Курсовая работа по предмету "Биология"

Узнать цену курсовой по вашей теме


Исследование бактерий по почвенному профилю дерновой альфегумусовой глеевой почвы

Оглавление


Введение


1 Материалы и методы эмпирического исследования


1.1 Объект исследования и подготовка образцов почв к микробиологическому исследованию


1.2 Определение общей численности бактерий в почве


1.3 Определение численности сапротрофов и олиготрофов


2 Результаты и обсуждение исследования


Заключение


Список использованных источников и литературы


Введение


Почва является основным депо разнообразных микроорганизмов на Земле [1;10]. Известно, что 60–90 % биомассы Земли представлено микроорганизмами, населяющими, главным образом почву [2], причем их численность в почве, по сравнению с другими природными средами, выше на несколько порядков [3].


Микроорганизмы распределяются по всему почвенному профилю вплоть до подстилающей породы [1;10]. Значительный практический и теоретический интерес представляет вопрос о том, как изменяется численность микроорганизмов по почвенному профилю, а также динамка численности микроорганизмов в нижнем почвенном горизонте в силу новизны самой проблемы. Особенно это касается недостаточно исследованных почв, имеющих в своем профиле оглеенные горизонты.


В анаэробных условиях при участии гетеротрофных бактерий, использующих органическое вещество, при постоянном или периодическом увлажнении идет один из интересных почвообразовательных процессов – глееобразование [2;8]. Этот процесс сопровождается восстановлением Fe(III) до Fe(II) и выносом Fe(II)-соединений в нижние горизонты почвенного профиля. Глееобразование практически всюду может происходить в результате антропогенной деятельности, если она приводит к переувлажнению почв.


В условиях застойно-промывного режима в результате глееобразования происходит максимальный вынос не только железа, но и других металлов – марганца, алюминия, кальция, магния [8;9]. Изучение особенностей микроорганизмов глеевых почв весьма актуально, так как при антропогенном воздействии на почвенный покров, в том числе при загрязнении почвы нефтью и нефтепродуктами, подобные почвы встречаются практически повсеместно. В Ярославской области почвы с различной степенью оглеения занимают около 18,3 %, что составляет 662,5 га земель [8].


Почвенные микроскопические грибы и бактерии являются практически единственными деструкторами органического вещества, поступающего в почву в виде растительного опада, мертвых животных, а также органических ксенобиотиков [4;9]. Важным микробиологическим показателем состояния почвы является соотношение численности бактерий двух физиологических групп, которые входят в функциональную структуру почвы: сапротрофов и олиготрофов [2;3]. Сапротрофы разлагают разнообразные органические соединения в значительной концентрации, попадающие в почву. Олиготрофы способны ассимилировать органические соединения в условиях их низкой концентрации, при этом они разлагают остаточные количества органических соединений, «рассеивающиеся» в почве при деятельности сапротрофов и автохтонных микроорганизмов, разлагающих почвенный гумус [1;3].


Целью
работы было изучение динамики численности бактерий по почвенному профилю дерновой альфегумусовой глеевой почвы.


Для решения данной цели были поставлены следующие задачи
:


1. Определить общую численность бактерий в 5 горизонтах почвенного профиля дерновой альфегумусовой глеевой почвы путем прямого счета по методу Виноградского-Брида.


2. Определить численность сапротрофных бактерий в каждом горизонте исследуемой почвы.


3. Определить численность олиготрофных бактерий в каждом горизонте исследуемой почвы.


4. Проанализировать полученные данные по общей численности, численности сапротрофов и численности олиготрофов.


1 Материалы и методы исследования


1.1
Объект исследования и подготовка образцов почвы


к микробиологическому исследованию


Объектом исследования служили пять образцов дерновой альфегумусовой глеевой почвы, отобранной в 5 км от поселка Дорожный Ярославского района Ярославской области. Охарактеризуем горизонты по мере увеличения глубины их залегания:


1. почвенный образец взят из темногумусового горизонта почвенного разреза. Глубина 7 – 12 см, цвет темно-серый, структура зернистая, наблюдается обилие мелких корней;


2. образец взят из горизонта темногумусового с признаками оглеения почвенного разреза. Глубина 12 – 16 см, цвет темно-серый, наблюдаются мелкие серые, рыжие и сизые пятна, в качестве включений представлены мелкие корни, механический состав определяется как среднесуглинистый;


3. образец взят из светлогумусового горизонта почвенного разреза. Глубина 16 – 23 см, цвет серый, наблюдаются рыжие и сизые пятна, механический состав определяется как среднесуглинистый, структура зернисто-комковатая, в качестве включений представлены мелкие корни;


4. образец взят из иллювиально-гумусово-железистого горизонта почвенного разреза. Глубина 25 – 45 см, преобладающий цвет светло-бурый с многочисленными охристыми, сизыми и голубыми затеками и пятнами; до глубины 45 см заметны затеки гумусового вещества; горизонт плотного сложения, сильно увлажнен; механический состав определяется как легкоглинистый;


5. образец взят из глеевого горизонта почвенного разреза. Глубина 45 – 70 см, цвет темно-серый, присутствуют кирпично-красные включения; горизонт более уплотнен, с глубины 70 см просачивается вода.


Подготовку почвенных образцов проводили согласно существующим рекомендациям [7].


1. Почву высыпали на сухое стекло, тщательно перемешивали и раскладывали ровным слоем. Пользуясь пинцетом, удаляли мелкие корешки и другие посторонние включения. Из разных мест рассыпанной почвы отбирали небольшие порции и взвешивали на технических весах по 1 г почвы из каждого горизонта.


2. Для разрушения почвенных агрегатов и десорбции клеток микроорганизмов с почвенных частиц, каждую навеску почвы вносили в отдельную колбу, содержащую 100 мл стерильного физиологического раствора (0,5% раствор хлорида натрия). Колбы встряхивали на качалке в течение 30 минут.


1.2
Определение общей численности бактерий в почве


Общее количество бактерий в почве учитывали прямым счетом на фиксированных окрашенных мазках (метод Виноградского-Брида) [6;7].


1. Пять предметных стекол обезжиривали и на каждом обводили карандашом по стеклу квадрат со стороной 15 мм.


2. Бактериальную суспензию объемом 0,1 мл из соответствующей колбы наносили на стекло и равномерно распределяли по площади квадрата.


3. Препараты подсушивали на воздухе, фиксировали в пламени спиртовки (проносили над пламенем 2 – 3 раза) и окрашивали 2 минуты фуксином. Краситель сливали, препарат промывали и высушивали между полосками фильтровальной бумаги.


4. Подсчитывали количество клеток, используя световой микроскоп марки «Биолам» с масляной иммерсионной системой при увеличении 10×1,0×100.


Для прямого счета микробных клеток вставляли в окуляр микроскопа сеточку Гаженко, 9 маленьких квадратиков которой составляют поле зрения. Просматривали 15 полей зрения.


Общую численность бактерий в 1 г почвы (Nобщ.
)определяли по формуле:


S

× Σ

ni



N
общ.

=
z
×
s
×
v
×
100 [кл/г], где


S – общая площадь окрашенного на стекле препарата (225 мм2
);


Σni
– сумма подсчитанных под микроскопом микробных клеток;


z – количество просмотренных полей зрения (15);


s – площадь одного поля зрения (1089×
10-6
мм2
);


v – объем образца воды, затраченный на приготовление окрашенного препарата (0,1 мл);


100 – разведение первоначального образца почвы в 100 раз.


Опыт проводили в двухкратной повторности, чтобы рассчитать доверительный интервал.


1.3
Определение численности сапротрофов и олиготрофов


Определение количества клеток сапротрофов (Nсапр.
)проводили высевом на жидкую питательную среду – мясо-пептонный бульон (МПБ) [6]. Для приготовления МПБ использовали стандартную питательную среду (ИЛО «Питательные среды»). Состав МПБ, г/л: панкреатический гидролизат кильки – 17,9; NaCl – 7,7 ± 0,3; вода дистиллированная – 1000 мл. Среду стерилизовали автоклавированием 20 мин при 1 атм. Численность определяли при помощи метода наиболее вероятного числа (НВЧ) с использованием таблиц Мак-Креди [7].Готовилиряд предельных десятикратных разведений 1 г почвы. Для посевов использовали разведения от 10-1
до 10-7
. Количество посевного материала везде составляло 1 мл, посев осуществляли в трехкратной повторности. Инкубацию проводили в термостате при 28 0
С в течение 7 сут. После инкубации регистрировали рост бактерий, используя различные показатели: помутнение среды, образование пленки [6;7].


Для выделения олиготрофов использовали среду М2 следующего состава [11]: Na2
HPO4
– 0,8 г; KH2
PO4
– 0,5 г; NH4
Cl– 0,5 г; MgSO4
– 0,2 г; CaCl2
– 0,1 г; FeSO4
×7H2
O –15 мг; дрожжевой экстракт – 0,1 г ; пептон – 0,2 г; агар – 15 г; глюкоза – 0,2 г; вода дистиллированная – 1000 мл. Среду стерилизовали автоклавированием 20 мин при 1 атм. Численность олиготрофов (Nолиг.
) определяли методом высева по Коху [7]. Готовили ряд предельных десятикратных разведений 1 г почвы в дистиллированной воде: от 10-1
до 10-9
.По 1 мл суспензии из каждого разведения вносили в три параллельные чашки Петри. Все чашки заливали расплавленной средой. Посевы инкубировали 14 сут., а затем подсчитывали количество колоний, выросших на каждой чашке и среднее число колоний, выросших из одного разведения. При этом определяли значимость различий двух повторных определений по критерию χ2
, рассчитываемому по формуле [7]:


(
ni



n

)2



χ
2
= п
,


где п
i

– число колоний, выросших на первой и второй чашках, засеянных из одного разведения; п
– их среднее значение.


Различие считается значимым при χ
2
не менее 3,841. Пересчет числа выросших колоний (п
) на численность бактерий соответствующей группы (N
) производили исходя из предположения, что одной колониеобразующей единицей (КОЕ) является отдельная микробная клетка. Для этого использовали формулу:


n

×

r


N
олиг.

=
v
[кл/г],


где п
– среднее число колоний на чашках Петри, засеянных из одного разведения; r
– величина разведения; v
– объем образца, посеянного на чашку (мл).


Кроме того, рассчитывали отношение Nсапр.
к Nобщ.
для каждого горизонта.


2
Результаты и обсуждение исследования


Результаты начального этапа микробиологического исследования почвенных образцов представлены в приложении 2 и на рисунке 1.


Таблица 1


Общая численность бактерий в почвенном профиле


дерновой альфегумусовой глеевой почвы




















Горизонты (расположены от верхнего к нижнему)

Численность бактерий, кл/г сухой почвы


1.

(5,35±0,05)×
109


2.

(6,2±0,1)×109


3.

(4,8±0,15)×109


4.

(4,5±0,05)×109


5.

(3,65±0,1)×109





Рис. 1. Динамика общей численности бактерий в почвенном профиле дерновой альфегумусовой глеевой почвы.
N
– численность бактерий


(× 109
кл/г почвы).


Как видно из табл. 1 и рис. 1, максимальное значение общей численности бактерий (Nобщ.
)– 6,2×109
кл/г – наблюдали во втором горизонте, по сравнению с остальными четырьмя горизонтами. Этот факт можно объяснить тем, что два верхних горизонта исследуемой почвы обладают хорошей проницаемостью для воды и поступающего с ней органического вещества. Третий горизонт почвенного профиля уже более уплотнен, поэтому органическое вещество, накапливаясь во втором горизонте, является фактором, стимулирующим развитие в нем почвенных микроорганизмов.


Данные табл. 1 показывают, что Nобщ.
достоверно снижалась с увеличением глубины залегания почвенного горизонта: от второго к пятому, самому нижнему. Полученный результат согласуется с тем фактом, что содержание органического вещества, необходимого для развития почвенных микроорганизмов, также снижается с увеличением глубины залегания горизонта. При переходе от верхнего горизонта к нижележащим изменяются также окислительно-восстановительные условия, pH и др.


Порядок величин Nобщ.
в каждом горизонте был одинаков – 109
кл/г. По-видимому, в верхних более рыхлых горизонтах, куда поступает достаточное количество кислорода с поверхности, создались оптимальные условия для развития аэробных микроорганизмов. В нижележащих горизонтах содержание кислорода минимально, и прежний порядок значения Nобщ.
объясняется активным развитием анаэробов.


Численность сапротрофных бактерий (Nсапр.
) уменьшалась от первого горизонта к третьему, причем резкое снижение численности – более чем в 6 раз – было отмечено при переходе от первого ко второму горизонту (рис. 2А). Nсапр.
(таб.2) в четвертом горизонте – 4,5×104
кл/г – была незначительно выше, по сравнению с третьим – 2,0×104
кл/г, – тогда как в пятом она опять понижалось до значения, отмеченного в третьем горизонте (рис. 2А). Как показано на рис. 2Б, численность олиготрофных бактерий (Nолиг.
) последовательно снижалась с увеличением глубины залегания почвенного горизонта от 9,5×107
в первом до 1,5×107
кл/г в пятом горизонте (таб.2).



Рис. 2. Численность сапротрофов (А) и олиготрофов (Б) в почвенном профиле дерновой альфегумусовой глеевой почвы.
N
– численность бактерий (кл/г почвы)


Таблица 2


Численность сапротрофных и олиготрофных бактерий в почвенном профиле дерновой альфегумусовой глеевой почвы


























Горизонт Сапротрофы Олиготрофы
1 2,5×105
9,5×107
2 4,0×104
7,5×107
3 2,0×104
3,5×107
4 4,5×104
2,0×107
5 1,4×104
1,5×107

В общем, Nсапр.
находилась на уровне 105
кл/гв первом, и 104
кл/г в остальных горизонтах (прил. 3). Nолиг.
соответствовала 107
кл/г в каждом горизонте профиля. Таким образом, Nолиг.
была меньше, чемNсапр.
: в первом горизонте в 100, а в остальных четырех – в 1000 раз. Выявленное значительное преобладание олиготрофов над сапротрофами свидетельствует о том, что в исследованной почве низкое содержание легкоразлагаемой органики [2], следовательно, данная почва не подвергалась антропогенному загрязнению. Бактерии функционируют в ней за счет органического вещества самой почвы. Сапротрофы, развивающиеся в условиях высокой концентрации органики [3;4], уже переработали ее большую часть. В настоящее время в исследованной почве доминируют олиготрофы, которым для существования необходимо низкое содержание органики в среде [2;4].


Интересным является факт, что для горизонтов с четвертого по пятый отмечаются признаки оглеения почвы – сизые и голубые пятна и затеки. В настоящее время известны три совокупные причины глеегенеза [5]: 1) высокая влажность; 2) наличие легкоразлагаемого органического вещества в избыточном количестве; 3) жизнедеятельность гетеротрофных микроорганизмов. Согласно нашим результатам, процесс глеегенеза идет в исследуемой почве при доминировании в микробоценозе олиготрофных бактерий, а, следовательно, в отсутствие избытка органического вещества.


Отношение Nсапр.
к Nобщ.
составило величины порядка 10-4
– 10-5
(табл.3), что свидетельствует о климаксном состоянии микробоценоза [3] и о доминировании бактерий, которые получают необходимые питательные вещества и энергию за счет использования трудноразлагаемых органических веществ почвы в течение длительного времени.


Таблица 3


Отношение общей численности к численности сапротрофных бактерий в почвенном профиле дерновой альфегумусовой глеевой почвы




















Горизонты (расположены от верхнего к нижнему)

N
сапр.


Nобщ.


1. 0,5×
10-4
2. 0,6×10-5
3. 0,4×10-5
4. 1,0×10-5
5. 0,4×10-5

Примечание: Nсапр.
– численность сапротрофных бактерий (кл/г); Nобщ.
– общая численность бактерий (кл/г).


Заключение


1. Общая численность бактерий снижается с глубиной залегания почвенного горизонта, максимальное значение – 6,2×109
кл/г – наблюдается во втором горизонте за счет того, что два верхних горизонта исследуемой почвы обладают хорошей проницаемостью для воды и поступающего с ней органического вещества.


2. Количество сапротрофных бактерий уменьшалось от первого горизонта к третьему – от 2,5×105
до 1,4×104
кл/г, – причем резкое снижение численности – более чем в 6 раз (от 2,5×105
до 4,0×104
кл/г) – было отмечено при переходе от первого ко второму горизонту.


3. Численность олиготрофных бактерий последовательно снижалась с увеличением глубины залегания почвенного горизонта от 9,5×107
в первом до 1,5×107
кл/г в пятом горизонтах.


4. Отношение численности олиготрофных бактерий к сапротрофным для первого горизонта составляет величину порядка 102
, а в остальных четырех – 103
, что свидетельствует о значительном преобладании олиготрофов над сапротрофами.


5. Отношение численности сапротрофных бактерий к общей численности бактерий составляет величины порядка 10-4
– 10-5
, что свидетельствует о климаксном состоянии микробоценоза и о доминировании бактерий, жизнедеятельность которых связана с использованием трудноразлагаемых органических веществ почвы.


6. Согласно нашим результатам, процесс глеегенеза идет в исследуемой почве при доминировании в микробоценозе олиготрофных бактерий, а, следовательно, в отсутствие избытка органического вещества.


Список использованных источников и литературы


1. Бабьева И.П. Биология почв / И.П. Бабьева, Г.М. Зенова. – М.: МГУ, 1989. – 336 с.


2. Емцев В.Т. Микробиология / В.Т. Емцев, Е.Н. Мишустин. – М.: Дрофа, 2005. – 445 с.


3. Добровольская Т.Г. О показателях структуры микробных сообществ / Т.Г. Добровольская, И.Ю. Чернов, Д.Г. Звягинцев // Микробиология. – 1997. – Т.66. – №3. – С. 408–414.


4. Заварзин Г.А. Введение в природоведческую микробиологию / Г.А. Заварзин, Н.Т. Колотилова. – М.: Книжный дом «Университет», 2001. – 256 с.


5. Зайдельман, Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв / Ф.Р. Зайдельман. – М.: МГУ, 1998. – 316 с.


6. Кузнецов С.И. Методы изучения водных микроорганизмов / С.И. Кузнецов, Г.А. Дубинина. – М.: Наука, 1989. – 288 с.


7. Практикум по микробиологии / Под ред. Н.С. Егорова. – М: МГУ, 1976. – 307 с.


8. Соединения железа, алюминия, кремния и марганца в почвах лесных экосистем таежной зоны / М. Мурашкина, Г. Копцик, и др. // Почвоведение. – 2004. – № 1. – С. 40– 49.


9. Умаров М.М. Экология и почвы / М.М. Умаров. Избранные лекции 1–7 школ, М.: Пущино, 1998, 15–21 с.


10. Экология микроорганизмов: учебник / А. И. Нетрусов, Е.А. Бонч - Осмоловская, и др. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 272с.


11. Hottes A.K. Transcriptional profiling of Caulobacter crescentus during growth on complex and minimal media / A.K. Hottes, M. McEwen, D. Yang et al. // J. Bacteriol. – 2004. – V. 186. – №5. – P. 1448–1461.



Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данную курсовую работу Вы можете использовать для написания своего курсового проекта.

Доработать Узнать цену работы по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем курсовую работу самостоятельно:
! Как писать курсовую работу Практические советы по написанию семестровых и курсовых работ.
! Схема написания курсовой Из каких частей состоит курсовик. С чего начать и как правильно закончить работу.
! Формулировка проблемы Описываем цель курсовой, что анализируем, разрабатываем, какого результата хотим добиться.
! План курсовой работы Нумерованным списком описывается порядок и структура будующей работы.
! Введение курсовой работы Что пишется в введении, какой объем вводной части?
! Задачи курсовой работы Правильно начинать любую работу с постановки задач, описания того что необходимо сделать.
! Источники информации Какими источниками следует пользоваться. Почему не стоит доверять бесплатно скачанным работа.
! Заключение курсовой работы Подведение итогов проведенных мероприятий, достигнута ли цель, решена ли проблема.
! Оригинальность текстов Каким образом можно повысить оригинальность текстов чтобы пройти проверку антиплагиатом.
! Оформление курсовика Требования и методические рекомендации по оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Разновидности курсовых Какие курсовые бывают в чем их особенности и принципиальные отличия.
Отличие курсового проекта от работы Чем принципиально отличается по структуре и подходу разработка курсового проекта.
Типичные недостатки На что чаще всего обращают внимание преподаватели и какие ошибки допускают студенты.
Защита курсовой работы Как подготовиться к защите курсовой работы и как ее провести.
Доклад на защиту Как подготовить доклад чтобы он был не скучным, интересным и информативным для преподавателя.
Оценка курсовой работы Каким образом преподаватели оценивают качества подготовленного курсовика.

Сейчас смотрят :

Курсовая работа Учет и анализ продаж продукции (работ, услуг)
Курсовая работа Лизинговые операции коммерческих банков
Курсовая работа Управление социальной сферой
Курсовая работа Послеуборочная обработка озимой ржи
Курсовая работа Залог как мера пресечения
Курсовая работа Стиль руководства и пути его совершенствования
Курсовая работа Учет отчислений и удержаний по заработной плате в бюджетном учреждении
Курсовая работа Понятие и стадии законотворческого процесса
Курсовая работа Формы и методы проверки знаний, умений, навыков по математике начальных классов
Курсовая работа Разработка электронного органайзера средствами C++ Builder 6
Курсовая работа Расчет тяговых характеристик тепловозов с электрической передачей и электровозов
Курсовая работа Маркетинговое исследование предпочтений потребителей продуктов питания среднеценового сегмента
Курсовая работа Деятельность рекрутинговых агентств
Курсовая работа Основные направления эволюции взглядов на проблему управления персоналом
Курсовая работа Порядок и условия заключения брака