Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ - Горленко М.В.
ISBN 5-317-01228-7
Скачать (прямая ссылка):
одну группу с иным типом почв (подзолы). Таким образом, в условиях
континентального климата в результате циклов оттаивание-
размораживание
и сезонной неравномерности поступления органических ресурсов
функциональный портрет почвенных микробных сообществ может существенно
модифицироваться в течение года.
4 8
Ал-Дерновая Ал-Дерновая коричневая коричневая Каштановая Кавказ
Каштановая Кавказ Чернозем Липетск Чернозем Липетск "ооно-кашт. Монголия
"орно-кашт. Монголия Солонец Монголия Солонец Монголия Чернозем Белгород
Чернозем Белгород Чернозем Белгород Чернозем Белгород Чернозем Белгород
Чернозем Белгород Чернозем Белгород Чернозем Белгород Агроэем Соловки
Агроэем Солоаки
"Я5
Подзол Тверь Подзол Тверь Подзол Кижи Подзол Кижи Агрозем Москва Агроэем
Москва Дпл Ш Дпп III Подзол Сибирь Подзол Сибирь
ДППЗ inn VIII [nn VIII "лп IX
Чернозем и аридные почвы
СЕРЫЕ ЛЕСНЫЕ
40 60 80 100
Таксономическое расстояние
120
Рис-21 Пространственно-временная иерархия почвенных местообитаний.
4 9
ГЛАВА4
МОНИТОРИНГ ПРИРОДНЫХ МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ С ПОМОЩЬЮ МСТ
Биоразнообразие является базовой парадигмой мониторинговых исследований
(Меггаран, 1984). Хотя вряд ли сейчас уместна безоговорочная и
прямолинейная интерпретация известного утверждения Элтона: "разнообразие
порождает стабильность" (Elton, 1958), снижение разнообразия в некотором
пространственно-временном масштабе конкретного местообитания
действительно может привести к потере устойчивости экосистемы.
Особенностью природных микробных сообществ является очень высокий уровень
биоразнообразия по таксономическим характеристикам, так что
функциональные группы, как правило, представлены набором из многих видов.
В каждой функциональной группировке в зависимости от условий одна и та же
функция будет выполняться различными видами в соответствии с
особенностями их экониши. В некотором смысле экосистемы избыточны, что
нашло отражение в принципе функционального дублирования (O'Neil et al,
1986, Lawton et al., 1994), а потому утрата структурных единиц до
определенного предела не приводит к необратимым последствиям.
Природные микробные сообщества можно рассматривать как своеобразный
процессор вещества и энергии, выполняющий целеполагающую
(телеономичность) функцию на экосистемном уровне (Горленко 2001). Для
почвенных сообществ надо отметить, в первую очередь, их ключевую роль в
циклах круговорота биогенных элементов и функцию поддержание плодородия и
гомеостаза (самоочистки) почв.
Рассматривая систему более детально, на дискретном уровне мы можем
обозначить функции разложения и трансформации различных классов
органических соеденений - полимеров, сахаров, аминокислот, органических
кислот и других соединений. Каждая из этих функций может быть
осуществлена разными популяциями, которые в свою очередь могут меняться в
сукцессионной "эстафете". Таким образом, в силу принципа функционального
дублирования, на макроуровне нам представляется более значимой информация
о реальном
50
функциональном потенциале по сравнению со списком идентифицированных
видов в местообитании.
При обсуждении связи надежности и разнообразия используются разные
аналогии. Примером может служить "теория заклепок", в которой виды в
микробном сообществе сравниваются с заклепками, само сообщество с
самолетом, а каждая функциональная группа с тем или иным его устройством.
Так самолет может потерять несколько заклепок, но при этом полет будет
продолжаться, и устройства будут продолжать выполнять свои функции.
Однако потеря некоторой очередной заклепки может привести к
разбалансировке, нарушениям в работе отдельных устройств и далее к весьма
серьезным последствиям. Таким образом, несмотря на наличие некоторого
"избыточного" изначального уровня структурного разнообразия, снижение его
до определенного критического уровня ставит под угрозу функционирование
системы. Вследствие снижения адаптационных способностей система перестает
противостоять внешним воздействиям, что в случае увеличения нагрузки в
конечном итоге может привести к ее гибели. Коренным образом меняется и ее
функциональный профиль.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что для мониторинга и оценки
состояния местообитания нам важнее знать не структурное, а функциональное
биоразнообразие микробной системы. Учитывая, к тому же, что число функций
в экосистеме заведомо ниже числа организмов, именно функции микробных
систем могут быть теми интегральными параметрами, которые объясняют ее
поведение как макросистемы.
Полезен взгляд на тестируемый методом МСТ блок организмов, как на своего
рода биосенсор. Следующая схема может помочь пониманию сути метода (рис.
22). Если рассматривать произвольную территориальную карту функциональных
ниш микробного сообщества в п'мерном пространстве катаболических
возможностей, то зону Действия той или иной трофической (функциональной)
группы мы можем представить в виде некой области. В данном случае
очевидно, что в функционально полноценном и структурно насыщенном
