Изменение численности и динамика восстановления основных групп почвенных микроорганизмов в условиях хронического загрязнения

Аммонифицирующие бактерии, так же как и в рамках лабораторного острого опыта, оказались наиболее чувствительными к вносимым антибиотиками, нежели амилолитики и микромицеты. Динамика численности аммонификаторов при хроническом воздействии антибиотиков представлена на рисунке 28.

При моделировании хронического воздействия с постепенным увеличением концентрации (от 1 до 1000 мг/кг) установили, что на первых сроках (1 сут. после внесения) концентрация 1 мг/кг не приводит к статистически достоверному изменению численности данной группы бактерий. На 50 сут., когда концентрация вносимых антибиотиков уже составляла 500 мг/кг, численность аммонификаторов достоверно отличалась от контроля (снижение на 26% - тилозин, 30%-смесь тилозин+нистатин, соответственно). Нистатин не оказывает подавляющего воздействия на численность аммонификаторов, что связано с его природой и химическим строением, его действие направлено на ингибирование микроскопических грибов. В дальнейшем, несмотря на последующее увеличение концентрации, достоверной разницы в численности бактерий на 50 сут. и 100 сут. не установлено, даже наблюдается незначительное увеличение численности бактерий. Полученные результаты, свидетельствуют о том, что бактерии способны приспосабливаться и приобретать устойчивость к вносимым антибиотикам и дальнейшее увеличение концентрации не будет отражаться на численности бактерий. Показано, что внесение в почву сульфахлоропиридазина, на первых сроках исследования, приводит к ингибированию численности микроорганизмов, последующее же увеличение концентрации антибиотика вызывает развитие устойчивости у микроорганизмов (Schmitt et al., 2004). Однако даже на 100 сутки численность бактерий значительно снижена (24% -тилозин, 19%-смесь антибиотиков).

Другими модельными исследованиями было показано, что почвенные микроорганизмы проявляют способность к восстановлению исходных характеристик после прекращения селективного действия антибиотика (Rysz, Alvarez, 2004). В частности, при имитации загрязнения почв сточными водами с антибиотиком в почвенной колонке (концентрация тетрациклина 50 мг/л, 300 сут.) отмечено значительное уменьшение общего количества аборигенных гетеротрофов и резкое увеличение почвенных бактерий, устойчивых к тетрациклину. После прекращения его подачи выявлена тенденция восстановления исходных характеристик микроорганизмов: уже через месяц доля устойчивых к тетрациклину бактерий снижается с 25 до 1%.

С постепенным увеличением концентрации от 1 до 1000 мг/кг

? Тилозин ? Нистатин ?Тилозин+нистатин

С постепенным уменьшением концентрации от 1000 до 1 мг/кг

С постоянной концентрацией 100 мг/кг

Динамика численности аммонифицирующих бактерий в условиях хронического загрязнения антибиотиками, % от контроля

Рис. 28. Динамика численности аммонифицирующих бактерий в условиях хронического загрязнения антибиотиками, % от контроля

При моделировании хронического воздействия с постепенным уменьшением концентрации (от 1000 до 1 мг/кг) установили, что на первые сутки после внесения антибиотиков в концентрации 1000 мг/кг происходит значительное снижение численности аммонификаторов, за исключением нистатина (на 78%-тилозин, на 82%-комплекс антибиотиков). Причем, несмотря на дальнейшее уменьшение концентрации, восстановления численности бактерий не происходит, что свидетельствует о сильном нарушении в почвенном микробоценозе. При моделировании хронического воздействия с постоянным внесением одиой и той же концентрации (100 мг/кг) установили, что наибольшее снижение численности аммонификаторов происходит на первых сроках после внесения антибиотиков, в дальнейшем наблюдается тенденция к восстановлению их численности, что говорит о возможной адаптации и приобретении устойчивости к антибиотикам.

При исследовании хронического воздействия на численность амилолитических бактерий установлены те же тенденции, что и с аммонифицирующими бактериями (рис.29). Однако амилолитики проявляют большую устойчивость по отношению к антибиотикам, чем аммонификаторы.

Изменение численности микромицетов чернозема обыкновенного при хроническом воздействии антибиотиков показано на рисунке 30. Антибактериальный антибиотик - тилозин, не вызвал статистически достоверных изменений численности микромицетов, в отличие от его комплексов с нистатином. При моделировании хронического воздействия с постепенным увеличением концентрации (от 1до 1000 мг/кг) установили, что на первых сроках (1 сут. после внесения) концентрация 1 мг/кг не приводит к статистически достоверному изменению численности микромицетов. На 50 сут., когда концентрация вносимых антибиотиков уже составляла 500 мг/кг, численность микромицетов достоверно отличалась от контроля

(снижение на 24% -нистатин, 26%-смесь тилозин+нистатин, соответственно). В дальнейшем, несмотря на последующее увеличение концентрации, достоверной разницы в численности микромицетов на 50 и 100 сутки не установлено, даже наблюдается незначительное увеличение их численности.

С постепенным увеличением концентрации от 1 до

1000 мг/кг

С постепенным уменьшением концентрации от

С постоянной концентрацией 100 мг/кг

Динамика численности микромицетов в условиях хронического загрязнения антибиотиками, % от контроля

Рис. 30. Динамика численности микромицетов в условиях хронического загрязнения антибиотиками, % от контроля

При моделировании хронического воздействия с постепенным уменьшением концентрации (от 1000 до 1 мг/кг) установили, что на первые сут. после внесения антибиотиков в концентрации 1000 мг/кг происходит значительное снижение численности микромицетов, за исключением тилозина (на 73%-нистатин, на 63%-смесь антибиотиков). При дальнейшем уменьшении концентрации происходит восстановление микромицетов, на 100 сут. исследования разница по сравнению с контролем составляет по 18% для нистатина и его смеси тилозином.

При моделировании хронического воздействия с постоянным внесением одной и той же концентрации (100 мг/кг) установили, что наибольшее снижение численности микромицетов происходит на первых сроках после внесения антибиотиков, в дальнейшем наблюдается тенденция к восстановлению их численности, что говорит о возможной адаптации и приобретении устойчивости к антибиотикам. Кроме того, в образцах, загрязненных тилозином, наблюдается увеличение численности микромицетов по сравнению с контролем на 50 и 100 сутки эксперимента (на 19 и 13%, соответственно), что связано с адаптацией и заселением микромицетами экологической ниши.

Изменение обилия бактерий p.Azotobacter чернозема обыкновенного при хроническом воздействии антибиотиков показано на рисунках 31-33. Анализируя полученные данные, можно отметить, что бактерии данного рода, не смотря на свою устойчивость в рамках острого лабораторного загрязнения, в условиях хронической интоксикации антибиотиками оказались не устойчивыми. Исходя из рисунков, видно что, в условиях хронического воздействия, наблюдается обратная зависимость между концентрацией антибиотиков и снижением обилия бактерий р. Azotobacter. С увеличением концентрации антибиотиков происходит все большее снижение обилия бактерий данного рода в почве. Наибольший эффект ингибирования в отношении азотфиксирующих бактерий проявляет тилозин и его комплекс с нистатином.

При моделировании хронического воздействия с постепенным уменьшением концентрации (от 1000 до 1 мг/кг) установили, что на первые сут. после внесения антибиотиков в концентрации 1000 мг/кг происходит значительное снижение обилия бактерий р. Azotobacter (на 60% при загрязнении тилозином, на 40% -смесь антибиотиков). С уменьшением концентрации происходит все большее восстановление обилия бактерий, на 100 сут. исследования разница по сравнению с контролем составляет около 20% для тилозина и его комплекса с нистатином. Внесение антибиотиков в концентрации 100 мг/кг не приводит к достоверному ингибированию обилия бактерий р. Azotobacter, аналогичные результаты получены в рамках острого лабораторного моделирования. На всех дальнейших сроках исследования обилие бактерий не изменяется.

Изменение обилия бактерий р.Azotobacter в условиях хронического воздействия антибиотиков с постепенным увеличением концентрации от 1 до 1000 мг/кг в течение 100 суток

Рис. 31. Изменение обилия бактерий р.Azotobacter в условиях хронического воздействия антибиотиков с постепенным увеличением концентрации от 1 до 1000 мг/кг в течение 100 суток

Изменение обилия бактерий p.Azotobacter в условиях хронического воздействия антибиотиков с постепенным уменьшением концентрации от 1000 до 1 мг/кг в течение 100 суток

Рис. 32. Изменение обилия бактерий p.Azotobacter в условиях хронического воздействия антибиотиков с постепенным уменьшением концентрации от 1000 до 1 мг/кг в течение 100 суток

Изменение обилия бактерий p.Azotobacter в условиях хронического воздействия антибиотиков с постоянной концентрацией 100 мг/кг в течение 100 суток

Рис. 33. Изменение обилия бактерий p.Azotobacter в условиях хронического воздействия антибиотиков с постоянной концентрацией 100 мг/кг в течение 100 суток

Несмотря на хроническое воздействие, наблюдалось восстановление численности основных групп почвенных микроорганизмов. Развитие у микроорганизмов устойчивости к используемым для борьбы с ними препаратам является одним из проявлений фундаментального биологического свойства всех живых организмов - приспособляемости к изменениям условий внешней среды.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >