Влияние антропогенных факторов на рост в почве бактерий рода Azotobacter

XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Влияние антропогенных факторов на рост в почве бактерий рода Azotobacter

Занегин С.А. 1Микова Е.Р. 1Варущенков В.И. 1Егорова А.Е. 1
1МБОУ ЦО № 3
Микова Е.А. 1
1МБОУ ЦО № 3
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

 

 В средствах массовой информации часто освещается патогенное влияние микроорганизмов на организм человека и окружающую среду. Действительно, некоторые микробы могут служить причиной инфекционных заболеваний или оказывать пагубное влияние на жизнедеятельность растений. С другой стороны, микробы являются важной частью экосистемы и выполняют в ней полезные функции. [1]. Бактерии играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические превращения, совершенно недоступные ни растениям, ни животным. Циклическое превращение азотистых соединений играет первостепенную роль в снабжении необходимыми формами азота различных по пищевым потребностям организмов биосферы. Свыше 90% общей фиксации азота обусловлено метаболической активностью определённых бактерий. [3]

Цель: сравнить активность роста бактерий рода Azotobacter в образцах почвы с разной антропогенной нагрузкой.

Задачи:

1.Подобрать участки почв в г.Ногинске, обладающие разной антропогенной нагрузкой( загрязнение автотранспортом, электромагнитное загрязнение, загрязнение ТБО);

2.Провести химический анализ собранных почв;

3.Выделить азотфиксирующих бактерий, описать их;

4.Оценить влияние разных антропогенных факторов на рост азотфиксирующих бактерий.

Гипотеза: мы считаем, что антропогенная нагрузка негативно влияет на рост азотфиксирующих бактерий.

Место исследований – город Ногинск Московская область

Глава I

Азот - один из важнейших макроэлементов. Без его участия невозможно развитие растений. Он отвечает за обмен веществ. При этом находится в составе всех белков, цитоплазмы, ядер клеток, аминокислот, хлорофилла, гормонов, витаминов и других соединений. Азотфиксирующие микроорганизмы, в основном бактерии, связывают атмосферный воздух в органических соединениях и делают его доступным для растений. Растворимые соединения азота доступны для усваивания растениями, а почва, насыщенная такими соединениями, считается более плодородной. содержание и соотношение растворимых форм азота в почве постоянно изменяются в результате их усвоения растениями, сбором урожая, а также вследствии эрозии, вымывания и денитрификации. Описанные процессы относят соединения азота к одному из главных и дефицитных элементов питания естественных и сельскохозяйственных экосистем, а азотфиксаторы играют важную роль в круговороте азота в природе и биосфере в целом. [1] Azotobacter – это род свободноживущих грамотрицательных бактерий, обитающих в почве. Обитает чаще всего в нейтральных и слабощелочных почвах, может обитать в пресноводных водоемах и даже в солоноватоводных болотах. Эти бактерии получают энергию в ходе окислительно-восстановительных реакций, используя углеводы, спирты и соли органических кислот. Способны расти и фиксировать азот в диапазоне рН от 4,8 до 8,5, а оптимальным для них считается диапазон рН 7,0-7,5.

Современные исследователи регулярно находят и описывают азотфиксирующие бактерии, по их поиск затрудняется низкой активностью в стрессовых условиях. Нам очень хотелось выяснить, как деятельность человека влияет на содержание азотфиксирующих бактерий в почве.

Глава II

При работе над нашим проектом мы использовали следующие методы:

1)Посев колоний на питательную среду Эшби,

2)Метод выращивания колоний бактерий,

2)Наблюдение за ростом колоний,

4)Метод анализа и сравнения.

2.1 Методика проведения исследования почвы:

При помощи мерного квадрата, который вырезается в почве при помощи лопатки или ножа 10 х 10 см. Снимается дернина и берется почвенный образец на исследования.

Механический состав почвы

Механический состав почвы, т.е. содержание в ней частиц разной величины – важнейшее физическое свойство почвы. По механическому составу почвы делятся на песчаные, супесчаные, суглинистые, глинистые. Наиболее плодородными почвами являются суглинки и супесчаники. Глинистые почвы плохо пропускают воду, затрудняя ее доступ к растениям.

Для определения типа почвы по механическому составу взять немного почвы, увлажнить ее и скатать в ладонях. По тому, как почва скатывается, определить ее механический состав по таблице.

Типы почв

по механическому составу

Особенности скатывания почвы

Песчаная почва

Почва не скатывается в шарик

Супесчаная почва

Почва скатывается в шарик

Легкая суглинистая почва

Почва скатывается в толстую колбаску, которая ломается при изгибах

Суглинистая почва

Почва скатывается в колбаску с тонким кончиком, ломается при изгибах

Тяжелая суглинистая почва

Почва скатывается в колбаску с тонким кончиком, при изгибе ломается

Глинистая почва

Почва скатывается в колбаску, легко сгибается в кольцо, не ломаясь

Кислотность (рН) почвы

Сильно кислые почвы

рН = 3,5 – 4,5

Кислые

рН = 4,6 – 5

Слабо кислые

рН = 5,1 - 6

Нейтральные

рН = 6,1 - 7

Слабо щелочные

рН = 7,1 - 8

Щелочные

рН = 8,1 - 9

Сильно щелочные

рН = 9,1 - 10

Измерение кислотности проводят:

химический метод (при помощи универсальной индикаторной бумажки) Оборудование: пробирка, пробка, почвенные образцы, дистиллированная вода, индикаторы.

Насыпать в пробирку 2 г почвы, добавить 10 мл дистиллированной воды (1:5), закрыть пробкой, взболтать, дать отстояться в течение 20 минут. Опустить индикаторную бумажку, сравнить с эталонной шкалой.

Определение наличия карбонатов в почве

На почвенный срез почвы или на почву в лаборатории насести несколько капель 0,1М HCl пипеткой Пастера. Если в почве находится значительное количество карбонатов, но будет наблюдаться вспенивание. В результате реакции выделяется углекислый газ, который и обуславливает вспенивание.

Определение содержания нитратов в почве

На весах подготовить навеску влажной почвы массой 30г. Перенести навеску в колбу и добавить100мл дистиллированной воды, колбу закрыть крышкой и перемешать её содержимое взбалтыванием. Оставить содержимое колбы при комнатной температуре на 20-30 минут для перехода нитрат-ионов из почвы в раствор. Затем раствор отфильтровать, погрузить тест-полоску в полученную почвенную вытяжку на 2-3 секунды. Положить тест-полоску на белую бумагу, дождаться появления окрашивания (1-2 минуты), сравнить цвет полоски со шкалой.

2.2. Посев и наблюдение за ростом колоний бактерий Azotobacter

2.2.1.Приготовление среды Эшби

1)Приготовление вспомогательного раствора

Вода

300-400мл

NaCl

0,2г

K2SO4

0,1г

MgSO4*7H2O

0,2г

K2HPO4

0,2г

2)Приготовление среды Эшби (200мл)

Вспомогательный раствор

200мл

СаСО3

Агар

Глюкоза

2.2.2.Посев

Из увлажненной почвы отделить 40-50 комочков диаметром 3-4 мм. Чашку Петри, заполненную застывшей средой, разместить на трафарете. В чашке Петри в узлах трафарета разместите подготовленные комочки. Закрыть чашки крышками и оставить при комнатной температуре.

2.3.Микроскопическое исследование образцов

Отобрать пробу от заинтересовавших вас колоний. Отобранный образец перенести на предметное стекло, размазать по центральной части предметного стекла, рекомендуемая площадь покрытия стекла образцом – 1 см2. С помощью пипетки Пастера на предметное стекло в центр площади, покрытой образцом, нанести каплю фуксина Циля. В тоже место, что и фуксин Циля, с помощью пипетки пастера, нанести каплю туши. Перемешать красители и биомассу, до равномерного тонкого слоя грязно-розового цвета. Получившийся препарат высушить на воздухе. На препарат нанести каплю воды и изучить полученный препарат с помощью микроскопа при увеличении * 100.

2.4.Отбор образцов почвы

Место отбора почвы

Координаты

Территория МБОУ ЦО №3

55.838561,38.404577

Полигон ТБО «Тимохово»

55.722411,38.327762

Горьковское шоссе

55.838081,38.393878

Железнодорожная станция «Ногинск»

55.850227,38.443843

2.5.Исследование состава почвы

Образцы почвы

Механический состав

Наличие карбонатов

рН почвенной вытяжки

Содержание нитратов в почве

Территория школы

среднесуглинистый

есть

7

<10

Горьковское шоссе

тяжелосуглинистый

нет

6

<10

Железнодорожная станция «Ногинск»

глинистый

нет

8

25

Полигон «Тимохово»

легкосуглинистый

нет

6

25

Вывод: в данных почвах могут расти и осуществлять фиксацию азота бактерии Azotobacter

2.6.Посев и наблюдение за ростом колоний бактерий Azotobacter

Посев каждого образца почвы поводили в трех чашках Петри

4 день после посева

6 день после посева

10 день после посева

15 день после посева

Вывод: на 6 день обрастание наблюдаем во всех образцах, но самое активное обрастание наблюдается в пробах с полигона «Тимохово» и территории школы.

Число потемневших колоний от общего числа обрастаний (в %)

Вывод: во всех образцах мы наблюдали образование колоний с бурым, почти чёрным пигментом. Это наиболее распространенный и хорошо изученный Azotobacter chroococcum.

2.7.Микроскопическое исследование образцов.

Вывод: во всех пробах мы наблюдали клетки овальной формы, расположенные скоплениями

2.8.Исслледование способности бактерий к накоплению полимерных соединений

   
 

Вывод: мы обнаружили, что бактерии окрасились в синий цвет- они способны накапливать полимерные соединения (полисахариды).

Выводы:

1.Во всех образцах почвы найдены образцы бактерий рода Azotobacter;

2.В пробах почвы, которые были взяты у Горьковского шоссе и у железнодорожной станции «Ногинск» был обнаружен Azotobacter, но колоний было крайне мало и рост их был не интенсивный.

3.Наибольшее число колоний и самый интенсивный рост колоний мы обнаружили в пробах почвы с территории школы и около полигона ТБО «Тимохово»;

4.Обрастания были темного, почти черного цвета, можем предположить что это - Azotobacter chroococcum;

5.Наши исследования показали, что бактерии способны к накоплению полимерных соединений (полисахаридов);

6.Наша гипотеза подтвердилась частично. Мы можем предположить, что накопление органических веществ в почве от полигона ТБО «Тимохово» не угнетает, а усиливает рост и активность бактерий рода Azotobacter.

Заключение

Для растений необходимы растворенные формы азота. В ходе нашей исследовательской работы нами выделены свободожтвущие азотфиксирующие бактерии, предположительно Azotobacter chroococcum. В различных образцах почвы обнаружена разная активность микроорганизмов, что связано с антропогенной нагрузкой данных участков.

Продолжением нашего проекта будет обработка семян биомассой выделенных бактерий и наблюдение за их ростом .

Список литературы

1.Методические рекомендации и инструкции по применению набора «Охотник за микробами»

2.Чернова Н.М., Галушин В.М., Константинов В.М. Основы экологии 10 (11) класс.:М-Дрофа, 2006

3. https://biouroki.ru/material/plants/bakterii.html

4. http://bio.niv.ru/doc/encyclopedia/life-of-plants/articles/5/azotobakter-azotobacter.htm

Приложение

Просмотров работы: 101