Факультет

Студентам

Посетителям

Применение водорослей в качестве биологических индикаторов

Неоднократно отмечалась возможность использования отдельных видов водорослей и целых водорослевых группировок для диагностики состояния почвы.

Удалось подметить связь между развитием некоторых видов и отдельными факторами почвенной среды. Так, обилие мелких диатомей считается индикатором влажности почвы. Шельгорн и Лунд привели виды, характерные для почв с разным значением pH. Среди индикаторных растении некоторых типов кормовых угодий Ларин указывает Nostoc commune.

При оценке плодородия почвы, определении потребности почвы в удобрениях, а также при испытании различных пестицидов водоросли как тест-объекты имеют несомненные преимущества перед другими микроорганизмами, используемыми для этой цели: водоросли автотрофные организмы и их реакция на условия среды наиболее сходна с реакцией высших растений. Как известно, первые опыты в этом направлении были проведены в лаборатории Е. Е. Успенского; для оценки почвы использовалась зеленая водоросль Scenedesmus. Успенский, обосновывая целесообразность микробиологической оценки потребности почвы в удобрениях, указывал, что использование в качестве индикатора организмов, работающих в почве, весьма важно и для диагностики текущего состояния почвы, и для управления Динамикой почвенных процессов. Согласно его мнению, можно так подобрать водоросли, что по их развитию удастся правильно оценить текущее состояние и мобилизуемость запасов азота соответственно корням того или другого растения.

В последнее время возникло два метода использования водорослей в качестве индикаторов потребности почвы в удобрениях.

По методу Чэна состояние почвы оценивается по водорослям, присутствующим в самой почве и по-разному развивающимся при добавлении к почве разных удобрений. В качестве достоинств метода автор приводит три обстоятельства: 1) водоросли присутствуют во всякой почве, поэтому не требуется никакой инокуляции, сопровождающейся нарушением нормальной микробной популяции почвы; 2) водоросли являются микроорганизмами, наиболее близкими к высшим автотрофным растениям; 3) рост водорослей более медленный по сравнению с ростом бактерий и грибов, что позволяет с их помощью открывать биодинамический аспект почвы.

Основной принцип метода Чэна состоит в следующем. Испытуемую почву увлажняют водой и выдерживают на свету при постоянной температуре во влажной камере с постоянным содержанием СО2. В вариантах опытов почву снабжают или полным минеральным раствором, или раствором, из которого исключены отдельные элементы. Сравнение роста водорослей, обитающих в почвах разных вариантов, должно показывать состояние питательного достоинства испытуемой почвы. Опыт, включающий разные уровни питательных веществ, может дать более точную информацию и показать чувствительность реакций водорослей на питание. Рост может быть оценен химическим анализом хлорофилла или увеличением содержания углерода в почве. Метод Чэна конкретизирован в применении к оценке содержания азота, фосфора и серы. Разработаны используемые растворы, установлены количество почвы и сроки, требуемые для получения результатов. Так, для определения доступного азота и фосфора оптимальная продолжительность опыта 2 недели.

Проведено сравнение «водорослевого метода» с классическим вегетационным методом, в котором в качестве индикатора используется овес. Выяснилось, что ошибки того и другого метода являются величинами одного порядка. Статистический анализ показал высокую степень корреляции, что дает прочную основу для применения альгологического метода вместо вегетационного. Отмечается, что альгологический метод более адаптивен и что те или иные модификации его могут быть использованы там, где непригоден вегетационный метод. Метод Чэна имеет общее значение и пригоден для биологической оценки почвенного плодородия. Правда, по отношению к сере водоросли оказались менее требовательными, чем Phalaris, с которым проведено сравнение: может быть, водоросли используют формы серы, недоступные для высших растений. Поэтому для почв с очень низким содержанием серы альгологический метод оказался менее точным.

В методе Каллимора индикатором реакции растения на вносимое удобрение служит чистая культура водоросли (чаще всего видов Chlorella, Hormidium или Stichococcus), вносимая в испытуемую почву. В принципе метода лежит сравнение количественного роста водоросли на почве, где наблюдается недостаточное содержание того или иного элемента, и роста той же водоросли в культуре при полном наборе питательных веществ.

В первых опытах Каллимора испытуемая почва вносилась в питательную среду определенного состава и культура засевалась определенным количеством водорослей. За время опыта (до 2 недель) развиваются как внесенные, так и автохтонные водоросли почвы. Учет роста проводили по экстракции хлорофилла из собранных клеток. Сравнение урожая водорослей и урожая проса в опыте с разной обеспеченностью калием показало значительное совпадение основных показателей, но в то же время и некоторые различия в реакции водорослей я проса. Поэтому Каллимор считает биоанализ с помощью водорослей лишь качественным методом при изучении содержания калия в почве.

Позднее Каллимор разработал более простой метод, пригодный для массового применения. Культурой водоросли пропитывают специальную фильтровальную бумагу, вырезанную в форме розетки с четырьмя отростками. Затем доли бумажной розетки пропитывают разными растворами, например NPK, NP, NK, РК. Испытуемую почву помещают в чашку Петри и на нее кладут бумагу с водорослями. В течение нескольких дней опыта бумага покрывается налетом из разросшихся водорослей, интенсивность роста которых зависит от степени обеспеченности питательными веществами. Оценка роста водорослей производится с помощью спектрофотометра по интенсивности зеленой окраски. Автор считает, что предложенный метод биологического анализа является более удобным приемом, чем химическое исследование. На примере анализа обеспеченности почвы калием показано, что реакция водорослей на разное содержание калия в почве сходна с реакцией многих других испытанных растений.

Высокая чувствительность некоторых видов водорослей к гербицидам привела к мысли об использовании их в качестве тест-объектов для определения остаточной токсичности гербицидов в почве.

В опытах Маршуновой и Рубилиной как индикатор токсичности торфа испытана Chlorella. Предложен метод использования хлореллы в качестве тест-объекта для обнаружения стимуляторов роста.

Из всех микроорганизмов почвы физиологически водоросли наиболее сходны с высшими растениями. Поэтому применение почвенных водорослей как тест-объектов в микровегетационных опытах с высшими растениями можно рассматривать как перспективное направление исследований. Возможно, водоросли могут быть использованы не только для диагностики обеспеченности почвы доступными формами питательных веществ, но и для оценки токсичности почвы в связи, например, с применением пестицидов. Эти вопросы представляют большой интерес и заслуживают внимательного изучения.

Большие проблемы, возникшие в ходе развития почвенной альгологии, требуют не только расширения исследований, но и повышения их уровня. Для этого необходимо развивать комплексность, включая в разработку почвенно-альгологических вопросов физиологию и биохимию, почвоведение и агрохимию, экологию и геоботанику и имея целью эффективное применение почвенных водорослей в агрономической практике. Настоятельной необходимостью является совершенствование методики, повышение ее точности. Особенная точность и достоверность результатов требуются при проведении экспериментов по практическому применению водорослей; все вегетационные и полевые опыты этого плана следует проводить при строгом соблюдении правил сельскохозяйственного опыта и со статистической обработкой полученных результатов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: