Качественный и количественный состав эпифитной микрофлоры некоторых древесных растений г. Ставрополя

Актуальность. Город представляет собой модель крайне неустойчивой и уязвимой системы, утратившей способность к самовосстановлению, т.е. не способной противостоять негативным экологическим факторам. Глобальные изменения природной среды (загрязнение, кислотные дожди и т.д.) наблюдаются, прежде всего, на урбанизированных территориях. Степень экологического риска возрастает для всех компонентов урбанизированных экосистем: воздуха, растительности, почвы, воды [3, с. 56].

Эпифитная микрофлора препятствует проникновению фитопатогенных микроорганизмов в растительные ткани, усиливая, тем самым, иммунитет растений. Ухудшение экологической обстановки может приводить к трансформации количественного и качественного составов микроорганизмов, к смене биотических отношений [9, с. 30; 10, с. 36]. В свою очередь смена взаимоотношений микроорганизмов может привести к ослаблению защитных свойств растения и, как следствие, попаданию из окружающей среды условно-патогенных и патогенных микроорганизмов.

Следовательно, изучение количественного и качественного составов эпифитной микрофлоры филлосферы древесных растений различных мест обитания представляется актуальным.

Цель исследования: установить зависимость квантитативных показателей и качественного состава микроорганизмов филлоплана древесных растений от условий произрастания; выявить особенности сезонной динамики распространения эпифитной микробиоты на филлоплане древесных растений в различных условиях произрастания в г. Ставрополе.

Исследования проводились в течение 2007-2009 гг. в г. Ставрополе на базе кафедры общей биологии Ставропольского государственного университета в зимний, весенний, летний и осенний периоды. Для проведения работы выбраны пункты сбора изучаемого материала:

1 пункт – центр г. Ставрополя (ул. Ленина-Льва Толстого, ул. Дзержинского),

2 пункт – лес Таманская Дача.

Объектом исследования послужили микроорганизмы, выделенные с верхней и нижней поверхностей филлоплана у следующих древесных растений: Quercus robur L., Carpinus caucasica Grossh..

Идентификацию микроорганизмов осу­ществляли, руководствуясь методическими рекомендациями (Скворцова И.Н., 1983, 1984; Ананьева Е.П., 2004; Киреева Н.А., 2004) и современными определителями: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 1997, 2001; Kurtzman C.P., Fell J.W., 1998; Вейант Р., Мосс У. и др., 1999; Саттон Д. и др., 2001.

Для проведения сравнительного анализа количественных и качественных показателей микроорганизмов филлоплана модельных растений первым пунктом сбора изучаемого материала выбран центр г. Ставрополя: перекресток ул. Ленина-Льва Толстого (Quercus robur L.), ул. Дзержинского (Carpinus caucasica Grossh.). Главный критерий выбора данного  пункта – максимальное воздействие антропогенного фактора, в частности, большой поток автотранспорта.

Выбранные пункты сбора изучаемого материала ревизованы на наличие и концентрацию примесей в воздухе. Концентрация примесей в воздухе в пункте 1 представлена в таблице 1.

Выбор леса Таманская Дача в качестве 2 пункта неслучаен, ввиду минимального антропогенного воздействия, а также отличающихся от пункта 1 абиотическими факторами (повышенная влажность, меньшая степень инсоляции). Концентрация примесей в воздухе в пункте 2 отражена в таблице 2.

Повсеместно в воздухе г. Ставрополя содержатся пыль, диоксид азота, сернистый газ, сероводород и ряд других опасных загрязняющих веществ. Наблюдается повышенный уровень загрязнения воздуха формальдегидом. 

Таблица 1

*Концентрация примесей в воздухе в пункте 1 за 2007-2008 гг.

ПДК – предельно - допустимая концентрация

 

 

Таблица 2

Концентрация примесей в воздухе в пункте 2 за 2007-2008 гг.

 

Анализируя таблицы 1 и 2 видно, что показатели концентрации примесей в воздухе в пункте 1 превышают соответствующие показатели пункта 2. Более того, концентрация таких примесей как пыль, формальдегид (2007 г.), окись углерода, сажа (2007, 2008 гг.) превышают ПДК.

В результате подсчета колоний микроорганизмов установлено, что на нижней поверхности листовой пластинки показатели оказались выше, чем на верхней. Это объясняется меньшим воздействием солнечной инсоляции, достаточным увлажнением, пониженной температурой на нижней стороне листовой пластинки, по сравнению с верхней поверхностью.

Исследования листовой пластинки (верхней и нижней поверхности) отражены в таблице 3.

Таблица 3

 Количество колоний микроорганизмов на внешней и внутренней

поверхностях филлоплана за 2007–2009 гг.

 

Названия растений		2007		2008		2009
		поверхность
		верхняя	нижняя	верхняя	нижняя	верхняя	нижняя
		количество колоний, х
1 пункт	Quercus robur L.	69	99	72	101	48	59
	Carpinus caucasica Grossh.	80	132	95	140	71	80
2 пункт	Quercus robur L.	108	192	90	168	55	69
	Carpinus caucasica Grossh.	91	156	75	130	81	92

 

Исследования циркадной динамики эпифитов представлены в таблице 4.

 

Таблица 4

Циркадная динамика микроорганизмов поверхности филлоплана

за 2007 - 2008 гг.

Название растений		весенний период			летний период			осенний период
		март	апрель	май	июнь	июль	авг.	сент.	окт.
1 пункт п у н к т	Quercus robur L.	90±5,31	101±5,62	97±5,52	81±4,83	91±5,33	105±5,61	110±5,75	120±5,81
	Carpinus caucasica Grossh.	130±6,19	131±6,18	127±6,10	129±6,20	133±6,25	133±6,22	135±6,31	140±6,52
2 пункт п у н к т	Quercus robur L.	190±8,71	192±8,81	189±8,62	185±8,41	192±8,81	192±8,85	193±8,92	200±9,26
	Carpinus caucasica Grossh.	155±7,32	154±7,33	155±7,35	141±7,10	156±7,43	159±7,55	160±7,51	168±7,90

                                            

Средние количественные показатели по месяцам, а также за год в пункте 1 значительно отличаются от соответствующих показателей пункта 2. Количественный состав микроорганизмов исследуемых растений, произрастающих в центре г. Ставрополя в 1,5-2 раза меньше, чем в Таманском лесу. Это указывает на различную устойчивость компонентов микробного сообщества растений к антропогенному воздействию, что приводит к выпадению наиболее чувствительных звеньев, снижению биоразнообразия эпифитов в стрессовых условиях.

В ходе исследования был выявлен качественный состав эпифитной микрофлоры филлоплана древесных растений, который представлен следующими родами микроорганизмов:

пункт 1: Pseudomonas spp., Pantoae spp., Bacillus spp., Staphylococcus sp., Escherichia sp., Aspergillus sp.;

пункт 2: Pseudomonas spp., Pantoae spp., Bacillus spp., Paenibacillus spp., Kocuria sp., Mucor sp., Aspergillus sp., Penicillium sp., Lactobacillus sp., Candida sp., Serratia spp., Staphylococcus sp..

Микроорганизмы родов Pseudomonas spp., Pantoae spp., Bacillus spp. характерны как для первого пункта, так и для второго. Данные представители являются типичными эпифитами, что подтверждено рядом исследований [2, с. 432; 5, с. 80; 6, с. 189].

Наличие во втором пункте микроскопических грибов родов Mucor sp., Aspergillus sp., Penicillium sp., Candida sp. говорит о влиянии влажности, характерной для данного пункта.

Наличие в пункте 1 представителей сем. Enterobacteriaceae закономерно, поскольку высокая плотность населения как основного источника данного микробного загрязнения сочетается с наличием выбросов городского автотранспорта, в которых энтеробактерии могут выживать и накапливаться [7, с. 418]. Полученные данные указывают на возрастание экологического риска в городе в результате микробного загрязнения среды энтеробактериями.

            Необходимо отметить, что для пункта 1 характерно обилие потенциально патогенных для человека и растений представителей рода Aspergillus, являющиеся возбудителями различных типов микозов и микотоксикозов [1, с. 364]. При этом особенно подвержены грибным инфекциям люди, страдающие иммунной недостаточностью или иммунодефицитом, что отражено в работах Мамчик Н.П. (2002), Даниловой Т.А. (2008).

Таким образом, установлена зависимость квантитативных показателей и видового состава микроорганизмов филлоплана древесных растений от условий произрастания. Влияние таких абиотических факторов, как влажность и меньшая степень инсоляции, приводит к увеличению в лесной зоне микроскопических грибов: Mucor sp., Aspergillus sp., Penicillium sp., Candida sp. Городская зона характеризуется наличием представителей сем. Enterobacteriaceae, обилием потенциально патогенных для человека и растений грибов рода Aspergillus sp., что указывает на возрастание экологического риска в городе.

Качественный состав эпифитной микробиоты Quercus robur L. и Carpinus caucasica Grossh. представлен 12 родами: Pseudomonas spp., Bacillus spp., Staphylococcus sp., Escherichia sp., Mucor sp., Aspergillus sp., Penicillium sp., Pantoae spp., Candida sp., Serratia spp., Kocuria sp., Lactobacillus sp., Paenibacillus spp.. Доминантными микроорганизмами являются представители родов Pseudomonas spp., Pantoae spp., Bacillus spp..

Выявлены особенности сезонной динамики распространения эпифитных микроорганизмов. У исследуемых растений, несмотря на различные условия их произрастания, происходит внутренняя смена жизнедеятельности. Увеличение численности микроорганизмов наблюдается в конце лета и в осенний период, что также говорит о влиянии на взаимодействие эпифитов и растений влажности, температуры, солнечной инсоляции, замедление вегетационной активности.

 

Библиографический список.

1.        Абрамян, Дж.Г. Грибы поверхностной плесени древесины дуба / Дж.Г. Абрамян, С.Г. Нанагюлян, И.Л. Элоян // Современная микология в России, 2008. - Т. 2. - С. 364-365.

2.      Возняковская, Ю.М. Микрофлора здоровых растений: Дис. … д-ра. биол. наук / Ю.М. Возняковская. - Москва, 1964. - 586 с.

3.      Горышина, Т.К. Растения в городе / Т.К. Горышина. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1991. - 148 с.

4.      Данилова, Т.А. Фитопатогенные грибы и болезни человека / Т.А. Данилова, М.И. Левитин, Н.В. Мироненко // Современная микология в России, 2008. - Т. 2. - С. 176-177.

5.      Заикина, И.А.Экологическая роль бактериального сообщества эпифитов филлосферы в жизнедеятельности растений: Дис. … к.б.н. / И.А. Заикина. - Ставрополь, 2008. – 150с.

6.      Звягинцев, Д.Г. Растения как центры формирования бактериальных сообществ / Д.Г. Звягинцев, Т.Г. Добровольская, Л.В. Лысак // Журнал общей биологии, 1993. - Т. 54. - № 2. - С. 183-199.

7.      Куличева, Н.Н. Бактерии в почве, опаде и филлоплане городской экосистемы / Н.Н. Куличева, Л.В. Лысак, П.А. Кожевин, Д.Г. Звягинцев // Микробиология, 1996. - Т. 65. - № 3. - С. 416-420.

8.      Мамчик, Н.П. Эколого- гигиенические основы мониторинга и охраны городской среды / Н.П. Мамчик, С.А. Куролап, О.В. Клепиков и др. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2002. - 332 с.

9.      Самцевич, С.А. О влиянии условий внешней среды на взаи­моотношения между микроорганизмами почвы и высшими расте­ниями / С.А. Самцевич //. Тр. / Ин - та микробиология АН СССР, 1961. - вып. XI. - С. 29-31.

10.  Широков, О.Г. Устойчивость эпифитных микроорганизмов к ультрафиолетовым лучам / О.Г. Широков / Бюлл. научно-технической информации по сельскохозяйственной микробиологии. - 1959. - № 6. - С.34-38.

 

 

---