Материал: Биоиндикация. Микробиологические методы исследования экосистем (90
Министерство образования и науки Российской Федерации Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова Кафедра ботаники и микробиологии
БИОИНДИКАЦИЯ. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКОСИСТЕМ
Методические указания к лабораторным занятиям
Рекомендовано Научно-методическим советом университета для студентов,
обучающихся по направлениям 020801.65 Экология, 020800.62 Экология и природопользование, 022000.62 Экология и природопользование
Ярославль 2012
УДК 574:579(072)
ББК Е081я73
Б 63
Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2012 года
Рецензент кафедра ботаники и микробиологии Ярославского государственного университета им. П. Г. Демидова
Составитель Г. В. Кондакова
Биоиндикация. Микробиологические методы исследова-
Б 63 ния экосистем: метод. указания к лабораторным занятиям / сост. Г. В. Кондакова; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль : ЯрГУ, 2012. – 48 с.
В методических указаниях приведены описания лабораторных работ по курсам «Биоиндикация», «Биоиндикация и биотестирование», «Методы экологических исследований» (раздел «Микробиологические методы исследования экосистем»), направленных на формирование у студентов-экологов навыков применения микробиологических методов для диагностики и оценки состояния водных экосистем, почвы, различных объектов окружающей среды.
Предназначены для студентов, обучающихся по направлениям 022000.62 Экология и природопользование (дисциплина «Методы экологических исследований», цикл Б3); 020800.62 Экология и природопользование (дисциплина «Биоиндикация», блок СД); 020801.65 Экология (дисциплина «Биотестирование и биоиндикация», блок СД), очной, заочной форм обучения.
УДК 574:579(072)
ББК Е081я73
©Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова, 2012
2
При проведении экологических исследований используют различные группы методов: биологические, физические и химические. К первой группе относится метод биоиндикации, который является способом решения задач биологического мониторинга.
Биоиндикация – оценка состояния различных объектов окружающей среды по наличию тех или иных индикаторных организмов с учетом их морфо-функциональных характеристик. Можно также дать следующее определение: биоиндикация – это определение биологически значимых нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ [20].
Индикаторные организмы – биоиндикаторы (от греч. bios –
жизнь и лат. indicator – указатель) – организмы или их сообщества, наличие и состояние которых служит показателем протекания в окружающей среде каких-либо процессов или наличия определенных загрязняющих веществ.
В настоящее время показано, что индикация загрязнения окружающей среды с использованием микроорганизмов в большинстве случаев превосходит по чувствительности многие химические и физические методы. Бактерии обладают чрезвычайно лабильной биохимической организацией клетки, благодаря чему они быстро адаптируются к изменениям условий среды обитания
ипоявлению новых экологических факторов как природного, так
иантропогенного происхождения [18]. Для микроорганизмов характерны прямые и специфические реакции, а также высокая чувствительность, поэтому при их использовании возможна ранняя индикация, что очень важно для решения проблем охраны окружающей среды.
Микробиологическими индикаторами антропогенного влияния на различные природные экосистемы могут выступать:
-изменение общей численности бактерий, численности различных эколого-трофических групп;
-смена морфологических форм;
-специфические функциональные (физиологические) группы микроорганизмов, по интенсивности развития которых можно судить о наличии определенных загрязняющих веществ и о процессах, происходящих в той или иной природной среде (микро-
3
организмы цикла азота, углеводородокисляющие бактерии, сульфатвосстанавливающие бактерии и др.);
-состав и структура микробных ценозов;
-группа санитарно-показательных микроорганизмов и др. Цель настоящего лабораторного практикума заключается в
освоении студентами-экологами микробиологических методов исследования, позволяющих дать оценку состояния водных экосистем, почвы, а также различных объектов окружающей среды.
Требования к оформлению лабораторных занятий
В лабораторном журнале по каждой лабораторной работе должны быть представлены следующие сведения:
1.Тема занятия.
2.Название лабораторной работы.
3.Теоретическая часть (кратко).
4.Цель и задачи работы.
5.Объект исследования и его характеристика.
6.Методы отбора проб.
7.Методика приготовления разведений и посева.
8.Полученные результаты (в виде расчетов и заполненных таблиц).
9.Выводы.
Тема1.Оценка состояния водных экосистем
При оценке состояния водоемов в зависимости от целей исследования можно изучать как бактериопланктон, так и бактериобентос. Критерии бактериопланктона, благодаря его высокой чувствительности и лабильности, позволяют в большей степени давать оценку качества толщи воды и наличия «острых» ситуаций на момент исследований в той части водотока, которая находится выше пункта взятия пробы. Бактериобентос дает информацию о хроническом влиянии на водоем бытового и промышленного загрязнения, так как именно в донных отложениях происходит концентрирование органических и неорганических загрязнителей, за счет чего в грунтах складывается особый ценоз микроорганизмов.
4
1.1. Лабораторнаяработа1
Оценка качества воды поверхностного водоема
по показателям бактериопланктона
Поверхностные воды наиболее широко используются человеком, поэтому степень их загрязнения особенно высока. Важнейшим показателем качества воды является наличие или отсутствие в ней патогенных микроорганизмов. Однако определение патогенных бактерий представляет собой непростую и трудоемкую задачу, поэтому для определения степени загрязнения водоема при экологических исследованиях чаще используют некоторые косвенные показатели, например:
-численность копиотрофов;
-численность олиготрофов;
-анализ морфологических групп водных бактерий и др. Копиотрофы (евтрофы)1 – это микроорганизмы, которые
нуждаются в относительно высоких концентрациях органического вещества. Для наименования этой группы также широко используется термин сапротрофы2 (сапрофиты). В практике сани- тарно-микробиологических исследований данный показатель называется ОМЧ – общее микробное число [2].
Численность копиотрофных бактерий не нормируется в воде водоемов, поскольку уровень этой группы микроорганизмов в большей степени зависит от природных особенностей каждого объекта, времени года и т. п. Однако этот показатель позволяет получать информацию об источниках загрязнения, процессах самоочищения и косвенно характеризует санитарное состояние водоема. Численность данной группы служит надежным и высокочувствительным индикатором загрязнения воды легкоразлагаемыми органическими веществами, которые содержатся в хозяй- ственно-бытовых стоках, стоках предприятий пищевой промышленности и т. п. Обычно число копиотрофных микроорганизмов соответствует степени загрязненности воды органическими ве-
1Копиотрофы – от греч. copiosus – изобилие и trophe – пища, питание. Евтрофы – от греч. eutrophia – хорошее питание.
2Сапротрофы (от греч. sapros – гнилой и trophe – пища, питание) – гетеротрофные организмы, использующие для питания органические соединения мертвых тел или выделения (экскременты) других организмов.
5