыкновенный).

Вкачестве адсорбентов были использованы опоки, керамзит и вермикулит.

После 21 дня эксперимента были проанализированы результаты и сделаны следующие выводы: 1)при использовании плавающей водной растительности (ряски) нет никакой необходимости в дополнительном использовании адсорбента, так как это только ухудшает скорость и качество очистки; 2) в случае с валлиснерией спиральной лучший результат показало использование ее с опоками; 3) по сравнению с валлиснерией, ряска является более эффективным средством борьбы с таким загрязнением, как нитриты.

Тростником обыкновенным от аммонийного азота через 21 день вода очищена в среднем на 68,8 %, от нитритов в среднем на 93 %, от нитратов на 95 %. От фосфатов через 21 день вода очищена в среднем на

77,3 %.

По всем показателям видно, что использование тростника обыкновенного для очистки сточных вод, даже без адсорбента, показывает наилучший результат. А использование его в сочетании с ряской, вермикулитом или опоками только улучшит его адсорбирующие свойства.

Основные преимущества биосорбера:

–низкая стоимость относительно других устройств для очистки бытовых сточных вод (приблизительно в 4 раза);

–простота в обращении и эксплуатации;

–высокая степень очистки по всем показателям.

За основу принята технология очистки бытовых сточных вод высшей водной растительностью – хорошо отработанная и широко применяемая в производстве. Эта технология отличается простотой и надёжностью. Предлагается получать очищенные бытовые сточные воды, которые можно использовать для бытовых нужд, не опасаясь наличия в ней болезнетворных бактерий, так как в биосорбере также будет производиться очистка УФ-лампами.

Научный руководитель – д-р техн. наук, проф. C. В. Золотокопова

122

ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ НА ПОЧВЫ

И. В. Свобода

Сибирский федеральный университет, г. Красноярск Институт цветных металлов и материаловедения, г. Красноярск

Источниками опасных отходов являются все отрасли промышленности, в том числе – добыча нефти и газа. Но главную опасность представляют собой химическая и нефтехимическая промышленность (до 62 %).

Широко распространенными загрязнителями почв являются нефтепродукты – неидентифицированная группа углеводородов нефти, мазута, керосина, масел и их примесей, которые вследствие их высокой токсичности принадлежат, по данным ЮНЕСКО, к числу десяти наиболее опасных загрязнителей окружающей среды.

Почва на территории Красноярского края характеризуется как «очень загрязненная» и «грязная», относится к 3 классу, разряд «б» и 4 классу, разряд «а». Среднегодовые концентрации нефтепродуктов и фенолов в почве составляют 0,36 мг/л и 0,003 мг/л, соответственно.

Целью работы явилось изучение влияния органических (нефти и нефтепродуктов) и неорганических загрязнений (Zn2+, Ni2+, Cu2+, Co2+, F-) на системы почва и почва-растения физико-химическими методами.

Проведены эксперименты в системах: 1) растения-почва-нефть (или нефтепродукты) и 2) почва-металлы, фторид-ион.

Использовалась почва, отобранная осенью до выпадения снега, в районе СФУ. Внесли по 3 масс. % загрязнителя (нефти, бензина, экстракта нефти и экстракта бензина). В качестве растительного материала использовался овес. По окончании эксперимента определялись морфологические параметры растений и элементный состав водных экстрактов почв методом масс-спектрометрии. Методом замедленной флуоресценции определялось токсическое воздействие нефти и нефтепродуктов на биомассу.

Вэкспериментах с неорганическими загрязнениями в почву вносились Zn2+, Ni2+, Cu2+, Co2+, F- с общим содержанием в почве до 5 ПДК.

Врезультате было получено следующее:

1.При внесении солей металлов Zn2+, Ni2+, Cu2+, Co2+ наблюдается увеличение содержания ионов Cl-. Для остальных анионов не выявлено закономерностей.

2.Разница значений флуоресценции в составных частях растений составила по отношению к контролю: в корнях 31 %, в стебле 6 %, в листьях 9 %. Тем самым было показано, что внесение нефти в почвы в значительной степени влияет на развитие растения – злака овса.

3.Анализ водных экстрактов почв с последующей статистической обработкой результатов с использованием Microsoft Office Excel 2007 показал, что содержание элементов при внесении нефти в водных экстрактах изменяется линейно с коэффициентом корреляции 0,99.

Научный руководитель – канд. хим. наук Л. Г. Бондарева

123

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОТОПЛИВА ИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Е. С. Голубева

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет Институт цитологии и генетики СО РАН

Запас полезных ископаемых с каждым годом уменьшается, а потребности человечества в энергии возрастают. Природосберегающие технологии приходят на смену уже имеющимся промышленным, основанным на использовании невозобновляемых источников сырья и энергии.

Целлюлоза – растительный полисахарид, являющийся одним из самых распространенных органических веществ на Земле. Имеющиеся биотехнологические способы деполимеризации целлюлозы ограничены ферментативным катализом. В настоящее время известен широкий спектр микроорганизмов, проявляющих целлюлозолитическую активность и имеющих различные комплексы целлюлозоразлагающих ферментов. Однако культуры микроорганизмов далеко не во всех случаях обладают способностью одновременно и эффективно разлагать различные источники целлюлозы и продуцировать экономически значимые продукты. Поэтому целью данной работы является создание комплексов микроорганизмов, эффективно разрушающих целлюлозу с возможностью дальнейшего использования конечных продуктов ее разложения.

В работе были поставлены следующие задачи:

Провести скрининг накопительных культур на средах с различными источниками целлюлозы. Определить целлюлазную активность природных ассоциаций микроорганизмов.

Выделить чистые культуры на средах с различными источниками целлюлозы.

Идентифицировать чистые культуры молекулярно-биологическими методами по последовательности гена 16S рРНК.

Определить конечные продукты разложения целлюлозы чистыми культурами микроорганизмов.

На первом этапе был проведен скрининг более 40 природных ассоциаций микроорганизмов, из которых 8 обладали способностью разлагать целлюлозу. Для проведения процедуры скрининга аликвоты исследуемых образцов воды и донных осадков были помещены в рекомендуемые для данной физиологической группы организмов элективные среды (Гетчинсона № 1 и Гетчинсона № 2) с различными субстратами, содержащими целлюлозу в качестве источника углерода. В качестве целлюлозосодержащих субстратов были использованы: фильтровальная бумага, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, молотый мискантус.

Оценку целлюлозолитической активности проводили по образованию сахаров в культуральной жидкости. Определение целлюлазной активности проводили с помощью колориметрического метода, являющегося быстрым и высокочувствительным способом детектирования. Целлюлазная активность была обнаружена у 4 ассоциаций микроорганизмов и варьировалась от 3060 до 25300 ЦлА.

На следующем этапе были выделены чистые культуры микроорганизмов с помощью метода Коха. Принцип его заключается в получении чистой культуры путем многократного пересева отдельных колоний. Выделение проводили на агаризованных средах с целлюлозосодержащими субстратами в качестве источника углерода. Всего были получены 34 чистые культуры микроорганизмов: 14 культур используют в качестве единственного источника углерода молотый мискантус, 20 культур могут использовать: молотый мискантус, фильтровальную бумагу и натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы.

Исследования по идентификации микроорганизмов, проведенные молекулярно-биологическими методами, позволили установить видовую принадлежность 28 выделенных штаммов. В результате проведенной работы было установлено, что 20 культур относятся к роду Bacillus, 3 культуры к роду – Achromobacter, 3 культуры – к роду Lysinibacillus, 1 культура к роду Brevibacillus и 1 культура к роду

Serratia.

При деполимеризации глюкозы микроорганизмы получают глюкозу, которую переводят в конечные продукты. Основные пути использования глюкозы микроорганизмами: спиртовое, молочнокислое и уксуснокислое брожение. Поэтому был проведен анализ конечных продуктов: этилового спирта, уксусной и молочной кислот. Из культуральной жидкости была произведена экстракция конечных продуктов в органический растворитель. Определение осуществляли на газожидкостном хроматографе Agilent Technologies 6890N c квадрупольным масс-спектрометром Agilent Technologies 5973N. Уксусная кислота не была обнаружена ни в одном образце. Этиловый спирт был обнаружен в 27 образцах культуральной жидкости в концентрации до 0,1 %. Молочная кислота была обнаружена в 8 образцах культуральной жидкости в концентрации до 0,7 %.

Далее в работе планируется получение чистых культур рода Clostridium и создание на их основе комплексов микроорганизмов, эффективно разрушающих целлюлозу с высоким выходом этилового спирта и молочной кислоты.

Научные руководители – канд. биол. наук, А. В. Брянская, канд. хим. наук, Н. М. Слынько

124

РОЛЬ МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ В БИОАККУМУЛЯЦИИ РАСТЕНИЙ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

М. И. Денисюк

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет Институт неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН, г. Новосибирск Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

Интенсивный рост промышленности и городов в последнее время привели к необратимому загрязнению водоемов, почв и грунтов на значительных территориях. Для их восстановления все чаще применяется фиторемедиация. Фиторемедиация – это комплекс процессов очистки загрязненных участков с использованием растений-гипераккумулянтов. Однако в последние годы в центре внимания исследователей находится биоремедиация – комплекс очистки загрязнений с помощью живых организмов, в том числе микроорганизмов, обитающих в экстремальных условиях. Большой интерес ученых вызывает изучение механизмов биохимической адаптации микроорганизмов к экстремальным условиям окружающей среды.

Целью настоящей работы являлось изучение процессов, происходящих в замкнутых водных системах при участии симбиоза высших водных растений и микроорганизмов в условиях загрязнения тяжелыми металлами, а также выделение культур, устойчивых к тяжелым металлам и их видовое определение.

В качестве объекта исследования была выбрана пистия слоистая (Pistia stratiotes), произрастающая в проточных водоёмах в тропиках восточного и западного полушарий. Для решения поставленных задач были использованы микробиологические (метод Коха), физические (ионизирующее гамма-излучение) и спектральный (атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой) методы исследования.

Были выделены культуры, устойчивые к тяжелым металлам. В ходе исследования были также апробированы два подхода, которые позволяют максимально отделить друг от друга растения и микроорганизмы – это использование стерильных растений и метод отмывки растений от биомассы микроорганизмов, заключительным этапом которого является типирование последних. Первый подход основан на использовании стерильных растений. Метод заключается в исключении микробного канала из процесса биоаккумуляции и включает в себя стерилизацию растений, учет численности микроорганизмов, а также определение содержания кадмия как в водной фазе, так и в растениях. Суть второго подхода заключается в отмывке корней растений от биомассы микроорганизмов после завершения эксперимента.

Научные руководители – д-р хим. наук, доцент О. В. Шуваева, канд. биол. наук, А. В. Брянская

125

АКТИНОМИЦЕТЫ – ДЕСТРУКТОРЫ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ КАШТАНОВЫХ ПОЧВ БУРЯТИИ

Е. П. Никитина

Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ

Актиномицеты являются неотъемлемой частью микробного комплекса почвы. Включаясь в конвейерную переработку растительных остатков, они гидролизуют труднодоступные органические вещества. Однако для своего развития они, как микроорганизмы с К-стратегией, получают преимущество только на поздних этапах микробной сукцессии, когда создаются условия для использования сравнительно труднодоступных субстратов (лигнин, хитин, ксилан, целлюлоза, гумусовые соединения). Почвы являются природными субстратами, откуда актиномицеты выделяются в наибольшем числе и разнообразии.

Цель нашей работы заключалась в исследовании численности и ферментативной активности актиномицетов в почвенных образцах каштановых почв Бурятии.

Исследования проводились на территории Иволгинского и Мухоршибирского районов республики Бурятия в 2012-2013 гг. Объектами исследования послужили образцы каштановых почв, расположенные под степными фитоценозами.

В почвенных образцах, взятых согласно генетическим горизонтам, методом предельных разведений на элективной среде (КАА) была определена численность актиномицетов, которая варьировала от 103 до 105КОЕ/г. Максимальная численность актиномицетов, отмеченная нами в верхних гумусированных горизонтах (А1), достигала 105 КОЕ/г. Вниз по профилю почвы в некоторых образцах происходило незначительное снижение, а затем повторное возрастание численности в карбонатных горизонтах (BCa, CCa) исследуемых каштановых почв. Как отмечают некоторые авторы, карбонатные породы являются одним из характерных местообитаний актиномицетов (Добровольский, Чернов, 2011).

По методу Коха (Нетрусов, 2005) выделено 17 чистых культур актиномицетов, изучены культуральные и морфологические признаки. Колонии актиномицетов были представлены преимущественно округлыми формами (0,3–1,0 см), с бугристым, выпуклым или кратерообразным профилем, складчатой или шероховатой, чаще матовой поверхностью, ризоидным, волнистым или гладким краем, непрозрачны, имели неодинаково окрашенный субстратный (бежевый, темно- и красно-коричневый, фиолетово-багровый, желто- и оранжево–коричневый, белый, бледно-желтый) и воздушный (белый, бежевый, бледно-розовый, коричнево-красный) мицелии. Для воздушного мицелия большинства выделенных актиномицетов характерен мучнистый или бархатистый белый налет. Микроскопирование показало, что актиномицеты представлены фрагментированным мицелием толщиной от 0,4 до 1,0 мкм, также локально встречаются кокковидные и палочковидные клетки (1 – 4 мкм).

Полученные результаты численности актиномицетов являются лишь косвенным показателем проявляемой ими биогеохимической активности. Поэтому важное значение имеет исследование ферментативной активности данных микроорганизмов. Получены данные по амилолитической (рост на среде с крахмалом), протеолитической (рост на среде с желатиной) и каталазной (реакция на Н2О2) активности чистых культур актиномицетов. При выявлении амилолитической активности зона гидролиза крахмала варьировала от 1 мм до 170 мм и в среднем составляла 75 мм от края штриха. Наблюдалась довольно интенсивная протеолитическая активность выделенных культур. Отмечено разжижение желатины по аэробному типу (воронковидное, мешковидное, послойное), величина которого в среднем составляла 285 мм (минимум 190 мм, максимум 360 мм). Каталазная активность, выраженная в разной степени, обнаружена у всех культур актиномицетов.

Таким образом, исследуемые образцы каштановых почв характеризуются довольно высокой численностью и ферментативной активностью актиномицетов, биохимическая деятельность которых может обеспечить высокую минерализацию органических веществ в исследуемых каштановых почвах.

Литература

1.Д. Г. Звягинцев. Почва и микроорганизмы. – М.: изд-во МГУ, 1987 – 256 с.

2.А. И. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук и др.; под ред. А. И. Нетрусова. Практикум по микробиологии: Учеб.пособие для студ. высш. учеб. Заведений. – М.: Издательский центр «Академия»,

2005. -608 с.

3.Е. З. Теппер, В. К. Шильникова, Г. И. Переверзева; под ред. В. К. Шильноковой. – Практикум по микробиологии: Учебное пособие для вузов – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2004. – 256с.

Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент Л. Б. Буянтуева

126

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ФИТОФАГОВ ЧЁРНОЙ СМОРОДИНЫ

Е. А. Дулова

Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт

Черная смородина (Ríbes nígrum L.) является самой распространенной ягодной культурой в Сибири. В условиях региона эта культура повсеместно повреждается вредителями, среди которых наиболее опасны смородинная моль (Lampronia (Incurvaria) capitella L.) и крыжовниковая огнёвка (Zephodia convolutella). На ягодных культурах, плоды которых употребляются в пищу в свежем виде, контроль численности вредителей следует осуществлять экологически безопасными биотехнологическими препаратами (биопрепаратами), которые являются альтернативой синтетическим химическим пестицидам.

Цель исследований – изучить эффективность биопрепаратов в отношении чешуекрылых вредителей (Lepidоpterа L.), повреждающих черную смородину в условиях Кемеровской области.

Использовали биотехнологические препараты лепидоцид (Сиббиофарм) на основе споровокристаллического комплекса Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki и фитоверм (Фармбиомед) на основе комплекса метаболитов (авермектинов) актиномицета Streptomyces avermitilis. Эксперименты проводили в насаждениях смородины в ООО «Плодопитомник» Прокопьевского района Кемеровской области. Биологическую эффективность препаратов рассчитывали по формуле Аббота на основе данных по повреждению растений до и после обработки биопрепаратами.

Эффективность препаратов против вредителей черной смородины

Результаты экспериментов показали, что в отношении чешуекрылых фитофагов (огневки и моли) эффективны оба препарата, при этом численность насекомых уменьшалась с увеличением концентрации фитоверма.

Таким образом, биотехнологические препараты лепидоцид и фитоверм способны контролировать численность опасных вредителей черной смородины в условиях Кемеровской области.

Научный руководитель – канд. с.-х. наук, доцент О. А. Шульгина

127

РАЗВИТИЕ МИКОЗОВ У ЛИЧИНОК КОЛОРАДСКОГО ЖУКА ПРИ ИНФИЦИРОВАНИИ РАЗНЫМИ ВИДАМИ И ВНУТРИВИДОВЫМИ ФОРМАМИ ГРИБОВ РОДА METARHIZIUM

М. В. Тюрин

Новосибирский государственный аграрный университет, Институт систематики и экологии животных СО РАН

Энтомопатогенные аскомицеты являются одной из перспективных групп микроорганизмов, используемых для регуляции численности членистоногих. Одними из наиболее распространённых представителей этой группы являются грибы рода Metarhizium. Эти грибы — типичные космополиты, поражающие сотни видов насекомых. Важно отметить, что иммунный ответ насекомых-хозяев при инфицировании близкими видами и внутривидовыми формами грибов практически не изучался.

Цель работы – изучить патогенезы микозов и защитные реакции у колорадского жука при инфицировании филогенетически близкими (M. robertsii, M. brunneum) и филогенетически отдаленным (M. flavoviride) видами, а также штаммами одного вида (M. robertsii) с разным уровнем вирулентности.

В работе использованы 2 штамма M. robertsii (P-72, Mak-1), штамм M. brunneum (Ram-1) и штамм M. flavoviride (Mak-2). Видовая идентификация штаммов проводилась на основе анализа последовательностей 5' EF-1α. Личинок колорадского жука инфицировали методом погружения в водную суспензию с определенным титром конидий. Уровень фенолоксидазы (ФО) в кутикуле и гемолимфе насекомых определяли спектрофотометрически. Общее число гемоцитов регистрировали методом световой микроскопии.

При сравнении микозов и защитных реакций между разными видами грибов рода Metarhizium, нами было выявлено, что культура M. robertsii (Р-72) вызывала более быструю смертность от микоза, по сравнению с культурой M. brunneum (Ram-1). Штамм M. flavoviride оказался низковирулентным по отношению к личинкам жука (смертность не более 20 %). Общее число гемоцитов имело тенденцию к повышению на 1 – 2 сутки после инфицирования всеми видами. На 3 сутки наблюдалось снижение числа гемоцитов у зараженных насекомых, что коррелировало с вирулентностью культур. При измерении уровня ФО в гемолимфе инфицированных личинок на 2 – 3 сутки проявилась тенденция к увеличению активности фермента при инфицировании всеми культурами. Достоверный подъем уровня ФО отмечен при заражении наиболее вирулентной культурой M. robertsii и менее вирулентной культурой M. brunneum, но с суточной задержкой. Достоверных отличий в активности ФО при заражении слабовирулентной M. flavoviride и контролем не выявлено.

Сходные результаты были получены при сравнении микозов и защитных реакций между внутривидовыми формами M. robertsii (Р-72 и Мак-1). При инфицировонии насекомых штаммом Мак-1 мы наблюдали более длительный микоз по сравнению с Р-72. Регистрировалась более ранняя активация фенолоксидазы в гемолимфе и кутикуле личинок при инфицировании высоковирулентным штаммом Р-72 по сравнению со средневирулентной культурой Мак-1. При заражении культурой Р-72 наблюдалась достоверное снижение общего числа гемоцитов на 3 сутки. В свою очередь штамм Мак-1 не вызывал такого снижения.

Таким образом, при инфицировании криптическими видами M. brunneum и M. robertsii защитные реакции насекомых были сходны. Различалось лишь время активации и степень выраженности этих процессов, что зависело от вирулентности штамма. Весьма сходные изменения в защитных реакциях были выявлены при инфицировании насекомых штаммами одного вида M. robertsii, но с разным уровнем вирулентности. Филогенетически отдаленный вид M. flavoviride оказался слабовирулентным и при инфицировании им колорадского жука мы не регистрировали достоверных изменений в защитных реакциях насекомых. Таким образом, нами не найдено какойлибо специфики в защитном ответе насекомых на их заражение близкими видами грибов. По всей видимости вирулентность штамма играет более значимую роль, чем принадлежность к определенному виду. Однако нами отмечены значительные различия в патогенезе на финальных стадиях развития микозов, связанные с формированием дочернего спороношения. Дальнейшие исследования могут быть направлены на выявление взаимосвязей между факторами патогенности штаммов, защитными реакциями хозяев и возможностью образовывать дочернее спороношение на насекомых.

Научные руководители – д-р биол. наук, проф. М В. Штерншис, канд. биол. наук В. Ю. Крюков

128

ВЛИЯНИЕ БИОФУНГИЦИДА НА МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОРОСТКОВ ПШЕНИЦЫ

А. Р. Ткачёва

Южно-Уральский государственный университет, г Челябинск

Актуальность проблемы. Защитить растения в раннем возрасте, усилить иммунитет проростков – одно из важных условий получения урожая культурных растений. В связи с этим большое значение придается новым приемам предпосевной обработки семян экологически безопасными препаратами.

Цель: изучить влияние фунгицидного и иммуностимулирующего действия биопрепарата на морфофизиологические процессы проростков пшеницы.

Рабочая гипотеза: мы предположили, что исследуемый биофунгицид Агат-25К, может защитить семена от неблагоприятных факторов окружающей среды и тем самым уменьшить степень их заражённости, а значит, улучшить возможности роста проростков и развития культуры.

Материал и методика проведения опытов. Использовались семена яровой пшеницы сорта Терция. Исследования проводили в лабораторных и полевых условиях в течение трёх лет. Применяли мелкоделяночный опыт, повторность — 3-х кратная. В период роста считали полевую всхожесть на делянке, площадь листьев, для определения интенсивности фотосинтеза, также число продуктивных стеблей на

1кв.м.

Влабораторных условиях проращивали обработанные и необработанные семена по 100 штук, в трёх повторениях и определяли их всхожесть, энергию прорастания, определяли величину органов проростков, степень заражённости семян болезнями. В специальных установках выращивали опытные и контрольные семена для определения их силы роста. В полевых условиях посев пшеницы проводили вручную, в середине мая, с нормой высева 4,5 млн. шт. всхожих зёрен на 1 га. Обрабатывали семена за сутки до посева. Препарат Агат-25К, на основе бактерий Pseudomonas aureofaciens является стимулятором роста растений и средством борьбы с болезнями растений, обладающим сильно выраженными защитными свойствами и полезными физиолого-биохимическими свойствами. Этот фунгицид эффективно предохраняет урожай от гнили и грибных болезней при длительном хранении. При его применении необходимо соблюдать рекомендованную дозу обработки семян.

Результаты исследований: 1. Предпосевная обработка семян яровой пшеницы биопрепаратами, отдельно и в сочетании, в течение двух лет, оказала стабильный положительный эффект на процессы роста. Всхожесть увеличилась, в среднем за три года, на 3 – 4 %, энергия прорастания – на 6 – 7 %. Наблюдалось также увеличение силы роста на 6 – 8 % по глубинам 3; 5; 8 см. Это связано с тем, что уже на раннем этапе развития проростков под действием препарата происходит ускорение процессов метаболизма, т. е. обмена веществ, усиление иммунитета.

2. Измерение площади трех верхних листьев проводилось в фазу колошения (1-е измерение) и в фазу молочной спелости (2-е измерение). В опытных вариантах показано большее увеличение площади трёх верхних листьев, нарастание наземной части. Это способствует максимальному накоплению питательных веществ в результате фотосинтеза и в последующем – оттоку этих веществ в колос для его наполнения. Урожайность превысила контроль в среднем за два года на 0,23 т/га.

Выводы:

1.Исследуемый нами биофунгицид Агат-25К, за три года показал, что существенно снижает инфицированность семян (на 5-7 %, по сравнению с контролем).

2.Наблюдается благотворное влияние препарата на рост листьев в процессе вегетации, т.е. — увеличение площадей первого и второго верхних листьев, что отразилось на урожайности растений в опытном варианте. Урожайность на 0,23 т/га выше, чем у контрольных растений.

Заключение. Таким образом, произведённый практический анализ показывает, что предпосевная обработка семян является экологически и экономически эффективным технологическим приёмом, повышающим урожайность и качество зерна пшеницы.

Научный руководитель – ст. преп. З. Г. Ткачёва

129

ЭКВИФИНАЛЬНОСТЬ КАК СВОЙСТВО СТРУКТУРЫ И СОСТАВА МИКРОБОЦЕНОЗА АКТИВНОГО ИЛА

Т. С. Морозова, М. С. Мартынов

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Исследование изменения структуры и состава биоценозов под воздействием окружающей среды является важной задачей синэкологии. При изучении факторов, влияющих на динамику экосистем, особая роль отводится пищевым ресурсам. Влияние изменений условий питания на модификацию структуры сообществ легко проследить на сообществах микроорганизмов, которые отличаются наибольшей динамичностью во времени. Показательным примером изменения качественного и количественного состояния микробоценоза в зависимости от питательного субстрата может служить микрофлора активных илов, очищающих многокомпонентные сточные воды различных химических производств. Чем сложнее химический состав сточных вод, тем разнообразнее комплекс микроорганизмов, входящих в состав активного ила [1]. Знание закономерностей изменения структуры микробоценозов под воздействием условий питания позволяет наиболее эффективно управлять сложными системами, основанными на полезных свойствах микроорганизмов.

Целью представленной работы являлось изучение изменения структуры и состава микробоценоза активного ила при его адаптации к токсикантам гидролизата лигноцеллюлозного сырья. Проводилось исследование влияния на микробоценоз активного ила расчетных концентраций фенола, ацетата натрия и муравьиной кислоты, которые являются основными токсичными компонентами гидролизатов ЛЦС, в соотношении 10 г/л, 10 г/л и 5 г/л, соответственно. Оценка эффективности адаптации микроорганизмов к данным соединениям проводилась методом респирометрии путем измерения концентрации растворенного кислорода в культуральной жидкости.

После длительной адаптации активного ила к токсичным компонентам гидролизатов осуществлялся его посев на плотные среды, такие как МПА (мясо-пептонный агар) и среда Чапека; посев проводился с целью определения структуры адаптированного ила и осуществлялся по известной методике [2]. Учет микроорганизмов на МПА проводили визуально на четвертый день после посева, на среде Чапека – на седьмой-десятый день. Результаты параллельных высевов из одного и того же разведения суммировались, и определялось среднее число колоний, выросших при высеве из разведения на одной чашке. После подсчета всех колоний на чашке Петри их группировали по культуральным признакам и определяли роды микроорганизмов.

Врезультате посева микроорганизмов активного ила на среду Чапека выросших колоний не было обнаружено, что говорит о том, что в структуре консорциума микроорганизмов адаптированного активного ила отсутствуют микроорганизмы, которые используют углеводы в качестве источника энергии.

При анализе колоний, выросших на среде МПА, установлено, что структуру микроорганизмов активного ила, адаптированного к токсичным веществам, составляет одна группа микроорганизмов. По морфологическим признакам выросшие колонии можно отнести к группе колоний, образующих S- диссоциации, которые характеризуются круглой, гладкой и выпуклой формой с ровными краями и блестящей поверхностью [3]. Иных колоний с другими культуральными признаками не обнаружено.

Врезультате проведенных экспериментов было установлено, что исследуемые микроорганизмы обладают следующими свойствами: грамотрицательные палочки, аэробы, каталазо- и оксидазоположительные, некислотоустойчивые, оптимальная температура для роста 25-30ºС, сероводород, аммиак и индол при росте на МПБ не образуют, восстанавливают нитраты в нитриты, не обладают способностью утилизировать глюкозу, разжижают желатин и способны усваивать метанол. При анализе перечисленных свойств данные микроорганизмы были отнесены к роду Pseudomonas семейства Pseudomonadaceae [4]. Таким образом, было обнаружено, что в результате адаптации активного ила к токсичным компонентам гидролизатов его структура и состав изменились и стали состоять только из одной группы микроорганизмов. На основании полученных результатов можно сделать вывод, что для структуры

исостава микробоценоза активного ила характерно такое свойство, как эквифинальность.

Литература

1. Э. К. Голубовская. Биологические основы очистки воды. – М., 1978. – 271 с.

2. Е. З. Теппер. Практикум по микробиологии: Учебное пособие для вузов / Е. З. Теппер, В. К. Шильникова, Г. И. Переверзева; под ред. В. К. Шильниковой. – М. : Дрофа, 2004. – 256 с. : ил.

3.А. С. Лабинская. Микробиология с техникой микробиологических исследований. – М.: Медицина,

1972. – 434 с.

4.Определитель бактерий Берджи. В 2-х т. Т. 1. / Под ред. Дж. Хоулта [и др.]. – М. : Мир. – 1997. – 432 с.: ил.

Научный руководитель – канд. биол. наук, доцент С. Ю. Семёнов

130