Микроорганизмы как индикаторы загрязнения окружающей среды
Министерство
сельского хозяйства РФ
Федеральное
агентство по сельскому хозяйству
Федеральное
государственное образовательное учреждение
Высшего
профессионального образования
Российский
Государственный Аграрный Университет
МСХА имени
К.А. Тимирязева
(ФГОУ ВПО
РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева)
Кафедра
микробиологии и иммунологии
КУРСОВАЯ
РАБОТА ПО МИКРОБИОЛОГИИ
ТЕМА:
«МИКРООРГАНИЗМЫ КАК ИНДИКАТОРЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ»
Москва, 2013
Аннотация
Данная курсовая работа посвящена теме «Микроорганизмы
как индикаторы загрязнения окружающей среды». Выбранная тема очень актуальна.
В теоретической части работы рассмотрена
информация о влиянии различных факторов на жизнедеятельность различных групп
микроорганизмов, влияние тяжелых металлов, пестицидов, минеральных удобрений,
нефти и нефтепродуктов, а также других приоритетных загрязнителей на видовой
состав и численность микроорганизмов. В работе описывается такая функция
микроорганизмов, как биоиндикация.
Биоиндикация - оценка качества
природной среды по состоянию её биоты
<#"791483.files/image001.gif">
Рис. 1 - Профиль почв
Профиль почв имеет следующее морфологическое
строение:
А - гумусовый горизонт мощностью 20-30 см,
темно-серый с коричневатым оттенком, в целинном состоянии вверху часто
обособляется слой в 6-8 см, более светлоокрашенный, слоеватый; структура
зернистая, при распашке - комковато-пылеватая. Вскипание начинается на нижней
границе горизонта, пахотные почвы часто вскипают с поверхности;
АВ - переходный гумусовый горизонт мощностью
30-40 см, однородно окрашенный, буровато-темно-серый, зернисто-комковатой или
ореховато-комковатой структуры. Уплотнен.
Общая мощность гумусовых горизонтов колеблется
от 25-30 до 60-70 см, в отдельных случаях - до 100 см;
Вк - переходный горизонт, бурый с более темными
пятнами и потеками гумуса, ореховато-призматической структуры, уплотнен;
выделения карбонатов в виде псевдомицелия, в нижней части в виде белоглазки,
могут быть в виде неясных выцветов, мучнистых выделений;
ВСК - иллювиально-карбонатный горизонт,
буровато-палевый, призматической структуры, уплотнен, с обильными выделениями
карбонатов в форме белоглазки;
Ск - слабо измененная или не измененная
почвообразованием материнская порода, карбонатная, палевого цвета,
призматической структуры;
Сс - материнская порода, содержащая с глубины
150-200 см выделения гипса в виде мучнисто-кристаллических жилок, скоплений и
друз; в этом же горизонте на глубине 200-300 см могут содержаться
легкорастворимые соли.
В профиле почв встречаются кротовины.
Содержание гумуса может достигать 4-7%, падение
его содержания с глубиной постепенное. В составе гумуса преобладают гуминовые
кислоты, прочно связанные с кальцием, отношение Сг: Сф>1,5. Емкость
поглощения высокая (35-45 мг-экв на 100 г почвы). Реакция среды в верхней части
гумусового горизонта близка к нейтральной (pH 7,0-8,0), книзу подщелачивается.
Распределение ила и валового химического состава по профилю почв
характеризуется относительной однородностью.
Почвы обладают высоким естественным плодородием,
широко используются в сельском хозяйстве. На них возделываются пшеница,
сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза, бобовые. В средних районах для
возделывания ряда культур ощущается недостаток влаги, поэтому здесь особо
важное значение имеют снегозадержание, влагозарядковые поливы и другие мероприятия,
направленные на накопление и сохранение влаги в почве. К востоку (в
Оренбургской области) количество распаханных земель с черноземами южными
сокращается до 30%; это объясняется ухудшением условий увлажнения и наличием
больших массивов почв на коренных породах, которые маломощны, щебнисты, часто
значительно смыты[12].
2.2 Определение влажности почвы
Методика:
Отобрать из средней пробы 10 г исследуемой
почвы, для пересчета результатов на 1 г абсолютно сухой почвы;
Взвешивают пустой бюкс;
Взвешивают бюкс с сырой почвой;
Высушить бюкс с навеской почвы в сушильном шкафу
при 105°С до достижения постоянной массы;
Взвешивают бюкс с абсолютно сухой почвой;
Определить содержание абсолютно сухой почвы в 1
г сырой по формуле:
%=100 • a/b
а - масса испарившейся воды, г. а = 2,5г;
в - масса сухой почвы, г. в = 30,6г;
%= 100 • 2.5/30.6 = 8.17%
Учёт численности микроорганизмов почвы:
Для учёта численности микроорганизмов в почве
применяют широко распространённый метод питательных пластин (метод Коха). Для
того чтобы идентифицировать определенные бактерии, Кох сделал весьма важное
усовершенствование формы питательной среды, то есть набора питательных веществ,
на которых выращивают бактериальную культуру. Кох стал применять твердые среды.
Он высевал выделенные бактерии на желатин (впоследствии желатин заменили на
агар). Если при помощи тонкой иглы поместить одну-единственную бактерию на
такую среду, то она начнет размножаться. По поверхности застывшего агара
дочерние микроорганизмы не могут двигаться, как это происходит в жидкости, и
вскоре вокруг того места, куда поместили бактерию, появится целая колония,
состоящая из точно таких же бактерий. Это метод позволяет учесть количество
живых клеток в почве и выявить видовой и родовой состав, выделить чистые
культуры бактерий. Но потребность в питательных веществах у различных
микроорганизмов не одинакова, поэтому суспензию почвы высеивают на разные среды
(плотные, жидкие), предназначенные для различных физиологических групп
микроорганизмов[11].
2.3 Приготовление почвенной суспензии
и посев на питательные среды
На стерильное часовое стекло, предварительно
взвешенное, стерильным шпателем поместить 10 г почвы, чтобы на почву не попали
микроорганизмы из воздуха при взвешивании, часовое стекло следует накрыть
другим часовым стеклом (предварительно стекла и шпатели необходимо
профламбировать);
Навеску почвы перенести в колбу, емкостью 250
мл, содержащую 100 мл стерильной водопроводной воды, интенсивно взболтать
вращательными движениями (не смачивая пробку) в течение 10 минут, дать отстояться
в течение 5 минут;
Методом разведения приготовить почвенные
суспензии, содержащие разное количество почвы. Для этого из предыдущего
разведения стерильной пипеткой переносят 1 мл суспензии в пробирку, содержащую
9 мл стерильной водопроводной воды, таким образом, разведение в колбе
составляет 10-1, в пробирках соответственно 10 -2, 10-3, 10-4 и 10-5;
Из полученных разведений провести посев на
плотные и жидкие питательные среды;
При глубинном посеве необходимо взять 1 мл
почвенной суспензии, внести ее в стерильную чашку Петри, залить охлажденным до
45°С расплавленным агаром и перемешивают с ним;
Посев на каждую питательную среду проводить в 2
повторностях;
Выявить численность групп различных
микроорганизмов, если их численность в почве небольшая, методом обрастания
комочков почвы на среде Эшби и среде Гетчетсона, для чего в чашки со средой по
трафарету разложить 30 комочков почвы, диаметром 3 - 4 мм поместить в термостат
при t = 28° - 30°С.
Используемые питательные среды для
количественного и качественного учета микроорганизмов:
Мясо-пептонный агар (МПА) -(поверхностный посев)
учитывается численность сапрофитных микроорганизмов, использующих в качестве
источника питания органические формы азота;
Сусло-агар - используется для выявления
микроскопических грибов в почве (глубинный посев).
Среда Эшби - выявление азотфиксирующих аэробных
микроорганизмов путем раскладывания комочков почвы.
Среда Гетчинсона - выявление
целлюлозоразлагающих аэробных микроорганизмов путем раскладывания комочков
почвы.
Среда Ваксмана - среда для актиномицетов
(глубинный посев).
2.4 Учет микроорганизмов на
различных средах
По каждой из сред опыт был проведен в двух
повторностях и при учете взят средний результат.
Качественная и количественная оценка
микроорганизмов на МПА.
Таблица 1
|
Разведение
|
Общее
количество колоний
|
Количество
микроорганизмов в 1 г абсолютно сухой почвы
|
Количество
колоний доминирующих микроорганизмов
|
Доминирующие
формы, численность в 1 г абсолютно сухой почвы
|
Доля
доминирующих форм в общей численности
|
|
10-4
|
168
|
18260869
|
81
|
8804347
|
Количество микроорганизмов в 1 г абсолютно сухой
почвы:
168×104 / 0,92 = 18260869
Количество микроорганизмов доминирующей формы в
1 г абсолютно сухой почвы:
81×104 / 0,92 = 8804347
Доля доминирующих форм в общей численности микроорганизмов:
8804347 / 18260869 × 100 = 48,2 %
Культуральные и морфологические признаки
доминирующих микроорганизмов.
Таблица 2
|
Культуральные
признаки
|
Морфологические
признаки
|
Предполагаемый
род, к которому можно отнести описываемый микроорганизм
|
|
Форма
колонии: округлая; Размер: 3,5 мм; Цвет: бежевый; Поверхность: гладкая; Край:
ровный; Структура: однородная; Консистенция: маслянистая; Блеск: матовый.
|
Форма клетки: палочковидная; Характер расположения клеток: короткими
цепочками; Способность к спорообразованию: спорообразующие.
|
Bacillus
mycoides Увеличение: ×1600
|
Качественная и количественная оценка
микроорганизмов на среде Ваксмана для актиномицетов
Учет проводят аналогично предыдущему.
Таблица 3
|
Разве-дение
|
Общее
количество колоний
|
Количество
микроорганиз-мов в 1 г абсолютно сухой почвы
|
Количество
колоний доминирующих микроорганиз-мов
|
Доминирую-щие
формы, численность в 1 г абсолютно сухой почвы
|
Доля
доминирую-щих форм в общей численности
|
|
10-4
|
50
|
543478
|
20
|
65217
|
40%
|
Количество микроорганизмов в 1 г абсолютно сухой
почвы:
50×104 / 0,92 = 5434782
Количество микроорганизмов доминирующей формы в
1 г абсолютно сухой почвы: 20×104 / 0,92 =
2173913
Доля доминирующих форм в общей численности
микроорганизмов:
2173913/5434782×100 = 40%
Культуральные и морфологические признаки
доминирующих микроорганизмов
Таблица 4
|
Культуральные
признаки
|
Морфологические
признаки
|
Предполагаемый
род, к которому можно отнести описываемый микроорганизм
|
|
Диаметр
нитей: 0.5-0.8 мкм; Цвет: розовый; Поверхность: пушистая, бархатистая; Край:
ровный; Структура: однородная; Консистенция: плотная,кожистая; Блеск: нет.
|
 Форма
клетки: гифы; Характер расположения клеток: хаотичный; Способность к
спорообразованию: спорообразующие.
|
Actinomycetes
streptomyces Увеличение: ×1600
|
Качественная и количественная оценка плесневых
грибов на Сусло-агаре.
Таблица 5
|
Разведение
|
Общее
количество колоний
|
Количество
микроорганизмов в 1 г абсолютно сухой почвы
|
Количество
колоний доминирующих микроорганизмов
|
Доминирующие
формы, численность в 1 г абсолютно сухой почвы
|
Доля
доминирующих форм в общей численности
|
|
10-3
|
243
|
2641304
|
29
|
8804347
|
11,9
%
|
Количество микроорганизмов в 1 г абсолютно сухой
почвы:
243×103 / 0,92 = 2641304
Количество микроорганизмов доминирующей формы в
1 г абсолютно сухой почвы:
29×103 / 0,92 = 315217
Доля доминирующих форм в общей численности
микроорганизмов:
315217 / 2641304 × 100 = 11,9 %
Культуральные и морфологические признаки
доминирующих микроорганизмов.
Таблица 6
|
Культуральные
признаки
|
Морфологические
признаки
|
Предполагаемый
род, к которому можно отнести описываемый микроорганизм
|
|
Форма
колонии: округлая; Размер: 2,5 мм; Цвет: черный; Поверхность: гладкая; Край:
ровный; Структура: однородная; Консистенция: маслянистая; Блеск: нет.
|
 Форма
клетки: шаровидные, имеет «кудрявые головки»; Характер расположения клеток:
хаотичный; Способность к спорообразованию: спорообразующие.
|
Aspergillus
niger Увеличение: ×1600
Используется для определения относительной
оценки плотности заселения аэробными азотфиксирующими микроорганизмами путем
раскладывания комочков почвы.
Таблица 7
|
Образец
почвы
|
Количество
комочков в чашке
|
Количество
обросших комочков
|
%
обросших комочков от общего числа
|
|
Кубанский
чернозём
|
30
|
30
|
100
|
- 100% => Х = 100%
Бактерии рода Azotobacter, культура полученная
методом обрастания комочков почвы.
Фото 1 - Обросшие комочки почвы
Фото 2 - Azotobacter chroococcum
Учет количества микроорганизмов методом
обрастания комочков почвы.
Среда Гетчинсона
Используется для определения относительной
оценки плотности заселения аэробными целлюлозоразлагающих микроорганизмами
путем раскладывания комочков почвы.
Таблица 8
|
Образец
почвы
|
Количество
комочков в чашке
|
Количество
обросших комочков
|
%
обросших комочков от общего числа
|
|
Кубанский
чернозём
|
30
|
20
|
66%
|
30 - 100%
- Х% => Х = 66%
Плесневые грибы Mucor, культура полученная
методом обрастания комочков почвы
Фото 3 - Обросшие комочки почвы
Фото 4 - Mucor sp
Сводная таблица
Численность групп микроорганизмов на 1 г
кубанского чернозёма:
почвенный биота загрязнитель
биоиндикация
Таблица 9
|
Среда
|
МПА
КОЕ/Г
|
Сусло-агаре
КОЕ/Г
|
Среда
Ваксмана КОЕ/Г
|
Среда
Эшби %
|
Среда
Гетчинсона %
|
|
Количество
|
18260869
|
2641304
|
543478
|
100
|
66
|
|
Доминирующая
форма микроорганизмов
|
Bacillus
mycoides
|
Aspergillus
niger
|
Streptomyces
sp.
|
Azotobacter
chroococcum
|
Mucor
sp.
|
По данным полученным в ходе практической части,
учитывая, что в качестве объекта исследования был выбран кубанский чернозём,
можно увидеть:
На МПА развилось большое количество Bacillus
mycoides. Они осуществляют минерализацию белков в почве. Их присутствие
свидетельствует об интенсивности процессов аммонификации;
Обнаружено довольно большое количество
Azotobacter chroococcum, что говорит об активно идущих процессах азотофиксации.
Чернозём имеет нейтральную реакцию среды (рН =
6,5-7), из-за чего является более плодородным и содержит больше гумуса и
обладает хорошими водно-физическими свойствами[12]. На практике об этом
свидетельствует развитие как доминирующей формы Aspergillus niger, т.к. он
предпочитает нейтральную или слабощелочную среду, свойственную кубанскому
чернозёму.
В данной почве обнаружен плесневый гриб Mucor
sp., что говорит о наличии в ней органических остатков растений, на которых и
развивается этот гриб.
Список использованной литературы
1. Ананьева
Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв/отв.ред. Д.Г.
Звягинцев. - М.: Наука, 2003.
. Вильямс
В.Р. Почвоведение. Пособие для ВУЗов М.: Высшая школа, 2004.
. Шуберт
Р. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. М.: Дрофа, 1999.
4. <http://www.ecoprofi.info/envi_soil.php>
. <http://kaznau.kz/attachments/253_253_253_Dissertatsiya%20Bakenovoy%20G..pdf>
. <http://abc.vvsu.ru/Books/ecolog_tocsicolog/page0009.asp>
. <http://otherreferats.allbest.ru/ecology/00054243_0.html>
. <http://www.baa.by/upload/smu/mii-01.pdf>
. <http://www.himi.oglib.ru/bgl/8670/246.html>
. <http://www.ecosystema.ru/08nature/soil/098.htm>
Похожие работы на - Микроорганизмы как индикаторы загрязнения окружающей среды
|