Микробиологическая индикация загрязнения окружающей среды

реферат

2. Микроорганизмы как индикаторы загрязнения водоемов и водотоков

Микробные популяции могут рассматриваться как индикаторы физико-химических и биологических процессов, а группы микроорганизмов, откликающиеся на загрязнение изменением своих физиологических свойств и численности, называют индикаторными. Благодаря малым размерам бактерии имеют большую относительную поверхность контакта с водной средой и способны скорее реагировать на ее загрязнение, чем более высокоорганизованные организмы. Высокие скорости роста и размножения бактерий дают возможность в короткий срок проследить за действием любого экологического фактора на протяжении десятков и даже сотен поколений. В отличие от водных растений и животных микроорганизмы используют в качестве индикаторов не так давно.

В разложении (деструкции) того или иного субстрата принимают участие разные виды микроорганизмов, входящих в состав сообщества, объединенных только этой функцией и составляющих понятие эколого-трофической индикаторной группы. Биологическая целесообразность появления индикаторных видов определяется их особым назначением: они заполняют «бреши» в биоценозах, образовавшиеся в результате негативного антропогенного воздействия и помогают их восстановлению, участвуя, таким образом, в сохранении устойчивости водных экосистем. Исключительно важную роль в этом играют водные автохтонные микроорганизмы.

Микроорганизмы, благодаря физиологическим и генетическим особенностям, быстро реагируют на изменение качества среды и действие стрессовых факторов [2]. На уровне организмов адаптация реализуется за счет включения одного или нескольких механизмов индивидуальной резистентности. Микроорганизмы - наиболее пластичный и реактивный компонент биоценозов. Они способны утилизировать все имеющиеся в природе органические вещества. Причем необходимые для этого ферменты являются индуцибельными, т.е. синтезируются в их клетках по мере необходимости (присутствие соответствующего субстрата в среде). Благодаря этому микроорганизмы быстро реагируют на появление в среде новых химических соединений природного либо антропогенного происхождения. В зависимости от загрязнения водной среды выделяют бактерии - индикаторы биологического, фекального и техногенного загрязнения (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема микробиологического исследования воды из природных источников

Численность бактерий может служить надежным индикатором органического загрязнения водных экосистем, а методы микробной индикации являются удобным инструментом для мониторинговых работ и позволяют оперативно охарактеризовать экологическую ситуацию в прибрежных водах. Микробиологические показатели позволяют охарактеризовать качество природных вод: уровень их трофности, состояние загрязнения и биодеграционный потенциал воды в отношении органических загрязняющих веществ.

Конкурентная активация сапрофитной микрофлоры приводит к быстрому разложению органических веществ, уменьшению численности бактерий различных видов, особенно фекального происхождения. Способность к самоочищению обусловлена присутствием в воде постоянных видов микроорганизмов, входящих в конкретный биоценоз. Однако количественные и качественные соотношения в биоценозах нестойки и изменяются под действием различных факторов, т.е. меняются по сапробности. Термин «сапробность» (греч. sapros -- гнилой) обозначает комплекс особенностей водоёма, в том числе состав и количество микроорганизмов в воде, содержащей органические и неорганические вещества в определённых концентрациях. Процессы самоочищения воды в водоёмах происходят последовательно и непрерывно, с постепенной сменой биоценозов. Различают полисапробные, мезосапробные и олигосапробные зоны.

Полисапробные зоны (зоны сильного загрязнения). Содержат большое количество легко разлагающихся органических веществ и почти полностью лишены кислорода. Микробный биоценоз подобных зон особенно обилен, но видовой состав ограничен анаэробными бактериями, грибами, актиномицетами. Количество бактерий (ОМЧ) в 1 мл воды в полисапробной зоне достигает миллиона и более.

Мезосапробные зоны (зоны умеренного загрязнения). Характеризуются доминированием окислительных и нитрификационных процессов. Качественный состав разнообразен. В основном это нитрифицирующие, облигатно аэробные бактерии, также виды Clostridium, Pseudomonas, Mycobacterium, Flavobacterium, Streptomyces, Candida и др. Общее количество микроорганизмов сотни тысяч в 1 мл.

Олигосапробные зоны (зоны чистой воды). Характеризуются окончившимся процессом самоочищения, небольшим содержанием органических соединений и окончанием процесса минерализации. Вода отличается высокой степенью чистоты. Количество бактерий от 10 до 1000 в 1 мл воды.

Патогенные микроорганизмы, попадающие в водоёмы, достаточно обильны в полисапробных зонах, постепенно отмирают в мезосапробных и практически не обнаруживаются в олигосапробных зонах.

Характер микрофлоры водоемов определяет особенности конкретной водной среды. Микрофлору водоемов образуют 2 группы: автохтонные (или водные) и аллохтонные (попадающую извне при загрязнении различных источников) микроорганизмы.

Автохтонная микрофлора - совокупность микроорганизмов, постоянно живущих и размножающихся в воде. Как правило, микробный состав воды напоминает микрофлору почвы, с которой та соприкасается. То есть большинство водных микроорганизмов также является распространенными обитателями почв.

В состав специфической водной микрофлоры входят Micrococcuscandican, M. roseus, Sarcinalutea, Bacteriumaquatiliscommunis, Pseudomonasfluorescens, различные виды Proteus и Leptospira. Среди анаэробов в незагрязненных водоемах более или менее часто выделяют Bacilluscereus, B. mycoides, Chromobacteriumviolaceum, виды Clostridium.

Количественные соотношения микроорганизмов в открытых водоемах варьируют в широких пределах, что зависит от вида водоема, степени его загрязнения, смены метеорологических условий, сезона.

Микроорганизмы воды играют значительную роль в круговороте веществ, расщепляя органические отходы, клетчатку и обеспечивая питательными веществами другие организмы, живущие в воде.

Воды поверхностных водоёмов открыты для всех видов контаминации. Со сточными, ливневыми, талыми водами в водоёмы попадают многие виды микроорганизмов, резко изменяющих микробный биоценоз и санитарный режим. Основной путь микробного загрязнения - попадание неочищенных городских отходов и сточных вод.

Делись добром ;)