Адаптивные зоны изменчивости микробного сообщества

22.4. Адаптивные зоны изменчивости микробного

сообщества в зависимости от уровня антропогенной

нагрузки

Гомеоста-   Изменение общей биомассы активно за               функционирующего сообщества;

сохранение постоянства состава и организации сообщества Стресса       Перераспределение популяций по степени доминирования; развитие в почве токсинообразующих микроор­ганизмов; снижение продуктивности сельскохозяйственных культур на 30...60% Резис-         Резкое сокращение видового разно-

тентности   образия; преимущественное развитие устойчивых к данному фактору попу­ляций микроорганизмов; гибель большинства видов Репрессии Полное элиминирование роста и развития микроорганизмов

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 соот-

456

ветствии с характерными для этой адап­тивной зоны концентрациями агрохи-микатов 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 по-, лучают устойчивые к данному фактору популяции. Дальнейшее увеличение на­грузки приводит к полному подавлению роста и развития микроорганизмов в почве (зона репрессии).

Рекомендуемые материалы

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.

Обратите внимание на лекцию "9 Производная обратной и неявной функций".

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 азотфиксирую-щей 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 избыт-ке легкоразлагаемых углеродсодержа-щих соединений, что свойственно по­чвам, обогащенным растительными ос­татками с высоким отношением С:1М.

В черноземах перестройка микроб­ных сообществ проявляется в преиму­щественном развитии микроорганиз­мов, осуществляющих минерализацию органических азот- и углеродсодержа-щих соединений. Реакция денитрифи-каторов на антропогенное воздействие проявляется преимущественно на пос­леднем этапе нитратредукции, которая может как усиливаться (например, при орошении), так и снижаться. Для диа-зотрофов свойственно снижение или сохранение исходного уровня азотфик-сирующего 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 альгоце-ноза, 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 внут-рипочвенных циклов биогенных эле­ментов, в накоплении продуцируемых грибами и микроорганизмами феноль-ных соединений, органических кислот, наличие которых свидетельствует о раз­витии в почве признаков фитотоксич-ности. Так, в длительно удобряемой по­чве чайных плантаций содержание фе-нольных 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 аммонифи-каторы и грибы, тогда как численность актиномицетов, целлюлозолитиков и нитрификаторов резко снижалась.