ОЦЕНКА ПРИМЕНИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ В БИОДИАГНОСТИКЕ И МОНИТОРИНГЕ ПОЧВ Даденко Е.В., Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия. dadenko@mail.ru
APPLICABILITY OF ENZYME ACTIVITY FOR SOIL BIOINDICATION AND MONITORING Dadenko E.V., Denisova T.V., Kazeev K. Sh., Kolesnikov S. I. До сих пор нет однозначного мнения среди ученых в выборе наиболее информативных диагностических показателей состояния почв, и связано это, в первую очередь, с большим их количеством, различением по значимости и функциональной роли.
Проведена сравнительная оценка показателей ферментативной активности (каталаза, инвертаза, дегидрогеназа) и содержания гумуса в целях дальнейшего совершенствования их применения в диагностике и мониторинге почв. Изучена применимость этих показателей при оценке влияния длительного сельскохозяйственного использования, переувлажнения, загрязнения тяжелыми металлами, нефтью и нефтепродуктами, воздействия СВЧ и ионизирующего излучений на экологическое состояние почв Юга России. Приведенная оценка дает общее представление о биохимических методах биодиагностики с учетом некоторых категорий показателей (чувствительность, точность и сложность анализа). Чувствительность показателя - это степень снижения его значений, выраженное в % по отношению к контролю. Оценка чувствительности проведена на основании, полученных авторами многолетних данных по разным типам воздействия, для разных почв, доз и сроков экспозиций. Точность оценивалась на основании полученного в ходе статистической обработки данных коэффициента вариации. Для оценки сложности учитывались количество операций, возможное количество анализов в сутки, необходимые реактивы, посуда и оборудование, квалификация исследователя. Показатели ферментативной активности целесообразно широко использовать в целях биологической диагностики и мониторинга почв. Изучаемые показатели в разной степени пригодны для диагностики деградационных процессов различного происхождения. Активность каталазы отличается следующими характеристиками: высокая чувствительность, хорошая воспроизводимость результатов, незначительное варьирование, простота, малая трудоемкость и высокая скорость метода определения, широкая распространенность метода и т.д. Данный фермент чувствителен, и на воздействие большинства изучаемых факторов, кроме сельскохозяйственного использования и загрязнения пестицидами, он реагировал в сторону снижения активности. Активность инвертазы оказалась малочувствительной к загрязнению почвы тяжелыми металлами, нефтью и нефтепродуктами и пестицидами. Большую чувствительность этот фермент показал при оценке последствий воздействия ионизирующих загрязнений и гидроморфизма. Но и для этих воздействий общая оценка показателя достаточно низкая, что связано со значительным варьированием и трудоемкостью. Активность дегидрогеназы отличается от инвертазной меньшим варьированием. Этот показатель чувствителен и приемлем для диагностики последствий сельскохозяйственного использования, переувлажнения, загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами, тяжелыми металлами, воздействия ионизирующих излучений. Но средний балл для дегидрогеназы ниже, чем у каталазы, ввиду большего варьирования и трудоемкости определения. Показатель содержания гумуса варьирует незначительно и прост в применении. Однако для оперативной диагностики мало пригоден в силу большой консервативности.
Показана низкая чувствительность данного показателя для диагностики последствий большинства воздействий кроме длительного использования под пашню. ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ БИОАКТИВНОСТИ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ ПО ОТНОШЕНИЮ К МИКРООРГАНИЗМАМ В ПОЧВЕ Демин В.В.1, Бызов Б.А.2, Завгородняя Ю.А.2, Бирюков М.В.2, Федий В.С.2, Орлов Д.С.2, Тихонов В.В.2 1 Институт экологического почвоведения, Москва, Россия. vvd.msu@gmail.com 2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия. BIOACTIVITY ASSESSMENT OF HUMIC SUBSTANCES TO MICROORGANISM IN SOIL Demin V.V., Byzov B.A., Zavgorodnyaya Yu.A., Birukov M.V., Fediy V.S., Orlov D.S., Tikhonov V.V. Изучение феномена «биоактивности» гуминовых веществ (ГВ) сопряжено с рядом проблем и в первую очередь - с отсутствием сведений о конкретных мишенях в живой клетке, на которые действуют молекулы ГВ. В большинстве случаев, вероятно, мы имеем дело с косвенным откликом тест-объекта на присутствие в среде ГВ. Концентрации, в которых гуминовые кислоты (ГК) вызывают положительные эффекты, для индивидуальных культур микроорганизмов in vitro составляют 0.005-1 мг ГК/мл жидкой среды, и при внесении препаратов ГК в почву следует учитывать снижение концентрации ГК в растворе на порядок и более в результате сорбции. Сложность в оценке биоактивности ГВ связана также с химической и/или биохимической нестабильностью молекул гуминовых веществ в почвенной среде. Так, пассаж гуминовых кислот (ГК) через кишечный тракт дождевых червей Aporrectodea caliginosa и Eisenia fetida, сопровождающийся контактом ГК с кишечной жидкостью и ассоциированными с червем микроорганизмами, вызывает уменьшение молекулярной массы этих полимеров и изменение биологической активности ГК по отношению к почвенным бактериям. Частота и амплитуда варьирования параметров биоактивности гуминовых веществ в почве и экологическое значение этого явления в настоящий момент неизвестны. Нами найдено, что существует прямая корреляция между величиной сорбции ГК бактериями и биоактивностью полимера: бактерии, сорбировавшие большие количества ГК, растут быстрее по сравнению со штаммами с низким сродством к ГК. Отдельные молекулы и/или ассоциаты ГК, локализованные на клеточной стенке микроорганизмов или во внешней среде, связывают токсичные соединения, присутствующие в системе, оказывая, таким образом, косвенный положительный эффект. Получено, что в присутствии гуминовых кислот снижаются как положительные, так и отрицательные эффекты действия экскретов бактерий на рост инфузорий Tetrahymena pyriformis, питающихся этими бактериями, что свидетельствует о влиянии ГК на формирование пищевых предпочтений простейших. Эффекты подобного рода современными биотестами не оцениваются, как не учитываются и последствия попадания ГК, сорбированных на бактериях, внутрь инфузорий. ГВ, наряду с полисахаридами, гликопротеинами и др., могут включаться в биополимерный микробный матрикс, окружающий колонии микроорганизмов в почве, и, следовательно, влиять на функционирование этих биосоциальных систем (участвовать в развитии эффекта кворума или формировании структуры колоний).
Еще по теме ОЦЕНКА ПРИМЕНИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ В БИОДИАГНОСТИКЕ И МОНИТОРИНГЕ ПОЧВ Даденко Е.В., Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия. dadenko@mail.ru: