Введение к работе
Актуальность теш. Почвенные беспозвоночные населяют напочвенный слой, подстилку и почву. Их численность достигает нескольких сотен особей; а биомасса- сотен грамм на кв. м. Беспозвоночные хи-Еотные во многом определяет протекание почвенных процессов: разложение органического вещества (Козловская, 1968. 1972. 1976; Стриганова, 1968, 1969, 1970; Гиляров и Стриганова. 1978), реутилизацию микробной биомассы, миграцию и мобилизацию биогенных элементов (Syers et al.. 1979; Покаргевский, 1987>. селективно выедают одни микроорганизмы и способствуют размножению других (Стриганова. 1980; Стриганова и др. .1988; Марфекина, 1989). В основе этого лежит взаимодействие конкретных микроорганизмов и кивотного (Стриганова, 1985, 1989). Известно, что кииечник и экскременты почвенных беспозвоночных являются локусами с высокой микробиологической активностью (Козловская, 1976; Стебаев. 1984; Anderson, 1988). В литературе к настоящему времени уже накоплено достаточно фактов,свидетельствующих о присутствии актиномицетов в кишечном тракте почвенных беспозвоночных (в частности довдевых червей и диплопод). Численность и состав актинешщетов в кишечных трактах беспозвоночных еивотных составлял предмет исследований Сабо с сотрудниками (Szabo et al.. 1983; Kristufek et al., 1990). В пищеварительном тракте разных беспозвоночных удалось обнаружить интенсивный рост актиномицетов: у доадевых червей (Jolly et al., 1993; Kristufefc et al., 1993; Hba, 199АЇ. личинок двукрылых насекомых (Шивокене 1988; Szabo, 197І). териитов ( Blgnell et аІЛ 1980; Gerrettson-Cornell, 1937; Blgnell et al., 1991), диплопод (Dzlngov et al., 1982; Jager et al., 1983; Hay L Sklpp, 1983).
Однако, нерешенный остается вопрос о судьбе -актиномицетов в кишечном тракте почвенных беспозвоночных аивотных: сохраняются или элиминируются они из кишечника, усваиваются ли животными, развиваются в кишечнике или выбрасываются в окружавщуо среду.
Цельв работы являлось изучение динамики численности и таксо-
номического состава актиномицетов в цепи: питательный субстрат -кишечный тракт - экскременты почвенных беспозвоночньк животных для выяснения судьбы мицелиальных прокариот в кишечнике этих животных.
В задачі исследования входило: vч
на примере подстилочных многоножек-диплопод Pachiulus f lavi-
pes и навозных дождевых червей Eisenia foetIda
-
охарактеризовать таксономический состав и определить численность комплекса актиномицетов пищи, кишечника и экскрементов и выявить те изменения во времени в структуре и численности комплекса актиномицетов , подстилки и вермикс-мпосга, .которые возникавт при прохождении через пищеварительный тракт животных этих природных субстратов;
-
изучить динамику длины акгиномицетного мицелия и численности клеток прокариот в, цепи: питательный субстрат - кишечный тракт - экскременты при скармливании животным чистых культур актиномицетов на кристаллической целлюлозе и природных субстратов - подстилки и вермикомпоста;
-
выяснить существование актиномицетов - постоянных обитателей кишечника животных.
Научная новизна. Методом посева впервые установлено, что кишечник почвенных беспозвоночных животных представляет собой специфическую нишу, - где размножаются и начинают доминировать среди актиномицетов "редкие" роды (Streptcverticlllium. Streptosporangiua, Actinomadura, Mlcromonospora). в то время как в пищевых субстратах доминируют сгрептомицеты. Впервые методом люминесцентной микроскопии установлено выедание акгиномицетного мицелия и спор почвенными беспозвоночными животными при скармливании природных субстратов и чистых культур актиномицетов на кристаллической целлюлозе. ' При скармливании животным стерильной кристаллической целлюлозы уста-
новлено наличие актиномицёгов - постоянных обитателей кишечника. Выяснено, что судьба актиноиицетов в кишечных трактах исследуемых животных различна: у червей часть поступившего мицелия и спор пе-- реваривается, а часть активно развивается в кишечном тракте и затем накапливается в экскрементах. в го время как у кивсяков мицелий и споры развиваются и аккумулируются в задаем отделе кишечника на остатках перитрофической мембраны.
. Практическая значимость. Создана коллекция акгинсмйцегсв (165 штаммов), изолированных из пищи, кишечника и экскрементов диплопод и навозных червей, имеющая потенциальное значение с точки зрения поиска природных штаммов микроорганизмов для нужд биотехнологии. Результаты работы ваяны для выполнения Международной программы по биоразнообразию.
Материалы диссертации могут быть использованы в исследованиях по микробиологии и агрохимии. Полученные результаты используются в - курсе лекций по биологии почв, читаемых на факультете Почвоведения МГУ.
Публикации. Материалы диссертации изложены в 5 печатных работах.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на заседаниях кафедры биологии почв факультета Почвоведения МГУ и III комиссии Российского общества почвоведов.
Объек работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, зкскперименгалъкой части, заключения и выводов. Материалы диссертации изложены на стр. машинописного текста, список литературы из названий, из них - зарубежные.
Автор выражает глубокую признательность доценту к. б. н. Г. М.
.Зеновой, к. б.н. ведущему научному сотруднику Л. М. Полянской, к. б. н.
Б. А. Вызову. ^ '
- і -
Объектами исследовали.: служили следующие представители поч
венных беспозвоночных животных: х\
почвенные многрножки-кивсяки Pachiulus tlavipes C.L.Koch (Diplopoda). собранные в лесной подстилке широколиственного леса на бурой лесной почве близ г. Гурзуф. Вжный берег Крыма весной и осенью 1991-1993 гг. Кивсяков содержали на естественном лиственном опаде (влажность. 70Ж) в эксикаторах при комнатной температуре. В экспериментах животным скармливали природный или искусственный субстраты.
культурные популяции навозных червей Elsenia foetida Savig-ny (Lumbricidae, Oligochaeta). отобранных из вермикомпоста на отходах животноводства и шампиньонного производства Подольского экспериментального теплично-овощного комбината, г. Подольск. Червей-содержали на природном субстрате. В экспериментах животным скармливали природный или искусственный субстраты.
естественные популяции дождевых червей Aporrectodea caligi-nosa (Sav.), собранные в дерново-подзолистой почве в районе биостанции МГУ "Чавдиково" (Московская область). Червей содержали на природном субстрате во влажной камере. В экспериментах животным скармливали искусственный субстрат.
Используя методологический подход Л. С. Козловской. (Козловская. 1976. 1985), следили за изменением численности и таксономического состава комплекса актиномицетов подстилки, вермикомпоста, кишечника и экскрементов животных; наблздзли за динамикой длины актиноми-цетного мицелия и численности клеток прокариот при скармливании-животным природных субстратов, спор или мицелия стрептомицетоз (S-ollvocinereus. S.californicus. S.coeruleus)'на.стерильной кристаллической целлюлозе и одной стерильной кристаллической целлсло-
зы. За численность клеток прокариот принималось количество спор актиномицетов и бактериальных клеток, дифференциация которых была невозможна при используемом методе окраски.
В экспериментах использовали: подстилку широколиственного леса (дуб, бук, грабинник; 70% влажности), вермикомпост. приготовленный из отработанного шампиньонного грунта в смеси с коровьим навозом в соотношении 8:2, субстрат, -полученный из смеси разных горизонтов дернозо-лодзолисгой почвы, кристаллическую целлюлозу. Исследования проводили в лабораторных микрокосмах, также анализировали природные образцы.
Основными иэтодаш исследования были:
посев природных субстратов (вермикомпоста и подстилки), содержимого кишечника, кишечных тканей, перитрофической мембраны, экскрементов животных (вермикомпостных червей и кизсяков)(Козловская, 1976. 1985} на специальные селективные среды: казеин-глицериновый агар, среду с пропионатсм натрия, органический агар-2 (Row-bothsa) Cross, 1977; Гаузе и др., 1983; "Методы почвенной микробиологии и биохимии", 1991; Зенова, 1992);
дифференцированный подсчет количества колониеобразующих единиц (КОВ) актиножцетов с использованием культуральных и морфологических пригггаков (Гаузе и др., 1983; Bergey s manual of determinative bacteriology 9th, 1989; Бибикова, 1990).
выделение актиношщетов в чистун культуру, родовая и видовая их идентификация с использованием культуральных, морфологических (стабильность мицелия, способ ветвления шцелия. сбразсвание спор на воздушном или субстратном мицелии, количество спор, наличие спорангиев, подвижность спор), хемотаксокомических показателей
(наличие мезо- или LL . ДАШ (диаминопимелмновой кислоты) и
дифферецирущих сахароз в гвдролизатах целых клеток)). (Hasegasra. Taklzavra,. Tanida. 1983) и дифференцирующих таблиц для определения родовой принадлежности актиномицетов определителя Берги (Bergey s
- б - " .
Manual Determinative Bacteriology Ninth Edition. 1994);
световая и сканирующая электронная микроскопия;
люминесцентная микроскопия (Полянская, 1978):
статистическая обработка результатов ,- расчет стандартного отклонения: п = 5, Р < 0.01 (для метода посева); п - 66, Р < 0.05 (для люминесцентного метода).