Адаптивные зоны изменчивости микробного сообщества в зависимости от уровня антропогенной нагрузки

Средние уровни нагрузки вызывают изменения в организации микробного сообщества в виде перераспределения популяций по степени доминирования, тогда как видовой состав сообщества остается прежним (зона стресса). В соответствии с характерными для этой адаптивной зоны концентрациями агрохимикатов и тяжелых металлов происходит доминирующее развитие токсинообразующих микроорганизмов. Для третьей адаптивной зоны (зона резистентности), характеризующейся высоким уровнем нагрузки, характерны изменения состава микробного сообщества: его видовое разнообразие резко сокращается из-за гибели большинства организмов, свойственных контрольной почве. Преимущественное развитие получают устойчивые к данному фактору популяции. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к полному подавлению роста и развития микроорганизмов в почве (зона репрессии).

Из приведенной схемы реакции микробного сообщества на антропогенные факторы следует, что допустимой для него нормой нагрузки можно считать ту, которая не выводит систему из зоны гомеостаза, где микробное сообщество является устойчивой и стабильной системой. Характерные для зоны стресса изменения в микробном сообществе сохраняются в течение длительного времени, несмотря на прекращение воздействия и восстановление условий окружающей среды, что свидетельствует о переходе системы в другое устойчивое состояние при потере стабильности.

Антропогенное вмешательство в микробное сообщество и перестройка его состава и организации могут давать самые разнообразные эффекты: от позитивных до нейтральных и отрицательных. Устранение кислотности почвы путем известкования благоприятно сказывается на развитии азотфиксирующей микрофлоры. Происходящее перераспределение степени доминирования микроорганизмов в сообществе, вызванное известкованием кислой дерново-подзолистой почвы, обеспечивало увеличение его устойчивости к высоким дозам минеральных удобрений, что выражалось в расширении зоны гомеостаза и увеличении предельной дозы удобрений, вызывающей микробный токсикоз.

Внесение полного минерального удобрения в умеренных дозах стимулирует микробную активность при избытке легкоразлагаемых углеродсодержащих соединений, что свойственно почвам, обогащенным растительными остатками с высоким отношением С:N.

В черноземах перестройка микробных сообществ проявляется в преимущественном развитии микроорганизмов, осуществляющих минерализацию органических азот- и углеродсодержащих соединений. Реакция денитрификаторов на антропогенное воздействие проявляется преимущественно на последнем этапе нитратредукции, которая может как усиливаться (например, при орошении), так и снижаться. Для диазотрофов свойственно снижение или сохранение исходного уровня азотфиксирующего потенциала по мере увеличения антропогенных нагрузок. При длительном применении минеральных удобрений изменяются состав и численность автотрофных микроорганизмов и их трофических зоопартнеров. Систе­матическое применение азотных удобрений приводило к снижению вдвое численности представителей альгоценоза, унификации автотрофного сообщества, которое в данном случае включает только три вида одноклеточных зеленых водорослей, исключению из верхних горизонтов почвы нематод, коллембол, личинок насекомых и преобладанию клещей.

Негативные последствия перестройки микробного сообщества в ответ на высокие дозы агрохимикатов проявляются в ингибировании почвенных ферментов и ограничении метаболической способности почвы, в нарушении внутрипочвенных циклов биогенных эле­ментов, в накоплении продуцируемых грибами и микроорганизмами фенольных соединений, органических кислот, наличие которых свидетельствует о развитии в почве признаков фитотоксичности. Так, в длительно удобряемой почве чайных плантаций содержание фенольных соединений было в 10...15 раз выше, чем в контрольной.

К серьезным нарушениям микробных сообществ почвы приводят загрязненные минеральными примесями атмосферные осадки. Из-за загрязнения атмосферы сернистым ангидридом, NH₃ и NO_x в лесной подстилке и верхнем горизонте почвы вблизи азотно-ту-кового завода преобладали аммонификаторы и грибы, тогда как численность актиномицетов, целлюлозолитиков и нитрификаторов резко снижалась.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: