Развитие микробных сообществ в истории Земли

    Однако  в полной мере распространить эти  утверждения на тот или иной бактериальный процесс можно лишь на основе сопоставления с аналогичными современными сообществами. Взаимодействие в микробном сообществе осложнено транспортными процессами, и переход от отдельного вида к функционированию целого сообщества так же осложнен, как от отдельного фермента к функционированию целой клетки.[9]

 

8. ОТЧЁТ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 

    Название: Выявление и количественный учет микроорганизмов различных сообществ (почвы, воды и воздуха).

    Цель:

1. Выявить и определить количество эх различных ассоциаций.
2. Изучить некоторые особенности роста и морфологии клеток представителей выявленных микроорганизмов.

    Материалы и оборудование: Среда МПА, колба на 500 мл, стеклянная палочка, автоклав, весы, пробирки, пипетки, микропипетка с носиками на 0,15 мл, чашки Петри, спиртовка, термостат, пробы воды и почвы.

    Ход работы:

1. Приготовление питательной среды.

    В колбу налили 250 мл дистиллированной воды, предварительно взвесив, добавили, следующие компоненты:  готовую сухую питательную среду  9 г. Перемешали и поместили  в автоклав при температуре 121ºC на 30мин и 1атм. После автоклавирования питательную среду охладили и разлили по чашкам Петри.

2. Выявление и определение численности микроорганизмов почвы высевом на МПА.

   Приготовление почвенной суспензии. Из почвы стерильным пинцетом удалили все корешки и другие посторонние включения. Затем отобрали небольшие порции и взвесили на технических весах 10г образца. Для разрушения почвенных агрегатов пробу подвергли специальной обработке: приготовили две стерильные колбы: одну со 100 мл воды, другую оставили пустой. Водой из первой колбы увлажнили почву в фарфоровой чашке до пастообразного состояния и эту смесь растирали 5мин пестиком. Растертую почвенную массу перенесли в пустую колбу, используя для этого весь объем воды (100мл). После этого суспензии дали отстояться 30с, чтобы осели крупные частицы, и затем использовали ее для приготовления разведений по следующей схеме:

Объем посевного материала – 0,1 мл. Каждое разведение высевали в пятикратной  повторности. Чашки с засеянными средами поместили в термостат на 3 суток при температуре 30°С. По окончании срока культивирования провели учет микроорганизмов.

     Подсчитали число колоний на чашке, нашли содержание клеток в 1 мл соответствующего разведения, умножив число колоний на 10, так как посеяно было 0,1 мл суспензии. Чтобы определить количество клеток в 1 г сырой почвы, их содержание в 1 мл умножили на степень разведения (10³, 10⁴, 10⁵ и т. д.).

Разведение	Повторность опыта	Кол-во колоний  на чашках	Среднее кол-во колоний на чашках	Наиболее вероятное  кол-во м/ов 1г исходного субстрата
1: 104	1 2 3 4 5	125 105 117 108 86	108,2	10820000
1: 105	1 2 3 4 5	55 21 32 24 37	33,8	33800000
1: 106	1 2 3 4 5	7 11 6 10 13	9,4	94000000

Описание  колоний

  Колонии  круглые и неправильной формы, средние (3 мм в диаметре), крупные (5-6 мм) и широко распространяющиеся на поверхности среды, выпуклые и плоские, прозрачные, желтого, белого или грязно-белого цвета, гладкие, бугристые или мелкоскладчатые, влажные, сухие или плотные.

Микроскопирование

Фиксированный препарат, окраска по Граму.

Микробные клетки из сухой, серовато-белой, морщинистой колонии.

Видны короткие, тонкие палочки, иногда в  виде нитей.

Грамположительные. Скорее всего это  представитель рода Bacillus. (Рис. 2)

 Фиксированный препарат, окраска  по Граму. 2

Микробные клетки из гладкой колонии желтого цвета.

Видны слегка искривленные палочки, расположенные  одиночно или парами. Грамотрицательные. (Рис. 3)

 

3. Анализ  водной микрофлоры.

   Количественный  и качественный состав микроорганизмов природных вод зависит главным образом от содержания в воде органических веществ, заселенности прибрежных районов, времени года, метеорологических и прочих условий. В морях, реках, озерах и других водоемах содержатся различные микроорганизмы. Постоянно в воде встречаются Ps. fluorescens, Bact. aquatilis communis, Micr. candicans, Micr. roseus, Sarcina lutea, Torula rosea; pe же — спорообразующие бактерии Вас. cereus, Вас. mycoides и др.

кокковые  формы, 20% — на палочковидные. При  загрязнении водоемов различными нечистотами изменяется видовой состав микрофлоры воды, содержание палочковидных и спорообразующих бактерий увеличивается.

Отбор проб проводили в Слободском р-не, около с. Шихово, пруд Зониха.

Для отбора проб воды использовали стерильные флаконы вместимостью 0,5л с пробкой.

Физико-химические св-ва воды

Цвет прозрачный, запах старой воды, рН=5.0

 Для посева использовали четыре среды: ЭНДО, МПА, среда Клиглера и  солевой агар. С флаконов с пробами снимали бумажные колпачки, вынимали пробки, горлышки держали несколько секунд над пламенем, после чего воду перемешивали. На каждую среду высевали 0,1 мл из пробы и 0,1 мл из разведений 10^-1, 10^-2 . Всё в двух повторах. Помещали в термостат при 37°С и 28°С на сутки. По окончании срока культивирования проводили учет микроорганизмов.

Определение общего числа бактерий в воде

Подсчитывается  так же, как общее микробное  число 1г почвы.

По содержанию микроорганизмов водоемы бывают олиготрофные (в 1 мл не больше 10³ ) – очень чистые, мезосапробные (в 1 мл от 10³ до 10⁵) – встре-

Чаются  чаще, и полисапробные (в 1 мл 10⁵ и больше) – загрязненный водоем.

Разведение	T, С	Солевой	МПА	ЭНДО	Клиглера
Цельное	28°С	0	90	15	73
	37°С	3687	60	18	50
10-1	28°С	0	15	0	4
	37°С	0	газон	2	4
10-2	28°С	0	21	0	0
	37°С	0	0	0	0

 

Результат посева воды на МПА

Цельное: 60*10 = 6 * 10² при 37°С;

10^-1: 15*10*10 = 1,5 * 10² при 28°С;

10^-2: 21*100*10 = 2,1 * 10³ при 28°С.

Значит  водоем чистый.

Описание  колоний

  Колонии  круглые, маленькие (d =1 мм), средние (3 мм в диаметре), крупные (до 7 мм), плоские, прозрачные, белого или грязно-белого цвета, гладкие или мелкоскладчатые, влажные, сухие или плотные.

Микроскопирование

Фиксированный препарат, окраска по Граму.

Мазок со среды Клиглера, микробные клетки из гладкой колонии серовато-белого цвета.

Видны округлые клетки. Грамположительные. Скорее всего это представитель рода Sarcina. (Рис.5) 

4. Микробиологическое  исследование воздуха

Воздух является неблагоприятной средой для развития микроорганизмов т.к. в нем мало органических веществ, влаги. Кроме того, солнечные лучи оказывают бактерицидное действие на микробы. Поэтому микрофлора воздуха непостоянна и  очень различна. В нем обнаружено до 100 различных видов сапрофитных микроорганизмов: споры гнилостных бактерий; споры плесневых грибов, дрожжей, актиномицет; из вегетативных форм микробов пигментные и беспигментные кокки и бактерии. Наиболее часто в воздухе встречаются следующие виды: Вас. Subtilis, Вас. Mesentericus, Вас. Mycoides, P. Glaucum, Mucor mucedo, Т. Alba, Т. Rosea, Act. Griseus, Micr. Roseus, Micr. Candicans, Staph. Citreus, Staph. Albus и др.

Для оценки воздуха помещения был  использован седиментационный метод.

Для этого  чашку с питательной средой МПА  оставили без крышки на 5 мин. При  экспозиции чашки в течение этого времени на её поверхности 100 см² вырастает такое кол-во микроорганизмов, которое содержится в 10л воздуха. 

В зависимости от количества колоний микроорганизмов, санитарное состояние воздуха производственных помещений оценивают по четырехбалльной системе (отлично, хорошо, удовлетворительно и плохо).

Если общее количество бактерий в воздухе не превышает 50, плесневые грибы и дрожжи не обнаружены, то состояние воздуха хорошее.

Учет  результатов:

  При экспозиции чашки в течение 15 мин выросло большое кол-во колоний круглой и неправильной формы, средние (3 мм в диаметре), крупные (5-6 мм) и широко распространяющиеся на поверхности среды, выпуклые и плоские, прозрачные, желтого, белого или грязно-белого цвета, гладкие, бугристые, влажные и сухие. Имеются колонии грибов.

      При экспозиции чашки в течение 5 мин  выросли круглые колонии, гладкие, влажные, выпуклые, белого и светло-желтого цвета в кол-ве 70 штук.

Микроскопирование

     На  препарате, приготовленном из колонии белого цвета видны грамположительные короткие палочки.

     На  препарате, приготовленном из колонии светло-желтого цвета видны грамположительные округлые клетки.

Выводы: В ходе проведенной мною работы были выделены микроорганизмы почвы, воды, воздуха и произведен их количественный учет. Так же были изучены морфология и некоторые особенности роста представителей данных микробных сообществ

9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     На  основании изученного материала и проведенных исследований были сделаны следующие выводы:

1. Скорее всего, общим предком всего живого был не один вид, а полиморфное сообщество, в котором происходил активный обмен наследственным материалом между организмами. Разнообразие, симбиоз, разделение функций, информационный обмен – изначальные свойства земной жизни.
2. Эволюция сообществ включает следующие этапы:

• Добиосферная эволюция геосферной системы в архее, которая приводит к формированию протоконтинентальной суши, первичных водоемов протоокеана,  лишенной кислорода атмосферы.

• Прокариотий», который начинается цианобактериальными сообществами в бескислородной обстановке и достигает максимума около 2 млрд. лет назад.
• "Протистий", этап, окончательно сложившийся около 1 млрд. лет назад, связан с появлением эукариот.

3. Циано-бактериальный мат представляет собой высокоинтегрированное донное сообщество с чрезвычайно сложно организованной трофической структурой: два верхних слоя составлены продуцентами и консументами первого порядка ("растениями" и "травоядными"), а нижний слой сформирован редуцентами ("падальщиками"). Более того, мат является одной из самых сбалансированных экосистем.

4. Микробные сообщества существуют в разных условиях и в зависимости от этого сильно различаются. Тем не менее трофические взаимоотношения между разными группировками микроорганизмов сходны в общих чертах и организованы в цепочку: солнечный свет –> фотосинтезирующие микроводоросли –> бактерии, потребляющие растворенную органику –> жгутиконосцы, пожирающие бактерий. Сюда еще следует отнести и вирусов, которые лизируют клетки бактерий, переводя живую клетку в разряд растворенной органики.
5. В первую очередь микроорганизмы влияют на состав атмосферы, т.к. продуцируют и потребляют все характерные газы атмосферы, кроме инертных. Так же микробные сообщества участвуют в биогеохимических циклах и отложении различных минералов.