Содержание к диссертации
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 3
1 .Роль дождевых червей в почвенных процессах 3
1.1.Физические процессы 3
1.2.Химические процессы 14
2.Взаимодействия микроорганизмов и животных в пищевых цепях 36
2.1. Особенности питания дождевых червей 36
2.2.Пищевые предпочтения у дождевых червей по отношению к микроорганизмам 38
2.3.Уровень потребления микроорганизмов у дождевых червей 40
2.4.Микроорганизмы как основная и дополнительная пища дождевых червей 40
2.5.Дрилосфера 42
З. Активность пищеварительной среды на микроорганизмы 45
3.1.Судьба микроорганизмов при прохождении пищеварительного тракта дождевых червей 45
3.2. Ингибирование роста (влияние целомической жидкости червей Eisenia fetida 52
3.3.Трофическая деятельность дождевых червей и распределение микроорганизмов в почвенном профиле 53
3.4.Вклад дождевых червей в продукционный процесс почвенных микроорганизмов 55
3.5.Трофическая деятельность дождевых червей и генетический обмен между бактериями в почве 57
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 61
1.Объекты 61
1.1.Почва
1.2.Дождевые черви
1.3. Микроорганизмы
2.Методы 63
2.1 .Выращивание бактерий 62
2.2.Протеолитическая активность 64
2.3.Наличие факультативных анаэробов 64
2.4.Получение пищеварительной жидкости 64
2.5.0пределение выживаемости бактерий 65
2.6.Микроскопия клеток 66
2.7.Высокоэффективная жидкостная хроматография 67
2.8.Фракционирование кишечной жидкости 68
2.9.0пределение белка по Бредфорду 68
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 69
1.Характеристика микробного сообщества и ферментативной активности пищеварительного тракта дождевых червей Aporrectodea caliginosa 69
2.Оценка биологической активности пищеварительной среды червей по отношению к микроорганизмам 72
3.Характеристика действующих компонентов пищеварительной жидкости червя Aporrectodea caliginosa и Pachyiulus flavipes 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ- 90
ВЫВОДЫ 91
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 92
СПИСОК ПРОЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 94
Введение к работе
Актуальность
Дождевые черви - активные регуляторы жизни микробного сообщества почв. Взаимодействия дождевых червей и микроорганизмов важны для протекания таких почвенных процессов как разложение и трансформация растительных остатков, образование гумуса, формирование пула питательных элементов и микробных сообществ. Широкий спектр этих взаимодействий позволяет говорить о тесной связи червей с микроорганизмами. Предполагается, что микроорганизмы являются основным источником пищи для червей (Edwards, Fletcher, 1988, другие). Дождевые черви воздействуют на микроорганизмы косвенно, модифицируя среду обитания (Тиунов, 2007; Persson, Lohm, 1977; Petersen, Luxton, 1982; Brussaard, 1998; Lavelle, Spain, 2001; Wardle, 2002). Но есть и прямой механизм. Это - пассаж почвы через пищеварительный тракт. Потребляя почву, дождевые черви регулируют рост почвенных микроорганизмов, выедая одни и создавая благоприятные условия для роста других микробных популяций в пищеварительном тракте и в экскрементах. При пассаже меняются состав, обилие и активность микроорганизмов (Третьякова и др., 1996; Вызов, 2005; Тиунов, 2007; Parle, 1963; Hanlon, 1981; Fisher et al., 1995; Schonholzer et al., 1999; Tiunov, Scheu, 1999; 2000). Каков биохимический механизм воздействия пищеварительной среды червей на микробные популяции пока не известно.
В последние годы все больший интерес вызывают биологически активные вещества дождевых червей, влияющие на рост микроорганизмов. Они содержатся в целомической жидкости, поверхностном мукусе, в экстрактах из гомогенатов тканей. Выявлены антибактериальная, антигрибная и другие активности (Balamurugan et al., 2006; Fiolka, 2006; Shobha, Kale, 2006; Zhenjun Sun et al., 2006). Можно предположить, что и в пищеварительном тракте у червей есть вещества, действующие на микроорганизмы и являющиеся причиной изменения микробного сообщества при пассаже через пищеварительный тракт. Ранее в кишечной жидкости почвенных многоножек обнаружена селективная активность по отношению к бактериям и грибам. Показано, что переваривание микроорганизмов в кишечнике многоножек начинается с быстрой гибели клеток под действием специфических киллерных агентов, имеющих небелковую природу (Вызов, Рабинович, 1997; Byzov et al., 1998). Подобных исследований для дождевых червей не проводилось. Эти знания полезны, так как селективный отбор микроорганизмов в кишечнике червей может быть значимым фактором формирования микробных сообществ в почве. С практической точки зрения важно знать, популяции каких микроорганизмов, полезных или вредных, получают преимущество в кишечнике червей.
Цель
Определение особенностей воздействия пищеварительной жидкости дождевых червей на микроорганизмы. Задачи
1. Характеристика микробного сообщества и ферментативной активности пищеварительного тракта дождевых червей Aporrectodea caliginosa.
2. Оценка биологической активности пищеварительной среды червей по отношению к микроорганизмам.
3. Характеристика действующих компонентов пищеварительной жидкости червей.
Научная новизна
Впервые обнаружен эффект быстрой гибели микроорганизмов в пищеварительной жидкости дождевых червей. Предполагается, что это необходимо для эффективной утилизации червями микроорганизмов как пищи. Обнаружена специфичность действия пищеварительной жидкости на микроорганизмы, проявляющаяся на штаммовом уровне, что является новым фактором регуляции биологического разнообразия в почвах.
Впервые исследованы киллерные вещества в пищеварительной жидкости дождевых червей. Доказано, что киллерный агент (ы) является низкомолекулярным органическим веществом небелковой природы.
По ряду характеристик (протеазная и дегидрогеназная активности, доля факультативно анаэробных бактерий) микробное сообщество пищеварительного дождевых тракта червей отличается от почвенного.
Практическая значимость
Полученные данные могут быть использованы для поиска и выделения биологически активных природных соединений с антимикробным действием, для разработки препаратов против патогенных микроорганизмов. Результаты используются в лекционных курсах по общей экологии, экологии почвенных микроорганизмов, почвенной зоологии, биологии почв.
